(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロアクチュエータの組立方法であって、
ステージ上に複数のアクチュエータベースを有するベースフレームを載置し、
前記各アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、
前記ベースフレームに塗布された前記第１の接着剤上に複数のベース電極を有するベース電極フレームを載置し、
前記ベースフレームと前記ベース電極フレームを前記ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、
前記各ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、
前記各ベース電極に塗布された前記第２の接着剤上に複数の圧電素子を載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記圧電素子を前記ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、該第２の接着剤を半硬化させ、
前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、
前記各圧電素子に塗布された前記第３の接着剤上に複数の可動電極を有する可動電極フレームを載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子及び前記可動電極フレームを前記ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、該第３の接着剤を半硬化させ、
前記各可動電極上に第４の接着剤を塗布し、
前記各可動電極に塗布された前記第４の接着剤上に複数のヒンジプレートを有するヒンジプレートフレームを載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームを前記ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、該第４の接着剤を半硬化させる、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの組立方法。
【請求項２】
前記ステージは複数の位置決めピンを有しており、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームはそれぞれ複数の位置決め穴を有しており、
前記位置決めピンが前記位置決め穴に挿入されることにより、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームは互いに位置決めされて前記ステージ上に載置される請求項１記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【請求項３】
前記各アクチュエータベース、前記各ベース電極、前記各可動電極及び前記各ヒンジプレートはそれぞれブリッジで前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームに連結されており、
請求項１で得られた接着積層体を所定温度で第５所定時間加熱することにより、前記第１乃至第４の接着剤を完全硬化させ、
該接着剤の完全硬化ステップの後に、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームの前記各ブリッジを切断するステップを更に含む請求項１記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【請求項４】
マイクロアクチュエータの組立方法であって、
ステージ上に複数のアクチュエータベースを有するベースフレームを載置し、
前記各アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、
前記ベースフレームに塗布された前記第１の接着剤上に複数のベース電極を有するベース電極フレームを載置し、
前記ベースフレームと前記ベース電極フレームを前記ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、
前記各ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、
前記各ベース電極に塗布された前記第２の接着剤上に複数の圧電素子を載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記圧電素子を前記ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、該第２の接着剤を半硬化させ、
前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、
前記各圧電素子に塗布された前記第３の接着剤上に複数のヒンジプレートを有するヒンジプレートフレームを載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子及び前記ヒンジプレートフレームを前記ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、該第３の接着剤を半硬化させる、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの組立方法。
【請求項５】
前記ステージは複数の位置決めピンを有しており、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームはそれぞれ複数の位置決め穴を有しており、
前記位置決めピンが前記位置決め穴に挿入されることにより、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームは互いに位置決めされて前記ステージ上に載置される請求項４記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ヘッドを微小に移動させるマイクロアクチュエータの組立方法に関する。
【０００２】
近年、コンピュータ用外部記憶装置の一種である磁気ディスク装置の小型化、薄型化が進んでおり、さらに低消費電力化が求められている。また、磁気ディスク装置の高密度記録化及び大容量化が要求されている。
【０００３】
磁気ディスク装置の大容量化は、一般にディスク１枚当たりの記録容量を増加させることで実現できる。しかし、ディスクの直径を変えずに記録密度を増加させるとトラックピッチが狭まるため、記録トラックに対する読み書きを行うヘッド素子の位置決めをいかに正確に行うかが技術的な問題となっており、位置決め精度の良いヘッドアクチュエータが望まれている。
【０００４】
【従来の技術】
従来、磁気ディスク装置において高精度のヘッド位置決めを行うために、一般にアクチュエータアーム等の可動部の剛性を向上させ、面内方向の主共振点周波数を上げる試みが成されてきた。
【０００５】
しかし、共振点の向上には限界があり、仮に可動部の面内共振点を大幅に上げることができたとしても、可動部を支持する軸受のバネ特性に起因する振動が発生してしまい、位置決め精度を低下させるという問題を解決することはできなかった。
【０００６】
これらの問題を解決する手段の一つとして、ヘッドアクチュエータのアームの先端にトラックフォロー用の第２のアクチュエータ、即ちトラッキングアクチュエータを搭載した所謂二重アクチュエータが提案されている。
【０００７】
このトラッキングアクチュエータは、ヘッドアクチュエータの動作とは独立して、アームの先端部に設けられたヘッドを微小移動させてヘッドのトラッキングを達成しようとするものである。
【０００８】
そこで、所謂二重アクチュエータのトラッキングアクチュエータとして、積層型圧電素子を利用してヘッドの正確な位置決めを達成しようとする二重アクチュエータが提案されている。
【０００９】
例えば、２つの積層型圧電素子をアクチュエータアームの両側に配置し、一方の側の圧電素子が伸びる方向に、他方の側の圧電素子が縮む方向に電圧を印加する。すると、縮む方向に電圧を印加した圧電素子方向にヘッドが回転する。
【００１０】
しかし、積層型圧電素子を利用した従来の二重アクチュエータでは、積層型圧電素子にその分極方向と逆方向の電圧が印加されたり、圧電素子が高温雰囲気に晒されたり、或いは経時変化等により、圧電素子の消極が起こり、単位電圧当たりの変位が徐々に小さくなってしまう。このため、ある程度長時間使用すると所望のストロークが得られなくなるという問題がある。
【００１１】
さらに、積層型圧電素子を利用した従来の二重アクチュエータは、積層型圧電素子の製造性が悪く、素子外形寸法の精度が必要であるため、コスト高であるという欠点がある。
【００１２】
このような多くの問題点を有する積層型圧電素子に代えて、剪断型圧電素子を利用した二重アクチュエータが、特開平１０−２９３９７９号及び特開平１１−３１３６８号で提案されている。
【００１３】
特開平１１−３１３６８号に記載されたヘッドの微小移動機構では、ヘッドアームの先端に形成された電極上に互いに分極方向が異なる２個の剪断型圧電素子を取りつけ、その上に可動部材を介してヘッドサスペンションを取りつけた３層構造となっている。
【００１４】
従って、サスペンションをヘッドアームに取り付ける従来のスペーサのみの厚さと比較して、ヘッドアームからサスペンションまでの厚みが増えてしまい、ヘッドアクチュエータの薄型化に適さなくなるという問題があった。
【００１５】
さらに、この厚みの増加によってディスク面間隔が広くなってしまい、ディスク装置に搭載できるディスクの枚数を減らしてしまうことになり、同じ高さのディスク装置に比べて記憶容量が小さくなってしまうという問題があった。
【００１６】
上述した問題点を解決したヘッドの微小移動機構を、本出願人は先に提案した。この先願発明では、クランク形状に折り曲げたアクチュエータベースをアクチュエータアームの先端部に固定する。
【００１７】
アクチュエータベース上にはベース電極、剪断型圧電素子、可動電極及びヒンジプレートが積層固定されており、ヒンジプレートにサスペンションが固定される。
【００１８】
このようにアクチュエータベースをクランク形状に折り曲げたことにより、アクチュエータベースの上面とヒンジプレートの上面の位置をそろえて同一平面にすることができ、剪断型圧電素子を利用したヘッドの微小移動機構を薄型化することができる。
【００１９】
この先願発明では、剪断型圧電素子とベース電極及び可動電極との間は導通を取る必要があるため、導電性接着剤を使用して圧電素子にベース電極及び可動電極を固定していた。
【００２０】
一方、アクチュエータベースとベース電極との間及び可動電極とヒンジプレートとの間は絶縁を取る必要があるため、通常の絶縁性接着剤でアクチュエータベースとベース電極との間及び可動電極とヒンジプレートとの間を固定していた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先願発明のように、導電性接着剤と通常の絶縁性接着剤の２種類の接着剤を使用するマイクロアクチュエータの製造方法では、接着剤を使い分ける必要があるため、製造工程が複雑になるという問題がある。さらに、導電性接着剤を使用すると、作業ミスにより短絡回路が発生し易くなる。
【００２２】
そこで、電極と圧電素子の接着にも絶縁性接着剤を使用して、接着剤の統一化を図ることが考えられる。しかし、ただ単に接着剤を塗布して硬化させた場合には、電気的接続を得るほど薄く接着剤層を形成することはできない。
【００２３】
そこで、接着剤を硬化させるときに加圧する方法が考えられるが、単純に部品を接着剤を介して積層するごとに加圧するだけでは、各部品と加圧されたときの接着剤層の厚みの積み重ねとなってしまい、部品厚みのバラツキが全体の厚みのバラツキとして大きく出てきてしまう。
【００２４】
さらに、電気的接続を考える場合、ベース電極上に剪断型圧電素子が２個搭載されるため、左右の圧電素子の厚みの差によっては同じようにプレスしても接着剤層にバラツキができてしまう。
【００２５】
さらに、従来のマイクロアクチュエータの組立方法では、一つ一つのマイクロアクチュエータを個々に組み立てていたため、大量生産に向かないという問題があった。
【００２６】
よって、本発明の目的は、量産に適したマイクロアクチュエータの組立方法を提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、マイクロアクチュエータの組立方法であって、ステージ上に複数のアクチュエータベースを有するベースフレームを載置し、前記各アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、前記ベースフレームに塗布された前記第１の接着剤上に複数のベース電極を有するベース電極フレームを載置し、前記ベースフレームと前記ベース電極フレームを前記ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、前記各ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、前記各ベース電極に塗布された前記第２の接着剤上に複数の圧電素子を載置し、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記圧電素子を前記ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、該第２の接着剤を半硬化させ、前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、前記各圧電素子に塗布された前記第３の接着剤上に複数の可動電極を有する可動電極フレームを載置し、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子及び前記可動電極フレームを前記ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、該第３の接着剤を半硬化させ、前記各可動電極上に第４の接着剤を塗布し、前記各可動電極に塗布された前記第４の接着剤上に複数のヒンジプレートを有するヒンジプレートフレームを載置し、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームを前記ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、該第４の接着剤を半硬化させる、ことを特徴とするマイクロアクチュエータの組立方法が提供される。
【００２８】
好ましくは、ステージは複数の位置決めピンを有しており、ベースフレーム、ベース電極フレーム、可動電極フレーム及びヒンジプレートフレームはそれぞれ複数の位置決め穴を有している。
【００２９】
位置決めピンが位置決め穴に挿入されることにより、ベースフレーム、ベース電極フレーム、可動電極フレーム及びヒンジプレートフレームは互いに位置決めされてステージ上に載置される。
【００３０】
好ましくは、ステージは複数の位置決めピンと、ステージの底面から所定高さと、所定サイズを有するワーク搭載部を含んでいる。ベースフレーム、ベース電極フレーム、可動電極フレーム及びヒンジプレートフレームは、ワーク搭載部のサイズよりも大きな開口を有するホルダに一旦搭載されてから、ステージのワーク搭載部に載置される。
【００３１】
本発明のマイクロアクチュエータの組立方法は更に、接着積層体を所定温度で第５所定時間加熱することにより、第１乃至第４の接着剤を完全硬化させるステップを含んでいる。
【００３２】
各アクチュエータベース、各ベース電極、各可動電極及び各ヒンジプレートはそれぞれブリッジでベースフレーム、ベース電極フレーム、可動電極フレーム及びヒンジプレートフレームに連結されている。
【００３３】
本発明のマイクロアクチュエータの組立方法は更に、接着剤の完全硬化ステップの後に、ベース電極フレーム、可動電極フレーム及びヒンジプレートフレームの各ブリッジを切断するステップを含んでいる。
【００３４】
本発明の他の側面によると、マイクロアクチュエータの組立方法であって、ステージ上に複数のアクチュエータベースを有するベースフレームを載置し、前記各アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、前記ベースフレームに塗布された前記第１の接着剤上に複数のベース電極を有するベース電極フレームを載置し、前記ベースフレームと前記ベース電極フレームを前記ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、前記各ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、前記各ベース電極に塗布された前記第２の接着剤上に複数の圧電素子を載置し、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記圧電素子を前記ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、該第２の接着剤を半硬化させ、前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、前記各圧電素子に塗布された前記第３の接着剤上に複数のヒンジプレートを有するヒンジプレートフレームを載置し、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子及び前記ヒンジプレートフレームを前記ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、該第３の接着剤を半硬化させる、ことを特徴とするマイクロアクチュエータの組立方法が提供される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
図１（Ａ）を参照すると、トラッキングアクチュエータとしてのピエゾマイクロアクチュエータを採用した二重ヘッドアクチュエータの平面図が示されている。図１（Ｂ）はその側面図である。
【００３７】
符号２はアクチュエータアセンブリ４と図示しない磁気回路とから構成される二重ヘッドアクチュエータを示している。アクチュエータアセンブリ４は、磁気ディスク装置の図示しないベースに固定されたシャフト６回りに回転可能に取り付けられている。
【００３８】
アクチュエータアセンブリ４は、軸受７を介してシャフト６回りに回転可能に取り付けられたアクチュエータブロック８と、アクチュエータブロック８と一体的に形成され一方向に伸長した複数のアクチュエータアーム１０と、アクチュエータアーム１０と反対方向に伸長したコイル支持部材１２を含んでいる。
【００３９】
コイル支持部材１２にはフラットコイル１４が支持されており、磁気ディスク装置のベースに固定された図示しない磁気回路と、磁気回路のギャップ中に挿入されるコイル１４とでボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が構成される。
【００４０】
各アクチュエータアーム１０の先端部には本発明により組み立てられたピエゾマイクロアクチュエータ１６が取り付けられており、ピエゾマイクロアクチュエータ１６にはサスペンション１８の基端部が固定されている。サスペンション１８の先端部は磁気ヘッド２０を支持している。
【００４１】
図２を参照すると、本発明第１実施形態に係るピエゾマイクロアクチュエータ１６の分解斜視図が示されている。アクチュエータベース２２の固定部２２ａは、一体的に形成されたカシメ突起２４がアクチュエータアーム１０に開けられたカシメ穴１０ａに挿入され、カシメ固定される。アクチュエータアーム１０はグランドに接続されている。
【００４２】
アクチュエータベース２２の先端部２２ｃは段差部２２ｂによって固定部２２ａに対して一段低く形成されており、この先端部２２ｃの上にベース電極２４と可動電極２６に挟まれた一対の剪断型圧電素子２８ａ，２８ｂが取り付けられる。
【００４３】
一対の剪断型圧電素子２８ａ，２８ｂは素子の厚さ方向に垂直で且つ互いに逆向きの分極方向を有している。この分極方向はアクチュエータアーム１０の長手方向に平行である。
【００４４】
ベース電極２４にはアクチュエータベース２２の先端部２２ｃから側方に突出するタブ（配線引出部）２５が設けられている。同様に、可動電極２６にもアクチュエータベース２２の先端部２２ｃから側方に突出するタブ２７が設けられている。
【００４５】
ヒンジプレート又は可動プレート３０は第１の切欠３２と第２の切欠３４によって画成された基部３６と、移動量拡大部３８を有している。ヒンジプレート３０の基部３６は可動電極２６上に取り付けられ、サスペンション１８が可動プレート３０の移動量拡大部３８にスポット溶接等により固着される。４０はサスペンション１８の基端部側の側面に設けられた中継ＦＰＣ取り付け部である。
【００４６】
図３（Ａ）を参照すると、第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータ１６を採用したヘッドアセンブリの側面図が示されている。図３（Ｂ）はその平面図である。
【００４７】
図３（Ａ）に示すように、ピエゾマイクロアクチュエータ１６が組み立てられると、ベース電極２４のタブ２５と、可動電極２６のタブ２７が隣接配置される。その結果、タブ２５と２７へのリードパターン４３，４５が形成された中継ＦＰＣ４２の半田付けが容易になり、ベース電極２４及び可動電極２６への電圧の印加が簡単に行える。
【００４８】
以下、図４乃至図１９を参照して、本発明のマイクロアクチュエータの組立方法について詳細に説明する。
【００４９】
図４を参照すると、複数の（本実施形態では１６個）アクチュエータベース２２が一体的に連結されたベースフレーム４４の平面図が示されている。各アクチュエータベース２２は位置決め穴４６を有している。さらに、ベースフレーム４４は複数の位置決め穴４７，４９を有している。
【００５０】
図５は複数の（本実施形態では１６個）ベース電極２４が一体的に連結されたベース電極フレーム４８の平面図を示している。ベース電極フレーム４８は複数の位置決め穴５０を有している。
【００５１】
図６は一連の煎断型圧電素子２８ａ，２８ｂを概略的に示しており、各ベース電極２４上に一対の圧電素子２８ａ，２８ｂが搭載される。一対の圧電素子２８ａ，２８ｂは素子の厚さ方向に垂直で且つ互いに逆向きの分極方向を有している。
【００５２】
図７を参照すると、複数の（本実施形態では１６個）可動電極２６が一体的に連結された可動電極フレーム５２の平面図が示されている。可動電極フレーム５２は複数の位置決め穴５４を有している。
【００５３】
図８は複数の（本実施形態では１６個）ヒンジプレート３０が一体的に連結されたヒンジプレートフレーム５６の平面図を示している。ヒンジプレートフレーム５６は複数の位置決め穴５８を有している。
【００５４】
ベースフレーム４４、ベース電極フレーム４８、可動電極フレーム５２及びヒンジプレートフレーム５６はそれぞれステンレス鋼から形成されている。
【００５５】
図９を参照すると、本発明の組み立て方法に使用するステージ６０の平面図が示されている。ステージ６０はその底面６２から所定高さのワーク搭載部６４を有しており、ワーク搭載部６４は複数の（本実施形態では６個）位置決めピン６６，６８，７０を有している。ステージ６０はステンレス鋼から形成されている。
【００５６】
図１０は本発明の組立方法に使用するホルダ７２の平面図を示しており、ホルダ７２はステージ６０のワーク搭載部６４のサイズより大きな開口７４と、複数の位置決めピン７６，７８を有している。ホルダ７２はステンレス鋼から形成されている。
【００５７】
本発明の組立方法によると、ベースフレーム４４を先ずホルダ７２上に搭載し、このベースフレーム４４上に各部品を搭載してから、ステージ６０のワーク搭載部６４上に各部品を互いに位置決めして搭載するようにする。
【００５８】
これは、ベースフレーム４４の寸法精度が悪い場合には、ベースフレームをステージ６０上のピンに挿入若しくは取り外しを行う際に、ベースフレームの特定部分に力が加わってフレームが曲がり、ベースフレーム損傷の原因となるからである。
【００５９】
ベースフレーム４４の全体を保持できる構造のホルダ７２を使用することにより、各部品のハンドリング及びステージ６０への取り付け、取り外しを容易にし、さらにベースフレーム４４の損傷を低減させることができる。
【００６０】
図１１を参照すると、ベースフレーム４４をホルダ７２に搭載した状態の平面図が示されている。ホルダ７２の位置決めピン７６，７８をベースフレーム４４の位置決め穴４７，４９にそれぞれ挿入してベースフレーム４４をホルダ７２に搭載することにより、ベースフレーム４４は概略的に位置決めされる。
【００６１】
図１１に示すようにホルダ７２にベースフレーム４４を搭載した状態で、各アクチュエータベース２２に熱硬化性エポキシ樹脂からなる第１の接着剤を塗布する。次いで、ホルダ７２に搭載されたベースフレーム４４上にベース電極フレーム４８を搭載する。
【００６２】
この状態でホルダ７２をステージ６０に搭載すると、ホルダ７２の開口７４はステージ６０のワーク搭載部６４のサイズより大きいので、ホルダ７２は図１３に示すようにステージ６０の底面６２上に落下し、ステージ６０のワーク搭載部６４にはベースフレーム４４及びベース電極フレーム４８がピン６６，７０がそれぞれベースフレーム４４の位置決め穴４６及びベース電極フレーム４８の位置決め穴５０に挿入されることにより、互いに位置決めされて搭載される。８０は熱硬化性エポキシ樹脂からなる第１の接着剤である。
【００６３】
この状態で図１４に示すようにステージ６０上に加熱加圧ヘッド８４を搭載し、ベースフレーム４４とベース電極フレーム４８をステージ６０と加熱加圧ヘッド８４で挟み込む。
【００６４】
ステージ６０はヒータ８２上に搭載され、加熱加圧ヘッド８４上にヒータ８６が搭載される。加熱加圧ヘッド８４は一対の凹部８８を有している。
【００６５】
加熱加圧ヘッド８４はヒータ８６により約１２０℃に加熱されている。加熱加圧ヘッド８４に所定のプレス荷重、例えば約５００ニュートンを加えながら、ステージ６０をヒータ８２上に搭載して加熱する。ステージ６０は約９０秒後に１２０℃に加熱され、この温度で１２０秒間保持して、第１の接着剤８０を半硬化した。
【００６６】
ベースフレーム４４とベース電極フレーム４８の加圧は、部品の接合部を加圧する必要があるため、実験当初は図１４に示すように部品の接合部のみを加熱加圧ヘッド８４により加圧していた。
【００６７】
この構造の加熱加圧ヘッド８４を使用すると、ベースフレーム４４及びベース電極フレーム４８の位置決め穴部分が円Ｐで示すように約５０〜１００μｍ浮き上がることが判明した。
【００６８】
即ち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置精度確保のために、各フレームの位置決め穴から接合部までの距離の安定化が必要であることが判明した。図１４に示す加熱加圧ヘッド８４を使用した場合には、位置精度３σ＝±５９μｍであった。
【００６９】
よって、図１５に示すように深さ５０μｍの一対の凹部９２を有する加熱加圧ヘッド９０を開発し、位置精度の向上を図った。各凹部９２は位置決めピンを受け入れる盲穴９４を有している。
【００７０】
このような構造の加熱加圧ヘッド９０を使用することにより、各フレームの位置決め穴近傍を僅かな間隙（５０μｍ）でもって保持することが可能となり、位置決め穴近傍での各フレームの浮き上がりを防止して位置精度の向上を図ることができる。図１５に示す加熱加圧ヘッド９０を使用した場合には、位置精度３σ＝±１１μｍであった。
【００７１】
第１の接着剤８０を半硬化した後、ベース電極２４上に同じく熱硬化性エポキシ樹脂からなる第２の接着剤を塗布し、各ベース電極２４上に塗布された第２の接着剤上に一対の圧電素子２８ａ，２８ｂを載置する。
【００７２】
次いで、図１５に示した加熱加圧ヘッド９０と異なる寸法を有する第２加熱加圧ヘッドをステージ６０上に搭載し、第２加熱加圧ヘッドに約５００ニュートンのプレス荷重を印加しながら、第２の接着剤を加熱して半硬化させた。上述した加熱加圧ステップと同様に、接着剤硬化温度は１２０℃、加熱時間は２１０秒であった。
【００７３】
この加熱加圧ステップにおいて、厚めに形成した第１の接着剤８０をクッションとして利用できるため、第１の接着剤８０の沈み込みにより圧電素子２８ａ，２８ｂの高さばらつきを吸収することができる。
【００７４】
さらに、第２加熱加圧ヘッドの寸法を最適な値に設計することにより、第２の接着剤の厚さを３μｍ以下と非常に薄く形成することができ、ベース電極２４と圧電素子２８ａ，２８ｂとの間の電気的接続を確保することができる。
【００７５】
次いで、ホルダ７２をステージ６０から取出す。このとき互いに接着されたベースフレーム４４、ベース電極フレーム４８及び複数の圧電素子２８ａ，２８ｂも同時にステージ６０から取出される。
【００７６】
各圧電素子２８ａ，２８ｂ上に同じく熱硬化性エポキシ樹脂からなる第３の接着剤を塗布し、第３の接着剤上に複数の可動電極２６を有する可動電極フレーム５２を載置する。
【００７７】
ホルダ７２を再びステージ６０に搭載すると、ホルダ７２はステージ６０の底面上に落下し、ステージ６０の位置決めピン７０が可動電極フレーム５２の位置決め穴５４に挿入されることにより、可動電極フレーム５２が位置決めされて複数の圧電素子２８ａ，２８ｂ上に載置される。
【００７８】
第１及び第２ヘッドと異なる寸法を有する第３加熱加圧ヘッドをステージ６０上に搭載し、ステージ６０と第３加熱加圧ヘッドでベースフレーム４４、ベース電極フレーム４８、圧電素子２８ａ，２８ｂ及び可動電極フレーム５２を挟み込む。
【００７９】
第３加熱加圧ヘッドに約５００ニュートンのプレス荷重を印加しながら、第３の接着剤を加熱して半硬化させた。上述した加熱加圧ステップと同様に、接着剤硬化温度は１２０℃、加熱時間は２１０秒であった。
【００８０】
第３加熱加圧ヘッドの寸法を最適な値に設計することにより、第３の接着剤の厚さを３μｍ以下と非常に薄く形成することができ、可動電極２６と圧電素子２８ａ，２８ｂとの間の電気的接続を確保することができる。
【００８１】
次いで、ホルダ７２をステージ６０から取出す。このとき互いに接着されたベースフレーム４４、ベース電極フレーム４８、圧電素子２８ａ，２８ｂ及び可動電極フレーム５２からなる積層体もホルダ７２に搭載されてステージ６０から同時に取出される。
【００８２】
次いで、各可動電極２６上に熱硬化性エポキシ樹脂からなる第４の接着剤を塗布し、第４の接着剤上に複数のヒンジプレート３０を有するヒンジプレートフレーム５６を載置する。
【００８３】
ホルダ７２をステージ６０に搭載すると、ホルダ７２はステージ６０の底面６２上に落下し、ステージ６０のワーク搭載部６４上に図１６に示すようにベースフレーム４４、ベース電極フレーム４８、圧電素子２８ａ，２８ｂ、可動電極フレーム５２及びヒンジプレートフレーム５６がそれぞれ互いに位置決めされて搭載される。
【００８４】
ヒンジプレートフレーム５６の位置決めは、ステージ６０の位置決めピン６８がヒンジプレートフレーム５６の位置決め穴５８に挿入されることにより達成される。
【００８５】
第１〜第３ヘッドとは異なる寸法を有する第４加熱加圧ヘッドをステージ６０上に搭載し、ステージ６０と第４加熱加圧ヘッドでベースフレーム４４、ベース電極フレーム４８、圧電素子２８ａ，２８ｂ、可動電極フレーム５２及びヒンジプレートフレーム５６を挟み込む。
【００８６】
第４加熱加圧ヘッドに約５００ニュートンのプレス荷重を加えながら、第４の接着剤を加熱し半硬化させた。上述した加熱加圧ステップと同様に、接着剤硬化温度は１２０℃、加熱時間は２１０秒であった。
【００８７】
図１７はこのようにして組み立てられたピエゾマイクロアクチュエータアレイ９５を示している。図１８はその拡大図である。
【００８８】
次いで、組み立てられたピエゾマイクロアクチュエータアレイ９５を加熱炉に入れ、１２０℃で約３０分間加熱して、第１乃至第４の接着剤を完全硬化させた。
【００８９】
最後に、図１９に示すように、ベース電極フレーム４８、可動電極フレーム５２及びヒンジプレートフレーム５６の各ブリッジ９８，１００，１０２を符号１０４で示す位置で段違いの切断型により一括して切断する。これにより、ブリッジ９６でベースフレーム４４に連結された複数の（本実施形態では１６個）ピエゾマイクロアクチュエータ１６の組立が完成する。
【００９０】
通常のハンドリングは複数のピエゾマイクロアクチュエータ１６がベースフレーム４４に連結されたままで行ない、アクチュエータアームの先端部にピエゾマイクロアクチュエータ１６を固定するときに、ブリッジ９６を切断して各ピエゾマイクロアクチュエータ１６を切り離す。
【００９１】
図２０を参照すると、本発明第２実施形態のピエゾマイクロアクチュエータ１６´の分解斜視図が示されている。ベース電極２４´はアクチュエータベース２２に接着される。ベース電極２４´は面積の大きい第１の導体パターン２４ａと、第１の導体パターンとは独立した面積の小さい第２の導体パターン２４ｂを有している。
【００９２】
一対の煎断型圧電素子２８ａ，２８ｂがベース電極２４´に接着される。第１ワイヤー１０８により一対の圧電素子２８ａと２８ｂがボンディング接続され、第２ワイヤー１１０により圧電素子２８ａとベース電極２４´の第２導体パターン２４ｂがボンディング接続される。
【００９３】
ヒンジプレート３０が圧電素子２８ａ，２８ｂに接着される。そして、ヒンジプレート３０にサスペンション１８´がスポット溶接等により固着される。
【００９４】
本実施形態のピエゾマイクロアクチュエータ１６´は、第１実施形態の可動電極２６を省略し、２本のワイヤー１０８，１１０により一対の圧電素子２８ａ，２８ｂをベース電極２４´の導体パターン２４ｂに接続したものである。
【００９５】
この第２実施形態のピエゾマイクロアクチュエータ１６´も上述した組立方法と同様な方法で組み立てられる。ただし、この組み立て方法の場合には、各圧電素子２８ａ，２８ｂに塗布した第３の接着剤上に複数のヒンジプレート３０を有するヒンジプレートフレーム５６を搭載する。
【００９６】
そして、第１乃至第４ヘッドと異なる寸法を有する第５加熱加圧ヘッドをステージ６０上に搭載し、ステージ６０と第５加熱加圧ヘッドでベースフレーム４４、ベース電極フレーム４８、圧電素子２８ａ，２８ｂ及びヒンジプレートフレーム５６を挟み込む。
【００９７】
第５加熱加圧ヘッドに約５００ニュートンのプレス荷重を加えながら第３の接着剤を加熱して半硬化させる。接着剤硬化温度は１２０℃、加熱時間は２１０秒である。
【００９８】
第１及び第２の接着剤の半硬化ステップは、上述した第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータ１６の組み立て方法と同様である。
【００９９】
このようにして組み立てられたピエゾマイクロアクチュエータアレイを加熱炉に入れ、１２０℃で約３０分間加熱して、第１乃至第３の接着剤を完全硬化させる。
【０１００】
次いで、図１９に示した切断工程と同様に、ベースフレーム４４及びベース電極フレーム４８の各ブリッジを切断し、ブリッジ９６によりベースフレーム４４に連結された複数のピエゾマイクロアクチュエータ１６´を製造することができる。
【０１０１】
本発明は以下の付記を含むものである。
【０１０２】
（付記１）  マイクロアクチュエータの組立方法であって、
ステージ上に複数のアクチュエータベースを有するベースフレームを載置し、
前記各アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、
前記ベースフレームに塗布された前記第１の接着剤上に複数のベース電極を有するベース電極フレームを載置し、
前記ベースフレームと前記ベース電極フレームを前記ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、
前記各ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、
前記各ベース電極に塗布された前記第２の接着剤上に複数の圧電素子を載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記圧電素子を前記ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、該第２の接着剤を半硬化させ、
前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、
前記各圧電素子に塗布された前記第３の接着剤上に複数の可動電極を有する可動電極フレームを載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子及び前記可動電極フレームを前記ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、該第３の接着剤を半硬化させ、
前記各可動電極上に第４の接着剤を塗布し、
前記各可動電極に塗布された前記第４の接着剤上に複数のヒンジプレートを有するヒンジプレートフレームを載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームを前記ステージと第４ヘッドで挟み、該第４ヘッドに所定の第４プレス荷重を加えながら第４所定時間加熱することにより、該第４の接着剤を半硬化させる、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１０３】
（付記２）  前記第１乃至第４の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成される付記１記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１０４】
（付記３）  前記ステージは複数の位置決めピンを有しており、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームはそれぞれ複数の位置決め穴を有しており、
前記位置決めピンが前記位置決め穴に挿入されることにより、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームは互いに位置決めされて前記ステージ上に載置される付記１記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１０５】
（付記４）  前記ステージは複数の位置決めピンとステージの底面から所定高さと所定サイズを有するワーク搭載部を含んでおり、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームは、前記ワーク搭載部のサイズよりも大きな開口を有するホルダに一旦搭載されてから、前記ステージの前記ワーク搭載部に載置される付記１記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１０６】
（付記５）  前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームはそれぞれ複数の位置決め穴を有しており、
前記位置決めピンが前記位置決め穴に挿入されることにより、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームは互いに位置決めされて前記ステージの前記ワーク搭載部に載置される付記４記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１０７】
（付記６）  付記１で得られた接着積層体を所定温度で第５所定時間加熱することにより、前記第１乃至第４の接着剤を完全硬化させるステップを更に含む付記１記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１０８】
（付記７）  前記各アクチュエータベース、前記各ベース電極、前記各可動電極及び前記各ヒンジプレートはそれぞれブリッジで前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームに連結されており、
前記接着剤の完全硬化ステップの後に、前記ベース電極フレーム、前記可動電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームの前記各ブリッジを切断するステップを更に含む付記６記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１０９】
（付記８）  マイクロアクチュエータの組立方法であって、
ステージ上に複数のアクチュエータベースを有するベースフレームを載置し、
前記各アクチュエータベース上に第１の接着剤を塗布し、
前記ベースフレームに塗布された前記第１の接着剤上に複数のベース電極を有するベース電極フレームを載置し、
前記ベースフレームと前記ベース電極フレームを前記ステージと第１ヘッドで挟み、該第１ヘッドに所定の第１プレス荷重を加えながら第１所定時間加熱することにより、該第１の接着剤を半硬化させ、
前記各ベース電極上に第２の接着剤を塗布し、
前記各ベース電極に塗布された前記第２の接着剤上に複数の圧電素子を載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記圧電素子を前記ステージと第２ヘッドで挟み、該第２ヘッドに所定の第２プレス荷重を加えながら第２所定時間加熱することにより、該第２の接着剤を半硬化させ、
前記圧電素子上に第３の接着剤を塗布し、
前記各圧電素子に塗布された前記第３の接着剤上に複数のヒンジプレートを有するヒンジプレートフレームを載置し、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム、前記圧電素子及び前記ヒンジプレートフレームを前記ステージと第３ヘッドで挟み、該第３ヘッドに所定の第３プレス荷重を加えながら第３所定時間加熱することにより、該第３の接着剤を半硬化させる、
ことを特徴とするマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１１０】
（付記９）  前記第１乃至第４の接着剤は熱硬化性エポキシ樹脂から構成される付記８記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１１１】
（付記１０）  前記ステージは複数の位置決めピンを有しており、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームはそれぞれ複数の位置決め穴を有しており、
前記位置決めピンが前記位置決め穴に挿入されることにより、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームは互いに位置決めされて前記ステージ上に載置される付記８記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１１２】
（付記１１）  前記ステージは複数の位置決めピンとステージの底面から所定高さと所定サイズを有するワーク搭載部を含んでおり、
前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームは、前記ワーク搭載部のサイズよりも大きな開口を有するホルダに一旦搭載されてから、前記ステージの前記ワーク搭載部に載置される付記８記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１１３】
（付記１２）  前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームはそれぞれ複数の位置決め穴を有しており、
前記位置決めピンが前記位置決め穴に挿入されることにより、前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームは互いに位置決めされて前記ステージの前記ワーク搭載部に載置される付記１１記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１１４】
（付記１３）  付記８で得られた接着積層体を所定温度で第４所定時間加熱することにより、前記第１乃至第３の接着剤を完全硬化させるステップを更に含む付記８記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１１５】
（付記１４）  前記各アクチュエータベース、前記各ベース電極及び前記各ヒンジプレートはそれぞれブリッジで前記ベースフレーム、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームに連結されており、
前記接着剤の完全硬化ステップの後に、前記ベース電極フレーム及び前記ヒンジプレートフレームの前記各ブリッジを切断するステップを更に含む付記１３記載のマイクロアクチュエータの組立方法。
【０１１６】
【発明の効果】
本発明によると、大量生産に適したマイクロアクチュエータの組立方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は本発明方法により組み立てられたピエゾマイクロアクチュエータを利用した二重アクチュエータの平面図、図１（Ｂ）はその側面図である。
【図２】第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの分解斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は第１実施形態のピエゾマイクロアクチュエータを採用したヘッドアセンブリの側面図、図３（Ｂ）はその平面図である。
【図４】ベースフレームの平面図である。
【図５】ベース電極フレームの平面図である。
【図６】複数のベース電極上に搭載される圧電素子を示す概略図である。
【図７】可動電極フレーム平面図である。
【図８】ヒンジプレートフレーム平面図である。
【図９】ステージの平面図である。
【図１０】ホルダの平面図である。
【図１１】ベースフレームをホルダに搭載した状態を示す平面図である。
【図１２】ベース電極フレームの組立を示す図である。
【図１３】図１２の１３−１３線断面図である。
【図１４】加熱加圧ヘッドの断面図である。
【図１５】改良された加熱加圧ヘッドの断面図である。
【図１６】ヒンジプレートフレームの組立を示す図である。
【図１７】組み立てられたピエゾマイクロアクチュエータアレイを示す図である。
【図１８】図１７の一部破断拡大図である。
【図１９】切断工程を示す説明図である。
【図２０】第２実施形態のピエゾマイクロアクチュエータの分解斜視図である。
【符号の説明】
２  二重アクチュエータ
１０  アクチュエータアーム
１６  ピエゾマイクロアクチュエータ
１８  サスペンション
２０  磁気ヘッド
２２  アクチュエータベース
２４  ベース電極
２８ａ，２８ｂ  煎断型圧電素子
２６  可動電極
３０  ヒンジプレート
４４  ベースフレーム
４８  ベース電極フレーム
５２  可動電極フレーム
５６  ヒンジプレートフレーム
６０  ステージ
６４  ワーク搭載部
６６，６８，７０  位置決めピン
７２  ホルダ
【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】
0003847549.tif 000017
【図１７】
0003847549.tif 000018
【図１８】
0003847549.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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