(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの振動ユニットを含む圧電駆動装置であって、
前記二つの振動ユニットは、
振動板と、
構造体と、を有し、
前記構造体は、
前記振動板上に設けられた第１電極と、
前記第１電極上に設けられた圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられた第２電極と、
前記圧電体層の前記第２電極が設けられていない位置に、前記第１電極の上面まで貫通するように設けられた第１コンタクトホールと、
前記第２電極の上面および側面、前記圧電体層の上面、ならびに前記第１コンタクトホールの内面を覆うように設けられた保護層と、
前記保護層の前記第１コンタクトホールに位置する部分に設けられ、前記第１電極の上面まで貫通するように設けられた第２コンタクトホールと、
前記第２コンタクトホールを介して前記第１電極と電気的に接続された配線層と、
を含み、
前記二つの振動ユニットは、前記振動板の厚さ方向に重なるように配置され、
前記二つの振動ユニットのうち、一方の振動ユニットは、他の振動ユニットと接合された接合面を有し、
前記保護層は、無機絶縁層であり、
前記配線層は、前記圧電体層と離間している、圧電駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧電体層は、
前記第１電極と前記第２電極との間に位置する能動部と、
前記能動部と連続し、前記第１電極と前記第２電極との間に位置しない非能動部と、
を有し、
前記第１コンタクトホールは、前記非能動部に設けられている、圧電駆動装置。
【請求項３】
二つの振動ユニットを含む圧電駆動装置の製造方法であって、
振動板上に構造体を配置して前記振動ユニットを形成する工程を含み、
前記形成する工程は、
前記振動板上に第１電極を形成するステップと、
前記第１電極上に圧電体層を成膜するステップと、
前記圧電体層上に第２電極を形成するステップと、
前記圧電体層の前記第２電極が形成されていない位置に、前記第１電極の上面まで貫通するように、第１コンタクトホールを形成するステップと、
前記第２電極の上面および側面、前記圧電体層の上面、ならびに前記第１コンタクトホールの内面を覆うように保護層を形成するステップと、
前記保護層の前記第１コンタクトホールに位置する部分に、前記第１電極の上面まで貫通するように、第２コンタクトホールを形成するステップと、
前記第２コンタクトホールを介して前記第１電極と電気的に接続される配線層を形成するステップと、を含み、
二つの前記振動ユニットを、前記振動板の厚さ方向に重なるように配置し、
二つの前記振動ユニットのうち、一方の前記振動ユニットは、他の前記振動ユニットと接合された接合面を有するように形成され、
前記保護層は、無機絶縁層であり、
前記配線層は、前記圧電体層と離間するように形成される、圧電駆動装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記圧電体層は、
前記第１電極と前記第２電極との間にある能動部と、
前記能動部と連続し、前記第１電極と前記第２電極との間に位置しない非能動部と、
を有するように形成され、
前記第１コンタクトホールは、前記非能動部に形成される、圧電駆動装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置によって回転されるローターと、
を含む、モーター。
【請求項６】
複数のリンク部と、
複数の前記リンク部を接続する関節部と、
複数の前記リンク部を前記関節部で回動させる請求項１または２に記載の圧電駆動装置と、
を含む、ロボット。
【請求項７】
請求項１または２に記載の圧電駆動装置と、
液体を輸送するチューブと、
前記圧電駆動装置の駆動によって前記チューブを閉塞する複数のフィンガーと、
を含む、ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動装置およびその製造方法、モーター、ロボット、ならびにポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子により振動体を振動させて被駆動体を駆動する圧電アクチュエーター（圧電駆動装置）は、磁石やコイルが不要のため、様々な分野で利用されている。例えば特許文献１に開示された圧電駆動装置は、板状の部材の２つの面のそれぞれの上に、４つの圧電素子が２行２列に配置された構成であり、合計で８つの圧電素子によって振動を生じさせる構成となっている。係る板状部材の一端には、被駆動体としてのローターに接してローターを回転させるための突起部が設けられている。４つの圧電素子のうちの対角に配置された２つの圧電素子に交流電圧を印加すると、この２つの圧電素子が伸縮運動を行い、これに応じて突起部が往復運動または楕円運動を行う。そして、この補強板の突起部の往復運動または楕円運動に応じて、被駆動体としてのローターが所定の回転方向に回転する。また、交流電圧を印加する２つの圧電素子を他の２つの圧電素子に切り換えることによって、ローターを逆方向に回転させることができる。
【０００３】
また、圧電駆動体（圧電振動体）を厚さ方向に重ねて出力を大きくするスタック構造の圧電駆動装置が知られている（例えば、特許文献２）。この圧電駆動装置の圧電振動体は、弾性支持体で支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２０９７９号公報
【特許文献２】特開平０８−２３７９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えばモーターを、圧電駆動装置によって構成して動力を発生させる場合、基本的な要求の一つとして、駆動力（出力）を高めることが挙げられる。一例として上述の特許文献２に開示された装置では、スタック構造によって出力を高める試みがなされている。
【０００６】
しかしながら、板状部材の表面に圧電素子が形成された振動ユニットをスタック（積層）させる場合、例えば隣り合う振動ユニットを、接着剤などを用いて接合させるが、振動ユニットの平坦性が悪いと、隣り合う振動ユニット間において接合面積が減少して、接合強度が低くなる場合があった。
【０００７】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、隣り合う振動ユニット間の接合強度を高くすることができる圧電駆動装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、隣り合う振動ユニット間の接合強度を高くすることができる圧電駆動装置の製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記の圧電駆動装置を含むモーター、ロボット、またはポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
【０００９】
［適用例１］
本発明に係る圧電駆動装置の一態様は、
複数の振動ユニットを含む圧電駆動装置であって、
前記振動ユニットは、
振動板と、
前記振動板上に設けられた第１電極と、
前記第１電極上に設けられた圧電体層と、
前記圧電体層上に設けられた第２電極と、
前記圧電体層の前記第２電極が設けられていない位置に、前記第１電極の上面まで貫通するように設けられたコンタクトホールと、
前記コンタクトホールを介して前記第１電極または第２電極と電気的に接続された配線層と、
を含み、
複数の前記振動ユニットは、前記振動板の厚さ方向に重なるように配置されている。
【００１０】
このような圧電駆動装置では、圧電体層は、第２電極の直下以外にも設けられている。そのため、このような圧電駆動装置では、圧電体層が第２電極の直下にのみ設けられている場合に比べて、振動ユニットの接合面（一の振動ユニットの他の振動ユニットと接合される面）の平坦性を向上させることができる。これにより、このような圧電駆動装置では、隣り合う振動ユニット間において接合面積を増加させることができ、隣り合う振動ユニット間の接合強度を高くすることができる。
【００１１】
なお、本発明に係る記載では、「電気的に接続」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ａ部材」という）に「電気的に接続」された他の特定の部材（以下「Ｂ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ部材とＢ部材とが、直接接して電気的に接続されているような場合と、Ａ部材とＢ部材とが、他の部材を介して電気的に接続されているような場合とが含まれるものとして、「電気的に接続」という文言を用いている。
【００１２】
［適用例２］
適用例１において、
前記圧電体層は、
前記第１電極と前記第２電極とに挟まれた能動部と、
前記能動部と連続し、前記第１電極と前記第２電極とに挟まれていない非能動部と、
を有し、
前記コンタクトホールは、前記非能動部に設けられていてもよい。
【００１３】
このような圧電駆動装置では、隣り合う振動ユニット間の接合強度を高くすることができる。
【００１４】
［適用例３］
適用例１または２において、
前記第２電極の上面および側面、前記圧電体層の上面、ならびに前記コンタクトホールの内面を覆うように設けられた保護層を含み、
前記保護層は、無機絶縁層であってもよい。
【００１５】
このような圧電駆動装置では、圧電体層の表面に水分が付着することを抑制することができ、圧電体層の表面において水分を介して第１電極と第２電極とが短絡することを抑制することができる。
【００１６】
［適用例４］
本発明に係る圧電駆動装置の製造方法の一態様は、
複数の振動ユニットを含む圧電駆動装置の製造方法であって、
振動板上に第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上に圧電体層を成膜する工程と、
前記圧電体層上に第２電極を形成する工程と、
前記圧電体層の前記第２電極が形成されていない位置に、前記第１電極の上面まで貫通するように、コンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールを介して前記第１電極または第２電極と電気的に接続される配線層を形成する工程と、
を含んで、複数の前記振動ユニットを形成し、
複数の前記振動ユニットを、前記振動板の厚さ方向に重なるように配置する。
【００１７】
このような圧電駆動装置の製造方法では、隣り合う振動ユニット間の接合強度を高くすることができる圧電駆動装置を製造することができる。
【００１８】
［適用例５］
適用例４において、
前記圧電体層は、
前記第１電極と前記第２電極とに挟まれた能動部と、
前記能動部と連続し、前記第１電極と前記第２電極とに挟まれていない非能動部と、
を有するように形成され、
前記コンタクトホールは、前記非能動部に形成されてもよい。
【００１９】
このような圧電駆動装置の製造方法では、隣り合う振動ユニット間の接合強度を高くすることができる圧電駆動装置を製造することができる。
【００２０】
［適用例６］
適用例４または５において、
前記第２電極の上面および側面、前記圧電体層の上面、ならびに前記コンタクトホールの内面を覆うように保護層を形成する工程を含み、
前記保護層の材質は、無機絶縁層であってもよい。
【００２１】
このような圧電駆動装置の製造方法では、圧電体層の表面に水分が付着することを抑制することができ、圧電体層の表面において水分を介して第１電極と第２電極とが短絡することを抑制することができる圧電駆動装置を製造することができる。
【００２２】
［適用例７］
本発明に係るモーターの一態様は、
適用例１ないし３のいずれか１項に記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置によって回転されるローターと、
を含む。
【００２３】
このようなモーターでは、本発明に係る圧電駆動装置を含むことができる。
【００２４】
［適用例８］
本発明に係るロボットの一態様は、
複数のリンク部と、
複数の前記リンク部を接続する関節部と、
複数の前記リンク部を前記関節部で回動させる適用例１ないし３のいずれか１項に記載の圧電駆動装置と、
を含む。
【００２５】
このようなロボットでは、本発明に係る圧電駆動装置を含むことができる。
【００２６】
［適用例９］
本発明に係るポンプの一態様は、
適用例１ないし３のいずれか１項に記載の圧電駆動装置と、
液体を輸送するチューブと、
前記圧電駆動装置の駆動によって前記チューブを閉鎖する複数のフィンガーと、
を含む。
【００２７】
このようなポンプでは、本発明に係る圧電駆動装置を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る圧電駆動装置を模式的に示す平面図。
【図２】本実施形態に係る圧電駆動装置を模式的に示す断面図。
【図３】本実施形態に係る圧電駆動装置を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係る圧電駆動装置を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る圧電駆動装置を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係る圧電駆動装置を模式的に示す平面図。
【図７】本実施形態に係る圧電駆動装置を説明するための等価回路を示す図。
【図８】本実施形態に係る圧電駆動装置の動作を説明するための図。
【図９】圧電体層の表面を通る第１電極と第２電極との間の経路長を説明するための断面図。
【図１０】圧電体層の表面を通る第１電極と第２電極との間の経路長を説明するための断面図。
【図１１】本実施形態に係る圧電駆動装置の製造方法を説明するためのフローチャート。
【図１２】本実施形態に係る圧電駆動装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】本実施形態に係る圧電駆動装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１４】本実施形態に係る圧電駆動装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１５】本実施形態に係る圧電駆動装置の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１６】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図１７】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図１８】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図１９】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図２０】パルス印加時間と破壊発生率との関係を示す表。
【図２１】パルス印加時間と破壊発生率との関係を示すグラフ。
【図２２】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図２３】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図２４】第１電極と第２電極との間に１００Ｖの電圧を印加した後の金属顕微鏡写真。
【図２５】第１電極と第２電極との間に１００Ｖの電圧を印加した後の金属顕微鏡写真。
【図２６】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図２７】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図２８】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図２９】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図３０】実験例に用いたサンプルを模式的に示す断面図。
【図３１】テープ剥離試験の試験方法を説明するための平面図。
【図３２】剥がれた個数、および剥がれが生じた界面の位置を示す表。
【図３３】本実施形態に係るロボットを説明するための図。
【図３４】本実施形態に係るロボットの手首部分を説明するための図。
【図３５】本実施形態に係るポンプを説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３０】
１．  圧電駆動装置
まず、本実施形態に係る圧電駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る圧電駆動装置１００を模式的に示す平面図である。図２は、本実施形態に係る圧電駆動装置１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００３１】
圧電駆動装置１００は、図１および図２に示すように、複数の振動ユニット１０２を含む。図示の例では、圧電駆動装置１００は、２つの振動ユニット１０２ａ，１０２ｂを含む。なお、複数の振動ユニット１０２の数は、特に限定されない。
【００３２】
第１振動ユニット１０２ａおよび第２振動ユニット１０２ｂは、図２に示すように、基板１０と、構造体１０１と、を有する。基板１０は、第１面１０ａと、第１面１０ａとは反対側の第２面１０ｂと、を有している。構造体１０１は、基板１０の第１面１０ａに設けられている。なお、図２では、構造体１０１を簡略化して図示している。
【００３３】
複数の振動ユニット１０２は、基板１０の（振動板の）厚さ方向に重なるように配置されている。第１振動ユニット１０２ａと第２振動ユニット１０２ｂとは、第１振動ユニット１０２ａの基板１０の第１面１０ａと、第２振動ユニット１０２ｂの基板１０の第１面１０ａとが対向するように接合されている。図示の例では、構造体１０１は、第２面１０ｂと反対を向く接合面１０１ａを有し、第１振動ユニット１０２ａの接合面１０１ａと第２振動ユニット１０２ｂの接合面１０１ａとは、接着剤２を介して接合されている。
【００３４】
なお、図示はしないが、接合面１０１ａに金属が露出している場合は、第１振動ユニット１０２ａの接合面１０１ａと第２振動ユニット１０２ｂの接合面１０１ａとは、金属接合によって接合されていてもよい。
【００３５】
また、図示はしないが、第１振動ユニット１０２ａと第２振動ユニット１０２ｂとは、第１振動ユニット１０２ａの基板１０の第１面１０ａと、第２振動ユニット１０２ｂの基板１０の第２面１０ｂとが対向するように接合されていてもよい。この場合、第１振動ユニット１０２ａの構造体１０１と、第２振動ユニット１０２ｂの基板１０とが、接合される。
【００３６】
ここで、図３は、第１振動ユニット１０２ａを模式的に示す平面図である。図４は、第１振動ユニット１０２ａを模式的に示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、第１振動ユニット１０２ａを模式的に示す図３のＶ−Ｖ線断面図である。第１振動ユニット１０２ａおよび第２振動ユニット１０２ｂは、基本的に、同じ構成を有している。したがって、以下では、図３〜図５を用いて、第１振動ユニット１０２ａについて説明する。第１振動ユニット１０２ａにおける説明は、基本的に、第２振動ユニット１０２ｂに適用する
ことができる。
【００３７】
第１振動ユニット１０２ａは、図３〜図５に示すように、基板１０と、接触部２０と、構造体１０１と、を含む。構造体１０１は、第１電極３２と、圧電体層３４と、第２電極３６と、第１絶縁層（保護層）４０と、第２絶縁層４２と、第３絶縁層４４と、第１配線層５０および第２配線層５２を構成する第１導電層５４と、第２導電層５６と、を含む。なお、便宜上、図３では、絶縁層４０，４２，４４および導電層５４，５６の図示を省略している。また、図５では、絶縁層４２，４４および第２導電層５６の図示を省略している。
【００３８】
基板１０は、例えば、シリコン基板１１ａと、シリコン基板１１ａ上に設けられた下地層１１ｂと、から構成されている。下地層１１ｂは、絶縁層である。下地層１１ｂは、例えば、シリコン基板１１ａ上に設けられた酸化シリコン層と、酸化シリコン層上に設けられた酸化ジルコニウム層と、の積層体から構成されている。
【００３９】
なお、本実施形態において、「上」は、重力の方向とは反対の方向側でなくてもよく、ある特定の方向側（例えば基板１０の第１面１０ａ側）のことである。例えば、「部材αは部材β上に設けられている」とは、「部材αは部材βの一方側（第１面１０ａ側）に設けられている」ことをいう。
【００４０】
基板１０は、図３に示すように、振動体部（振動板）１２と、支持部１４と、第１接続部１６と、第２接続部１８と、を有している。振動体部１２の平面形状（基板１０の厚さ方向からみた形状）は、略長方形である。振動体部１２上には、構造体１０１が設けられている。振動体部１２上には、圧電体層３４および電極３２，３６から構成される圧電素子３０が設けられ、振動体部１２は、圧電素子３０の変形により振動することができる。支持部１４は、接続部１６，１８を介して、振動体部１２を支持している。図示の例では、接続部１６，１８は、振動体部１２の長手方向における中央部から、該長手方向と直交する方向に延出し、支持部１４に接続されている。
【００４１】
接触部２０は、振動体部１２に設けられている。図示の例では、振動体部１２に凹部１２ａが設けられ、凹部１２ａに接触部２０が嵌め込まれて接合（例えば接着）されている。接触部２０は、被駆動部材と接触して、振動体部１２の動きを被駆動部材に伝える部材である。接触部２０の材質は、例えば、セラミックス（具体的にはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ）など）である。
【００４２】
圧電素子３０は、基板１０上に設けられている。具体的には、圧電素子３０は、振動体部１２上に設けられている。
【００４３】
第１電極３２は、振動体部１２上に設けられている。図示の例では、第１電極３２の平面形状は、長方形である。第１電極３２は、振動体部１２上に設けられたイリジウム層と、イリジウム層上に設けられた白金層と、によって構成されていてもよい。イリジウム層の厚さは、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。白金層の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。なお、第１電極３２は、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｓｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕなどからなる金属層、またはこれらの２種以上を混合または積層したものであってもよい。第１電極３２は、圧電体層３４に電圧を印加するための一方の電極である。
【００４４】
圧電体層３４は、第１電極３２上に設けられている。図示の例では、圧電体層３４の平面形状は、長方形である。圧電体層３４の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上２０μｍ以下であり、好ましくは、１μｍ以上７μｍ以下である。このように、圧電素子３０は、薄膜圧
電素子である。圧電体層３４の厚さが５０ｎｍより小さいと、圧電駆動装置１００の出力が小さくなる場合がある。具体的には、出力を上げようとして圧電体層３４への印加電圧を高くすると、圧電体層３４が絶縁破壊を起こす場合がある。圧電体層３４の厚さが２０μｍより大きいと、圧電体層３４にクラックが生じる場合があり、さらに駆動電圧が高くなる場合がある。
【００４５】
圧電体層３４は、能動部３４ａと、非能動部３４ｂと、を有している。圧電体層３４の能動部３４ａは、圧電体層３４の第１電極３２と第２電極３６とに挟まれた部分である。すなわち、能動部３４ａは、平面視において、電極３２，３６と重なっている。能動部３４ａは、電極３２，３６間に電圧が印加されることにより能動的に駆動する。
【００４６】
圧電体層３４の非能動部３４ｂは、能動部３４ａと連続している。非能動部３４ｂは、圧電体層３４の第１電極３２と第２電極３６とに挟まれてない部分である。すなわち、非能動部３４ｂは、平面視において、電極３２，３６と重なっていない部分である。非能動部３４ｂは、圧電体層３４の能動部３４ａ以外の部分である。
【００４７】
圧電体層３４の非能動部３４ｂには、第１電極３２の上面３２ａまで貫通する第１コンタクトホール６０が設けられている。すなわち、第１コンタクトホール６０は、圧電体層３４の第２電極が設けられていない位置に、設けられている。ここで、図６は、第１コンタクトホール６０の位置を説明するための平面図である。第１コンタクトホール６０は、図６に示すように、平面視において、第２電極３６の周囲に複数設けられている。具体的には、第１コンタクトホール６０は、平面視において、圧電素子３０ａ〜３０ｅの各々の第２電極３６の周囲に複数設けられている。なお、便宜上、図３では、第１コンタクトホール６０の図示を省略している。
【００４８】
圧電体層３４の外縁は、例えば、平面視において、第１電極３２の外縁と重なっている。平面視において、圧電体層３４は、例えば、第１コンタクトホール６０の面積を除いた分だけ、第１電極３２の面積よりも小さい面積を有している。なお、図示はしないが、支持部１４および接続部１６，１８にも圧電体層３４が設けられていてもよい。
【００４９】
圧電体層３４としては、ペロブスカイト型酸化物の圧電材料を用いる。具体的には、圧電体層３４の材質は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３：ＰＺＴ）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３：ＰＺＴＮ）である。圧電体層３４は、電極３２，３６によって電圧が印加されることにより、変形（伸縮）することができる。
【００５０】
第２電極３６は、圧電体層３４上に設けられている。図示の例では、第２電極３６の平面形状は、長方形である。第２電極３６は、圧電体層３４上に設けられた密着層と、密着層上に設けられた導電層と、によって構成されていてもよい。密着層の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。密着層は、例えば、ＴｉＷ層、Ｔｉ層、Ｃｒ層、ＮｉＣｒ層、Ｎｉ層や、これらの積層体である。導電層の厚さは、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下である。導電層は、例えば、Ｃｕ層、Ａｕ層、Ａｌ層やこれらの積層体である。第２電極３６は、圧電体層３４に電圧を印加するための他方の電極である。
【００５１】
圧電素子３０は、図３に示すように、複数設けられている。図示の例では、圧電素子３０は、５つ設けられている（圧電素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ）。平面視において（基板１０の厚さ方向からみて）、例えば、圧電素子３０ａ〜３０ｄの面積は同じであり、圧電素子３０ｅは、圧電素子３０ａ〜３０ｄよりも大きな面積を有している。圧電素子３０ｅは、振動体部１２の短手方向の中央部において、振動体部１２の長手方向に沿って設けられている。圧電素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、振動体部１２
の四隅に設けられている。
【００５２】
圧電素子３０ａ〜３０ｅにおいて、第１電極３２は、１つの連続的な導電層として設けられている。圧電素子３０ａ〜３０ｅにおいて、圧電体層３４は、１つの連続的な圧電体層として設けられ、圧電体層３４の能動部３４ａは、圧電素子３０ａ〜３０ｅに対応して、５つ設けられている。圧電素子３０ａ〜３０ｅにおいて、第２電極３６は、圧電素子３０ａ〜３０ｅに対応して、５つ設けられている。
【００５３】
第１絶縁層４０は、図４に示すように、圧電体層３４上および電極３２，３６上に設けられている。具体的には、第１絶縁層４０は、第２電極３６の上面３６ａおよび側面３６ｂ、圧電体層３４の上面３５、ならびに第１コンタクトホール６０の内面６０ａを覆うように設けられている。第１絶縁層４０は、例えば、無機材料からなる無機絶縁層である。具体的には、第１絶縁層４０の材質は、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）などである。
【００５４】
第１絶縁層４０には、第２コンタクトホール６２ａ，６２ｂが設けられている。第２コンタクトホール６２ａは、第１コンタクトホール６０に設けられて、第１電極３２の上面３２ａまで貫通するように設けられている。第２コンタクトホール６２ａは、第２電極３６の上面３６ａまで貫通するように設けられている。
【００５５】
第１導電層５４は、第１絶縁層４０上に設けられている。第１導電層５４は、例えば、チタンタングステン層と、チタンタングステン層上に設けられた銅層と、から構成されている。第１導電層５４は、さらに、チタンタングステン層と第１絶縁層４０との間に設けられた導電性の密着層を有していてもよい。
【００５６】
第１導電層５４は、第１配線層５０および第２配線層５２を構成している。第１配線層５０は、第１コンタクトホール６０および第２コンタクトホール６２ａを介して、第１電極３２と電気的に接続されている。第２配線層５２は、第２コンタクトホール６２ｂを介して、第２電極３６と電気的に接続されている。
【００５７】
第２絶縁層４２は、第１絶縁層４０上および第１導電層５４上に設けられている。第２絶縁層４２は、例えば、感光性を有する。「感光性」とは、物質が光によって化学反応を引き起こす性質のことである。具体的には、第２絶縁層４２は、エッチングを用いなくても、露光、現像、およびベーク（熱処理）によってパターニングされることができる。第２絶縁層４２は、例えば、有機絶縁層である。具体的には、第２絶縁層４２の材質は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などである。第２絶縁層４２には、第３コンタクトホール６４が設けられている。第３コンタクトホール６４は、第１導電層５４の上面５４ａまで貫通するように設けられている。
【００５８】
第２導電層５６は、第２絶縁層４２上および第１導電層５４上に設けられている。第２導電層５６は、第３コンタクトホール６４を介して、第１導電層５４と電気的に接続されている。第２導電層５６の材質は、例えば、第１導電層５４と同じである。第２導電層５６は、圧電駆動装置１００を駆動させるための駆動回路１１０（後述する図７参照）と電気的に接続されている。これにより、駆動回路１１０と電極３２，３６とを電気的に接続させることができる。
【００５９】
第３絶縁層４４は、第２絶縁層４２上および第２導電層５６上に設けられている。第３絶縁層４４の材質は、例えば、第２絶縁層４２の材質と同じである。第３絶縁層４４の上面は、例えば、接合面１０１ａ（図２参照）を構成している。
【００６０】
図７は、圧電駆動装置１００を説明するための等価回路を示す図である。圧電素子３０は、３つのグループに分けられる。第１グループは、２つの圧電素子３０ａ，３０ｄを有する。第２グループは、２つの圧電素子３０ｂ，３０ｃを有する。第３グループは、１つの圧電素子３０ｅのみを有する。図７に示すように、第１グループの圧電素子３０ａ，３０ｄは、互いに並列に接続され、駆動回路１１０に接続されている。第２グループの圧電素子３０ｂ，３０ｃは、互いに並列に接続され、駆動回路１１０に接続されている。第３グループの圧電素子３０ｅは、単独で駆動回路１１０に接続されている。
【００６１】
駆動回路１１０は、５つの圧電素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅのうちの所定の圧電素子、例えば、圧電素子３０ａ，３０ｄ，３０ｅの第１電極３２と第２電極３６との間に周期的に変化する交流電圧または脈流電圧を印加する。これにより、圧電駆動装置１００は、振動体部１２を超音波振動させて、接触部２０に接触するローター（被駆動部材）を所定の回転方向に回転させることができる。ここで、「脈流電圧」とは、交流電圧にＤＣオフセットを付加した電圧を意味し、脈流電圧の電圧（電界）の向きは、一方の電極から他方の電極に向かう一方向である。
【００６２】
なお、電界の向きは、第１電極３２から第２電極３６に向かうよりも第２電極３６から第１電極３２に向かう方が好ましい。また、圧電素子３０ｂ，３０ｃ，３０ｅの電極３２，３６間に交流電圧または脈流電圧を印加することにより、接触部２０に接触するローターを逆方向に回転させることができる。
【００６３】
図８は、圧電駆動装置１００の振動体部１２の動作を説明するための図である。圧電駆動装置１００の接触部２０は、図８に示すように、被駆動部材としてのローター４の外周に接触している。駆動回路１１０は、圧電素子３０ａ，３０ｄの電極３２，３６間に交流電圧または脈流電圧を印加する。これにより、圧電素子３０ａ，３０ｄは、矢印ｘの方向に伸縮する。これに応じて、振動体部１２は、振動体部１２の平面内で屈曲振動（例えば、圧電素子３０に電圧が印加されていない状態での振動体部１２の短手方向に沿って屈曲振動）して蛇行形状（Ｓ字形状）に変形する。さらに、駆動回路１１０は、圧電素子３０ｅの電極３２，３６間に交流電圧または脈流電圧を印加する。これにより、圧電素子３０ｅは、矢印ｙの方向に伸縮する。これにより、振動体部１２は、振動体部１２の平面内で縦振動（例えば、圧電素子３０に電圧が印加されていない状態での振動体部１２の長手方向に沿って縦振動）する。上記のような振動体部１２の屈曲振動および縦振動によって、接触部２０は、矢印ｚのように楕円運動する。その結果、ローター４は、その中心４ａの周りに所定の方向Ｒ（図示の例では時計回り方向）に回転する。
【００６４】
なお、駆動回路１１０が、圧電素子３０ｂ，３０ｃ，３０ｅの電極３２，３６間に交流電圧または脈流電圧を印加する場合には、ローター４は、方向Ｒとは反対方向（反時計回り方向）に回転する。
【００６５】
また、振動体部１２の屈曲振動の共振周波数と縦振動の共振周波数とは、同じであることが好ましい。これにより、圧電駆動装置１００は、効率よくローター４を回転させることができる。
【００６６】
図８に示すように、本実施形態に係るモーター１２０は、本発明に係る圧電駆動装置（図示の例では圧電駆動装置１００）と、圧電駆動装置１００によって回転されるローター４と、を含む。
【００６７】
圧電駆動装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６８】
圧電駆動装置１００では、圧電体層３４の第２電極３６が設けられていない位置に、第
１電極３２の上面３２ａまで貫通するように設けられた第１コンタクトホール６０を含む。したがって、圧電駆動装置１００では、圧電体層３４は、第２電極３６の直下以外にも設けられている。そのため、圧電駆動装置１００では、圧電体層３４が第２電極３６の直下にのみ設けられている場合に比べて、振動ユニット１０２の接合面１０１ａの平坦性を向上させることができる。これにより、圧電駆動装置１００では、隣り合う振動ユニット１０２間において接合面積を増加させることができ、隣り合う振動ユニット１０２間の接合強度を高くすることができる。
【００６９】
さらに、圧電駆動装置１００では、圧電体層３４は、第２電極３６の直下以外にも設けられているため、図９に示すように、圧電体層３４の表面を通る第１電極３２と第２電極３６との間の経路長Ｋを長くすることができる。例えば、図１０に示すように、圧電体層３４が第２電極３６の直下にのみ設けられている場合には、圧電体層３４の表面を通る第１電極３２と第２電極３６との間の経路長Ｋは、短くなる。したがって、圧電駆動装置１００では、例えば圧電体層３４の表面（第１絶縁層４０と接してる表面）に水分が付着したとしても、経路長Ｋが長いので、圧電体層３４の表面において水分を介して第１電極３２と第２電極３６とが短絡することを抑制することができる（後述する「３．  実験例参照」）。その結果、圧電駆動装置１００では、耐久性の向上を図ることができる。
【００７０】
さらに、圧電駆動装置１００では、圧電体層３４は、第２電極３６の直下以外にも設けられているため、圧電体層３４にクラックが生じることを抑制することができる（後述する「３．  実験例参照」）。そのため、圧電駆動装置１００では、圧電体層１３４の耐久性の向上および高耐圧化を図ることができる。圧電体層３４のクラックを抑制することができるのは、非能動部３４ｂによって、能動部３４ａの変形を抑えることができるためであると推察される。
【００７１】
さらに、圧電駆動装置１００では、圧電体層３４は、第２電極３６の直下以外にも設けられているため、基板１０と第１電極３２と間で剥離が発生することを抑制することができる（後述する「３．  実験例参照」）。そのため、圧電駆動装置１００では、信頼性の向上を図ることができる。
【００７２】
圧電駆動装置１００では、圧電体層３４は、第１電極３２と第２電極３６とに挟まれた能動部３４ａと、能動部３４ａと連続し、第１電極３２と第２電極３６とに挟まれていない非能動部３４ｂと、を有し、第１コンタクトホール６０は、非能動部３４ｂに設けられている。そのため、圧電駆動装置１００では、上記のように、隣り合う振動ユニット１０２間の接合強度を高くすることができる。
【００７３】
圧電駆動装置１００では、第１絶縁層４０は、第２電極３６の上面３６ａおよび側面３６ｂ、圧電体層３４の上面３５、ならびに第１コンタクトホール６０の内面６０ａを覆うように設けられた第１絶縁層４０を含み、第１絶縁層４０は、無機絶縁層である。そのため、圧電駆動装置１００では、圧電体層３４の表面に水分が付着することを抑制することができ、圧電体層３４の表面において水分を介して第１電極３２と第２電極３６とが短絡することを抑制することができる（後述する「３．  実験例参照」）。その結果、圧電駆動装置１００では、耐久性の向上を図ることができる。
【００７４】
圧電駆動装置１００では、絶縁層４２，４４は、感光性を有する。そのため、絶縁層４２，４４は、エッチングを用いなくても、露光、現像、およびベークによってパターニングされることができる。そのため、圧電駆動装置１００では、低コスト化を図ることができる。
【００７５】
２．  圧電駆動装置の製造方法
次に、本実施形態に係る圧電駆動装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係る圧電駆動装置１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１２〜図１５は、本実施形態に係る圧電駆動装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００７６】
図１２に示すように、基板１０の振動体部１２上に第１電極３２を形成する（Ｓ１）。第１電極３２は、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法などによる成膜、およびパターニング（フォトリソグラフィーおよびエッチングによるパターニング）により形成される。なお、基板１０は、例えば、シリコン基板１１ａ上に、スパッタ法やＣＶＤ法によって下地層１１ｂを形成することによって得られる。
【００７７】
次に、第１電極３２上に圧電体層３４を成膜する（Ｓ２）。圧電体層３４、例えば、液相法による前駆体層の形成と該前駆体層の結晶化とを繰り返すことによって成膜される。液相法とは、薄膜（圧電体層）の構成材料を含む原料液を用いて薄膜材料を成膜する方法であり、具体的には、ゾルゲル法やＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などである。結晶化は、酸素雰囲気において、例えば、７００℃〜８００℃の熱処理により行われる。
【００７８】
次に、圧電体層３４に第２電極３６を形成する（Ｓ３）。第２電極３６は、例えば、第１電極３２と同じ方法で形成される。第２電極３６は、圧電体層３４の上面の一部が露出するように形成される。これにより、能動部３４ａと非能動部３４ｂとを有する圧電体層３４を形成することができる。
【００７９】
以上の工程により、基板１０の振動体部１２上に、圧電素子３０を形成することができる。
【００８０】
図１３に示すように、圧電体層３４の非能動部３４ｂに、第１コンタクトホール６０を形成する（Ｓ４）。すなわち、圧電体層３４の第２電極３６が形成されていない領域に、第１コンタクトホール６０を形成する。本工程では、圧電体層３４の、第１コンタクトホール６０が形成された部分以外の部分を、そのまま残す。第１コンタクトホール６０は、非能動部３４ｂを、フォトリソグラフィーおよびエッチングによるパターニングすることによって形成される。
【００８１】
図１４に示すように、第２電極３６の上面３６ａおよび側面３６ｂ、圧電体層３４の上面３５、第１電極３２の上面３２ａ、ならびに第１コンタクトホール６０の内面６０ａを覆うように第１絶縁層４０を成膜する（Ｓ５）。第１絶縁層４０は、例えば、ＡＬＣＶＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で成膜される。
【００８２】
次に、第１絶縁層４０に第２コンタクトホール６２ａ，６２ｂを形成する（Ｓ６）。第２コンタクトホール６２ａ，６２ｂは、第１絶縁層４０を、フォトリソグラフィーおよびエッチングによるパターニングすることによって形成される。
【００８３】
図１５に示すように、第１絶縁層４０上に、第１配線層５０および第２配線層５２を構成する第１導電層５４を形成する（Ｓ７）。第１導電層５４は、例えば、スパッタ法による成膜およびパターニングにより形成される。
【００８４】
次に、第１絶縁層４０上および第１導電層５４上に、第２絶縁層４２を成膜する（Ｓ８）。第２絶縁層４２は、例えば、スピンコート法により成膜される。
【００８５】
次に、第２絶縁層４２に第３コンタクトホール６４を形成する（Ｓ９）。第３コンタクトホール６４は、第２絶縁層４２を、フォトリソグラフィーによるパターニングすることによって形成される。
【００８６】
図４に示すように、第２絶縁層４２上に、第２導電層５６を形成する（Ｓ１０）。第２導電層５６は、例えば、第１導電層５４と同じ方法で形勢される。
【００８７】
次に、第２絶縁層４２上および第２導電層５６上に、第３絶縁層４４を成膜する（Ｓ１１）。第３絶縁層４４は、例えば、スピンコート法により成膜される。
【００８８】
以上の工程により、振動ユニット１０２ａ，１０２ｂを形成することができる。
【００８９】
図２に示すように、振動ユニット１０２ａ，１０２ｂを接合させる（Ｓ１２）。振動ユニット１０２ａ，１０２ｂは、例えば、接着剤２を介して接合される。
【００９０】
以上の工程により、圧電駆動装置１００を製造することができる。
【００９１】
圧電駆動装置１００の製造方法では、上記のように、隣り合う振動ユニット１０２間の接合強度を高くすることができる圧電駆動装置１００を製造することができる。
【００９２】
３．  実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
【００９３】
３．２．  パルス耐久試験
３．１．１．  サンプル
図１６〜図１９に示すようなサンプルＡ，Ｂ，Ｃ、Ｄを用いて実験を行った。
【００９４】
サンプルＡでは、図１６に示すように、基板１１１上に第１電極１３２を形成し、第１電極１３２上に圧電体層１３４を形成し、圧電体層１３４上に第２電極１３６を形成し、圧電体層１３４および電極１３２，１３６を覆うように有機絶縁層１４２を形成し、電極１３２，１３６と電気的に接続される導電層１５４を形成した。サンプルＡでは、圧電体層１３４は、第２電極１３６の直下に位置する能動部１３４ａのみを有し、非能動部１３４ｂを有してない。
【００９５】
サンプルＢは、図１７に示すように、圧電体層１３４が能動部１３４ａおよび非能動部１３４ｂを有すること以外は、サンプルＡと同じである。
【００９６】
サンプルＣは、図１８に示すように、圧電体層１３４および電極１３２，１３６を覆うように無機絶縁層１４０を形成し、無機絶縁層１４０上に有機絶縁層１４２を形成したこと以外は、サンプルＡと同じである。
【００９７】
サンプルＤは、図１９に示すように、圧電体層１３４が能動部１３４ａおよび非能動部１３４ｂを有すること以外は、サンプルＣと同じである。
【００９８】
サンプルＡ〜Ｄにおいて、基板１１１を、シリコン基板と、シリコン基板上に設けられた酸化シリコン層と、酸化シリコン層上に設けられた酸化ジルコニウム層と、の積層体とした。サンプルＡ〜Ｄにおいて、圧電体層１３４の材質をＰＺＴとし、有機絶縁層１４２の材質をエポキシ樹脂とした。サンプルＡ〜Ｄにおいて、導電層１５４を、チタンタングステン層と、チタンタングステン層上に設けられた銅層と、の積層体とした。サンプルＣ
，Ｄにおいて、無機絶縁層１４０の材質を酸化タンタル、無機絶縁層１４０の厚さを９０ｎｍとした。
【００９９】
３．１．２．  試験結果
上記のようなサンプルＡ〜Ｄにおいて、室温（２５℃）にて、正弦波２０ｋＨｚ、振幅１００Ｖ（０〜１００Ｖ）の波形を、各々４０個（Ｎ＝４０）のサンプルに印加した。具体的には、上記の波形を、第１電極１３２をグラントとして第２電極１３６に印加した。そして、印加時間に対する破壊発生率の関係について調査した。図２０は、パルス印加時間と破壊発生率との関係を示す表である。図２１は、パルス印加時間と破壊発生率との関係を示すグラフである。なお、「破壊」とは、第１電極と第２電極とが短絡した状態をいう。
【０１００】
図２０および図２１に示すように、サンプルＡ，Ｂは、パルス印加時間５０時間未満で、破壊発生率が５０％を超えた。これは、サンプルＡ，Ｂは、無機絶縁層１４０を有してないので、水分がエポキシ樹脂を透過して圧電体層１３４の側面に付着し、第１電極１３２と第２電極１３６とが短絡したためである。したがって、無機絶縁層１４０は、水分バリア性が高く、耐久性の向上を図ることができることがわかった。
【０１０１】
さらに、サンプルＢはサンプルＡよりも破壊発生率が低く、サンプルＣはサンプルＤよりも破壊発生率が低かった。これは、サンプルＢ，Ｄは、非能動部１３４ｂを有しているため、サンプルＡ，Ｃに比べて、圧電体層１３４の表面を通る第１電極１３２と第２電極１３６との間の経路長が長いためである。したがって、圧電体層１３４が非能動部１３４ｂを有することにより、耐久性を向上させることができることがわかった。
【０１０２】
３．２．  ＤＣクラック試験
３．２．１．  サンプル
図２２および図２３に示すようなサンプルＥ，Ｆを用いて実験を行った。なお、以下の実験例において、上述したサンプルＡ〜Ｄと同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０３】
サンプルＥでは、図２２に示すように、基板１１１上に第１電極１３２を形成し、第１電極１３２上に圧電体層１３４を形成し、圧電体層１３４上に第２電極１３６を形成した。サンプルＡでは、圧電体層１３４は、第２電極１３６の直下に位置する能動部１３４ａのみを有し、非能動部１３４ｂを有してない。
【０１０４】
サンプルＦは、図２３に示すように、圧電体層１３４が能動部１３４ａおよび非能動部１３４ｂを有すること以外は、サンプルＥと同じである。
【０１０５】
３．２．２．  試験結果
上記のようなサンプルＥ，Ｆにおいて、電極１３２，１３６間に１００Ｖの電圧を印加した後、金属顕微鏡によって、圧電体層３４のクラックの確認を行った。図２４および図２５は、電極１３２，１３６間に１００Ｖの電圧を印加した後の金属顕微鏡写真であり、図２４はサンプルＥの結果であり、図２５はサンプルＦの結果である。
【０１０６】
図２４および図２５に示すように、サンプルＥでは、第２電極１３６ごしに圧電体層１３４にクラックが生じていることが確認された。一方、サンプルＦでは、圧電体層１３４のクラックは、確認されなかった。したがって、圧電体層１３４が非能動部１３４ｂを有することにより、耐久性の向上および高耐圧化を図ることができることがわかった。
【０１０７】
３．３．  テープ剥離試験（クロスカット法）
３．２．１．  サンプル
図２６〜図３０に示すようなサンプルＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋを用いて実験を行った。
【０１０８】
サンプルＧでは、図２６に示すように、基板１１１上に第１電極１３２を形成し、第１電極１３２上に圧電体層１３４を形成し、圧電体層１３４上に第２電極１３６を形成し、第２電極１３６上に無機絶縁層１４０を形成し、無機絶縁層１４０上に有機絶縁層１４２を形成し、有機絶縁層１４２上に、第２電極１３６と電気的に接続される導電層１５４を形成した。無機絶縁層１４０の材質を酸化タンタルとし、無機絶縁層１４０の厚さを９０ｎｍとした。
【０１０９】
サンプルＨは、図２７に示すように、圧電体層１３４および第２電極１３６を形成せず、導電層１５４が第１電極１３２と電気的に接続されていること以外は、サンプルＧと同じである。
【０１１０】
サンプルＩは、図２８に示すように、第１電極１３２と無機絶縁層１４０との間の一部に、圧電体層１３４を形成したこと以外は、サンプルＨと同じである。
【０１１１】
サンプルＪでは、図２９に示すように、基板１１１上に第１電極１３２を形成した。
【０１１２】
サンプルＫでは、図３０に示すように、基板１１１上に第１電極１３２を形成し、第１電極１３２上に導電層１５４を形成した。
【０１１３】
３．２．２．  試験結果
上記のようなサンプルＧ〜Ｋは、上記のような積層体がウェハーに一面に繰り返し形成されている。図３１に示すように、ウェハー６の積層体が形成されている面にダイアモンドカッターにて、１ｍｍ間隔で６×６本の切り傷８をつけ、サンプルＧ〜Ｋの各々を、５×５＝２５個に分割した。分割された２５個のサンプルＧ〜Ｋの各々は、それぞれ図２６〜図３０に示したような構造を有している。切り傷８は、基板１１１にまで到達している。分割された２５個のサンプルにセロテープ（登録商標）を強く圧着させ、テープの端を水平方向に対して４５°傾け、一気に剥がした。そして、２５個中剥がれた個数、および剥がれた界面の位置を確認した。図３２は、サンプルＧ〜Ｋにおいて、２５個中剥がれた個数、および剥がれが生じた界面の位置を示す表である。
【０１１４】
図３２に示すように、サンプルＩは、１個も剥がれなかったが、サンプルＨは、全て第１電極１３２と基板１１１との界面で剥がれた。したがって、第１電極１３２上の一部に圧電体層１３４が形成されていることによって、剥がれを抑制することができ、信頼性の向上を図ることができることがわかった。これにより、圧電体層が非能動部を有することにより、その分、第１電極上に形成される圧電体層の領域を大きくすることができ、信頼性の向上を図ることができるといえる。
【０１１５】
さらに、サンプルＪは、１個も剥がれなかったが、サンプルＫは、全て第１電極１３２と基板１１１との界面で剥がれた。これにより、第１電極１３２に導電層１５４の応力がかかると、第１電極１３２と基板１１１との界面（具体的には第１電極１３２と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２））との界面）で剥離が生じることがわかった。したがって、剥離を抑制するためには、サンプルＩのように、導電層１５４の第１電極１３２とのコンタクト部周辺に、圧電体層１３４を残しておくことが、より有効であるとことがわかった。
【０１１６】
４．  圧電駆動装置を用いた装置
本発明に係る電駆動装置は、共振を利用することで被駆動体に対して大きな力を与えることができるものであり、各種の装置に適用可能である。本発明に係る圧電駆動装置は、
例えば、ロボット（電子部品搬送装置（ＩＣハンドラー）も含む）、投薬用ポンプ、時計のカレンダー送り装置、印刷装置の紙送り機構等の各種の機器における駆動装置として用いることが出来る。以下、代表的な実施の形態について説明する。以下では、本発明に係る圧電駆動装置として、圧電駆動装置１００を含む装置について説明する。
【０１１７】
４．１．  ロボット
図３３は、圧電駆動装置１００を利用したロボット２０５０を説明するための図である。ロボット２０５０は、複数本のリンク部２０１２（「リンク部材」とも呼ぶ）と、それらリンク部２０１２の間を回動または屈曲可能な状態で接続する複数の関節部２０２０と、を備えたアーム２０１０（「腕部」とも呼ぶ）を有している。
【０１１８】
それぞれの関節部２０２０には、圧電駆動装置１００が内蔵されており、圧電駆動装置１００を用いて関節部２０２０を任意の角度だけ回動または屈曲させることが可能である。アーム２０１０の先端には、ロボットハンド２０００が接続されている。ロボットハンド２０００は、一対の把持部２００３を備えている。ロボットハンド２０００にも圧電駆動装置１００が内蔵されており、圧電駆動装置１００を用いて把持部２００３を開閉して物を把持することが可能である。また、ロボットハンド２０００とアーム２０１０との間にも圧電駆動装置１００が設けられており、圧電駆動装置１００を用いてロボットハンド２０００をアーム２０１０に対して回転させることも可能である。
【０１１９】
図３４は、図３３に示したロボット２０５０の手首部分を説明するための図である。手首の関節部２０２０は、手首回動部２０２２を挟持しており、手首回動部２０２２に手首のリンク部２０１２が、手首回動部２０２２の中心軸Ｏ周りに回動可能に取り付けられている。手首回動部２０２２は、圧電駆動装置１００を備えており、圧電駆動装置１００は、手首のリンク部２０１２およびロボットハンド２０００を中心軸Ｏ周りに回動させる。ロボットハンド２０００には、複数の把持部２００３が立設されている。把持部２００３の基端部はロボットハンド２０００内で移動可能となっており、この把持部２００３の根元の部分に圧電駆動装置１００が搭載されている。このため、圧電駆動装置１００を動作させることで、把持部２００３を移動させて対象物を把持することができる。なお、ロボットとしては、単腕のロボットに限らず、腕の数が２以上の多腕ロボットにも圧電駆動装置１００を適用可能である。
【０１２０】
ここで、手首の関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部には、圧電駆動装置１００の他に、力覚センサーやジャイロセンサー等の各種装置に電力を供給する電力線や、信号を伝達する信号線等が含まれ、非常に多くの配線が必要になる。したがって、関節部２０２０やロボットハンド２０００の内部に配線を配置することは非常に困難だった。しかしながら、圧電駆動装置１００は、通常の電動モーターよりも駆動電流を小さくできるので、関節部２０２０（特に、アーム２０１０の先端の関節部）やロボットハンド２０００のような小さな空間でも配線を配置することが可能になる。
【０１２１】
４．２．  ポンプ
図３５は、圧電駆動装置１００を利用した送液ポンプ２２００の一例を示す説明するための図である。送液ポンプ２２００は、ケース２２３０内に、リザーバー２２１１と、チューブ２２１２と、圧電駆動装置１００と、ローター２２２２と、減速伝達機構２２２３と、カム２２０２と、複数のフィンガー２２１３，２２１４，２２１５，２２１６，２２１７，２２１８，２２１９と、を含む。
【０１２２】
リザーバー２２１１は、輸送対象である液体を収容するための収容部である。チューブ２２１２は、リザーバー２２１１から送り出される液体を輸送するための管である。圧電駆動装置１００の接触部２０は、ローター２２２２の側面に押し付けた状態で設けられて
おり、圧電駆動装置１００がローター２２２２を回転駆動する。ローター２２２２の回転力は減速伝達機構２２２３を介してカム２２０２に伝達される。フィンガー２２１３から２２１９はチューブ２２１２を閉塞させるための部材である。カム２２０２が回転すると、カム２２０２の突起部２２０２Ａによってフィンガー２２１３から２２１９が順番に放射方向外側に押される。フィンガー２２１３から２２１９は、輸送方向上流側（リザーバー２２１１側）から順にチューブ２２１２を閉塞する。これにより、チューブ２２１２内の液体が順に下流側に輸送される。こうすれば、ごく僅かな量を精度良く送液可能で、しかも小型な送液ポンプ２２００を実現することができる。
【０１２３】
なお、各部材の配置は図示されたものには限られない。また、フィンガーなどの部材を備えず、ローター２２２２に設けられたボールなどがチューブ２２１２を閉塞する構成であってもよい。上記のような送液ポンプ２２００は、インシュリンなどの薬液を人体に投与する投薬装置などに活用できる。ここで、圧電駆動装置１００を用いることにより、通常の電動モーターよりも駆動電流を小さくできるので、投薬装置の消費電力を抑制することができる。したがって、投薬装置を電池駆動する場合は、特に有効である。
【０１２４】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１２５】
２…接着剤、４…ローター、４ａ…中心、６…ウェハー、８…切り傷、１０…基板、１０ａ…第１面、１０ｂ…第２面、１１ａ…シリコン基板、１１ｂ…下地層、１２…振動体部、１２ａ…凹部、１４…支持部、１６…第１接続部、１８…第２接続部、２０…接触部、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ…圧電素子、３２…第１電極、３２ａ…上面、３４…圧電体層、３４ａ…能動部、３４ｂ…非能動部、３５…上面、３６…第２電極、３６ａ…上面、３６ｂ…側面、４０…第１絶縁層、４２…第２絶縁層、４４…第３絶縁層、５０…第１配線層、５２…第２配線層、５４…第１導電層、５４ａ…上面、５６…第２導電層、６０…第１コンタクトホール、６０ａ…内面、６２ａ，６２ｂ…第２コンタクトホール、６４…第３コンタクトホール、１００…圧電駆動装置、１０１…構造体、１０１ａ…接合面、１０２…振動ユニット、１０２ａ…第１振動ユニット、１０２ｂ…第２振動ユニット、１１０…駆動回路、１１１…基板、１２０…モーター、１３２…第１電極、１３４…圧電体層、１３４ａ…能動部、１３４ｂ…非能動部、１３６…第２電極、１４０…無機絶縁層、１４２…有機絶縁層、１５４…導電層、２０００…ロボットハンド、２００３…把持部、２０１０…アーム、２０１２…リンク部、２０２０…関節部、２０５０…ロボット、２２００…送液ポンプ、２２０２…カム、２２０２Ａ…突起部、２２１１…リザーバー、２２１２…チューブ、２２１３，２２１４，２２１５，２２１６，２２１７，２２１８，２２１９…フィンガー、２２２２…ローター、２２２３…減速伝達機構、２２３０…ケース
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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