(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリーンシートと電極パターンが積層された成形体を焼結して０．５ｍｍ以下の予備焼結体とする一次焼結と、前記予備焼結体を加工した後、加工面を焼結肌とする二次焼結とを有し、
前記一次焼結及び／又は二次焼結する際に、圧電材料から作製された圧電焼結体の板上に被焼結物を配置して焼結することを特徴とする磁気記録装置用圧電アクチュエータ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッドの位置決めや、光学機器、精密機器、測定機器等の各種精密部品などの変位や位置決めなどに用いる圧電アクチュエータ素子及びその製造方法に関し、特には高い空気清浄度が求められるＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）などの記録装置に用いられる磁気ヘッドの位置決め用の圧電アクチュエータ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電圧を印加することによって変位を得る圧電現象を利用した圧電素子は、微少変位制御、応答性に優れ、従来から各種の微少変位制御装置に利用されている。
近年、コンピュータ、家電製品等において、その記録装置であるハードディスクの高記録密度化に伴い、記録書き込み・読み取り用のヘッドの高度な位置決め制御が要求され、従来からこれらヘッドの変位機構として使用されている永久磁石も用いたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）だけでは位置決めが困難な状況となってきた。このため、例えば、特開平２−２６７７８２号、特開平９−２６５７３８号公報に開示のように、ＶＣＭで一次位置決めをすると共に、圧電アクチュエータ素子を併用して二次位置決め、換言すれば微小な変位をするアクチュエータが出て来た。
このような圧電アクチュエータ素子の従来の製造方法を概説する。
まず、セラミックス粉末材料、バインダ、溶剤等を混練してペースト状に調製し、これを成形してグリーンシートを作製する。また、導電性材料、バインダ、溶剤等を混練し、また内部電極層ペーストを調製しておく。次に、グリーンシート上に所定のパターンとなるように内部電極層ペーストを印刷した後、これを所定数積層し、圧着して積層体を得る。積層体にパンチング加工等により所望の形状加工を施した後焼成して、薄板状焼結体を得る。あるいは、薄板状焼結体に対し所望の形状とするように加工を施すか、この薄板状焼結体を適当な寸法に切断した後、形状加工を行なう。形状加工とは、薄板状焼結体に、孔部や切り欠きを設ける加工を言う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した圧電アクチュエータ素子をＨＤＤ（ハードディスク・ドライブ）等の中で使用する場合には、極めて薄い圧電アクチュエータ素子が必要とされるとともに高い寸法精度が要求される。そのかかる寸法上の要請に対し、薄物品、特に０．５mm以下のものの焼結は、反り・特性劣化等の問題が想定されるため、研削加工、ダイサー加工等によって必要とされる寸法を得るのが一般的である。しかし、この様にして得た圧電アクチュエータ素子では、前記加工により発生したパーティクル（微粒子）や、圧電アクチュエータ素子の加工面から剥離しかかったパーティクルが、圧電アクチュエータ素子をＨＤＤ装置に実装した後、圧電アクチュエータ素子から脱落して磁気ディスク表面に付着したりして磁気記録データを損傷したり、場合によっては自身の発生したパーティクルによってアクチュエータ素子が用いられたＨＤＤがアクセス不能になる等、信頼性を低下させる要因を内在していた。このことはＨＤＤに限ったことではなく、クリーンな使用環境でパーティクルを発生するという普遍的な問題があった。本発明の目的は、かかるパーティクル発生によるトラブルを未然に解決し、信頼性の高い磁気記録装置用圧電アクチュエータ素子を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、パーティクル発生の原因を探求した結果、パーティクルは圧電アクチュエータ素子の表面から脱落した微少粒子が多いことを見いだし本発明に到達した。
【０００５】
本発明は、グリーンシートと電極パターンが積層された成形体を焼結して０．５ｍｍ以下の予備焼結体とする一次焼結と、前記予備焼結体を加工した後、加工面を焼結肌とする二次焼結とを有し、前記一次焼結及び／又は二次焼結する際に、圧電材料から作製された圧電焼結体の板上に被焼結物を配置して焼結することを特徴とする磁気記録装置用圧電アクチュエータ素子の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
まず本発明の圧電アクチュエータ素子の製造方法を説明する。本発明において圧電材料とは、ＰＺＴ｛Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ｝、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ3 ）、ＰＬＺＴ｛（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3 ｝、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）等のセラミックス圧電材料が好ましい。この圧電材料の粉末を成形して成形体を得る。通常は、圧電材料の粉末を適当な溶媒でスラリー状にしてドクターブレード法でグリーンシートを作製し、所定の電極パターンを印刷して、積層することが多い。しかし、本発明はそれに限定されるものではなく、圧電材料の粉末を金型で成形して成形体を作製してもよい。次に、この成形体を焼結するが、ＰＺＴ，ＰＴ，ＰＬＺＴなどＰｂを含む場合には、この際、前記成形体を圧電材料の粉末から作製された圧電焼結体の板上に配置して焼結する。それにより、焼結に依って成形体の表面から蒸発・飛散する圧電材料の主要構成元素である鉛（Ｐｂ）の補給ができる。これにより焼結密度が向上し、素子の厚みが０．５ｍｍ以下の薄いものであっても反りなく焼結することができるので、従来の様に後加工を必要としない。さらに、厳しい寸法精度を必要とされる場合には、前記成形体を一次焼結し予備焼結体を得て、その後、ダイヤモンド刃などでカッティング、ダイシング加工して、さらに二次焼結を施しても良い。一次焼結によって、蒸発し易い鉛が圧電体表面から失われる場合に、二次焼結することにより、圧電体内部から鉛が圧電体表面に向かって拡散してきて表面の鉛密度を向上できるとともに、加工によって荒れた表面層を修復し且つ表面を焼結したままの焼結肌にしてパーティクルが発生しないよう安定化することが出来る。ここで、一次焼結は最終密度若しくはそれに近い焼結密度を得るように行われ、その条件は、圧電材料の組成や電極材料により異なるが大体１０３０〜１１６０℃程度で、２時間程度大気中で焼結する。そしてアンニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）効果を備える二次焼結は過焼結とならないよう、一次焼結の温度以下で行うことが好ましい。また、一次焼結を施した焼結体の上に板状物品を配置することにより荷重を印加しつつ、二次焼結を施せば、焼結に依り発生しようとする反りが事前矯正されて、パーティクル発生の要因となる後加工の不要な圧電アクチュエータ素子が得ることが出来る。そして、前記一次焼結及び／又は二次焼結する際に、被焼結物を圧電材料から作製された圧電焼結体の板上に配置して焼結すれば、焼結に依って成形体の表面から蒸発・飛散する圧電材料の主要構成元素である鉛（Ｐｂ）の補給ができる。これにより焼結密度が向上し、反りなく焼結できるので後加工を必要としない。以上述べたように、本発明は従来にない製造方法を採用したので、素子の厚みが０．５ｍｍ以下で、且つ素子の表面が実質的に焼結肌のままである圧電アクチュエータ素子を得ることができる。そして、下限は５０〜７０μｍ程度のものまで製造できる。
【０００７】
以上述べたとおり、パ−ティクルの発生を抑制した圧電アクチュエ−タ素子を提供することが可能となるが、圧電アクチュエ−タ素子の一部または全部に可撓性樹脂を被覆することによってさらに効果的にパ−ティクルの発生を防止することができる。従来から、樹脂を被覆した圧電アクチュエ−タが開示されているが、本発明に係る樹脂被覆はその目的・機能において全く異なるものである。すなわち、従来は、主として、水分を含む外部環境から電極部を遮断することにより銀のマイグレ−ション等によって生じる絶縁抵抗劣化の防止を目的とするのに対して、本発明に係る被覆は圧電セラミックスからのパ−ティクルの飛散を抑制することを目的とする。また、その目的の相違から従来の樹脂被覆がサブミリからミリ単位の厚みを有するのに対し、本発明の樹脂被覆は１μｍから１００μｍ、好ましくは３μｍから２０μｍである。被覆が厚すぎると高い寸法精度を維持し難く、また、パ−ティクルの飛散防止が目的であるため、必要以上に厚くする実益はない。また、薄すぎると被覆に欠陥が生じ易く、パ−ティクルの飛散防止が十分に図れなくなる。樹脂を被覆することによって、同時に圧電アクチュエ−タ素子とそれ以外の部材との絶縁性を確保する機能も持たせることができる。絶縁性の観点からも厚みは上記一定値以上であることが好ましい。樹脂の種類は特に限定するものではないが、薄い圧電アクチュエ−タ素子を阻害しないように可撓性を有することが好ましい。また、ハ−ドディスクドライブ内で悪影響を及ぼすシリコン系、硫黄系、塩素系のガス、コンタミネ−ションを発生しない材質のものが好ましい。さらに、ハ−ドディスクドライブ内の環境温度および素子自体からの発熱も考慮して、６０℃、より好ましくは１００℃程度でも実質的に変質が生じないものが好ましい。成膜方法は、特に限定するものではないが、例えば蒸着、吹き付け等により成膜することができる。被膜は圧電アクチュエ−タ素子の全部に形成することが好ましいが、他の部材との接着により圧電アクチュエ−タ素子の露出部分を低減する等の組み立て配置に応じて、一部に形成することでも十分な効果を得ることができる。
【０００８】
【実施例】
圧電材料としてＰＺＴ（圧電定数ｄ31＝−２８５×１０-12 m/V ）を用い、ドクターブレード法によるグリーンシートの積層を利用して、図３に示す圧電アクチュエータ素子１を作製した。圧電材料層は厚さ２０μm とし、両側を電極層５に挟まれた８層と、蓋となる上下の各１層との１０層積層体（全厚０．２mm）とした。変位発生部２は、長さ２mm、幅０．５mm、厚さ０．２mmとし、両変位発生部間のスリット状孔部３の幅は０．５mmとし、変位発生部には分極処理を施した。
このアクチュエータに対し、分極の向きと同じ向きに２０Ｖの電圧を印加した。
この圧電アクチュエータ素子を、ＶＣＭで一次位置決めし、圧電アクチュエータ素子で二次位置決めするようにＨＤＤに組み込んだ評価装置により実装試験を磁気ディスクの所定の２アドレス間を連続７日間往復させてパーティクルの発生を観察した。比較例として従来通りに作製して後加工を施したものを用いた。
図１に本発明に係る圧電アクチュエータ素子の表面組織を示す顕微鏡写真を、図２に比較例の圧電アクチュエータ素子の表面組織を示す顕微鏡写真を示した。本発明に係る図１では、粒子同士が強固に結合し、表面に剥がれそうな粒子は無い。比較例の図２では、加工劣化のため、表面に剥がれそうな粒子の存在が見られる。
パーティクル数の評価は、試験後の圧電アクチュエータ素子の一つの表面に同一の粘着テープを貼り付けて、同じ力で同じような剥がし方をしたのち、顕微鏡で素子に接触したテープ表面の１００μｍ×１００μｍの領域に存在する１μｍ以上のパーティクル数を数えた。本発明ではパーティクルは２ヶであったが、比較例では５０ヶと多かった。
【０００９】
上述の実施例と同様にして圧電アクチュエ−タ素子を作製した後、素子表面に酢酸ビニル系の樹脂を吹き付けで成膜し、上述の実施例と同様の評価を行なった。被膜の厚さは８μｍであった。素子に接触したテ−プ表面の１００μｍ×１００μｍの領域に１μｍ以上のパ−ティクルは確認されなかった。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によればパーティクルの発生が防止でき、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）などのクリーンな環境で用いられる圧電アクチュエータ素子として好適なものを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電アクチュエータ素子の表面組織の金属顕微鏡写真である。
【図２】比較例の圧電アクチュエータ素子の表面組織の金属顕微鏡写真である。
【図３】本発明の一実施例に係る圧電アクチュエータ素子の斜視図である。
【図１】
0004868270.tif 000002
【図２】
0004868270.tif 000003
【図３】
0004868270.tif 000004