JP2005001090A - Thin film piezoelectric element, manufacturing method thereof, and actuator - Google Patents
Thin film piezoelectric element, manufacturing method thereof, and actuator Download PDFInfo
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Abstract
【課題】製造工程の簡単な一対構成の薄膜圧電体素子とその製造方法およびそれを用いたアクチュエータを提供する。
【解決手段】第1主電極膜50と第1対向電極膜56とで挟まれた第1圧電体薄膜52と、第2主電極膜62と第2対向電極膜68とで挟まれた第2圧電体薄膜66とが接着され、第1主電極膜50と第2主電極膜62とはそれぞれその一部が島状に分離された分離電極部60、72を構成し、第1主電極膜50と第2主電極膜62の分離電極部60、72においてヴィアホール58、70を介して、第1主電極膜50の分離電極部60と第1対向電極膜56、および第2主電極膜62の分離電極部72と第2対向電極膜68とがそれぞれ電気的に接続され、かつ、分離電極部60と第1主電極膜50とはそれぞれ第1圧電体薄膜52よりも突出する形状の延在部50a、60aを有し、これを所定距離離間して一対同一面上に配置した構成とした。
【選択図】 図4A thin-film piezoelectric element having a simple configuration with a simple manufacturing process, a manufacturing method thereof, and an actuator using the same are provided.
A first piezoelectric thin film 52 sandwiched between a first main electrode film and a first counter electrode film, and a second sandwiched between a second main electrode film and a second counter electrode film. The piezoelectric thin film 66 is bonded, and the first main electrode film 50 and the second main electrode film 62 constitute separation electrode portions 60 and 72, each of which is separated into an island shape, and the first main electrode film 50 and the separation electrode portions 60 and 72 of the second main electrode film 62 through the via holes 58 and 70, the separation electrode portion 60 of the first main electrode film 50, the first counter electrode film 56, and the second main electrode film 62, the separation electrode portion 72 and the second counter electrode film 68 are electrically connected to each other, and the separation electrode portion 60 and the first main electrode film 50 have shapes protruding from the first piezoelectric thin film 52, respectively. The structure which has the extension parts 50a and 60a, and arrange | positioned this on the same plane by separating predetermined distance It was.
[Selection] Figure 4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜圧電体素子とその製造方法並びにそれを用いたアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体技術の進歩とともに半導体製造技術により超小型のマイクロマシンを実現しようとする努力がなされており、マイクロアクチュエータ等の機械的電気素子が脚光を浴びている。このような素子により小型で高精度の機構部品を実現することができ、しかも半導体プロセスを用いることでその生産性も大幅に改善できる。特に、圧電体素子を用いたマイクロアクチュエータはインクジェットプリンタのインク吐出用や磁気ディスク記録再生装置のヘッドスライダの微小位置決め用等に応用されている。
【0003】
例えば、従来の磁気ディスク記録再生装置では、磁気ディスクに対して情報の記録再生を行う磁気ヘッドがヘッドスライダに搭載され、さらにヘッドスライダはアクチュエータアームに取り付けられている。アクチュエータアームをボイスコイルモータ(以下、VCMとよぶ)によって揺動させることにより、磁気ヘッドを磁気ディスク上の所定のトラック位置に位置決めし、記録再生を行っている。しかし、記録密度の向上とともに、このような従来のVCMのみでの位置決めでは十分な精度を確保できなくなってきている。このために、VCMの位置決め手段に加えて、圧電体素子を用いた微小位置決め手段によりヘッドスライダを微小駆動させて高速、高精度の位置決めを行う技術開発も行われている。
【0004】
このように、圧電体素子を用いたアクチュエータは種々の応用が期待されている。これに対して、特許文献1では、小型で、低電圧で駆動でき、しかも変位量が大きい薄膜積層型アクチュエータおよびその製造方法が示されている。すなわち、酸化マグネシウム(MgO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、あるいはサファイヤ等の単結晶基板上に、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、金(Au)、または銀(Ag)等の電極層と、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)やチタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛(PLZT)等の圧電材料からなる圧電層、さらに上記と同様な材料の電極層とを形成する。この膜上にガラスまたはシリコン(Si)から構成される接合層とを形成して、圧電部材を作製する。つぎに、陽極接合法により圧電部材同士を接合層を介して接合する工程と、その後さらに積層する側の基板を研磨等により除去して露出した電極層上に接合層を形成する工程と、この接合層と別の圧電部材の接合層とを上述したような手順で接合し、再び基板を除去する工程とを繰り返すことで複数層に積層した積層体を形成する。この後、この積層体中の内層電極を交互に両側から取り出すことで積層型アクチュエータを実現している。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−88419号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の例では積層対中の内装電極を交互に両側から取り出す構成であるため、基板面に対して垂直方向の変位を生じる構成となる。このため、例えば磁気ディスク記録再生装置のヘッドスライダの微小アクチュエータとして用いる形状としては適さない。すなわち、積層構成としながら、膜厚方向と垂直方向に変位を生じさせるためには、内層電極膜の取り出し方が重要となるが、このような点については上述の例も含めて示されたものは見られない。
【0007】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、特に圧電体薄膜を二層積層する場合の内層電極膜の外部への取り出しが容易で、かつこのような薄膜圧電体素子を一対構成としたときに、量産性に優れ、かつ外部機器へ接続する電極パッドを2つのみとすることが可能な薄膜圧電体素子とその製造方法並びにそれを用いたアクチュエータを提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の薄膜圧電体素子は、主電極膜と、主電極膜上に形成された圧電体薄膜と、圧電体薄膜上に形成された対向電極膜とからなり、主電極膜はその一部が島状に主電極膜とは分離された分離電極部を構成し、分離電極部において、圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して分離電極部と対向電極膜とが電気的に接続され、かつ分離電極部と主電極膜とは圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【0009】
この構成により、対向電極膜と主電極膜とを制御回路に接続する端子電極を延在部に設けることができる。この延在部は同一面上で、かつ近接して配置できるので、制御回路への配線引き回しと実装作業が容易にできる。また、ヴィアホール加工と圧電体薄膜の外形加工とは別々に行えるので、精度が要求されるヴィアホール加工をドライエッチングで行っても、対向電極膜と主電極膜間でのショート等の不良発生を抑制できる。
【0010】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部、一方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部が上記所定距離の間の面上に近接して配置された構成からなる。
【0011】
この構成により、薄膜圧電体素子が1個のみの場合に比べて変位量を大きくすることが可能となる。さらに、それぞれの薄膜圧電体素子が逆方向に変位するように電圧を印加すれば、薄膜圧電体素子の長さ方向に対して直交する方向に、例えば磁気ヘッドを微動させることもできる。
【0012】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子であって、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部と他方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部とが対向して配置されるとともに電気的に接続され、一方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部と他方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部とが対向して配置されるとともに電気的に接続された構成からなる。
【0013】
この構成により、一対の薄膜圧電体素子を制御回路に接続する端子電極部を2個のみとすることができるので、実装作業を簡略化できる。
【0014】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、第1主電極膜と第1対向電極膜とで挟まれた第1圧電体薄膜と、第2主電極膜と第2対向電極膜とで挟まれ第1圧電体薄膜と同じ形状の第2圧電体薄膜とが、第1対向電極膜と第2対向電極膜とを対向させて接着層により接着された構成からなり、第1主電極膜と第2主電極膜はそれぞれその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、第1主電極膜と第2主電極膜のそれぞれの分離電極部において、第1圧電体薄膜と第2圧電体薄膜とにそれぞれ設けられたヴィアホールを介して第1主電極膜の分離電極部と第1対向電極膜、および第2主電極膜の分離電極部と第2対向電極膜とがそれぞれ電気的に接続され、かつ、第1主電極膜の分離電極部と第1主電極膜とはそれぞれ第1圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【0015】
この構成により、ヴィアホール加工と圧電体薄膜の外形加工とは別々に行えるので、精度が要求されるヴィアホール加工をドライエッチングで行っても対向電極膜と主電極膜間でのショート等の不良発生を抑制できる。さらに、積層構成であるので薄膜圧電体素子が変位するときの力を大きくでき、かつ薄膜圧電体素子を基板から完全に分離した状態としてもそりが生じず、アクチュエータとして使用する場合の信頼性を大きく改善できる。
【0016】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部が上記所定距離の間の面上に近接して配置された構成からなる。
【0017】
この構成により、薄膜圧電体素子を駆動する制御回路に接続するための端子電極部を延在部に設けることができ、ワイヤリード等で実装する場合に効率的に行える。また、上記所定距離の間の面上に設けるので一対の薄膜圧電体素子の外形寸法は特に変更する必要がなく、したがって基板上で一括作製できる薄膜圧電体素子数も変わらず、コストの増加を招くことがない。
【0018】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子であって、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部とが対向して配置され、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部とが対向して配置され、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部、一方の薄膜圧電体素子の第2主電極膜の分離電極部、他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の第2主電極膜を電気的に接続する第1接続配線と、他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の第2主電極膜の分離電極部、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部および一方の薄膜圧電体素子の第2主電極膜を電気的に接続する第2接続配線とを有する構成からなる。
【0019】
この構成により、積層構成の薄膜圧電体素子を一対として用いても、これらを駆動する制御回路と接続するための端子電極を2個のみとすることができるので、実装作業が大幅に簡略化される。
【0020】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、第1主電極膜と第1対向電極膜とで挟まれた第1圧電体薄膜と、第2主電極膜と第2対向電極膜とで挟まれ第1圧電体薄膜と同じ形状の第2圧電体薄膜とが、第1対向電極膜と第2対向電極膜とを対向させて導電性の接着層により接着された構成からなり、第1主電極膜はその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、第1主電極膜の分離電極部において、第1圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して第1主電極膜の分離電極部、第1対向電極膜および第2対向電極膜が電気的に接続され、かつ、第1主電極膜の分離電極部と第1主電極膜とは第1圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【0021】
この構成により、ヴィアホール加工と分離電極部の加工は第1主電極膜と第1圧電体薄膜のみでよくなり、製造プロセスを大幅に簡略化できる。また、積層構成であるので薄膜圧電体素子が変位するときの力を大きくでき、かつ薄膜圧電体素子を基板から完全に分離した状態としてもそりが生じず、アクチュエータとして使用する場合の信頼性を大きく改善することもできる。
【0022】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部が所定距離の間の面上に近接して配置された構成からなる。
【0023】
この構成により、薄膜圧電体素子を駆動する制御回路に接続するための端子電極部を延在部に設けることができ、ワイヤリード等で実装する場合に効率的に行える。また、上記所定距離の間の面上に設けるので一対の薄膜圧電体素子の外形寸法は特に変更する必要がなく、したがって基板上で一括作製できる薄膜圧電体素子数も変わらず、コストの増加を招くことがない。
【0024】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子であって、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部とが対向して配置され、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部とが対向して配置され、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の第2主電極膜とを電気的に接続する第1接続配線と、他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の分離電極部の延在部、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部および一方の薄膜圧電体素子の第2主電極膜とを電気的に接続する第2接続配線とを有する構成からなる。
【0025】
この構成により、積層構成の薄膜圧電体素子を一対として用いても、これらを駆動する制御回路と接続するための端子電極を2個のみとすることができるので、実装作業が大幅に簡略化される。また、ヴィアホールおよび分離電極部の加工は第1主電極膜と第1圧電体薄膜のみでよいので、製造プロセスを大幅に簡略化できる。
【0026】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、第1主電極膜と第1対向電極膜とで挟まれた第1圧電体薄膜と、第2主電極膜と第2対向電極膜とで挟まれ第1圧電体薄膜と同じ形状の第2圧電体薄膜とが第1対向電極膜と第2対向電極膜とを対向させて導電性の接着層により接着された構成からなり、第1主電極膜は第1圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有し、第2主電極膜には、その一部が島状に分離された分離電極部が設けられ、第2主電極膜の分離電極部において、第2圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して第2主電極膜の分離電極部、第1対向電極膜および第2対向電極膜が電気的に接続された構成を有する。
【0027】
この構成により、ヴィアホール加工と分離電極部の加工は第1主電極膜と第2圧電体薄膜のみでよくなり、製造プロセスを大幅に簡略化できる。また、積層構成であるので薄膜圧電体素子が変位するときの力を大きくでき、かつ薄膜圧電体素子を基板から完全に分離した状態としてもそりが生じず、アクチュエータとして使用する場合の信頼性を大きく改善することもできる。
【0028】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成であって、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は上記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一対の薄膜圧電体素子のうち、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部と他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部とが所定距離の間の面上に近接して配置された構成を有する。
【0029】
この構成により、薄膜圧電体素子間の配線接続が容易になる。また、上記所定距離の間の面上に設けるので一対の薄膜圧電体素子の外形寸法は特に変更する必要がなく、したがって基板上で一括作製できる薄膜圧電体素子数も変わらず、コストの増加を招くことがない。
【0030】
また、本発明の薄膜圧電体素子は、上記記載の薄膜圧電体素子であって、一方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部と第2主電極膜、および他方の薄膜圧電体素子の第2主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第1接続配線と、他方の薄膜圧電体素子の第1主電極膜の延在部と第2主電極膜、および一方の薄膜圧電体素子の第2主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第2接続配線とを有する構成からなる。
【0031】
この構成により、積層構成の薄膜圧電体素子を一対として用いても、これらを駆動する制御回路と接続するための端子電極を2個のみとすることができるので、実装作業が大幅に簡略化される。
【0032】
また、本発明のアクチュエータは、上記記載の薄膜圧電体素子と、薄膜圧電体素子を搭載する基板と、薄膜圧電体素子にそれぞれ逆方向の伸縮動作を行わせる制御回路とを有する構成からなる。この構成により、薄膜圧電体素子の長さ方向に対して直交する方向に高精度の微動を行わせることができる。
【0033】
また、本発明のディスク記録再生装置は、上記アクチュエータと、ディスクと、ディスクに記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドと、ヘッドが固定されたフレクシャーと、フレクシャーを支持し、ディスク表面と平行な方向に回転自在のアームと、ヘッドをディスクの所定のトラック位置に位置決めするための第1位置決め手段と第2位置決め手段とを有し、第1位置決め手段はアームを回転させる駆動手段であり、第2位置決め手段はフレクシャーに固定された上記アクチュエータからなる構成を有する。
【0034】
この構成により、ディスクの所定のトラック位置へのヘッドの位置決めを非常に高精度に行えるので、高密度の記録が可能となる。
【0035】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、基板上に第1主電極膜と第3主電極膜となる主電極膜を成膜する工程と、主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行う工程と、主電極膜上に第1圧電体薄膜と第3圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜する工程と、所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第1対向電極膜と第3対向電極膜となる対向電極膜を成膜する工程と、対向電極膜と圧電体薄膜とをほぼ同じ所定形状に加工して、第1圧電体薄膜と第1対向電極膜、および第3圧電体薄膜と第3対向電極膜とのそれぞれの積層構成を形成する工程と、主電極膜を加工して、第1圧電体薄膜よりも少なくとも大きな形状で、かつ、所定領域の近傍においてその一部が延在されて露出した延在部を有する第1主電極膜と第3主電極膜とをそれぞれ形成するとともに、それぞれの所定領域において、第1対向電極膜および第3対向電極膜のそれぞれがヴィアホールを介して所定領域の主電極膜と接続され、かつ、所定領域の主電極膜が延在されて露出した延在部を有し、第1主電極膜および第3主電極膜とはそれぞれ電気的に分離した第1主電極膜の分離電極部と第3主電極膜の分離電極部とを形成する工程とを有する方法からなる。
【0036】
この方法により、ヴィアホール加工と圧電体薄膜の外形加工とは別々に行えるので、精度が要求されるヴィアホール加工をドライエッチングで行っても対向電極膜と主電極膜間でのショート等の不良発生を抑制でき、歩留まりよく生産することができる。
【0037】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第1主電極膜の延在部と第3対向電極膜に接続する第3主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第1接続配線と、第3主電極膜の延在部と第1対向電極膜に接続する第1主電極膜の分離電極部の延在部とを電気的に接続する第2接続配線とを形成する工程とをさらに含む方法からなる。
【0038】
この方法により、一対の薄膜圧電体素子を駆動するための電極端子を2個のみとすることができるので、実装工程が大幅に簡略化できる。
【0039】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第1の基板上に第1主電極膜と第3主電極膜となる主電極膜を形成し、主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第1圧電体薄膜と第3圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第1対向電極膜と第3対向電極膜となる対向電極膜を形成する第1基板加工工程と、第2の基板上に第2主電極膜と第4主電極膜となる主電極膜を形成し、主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第2圧電体薄膜と第4圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第2対向電極膜と第4対向電極膜となる対向電極膜を形成する第2基板加工工程と、第1の基板と第2の基板の対向電極膜同士を接着層により接着する工程と、第2の基板を除去して第2の基板側の主電極膜を露出させる工程と、第2の基板側の主電極膜、対向電極膜、圧電体薄膜、第1の基板側の対向電極膜および圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、第2主電極膜、第2圧電体薄膜、第2対向電極膜、接着層、第1対向電極膜および第1圧電体薄膜からなる積層体と、第4主電極膜、第4圧電体薄膜、第4対向電極膜、接着層、第3対向電極膜および第3圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、それぞれの所定領域において主電極膜の一部が第2主電極膜および第4主電極膜とはそれぞれ電気的に分離した第2主電極膜の分離電極部と第4主電極膜の分離電極部を形成し、かつ第2対向電極膜および第4対向電極膜のそれぞれがヴィアホールを介して第2主電極膜の分離電極部と第4主電極膜の分離電極部とに接続される工程と、第1の基板側の主電極膜を加工し、第1圧電体薄膜および第3圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する第1主電極膜と第3主電極膜とを形成する工程と、それぞれの所定領域において主電極膜の一部が第1主電極膜および第3主電極膜とはそれぞれ電気的に分離し、かつその一部が露出した延在部を有する第1主電極膜の分離電極部と第3主電極膜の分離電極部とをそれぞれ形成し、第1対向電極膜および第3対向電極膜のそれぞれがヴィアホールを介して第1主電極膜の分離電極部と第3主電極膜の分離電極部とに接続される工程とからなる。
【0040】
この方法により、二層に積層した薄膜圧電体素子を一対とした構成であっても対向電極膜の制御回路との接続のための端子電極の形成を確実に、かつ信頼性よく作製することができる。
【0041】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第1主電極膜の延在部、第2主電極膜、第3対向電極膜に接続する第3主電極膜の分離電極部および第4対向電極膜に接続する第4主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第1接続配線と、第3主電極膜の延在部、第4主電極膜、第1対向電極膜に接続する第1主電極膜の分離電極部および第2対向電極膜に接続する第2主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第2接続配線とを形成する工程をさらに含む方法からなる。
【0042】
この方法により、一対構成で、かつそれぞれが二層積層してなる薄膜圧電体素子の制御回路と接続するための端子電極を2個のみとすることができ、実装作業を大幅に改善できる。
【0043】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第1の基板上に第1主電極膜と第3主電極膜となる主電極膜、第1圧電体薄膜と第3圧電体薄膜となる圧電体薄膜、および第1対向電極膜と第2対向電極膜となる対向電極膜を形成する第1基板加工工程と、第2の基板上に第2主電極膜と第4主電極膜となる主電極膜を形成し、主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第2圧電体薄膜と第4圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第2対向電極膜と第4対向電極膜となる対向電極膜を形成する第2基板加工工程と、第1の基板と第2の基板の対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する工程と、第2の基板を除去して第2の基板側の主電極膜を露出させる工程と、第2の基板側の主電極膜、対向電極膜と圧電体薄膜、第1の基板側の対向電極膜および圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、第2主電極膜、第2圧電体薄膜、第2対向電極膜、接着層、第1対向電極膜および第1圧電体薄膜からなる積層体と、第4主電極膜、第4圧電体薄膜、第4対向電極膜、接着層、第3対向電極膜および第3圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、第1の基板側の主電極膜を加工して、第1圧電体薄膜および第3圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する第1主電極膜と第3主電極膜とを形成する工程と、ヴィアホールを含む所定領域において、主電極膜の一部が第2主電極膜および第4主電極膜とはそれぞれ電気的に分離された第2分離電極部と第4分離電極部とを形成する工程とを有する方法からなる。
【0044】
この方法により、ヴィアホールおよび分離電極部の加工が第2の基板側のみでよくなり、製造プロセスが大幅に簡略化される。
【0045】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、上記記載の薄膜圧電体素子の製造方法であって、第1主電極膜の延在部、第2主電極膜および第4分離電極部を電気的に接続する第1接続配線と、第3主電極膜の延在部、第4主電極膜および第2分離電極部を電気的に接続する第2接続配線とを形成する工程をさらに含む方法からなる。
【0046】
この方法により、一対構成で、かつそれぞれが二層積層してなる薄膜圧電体素子の制御回路と接続するための端子電極を2個のみとすることができ、実装作業を大幅に改善できる。
【0047】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、第1の基板上に第1主電極膜と第3主電極膜となる主電極膜を形成し、この主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第1圧電体薄膜と第3圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、この所定領域の圧電体薄膜に主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第1対向電極膜と第3対向電極膜となる対向電極膜を形成する第1基板加工工程と、第2の基板上に第2主電極膜と第4主電極膜となる主電極膜、第2圧電体薄膜と第4圧電体薄膜となる圧電体薄膜および第2対向電極膜と第4対向電極膜となる対向電極膜をそれぞれ積層形成する第2基板加工工程と、 第1の基板と第2の基板の対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する工程と、第2の基板を除去して、第2の基板側の主電極膜を露出させる工程と、 第2の基板側の主電極膜、対向電極膜と圧電体薄膜、第1の基板側の対向電極膜および圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、第2主電極膜、第2圧電体薄膜、第2対向電極膜、接着層、第1対向電極膜および第1圧電体薄膜からなる積層体と、第4主電極膜、第4圧電体薄膜、第4対向電極膜、接着層、第3対向電極膜および第3圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、第1の基板側の主電極膜を加工し、第1圧電体薄膜および第3圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する第1主電極膜と第3主電極膜とを形成する工程と、ヴィアホールを含む所定領域において、主電極膜の一部が第1主電極膜および第3主電極膜とはそれぞれ電気的に分離された第1分離電極部と第3分離電極部とをそれぞれ形成する工程とを有する方法からなる。
【0048】
この方法により、ヴィアホールおよび分離電極部の加工が第1の基板側のみでよくなり、製造プロセスが大幅に簡略化される。
【0049】
さらに、本発明の薄膜圧電体素子の製造方法は、上記記載のいずれかの薄膜圧電体素子の製造方法であって、対向電極膜を形成した後に対向電極膜の全面にレジスト膜を形成し、対向電極膜上に散在する突起物周辺のレジスト膜を選択的に除去した後、突起物周辺の対向電極膜をエッチング除去する工程をさらに含む方法からなる。
【0050】
この方法により、圧電体薄膜を成膜するときに主として発生する突起物による圧電特性の劣化を防止でき、高信頼性の薄膜圧電体素子を実現できる。
【0051】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の薄膜圧電体素子について、図面を用いて詳細に説明する。
【0052】
(第1の実施の形態)
図1に、本発明の第1の実施の形態の一対構成の薄膜圧電体素子からなるアクチュエータの平面図を示す。このアクチュエータは磁気ディスク記録再生装置において、ヘッドスライダをディスク上の所定のトラック位置に高精度に微小位置決めするために用いられる。図1に示すアクチュエータは2個の薄膜圧電体素子2A、2B(以下、右側の薄膜圧電体素子を右側素子2Aとよび、左側の薄膜圧電体素子を左側素子2Bとよぶ)を備えている。これら一対の右側素子2Aと左側素子2BとはA−A’線に対して、接続配線の領域を除いて互いが鏡像の関係の構造を有し、接着樹脂層(図示せず)によりフレクシャー140に接着固定されている。接着固定後、右側素子2Aと左側素子2Bとに設けられた接続電極パッド130、132とフレクシャー140に設けられた圧電体電極パッド10、12とが、例えばワイヤリード14、16でそれぞれ接続される。さらに、この圧電体電極パッド10、12から引き回された圧電体電極配線24により、図示しない制御回路に接続されており、これらによりアクチュエータが構成される。
【0053】
フレクシャー140は、右側素子2Aと左側素子2Bとを接着している領域から延在してヘッドスライダ(図示せず)を固定するためのスライダ保持部18を有している。このスライダ保持部18には、ヘッドスライダに搭載されているヘッド素子(図示せず)の配線部と接続するためのヘッド電極パッド20が設けられている。このヘッド電極パッド20からは、ヘッド電極配線22が右側素子2Aと左側素子2B間のフレクシャー140上を引き回され、圧電体電極パッド10、12から引き回された圧電体電極配線24と同様に外部機器との接続パッド(図示せず)まで引き回されている。
【0054】
このような構成のアクチュエータの動作について説明する。図示しない制御回路から右側素子2Aと左側素子2Bの各々に逆極性の電圧を印加すれば、図2に例示するように右側素子2Aが伸長すると、左側素子2Bは収縮する。これら2つの逆平行方向の変位がスライダ保持部18に作用し、スライダ保持部18はその合力を受けてY−Y’線の方向に微動する。このような微動を高精度で制御することで、ヘッド素子をディスク(図示せず)上の所定のトラック位置に高精度で位置決めすることができる。例えば、右側素子2Aと左側素子2Bの各々の圧電体薄膜の厚さを2.5μmとし、それぞれの主電極膜と対向電極膜間に5ボルトの電圧を印加すれば、Y−Y’方向の磁気ヘッドの変位量を±0.8μmとすることも可能である。
【0055】
このアクチュエータを用いたディスク記録再生装置の要部斜視図を図3に示す。本実施の形態では、ハードディスクを用いた磁気ディスク記録再生装置の場合について説明する。磁気ディスク28が主軸26に固定され、回転手段30により所定の回転数で回転駆動される。この回転手段としては、一般にスピンドルモータが使用される。磁気ディスク28面側にフレクシャー(図示せず)が設けられたサスペンション36がアーム38に固定され、このアーム38は軸受部40で回転自在に軸支されている。ヘッドスライダ32と、右側素子2Aと左側素子2Bとからなる薄膜圧電体素子34とはフレクシャーに固定されている。第1の位置決め手段42によりアーム38を揺動させ、ヘッドスライダ32を磁気ディスク28の所定のトラック位置に位置決めする。従来の磁気ディスク記録再生装置では、この第1の位置決め手段42のみであったが、本実施の形態ではさらに上述したようなフレクシャーに取り付けた薄膜圧電体素子34によりヘッドスライダ32を微動させる。この微動は薄膜圧電体素子34に印加する電圧により制御できるので、微小なトラック位置にも十分追従させることができ、さらに高密度の記録再生が可能となる。なお、磁気ディスク記録再生装置は、筐体44と図示しない蓋により全体が覆われるようになっている。
【0056】
右側素子2Aと左側素子2Bとからなる薄膜圧電体素子34の断面構造を図4に示す。図4(A)は図1のX1−X1線に沿った断面形状を、図4(B)はX2−X2線に沿った断面形状をそれぞれ示す。図4および図1を用いて、薄膜圧電体素子34の構造について、以下に説明する。なお、図1に示す要素と同じ要素については同じ符号を付している。以下、説明するために用いる図面についても同様である。
【0057】
本実施の形態の薄膜圧電体素子34は、右側素子2Aと左側素子2Bとで構成されており、図1に示すX1−X1線近傍からスライダ保持部18方向が圧電機能を生じる領域であり、図1からわかるように所定距離の中央線A−A’線に対して鏡面対称形状に形成されている。この部分では、図4からわかるように、右側素子2Aは、第1主電極膜50と第1対向電極膜56とで挟まれた第1圧電体薄膜52、および第2主電極膜62と第2対向電極膜68とで挟まれた第2圧電体薄膜66が接着層74で接着されて積層され、さらに全面を絶縁樹脂層90で覆った構成を有している。なお、本実施の形態では、さらに特性の良好な圧電体薄膜を形成するために、第1主電極膜50および第2主電極膜62のそれぞれの表面上に圧電体薄膜シード層54が設けられている。
【0058】
また、左側素子2Bは、第3主電極膜78と第3対向電極膜80とで挟まれた第3圧電体薄膜76、および第4主電極膜88と第4対向電極膜84とで挟まれた第4圧電体薄膜86が接着層82で接着されて積層され、さらに全面を絶縁樹脂層90で覆った構成を有している。また、同様に、第3主電極膜78および第4主電極膜88のそれぞれの表面上に圧電体薄膜シード層54が設けられている。さらに、上記薄膜圧電体素子34は、後述する製造方法で詳細に説明するが、同じ材料で同時に形成され、中央線A−A’線に対して鏡面対称形状としてあるので、右側素子2Aと左側素子2Bのそれぞれの圧電特性もほぼ同じ特性とすることができる。なお、本実施の形態では、右側素子2Aと左側素子2Bとを一体化するために、絶縁樹脂層90と同じ材料によりスライダ保持部18近傍にブリッジ90aと電極端子部分に接続部90bとが設けられている。
【0059】
なお、右側素子2Aと左側素子2Bとは、接着層142でフレクシャー140に固着されている。
【0060】
つぎに、薄膜圧電体素子34の電極端子の構造について説明する。
【0061】
X1−X1線に沿った断面部では、第4主電極膜88の開口部88a、第3主電極膜78の延在部78aに設けられた開口部78b、ヴィアホール70を介して第2対向電極膜68に接続されている第2分離電極部72の開口部72a、および同様にヴィアホール58を介して第1対向電極膜56に接続された第1分離電極部60の延在部60aに設けられた開口部60bが、第1の接続配線97により接続されている。
【0062】
また、X2−X2線に沿った断面部では、第1主電極膜50の延在部50aに設けられた開口部50b、第2主電極膜62の開口部62a、ヴィアホール116を介して第3対向電極膜80に接続された第3分離電極部106の延在部106aに設けられた開口部106b、および同様にヴィアホール110を介して第4対向電極膜84に接続された第4分離電極部112の開口部112aが第2の接続配線128により接続されている。
【0063】
さらに、フレクシャー140上の圧電体電極パッド10、12と接続するための接続電極パッド130、132が第1主電極膜50と第3主電極膜78をそれぞれ一部が露出するように延在して形成されている。この構成により、右側素子2Aと左側素子2Bとが積層構成でありながら、制御回路との接続端子は2個のみとすることができる。
【0064】
なお、本実施の形態では、接続電極パッド130、132を第1主電極膜50と第3主電極膜78をそれぞれ一部が露出するように延在して形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第2主電極膜62と第4主電極膜88に接続電極パッドを設けてもよいし、また第1の接続配線97と第2の接続配線128とに設けてもよい。
【0065】
つぎに、本実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法を図5から図10の工程図を用いて説明する。図5(A)から図5(D)までは、第1の基板150と第2の基板152のそれぞれにおいて薄膜形成と所定のパターン加工を行う工程を説明する平面図である。さらに、図6(A)から図6(D)までは、図5(A)から図5(D)までにそれぞれ対応した図5(B)に示すX1―X1線に沿った断面図である。図5(A)から図5(D)までの左側の図と、図6(A)から図6(D)までの左側の図は第1の基板150上での工程を説明する図であり、図5(A)から図5(D)までの右側の図と、図6(A)から図6(D)までの右側の図は第2の基板152上での工程を説明する図である。
【0066】
図5(A)および図6(A)に示すように、第1の基板150と第2の基板152上に、第1主電極膜50と第3主電極膜78を形成するための主電極膜500、および第2主電極膜62と第4主電極膜88を形成するための主電極膜620をそれぞれ形成する。さらに、これらの主電極膜500、620上に圧電体薄膜シード層54を形成する。この圧電体薄膜シード層54は主電極膜500、620上に形成し、この面上に形成する圧電体薄膜の配向性を向上させるために設けるものであるが、必ずしも必要ではない。すなわち、主電極膜500、620上に直接圧電体薄膜を形成してもよい。
【0067】
なお、第1の基板150と第2の基板152としては、例えば酸化マグネシウム(MgO)単結晶基板、シリコン(Si)単結晶基板、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)単結晶基板、またはサファイヤ基板等を用いることができる。また、主電極膜500、620としては、白金(Pt)薄膜が好適であるが、さらに金(Au)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、銀(Ag)、レニウム(Re)、およびパラジウム(Pd)のうちのいずれかの金属、あるいはその酸化物を用いてもよい。さらに、圧電体薄膜シード層54としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)薄膜やチタン酸ランタン酸鉛(PLT)薄膜等を数10nm程度形成すればよい。
【0068】
つぎに、圧電体薄膜シード層54と主電極膜500、620の所定領域の一部をフォトリソとエッチングプロセスにより除去する。これを、図5(B)と図6(B)に示す。本実施の形態では、図5からわかるように、第1の基板150側では逆S字形状で、第2の基板152側ではS字形状にエッチングしている。
【0069】
このような加工を行った後、図5(C)と図6(C)に示すように、第1の基板150上では、第1圧電体薄膜52と第3圧電体薄膜76となる圧電体薄膜520と、第2の基板152上では、第2圧電体薄膜66と第4圧電体薄膜86となる圧電体薄膜660とを形成する。この圧電体薄膜520、660としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)薄膜、チタン酸ジルコン酸鉛(PLZT)薄膜またはチタン酸バリウム(BaTiO3)薄膜等の圧電性を有する薄膜を用いることができる。
【0070】
つぎに、図5(D)と図6(D)に示すように、第1の基板150上では逆S字形状にエッチングされた所定領域部において、圧電体薄膜520をエッチングして主電極膜500に達するヴィアホール58、116を形成し、さらにその後第1対向電極膜56と第3対向電極膜80となる対向電極膜560を形成する。この対向電極膜560の形成時にヴィアホール58、116部分にも成膜されて、対向電極膜560と主電極膜500とが導通される。
【0071】
第2の基板152上でも同様にS字形状にエッチングされた所定領域部において、圧電体薄膜660をエッチングして主電極膜620に達するヴィアホール70、110を形成し、さらにその後第2対向電極膜68と第4対向電極膜84となる対向電極膜680を形成する。この対向電極膜680の形成時にヴィアホール70、110部分にも成膜されて、対向電極膜680と主電極膜620とが導通される。
【0072】
なお、圧電体薄膜520、660のエッチングは、ドライエッチングまたはウエットエッチングのどちらでも可能である。また、対向電極膜560、680としては良好な導電性を有し、選択的にエッチング可能であれば、金属単層膜や合金膜が使用できる。また、これらの材料の上に金(Au)、銀(Ag)、あるいは銅(Cu)等の材料を積層した多層膜構成でもよい。
【0073】
上記のプロセスを経ることで、第1の基板150と第2の基板152上での成膜およびパターン加工は終了する。図7と図8とは、これら2枚の基板を貼り合わせて一体化して加工する工程を説明するための図であり、図7(A)から図7(D)までは平面図、図8(A)から図8(D)までは、図7(A)から図7(D)までにそれぞれ対応した図7(B)に示すX1−X1線に沿った断面図である。図7(A)と図8(A)は、これら2枚の基板同士を位置合せして接着層740により接着した状態を示す。
【0074】
つぎに、第1の基板150と第2の基板152とで挟まれた状態から、第2の基板152のみを選択的に除去する。この除去方法としては、エッチング、研磨または所定の厚さまで研磨後エッチングする等の方法により行うことができる。第1の基板150と第2の基板152とが同一の材料である場合には、これらの基板をエッチング除去する薬液で侵されない樹脂で第1の基板150の表面全体を覆うように塗布した後にエッチングすればよい。第2の基板152を除去すると、図7(B)および図8(B)に示すように、第1の基板150上に、主電極膜500と対向電極膜560とで挟まれた圧電体薄膜520と、主電極膜620と対向電極膜680とで挟まれた圧電体薄膜660とが、接着層740で接着された構造が露出する。なお、それぞれ圧電体薄膜シード層54もあるが、この膜は圧電体薄膜520、660と一体で加工されるので、特に説明しない限りこれらの膜と同じ加工をされるものとする。
【0075】
この構造とした後に、右側素子2Aと左側素子2Bとを形成するためのエッチングを行う。図7(C)および図8(C)は、第1の基板150上の主電極膜500のみを残してエッチングを行った状態を示す。このエッチングにより、第2の基板152上で形成された主電極膜620、圧電体薄膜660および対向電極膜680と、第1の基板150上で形成された対向電極膜560および圧電体薄膜520とがエッチングされ、右側素子2Aと左側素子2Bとを構成する形状が作製される。
【0076】
すなわち、右側素子2Aとなる領域部では、第1圧電体薄膜52、第1対向電極膜56、接着層74、第2対向電極膜68、第2圧電体薄膜66、第2主電極膜62とがほぼ同一形状に加工される。この加工により同時に、第2主電極膜62の所定領域部は第2主電極膜62とは分離され、第2分離電極部72が形成される。この第2分離電極部72は、ヴィアホール70を介して第2対向電極膜68と電気的に接続されている。一方、左側素子2Bとなる領域部では、第3圧電体薄膜76、第3対向電極膜80、接着層82、第4対向電極膜84、第4圧電体薄膜86、第4主電極膜88とがほぼ同一形状に加工される。この加工により同時に、第4主電極膜88の所定領域部は第4主電極膜88とは分離され、第4分離電極部112が形成される。この第4分離電極部112は、ヴィアホール110を介して第4対向電極膜84と電気的に接続されている。
【0077】
さらに、この加工後、図7(D)および図8(D)に示すように、第1の基板150上の主電極膜500をエッチング加工する。このパターン加工においては、図7、図8からわかるように、この主電極膜500上に形成した構造よりもやや幅広に形成する。
【0078】
このとき、右側素子2Aとなる領域部では、第1主電極膜50の所定領域部は第1主電極膜50とは分離され、第1分離電極部60が形成されるが、この第1分離電極部60は露出した延在部60aを有するように加工される。また、第1主電極膜50の一部も所定の領域部でエッチングされ、露出した延在部50aが形成される。
【0079】
さらに、左側素子2Bとなる領域部では、第3主電極膜78の所定領域部は第3主電極膜78とは分離され、第3分離電極部106が形成されるが、この第3分離電極部106は露出した延在部106aを有するように加工される。また、第3主電極膜78の一部も所定の領域部でエッチングされ、露出した延在部78aが形成される。
【0080】
つぎに、図9および図10を用いて、一対構成の薄膜圧電体素子34とする工程について説明する。図9は主要工程の平面図で、図10(A)、図10(B)は図9のそれぞれの工程に対応したX1−X1線に沿った断面図で、図10(C)は同様にX2−X2線に沿った断面図である。
【0081】
図9(A)および図10(A)に示すように、上述したように作製した構造体表面を覆うように絶縁樹脂層90を形成した後、エッチングによって所定の形状とする。このときに、第1主電極膜50の開口部50b、第2主電極膜62の開口部62a、第3分離電極部106の開口部106b、第4分離電極部112の開口部112a、第3主電極膜78の開口部78b、第4主電極膜88の開口部88a、第1分離電極部60の開口部60bおよび第2分離電極部72の開口部72aがエッチングにより形成される。さらに、同時に、右側素子2Aと左側素子2Bとを一体化するためのブリッジ90aと接続部90bも形成される。また、一対の薄膜圧電体素子34をフレクシャー140の圧電体電極パッド10、12に接続するための開口部130a、132aも同じように加工される。
【0082】
なお、絶縁樹脂層90には、例えば液状のプレイミド樹脂溶液をスピンナで塗布し120℃で乾燥させた後に、250℃で加熱してポリイミド化した膜を用いることができる。これだけでなく、その他の有機高分子材料を塗布して熱硬化または光硬化させて形成してもよい。ただし、この絶縁樹脂層90は図9、図10からわかるように、第1の主電極膜と第1の対向電極膜のいずれにも接触するので十分な電気絶縁性が要求されるだけでなく、所定の形状にエッチング加工できる材料であることが要求される。
【0083】
つぎに、図9(B)、図10(B)および図10(C)を用いて、接続配線と外部接続パッド形成工程に関して説明する。なお、図10(B)はX1−X1線に断面図であり、図10(C)はX2−X2線に沿った断面図である。
【0084】
図10(B)に示すようにX1−X1線に沿った断面部分では、第3主電極膜78の開口部78b、第4主電極膜88の開口部88a、第1分離電極部60の開口部60bおよび第2分離電極部72の開口部72aとを接続する第1の接続配線97が形成される。また、図10(C)に示すようにX2−X2線に沿った断面部分では、第1主電極膜50の開口部50b、第2主電極膜62の開口部62a、第3分離電極部106の開口部106bおよび第4分離電極部112の開口部112aとを接続する第2の接続配線128が形成される。さらに、開口部130a、132a部分についても、同じ配線電極材料により、接続電極パッド130、132が形成される。
【0085】
このようにして形成した右側素子2Aと左側素子2Bとからなる薄膜圧電体素子34が第1の基板150上で完成される。この後、この薄膜圧電体素子34の全体をワックス等の樹脂(図示せず)で保護した後、第1の基板150をエッチングして除去し、さらに薄膜圧電体素子34の表面に付着しているワックス等の樹脂を溶解除去すれば、基板から完全に分離した形態の薄膜圧電体素子34が得られる。
【0086】
なお、本実施の形態では、第1の基板150および第2の基板152上で作製する薄膜圧電体素子34は1個のみで説明したが、実際にはこれらの基板上に複数個の薄膜圧電体素子を形成することが量産性の向上を図るために行われる。
【0087】
また、本実施の形態では、第3主電極膜78の延在部78aと第1分離電極部60の延在部60a、および第1主電極膜50の延在部50aと第3分離電極部106の延在部106aとは、それぞれ分離したが、これらはそれぞれ同じ主電極膜から加工されており、最終的には第1の接続配線97と第2の接続配線128とで接続されるので、分離せずにつながった状態としておいてもよい。また、本実施の形態では、一対構成の薄膜圧電体素子について説明したが、一つのみの場合であってもよい。
【0088】
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態の薄膜圧電体素子は、第1の実施の形態の薄膜圧電体素子に対して対向電極膜同士の接着を導電性を有する接着剤を用いることが特徴である。以下、第1の実施の形態と異なる構造および製造工程を主体として、図11および図12を用いて説明する。
【0089】
図11は、第1の実施の形態と同様に第1の基板150上に一対の薄膜圧電体素子340を形成した状態を示す。
【0090】
本実施の形態では、右側素子20Aについては、第2主電極膜62の所定領域部に第2分離電極部72が形成され、この第2分離電極部72はヴィアホール70を介して第2対向電極膜68と電気的に接続されている。この構成は第1の実施の形態と同様である。それに対して、第1対向電極膜56は導電性の接着層204を介して第2対向電極膜68と電気的に接続されるので、第1圧電体薄膜52側にはヴィアホールと分離電極部とは形成されていない。一方、左側素子20Bについては、第4主電極膜88の所定領域部に第4分離電極部112が形成され、この第4分離電極部112はヴィアホール110を介して第4対向電極膜84と電気的に接続されている。これも第1の実施の形態と同様である。しかし、第3対向電極膜80は導電性の接着層224を介して第4対向電極膜84と電気的に接続されるので、第3圧電体薄膜76側にはヴィアホールと分離電極部とは形成されていない。
【0091】
さらに、図12(A)に示すX1−X1線に沿った断面部分では、第3主電極膜78の開口部78b、第4主電極膜88の開口部88a、および第2分離電極部72の開口部72aとを接続する第1の接続配線97が設けられている。また、図12(B)に示すX2−X2線に沿った断面部分では、第1主電極膜50の開口部50b、第2主電極膜62の開口部62a、および第4分離電極部112の開口部112aとを接続する第2の接続配線128が設けられている。さらに、開口部130a、132a部分についても、同じ配線電極材料により、接続電極パッド130、132が形成される。
【0092】
以上のようにして、本実施の形態の薄膜圧電体素子340が第1の基板150上で作製される。このようにして作製された薄膜圧電体素子340を第1の基板150から除去してフレクシャー140に接着固定すれば、第1の実施の形態の薄膜圧電体素子34と同様な機能および特性を有するアクチュエータが実現できる。
【0093】
つぎに、本実施の形態の薄膜圧電体素子340の製造方法について、第1の実施の形態と異なる点を主体に説明する。
【0094】
図11および図12に示すように、本実施の形態の製造方法においては、第2の基板上での成膜および所定の形状に加工する工程は第1の実施の形態とまったく同じであるので、説明は省略する。一方、第1の基板150上では、単純に第1主電極膜50と第3主電極膜78となる主電極膜500、第1圧電体薄膜52と第3圧電体薄膜76となる圧電体薄膜520、および第1対向電極膜56と第3対向電極膜80となる対向電極膜560を所定の厚さに形成するのみでよい。
【0095】
第1の基板150上と第2の基板上でのそれぞれの成膜と加工を終了後、対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する。この接着層204、224により、第1の基板150上での対向電極膜と第2の基板上での対向電極膜とは機械的な接着と同時に電気的にも接続される。このための接着層204、224としては、一般的な導電性接着剤による接着接合、対向電極膜表面同士をはんだ付けによる接合、または対向電極膜表面の一方の面に、例えば金(Au)膜を形成し、もう一方の面にスズ(Sn)膜を形成して、これらを圧着加熱して合金化により接合する方法等を用いることができる。
【0096】
このような接着接合後、第1の実施の形態と同様に第2の基板を除去し、露出した構造体を所定の形状に加工するが、これらの工程は第1の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【0097】
さらに、第1の実施の形態と同様に、作製した構造体表面を覆うように絶縁樹脂層90を形成した後、エッチングによって所定の形状とする。このときに、第1主電極膜50の開口部50b、第2主電極膜62の開口部62a、第4分離電極部112の開口部112a、第3主電極膜78の開口部78b、第4主電極膜88の開口部88a、および第2分離電極部72の開口部72aが絶縁性樹脂層90をエッチングして形成される。さらに、同時に、右側素子20Aと左側素子20Bとを一体化するためのブリッジ90aと接続部90bも形成される。また、一対の薄膜圧電体素子340をフレクシャー140の圧電体電極パッド10、12に接続するための開口部130a、132aも同じように加工される。
【0098】
このようにして右側素子20Aと左側素子20Bとからなる薄膜圧電体素子340が第1の基板150上で完成される。この後、この薄膜圧電体素子340の全体をワックス等の樹脂(図示せず)で保護した後、第1の基板150をエッチングして除去し、さらに薄膜圧電体素子340の表面に付着しているワックス等の樹脂を溶解除去すれば、基板から完全に分離した形態の薄膜圧電体素子340が得られる。
【0099】
なお、本実施の形態では、第1の実施の形態で用いた圧電体薄膜シード層54は設けずに、主電極膜上に直接圧電体薄膜を形成する製造方法を用いている。また、本実施の形態では、第2の基板側にヴィアホールを形成し、分離電極部を形成したが、逆に第1の基板側にヴィアホールを形成し、分離電極部を形成するようにしてもよい。
【0100】
本実施の形態では、2枚の基板のうち1枚の基板のみについて、ヴィアホール形成と分離電極部の加工を行えばよいので、第1の実施の形態に比べて工程が簡単となり、歩留まりが改善される。また、本実施の形態では一対構成としたが、一個のみとしてもよい。
【0101】
(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態の薄膜圧電体素子およびその製造方法は、主電極膜と対向電極膜で挟まれた圧電体薄膜を一層構成としたことが、第1の実施の形態と第2の実施の形態とは異なる。以下、第1の実施の形態と異なる工程について、図13および図14を用いて説明する。
【0102】
図13は、第1の基板150上で一対の薄膜圧電体素子345を作製した状態を示す平面図である。また、図14(A)は、そのX1−X1線に沿った断面図で、図14(B)はそのX2−X2線に沿った断面図である。図13、図14からわかるように、本実施の形態の薄膜圧電体素子345は、右側素子25Aと左側素子25Bとで構成されている。右側素子25Aは、第1主電極膜50と第1対向電極膜56とで挟まれた第1圧電体薄膜52からなる単層構成であり、また左側素子25Bは第3主電極膜78と第3対向電極膜80で挟まれた第3圧電体薄膜76とからなる単層膜構成である。
【0103】
図14(A)に示すX1−X1線に沿った断面部分では、右側素子25Aの第1対向電極膜56はヴィアホール58を介して、第1主電極膜50の第1分離電極部60に接続されている。さらに、この第1分離電極部60の延在部60aは、左側素子25Bの第3主電極膜78の延在部78aと接続されている。また、図14(B)に示すX2−X2線に沿った断面部分では、左側素子25Bの第3対向電極膜80はヴィアホール116を介して、第3主電極膜78の第3分離電極部106に接続されている。さらに、この第3分離電極部106の延在部106aは、右側素子25Aの第1主電極膜50の延在部50aと接続されている。これらは、主電極膜のパターン形成時に、これらの領域部が接続されるようにフォトマスクを変更すれば容易に加工できる。これにより、第1の実施の形態と第2の実施の形態では第1の接続配線と第2の接続配線を形成したが、本実施の形態ではこれらが不要となる。これらの製造方法については、第1の実施の形態における第1の基板上での加工工程とほぼ同じであるので、製造方法については説明を省略する。
【0104】
このため、接続電極パッド130、132についても、主電極膜をそのまま用いれば、製造工程が簡略化できる。
【0105】
本実施の形態では、ヴィアホールを介して右側素子の対向電極膜と左側素子の主電極膜との接続、および右側素子の主電極膜と左側素子の対向電極膜との接続を行っており、圧電体電極パッドを2個のみとすることができる。また、本実施の形態においても一対構成だけでなく、1個のみの構成としてもよい。
【0106】
(第4の実施の形態)
本発明の薄膜圧電体素子を作製する場合において、特に圧電体薄膜は2μm〜5μm程度の厚さに形成するため、成膜時に突起状の異物が生じやすく、この突起物により絶縁不良が発生して製造歩留まりを悪化させる原因となっている。本発明の第4の実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法では、圧電体薄膜形成時に生じる突起物による製造歩留まりの悪化を防止する方法について、図15を用いて説明する。
【0107】
図15(A)は、第1の実施の形態の製造方法における図5(D)に示す平面図と同じ形状まで加工した状態を示す平面図である。すなわち、第1の基板150上には、主電極膜500、圧電体薄膜シード層54および圧電体薄膜520を形成後、ヴィアホール58を加工した後、対向電極膜560が成膜された状態を示す。図15(B)はその断面図であり、図15(C)は突起物240の周辺部の対向電極膜560をエッチングした状態を示す断面図である。
【0108】
図15(A)および図15(B)からわかるように、対向電極膜560の表面には突起物240が生じている。この突起物240は、主として圧電体薄膜520をスパッタリングで高速成膜する場合に生じやすく、1枚の基板中に数個から数10個程度生じることがある。スパッタリングで圧電体薄膜520を高速成膜する場合には、成膜源となるターゲットに対して大きな電力を印加するためにターゲット表面で異常放電が生じると、ターゲットを構成する燒結粒子が直接飛散してしまい、基板上に突起物240を形成するものである。このような突起物240が生じると、この領域部では連続的な膜形成が行われなくなるので、主電極膜500と対向電極膜560との間の絶縁性が低下したり、圧電特性の経時劣化が生じやすくなる。
【0109】
本実施の形態の製造方法は、この突起物240による不良を防止するための工程を対向電極膜560形成後に行うことが、第1の実施の形態と異なる点である。具体的には、対向電極膜560表面上にフォトレジスト膜を塗布した後、突起物240を含む周辺部のみのフォトレジスト膜を除去して、露出した対向電極膜560部分のみをエッチングする。このエッチング後の断面状態を図15(C)に示すが、突起物240の周辺部では対向電極膜560が除去されている。このエッチングにより、圧電体薄膜520を挟む主電極膜500と対向電極膜560間に電圧を印加しても、この突起物240近傍には電界が印加されることがなくなる。したがって、絶縁性の低下や圧電特性の劣化が生じることがなくなる。
【0110】
なお、突起物240の周辺部のみのフォトレジスト膜を除去するためには、この周辺部のみに露光すればよく、紫外線をスポット状に絞り、突起物240周辺部のみ照射すること等により行うことができる。
【0111】
【発明の効果】
本発明の薄膜圧電体素子は、主電極膜と、主電極膜上に形成された圧電体薄膜と、圧電体薄膜上に形成された対向電極膜とからなり、主電極膜はその一部が島状に主電極膜とは分離された分離電極部を構成し、分離電極部において、圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して分離電極部と対向電極膜とが電気的に接続され、かつ分離電極部と主電極膜とは圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【0112】
さらに本発明の薄膜圧電体素子は、第1主電極膜と第1対向電極膜とで挟まれた第1圧電体薄膜と、第2主電極膜と第2対向電極膜とで挟まれ第1圧電体薄膜と同じ形状の第2圧電体薄膜とが、第1対向電極膜と第2対向電極膜とを対向させて接着層により接着された構成からなり、第1主電極膜と第2主電極膜はそれぞれその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、第1主電極膜と第2主電極膜の分離電極部において、第1圧電体薄膜と第2圧電体薄膜とにそれぞれ設けられたヴィアホールを介して第1主電極膜の分離電極部と第1対向電極膜、および第2主電極膜の分離電極部と第2対向電極膜とがそれぞれ電気的に接続され、かつ、第1主電極膜の分離電極部と第1主電極膜とはそれぞれ第1圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有する構成からなる。
【0113】
また、これらの薄膜圧電体素子を一対、所定距離離間して同一面上に配置した構成とし、一対の薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、一方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部、他方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部、一方の薄膜圧電体素子の主電極膜の延在部および他方の薄膜圧電体素子の分離電極部の延在部が上記所定距離の間の面上に近接して配置された構成からなる。
【0114】
この構成により、対向電極膜と主電極膜とを制御回路に接続する端子電極を延在部に設けることができる。この延在部は同一面上で、かつ近接して配置できるので、制御回路への配線引き回しと実装作業が容易に行える。また、ヴィアホール加工と圧電体薄膜の外形加工とは別々に行えるので、精度が要求されるヴィアホール加工をドライエッチングで行っても、対向電極膜と主電極膜間でのショート等の不良発生を抑制できる。さらに、薄膜圧電体素子が1個のみの場合に比べて変位量を大きくすることが可能となる。さらに、それぞれの薄膜圧電体素子が逆方向に変位するように電圧を印加すれば、薄膜圧電体素子の長さ方向に対して直交する方向に、例えば磁気ヘッドを微動させることもできるという大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の一対構成の薄膜圧電体素子からなるアクチュエータの平面図
【図2】同実施の形態のアクチュエータの動作を説明する概念図
【図3】同実施の形態のアクチュエータを用いた磁気ディスク記録再生装置の要部斜視図
【図4】(A)同実施の形態の薄膜圧電体素子の図1に示すX1−X1線に沿った断面図(B)同実施の形態の薄膜圧電体素子の図1に示すX2−X2線に沿った断面図
【図5】同実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法において、第1の基板と第2の基板のそれぞれにおいて、薄膜形成と所定のパターン加工を行う工程を説明する平面図
【図6】同製造方法において、図5のそれぞれに対応した工程の図5に示すX1−X1線に沿った断面図
【図7】同製造方法において、2枚の基板を貼り合わせて一体化して加工する工程を説明するための平面図
【図8】同製造方法において、図7のそれぞれに対応した工程の図7に示すX1−X1線に沿った断面図
【図9】同製造方法において、一対構成の薄膜圧電体素子とする主要工程の平面図
【図10】同製造方法において、図9のそれぞれの工程に対応した図9に示すX1−X1線とX2−X2線に沿った断面図
【図11】本発明の第2の実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法により、第1の基板上に形成された薄膜圧電体素子を示す平面図
【図12】同実施の形態の製造方法により、第1の基板上に形成された薄膜圧電体素子の図11に示すX1−X1線とX2−X2線に沿った断面図
【図13】本発明の第3の実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法により、第1の基板上に形成された薄膜圧電体素子を示す平面図
【図14】同実施の形態の製造方法により、第1の基板上に形成された薄膜圧電体素子の図13に示すX1−X1線とX2−X2線に沿った断面図
【図15】本発明の第4の実施の形態の薄膜圧電体素子の製造方法により、対向電極膜表面に発生する突起物周辺部の対向電極膜をエッチング除去する工程を説明するための図
【符号の説明】
2A,20A,25A 右側素子
2B,20B,25B 左側素子
10,12 圧電体電極パッド
14,16 ワイヤリード
18 スライダ保持部
20 ヘッド電極パッド
22 ヘッド電極配線
24 圧電体電極配線
26 主軸
28 磁気ディスク
30 回転手段
32 ヘッドスライダ
34,340,345 薄膜圧電体素子
36 サスペンション
38 アーム
40 軸受部
42 第1の位置決め手段
44 筐体
50 第1主電極膜
50a,60a,78a,106a 延在部
50b,60b,62a,72a,78b,88a,106b,112a,130a,132a 開口部
52 第1圧電体薄膜
54 圧電体薄膜シード層
56 第1対向電極膜
58,70,110,116 ヴィアホール
60 第1分離電極部
62 第2主電極膜
66 第2圧電体薄膜
68 第2対向電極膜
72 第2分離電極部
74,82,142,204,224,740 接着層
76 第3圧電体薄膜
78 第3主電極膜
80 第3対向電極膜
84 第4対向電極膜
86 第4圧電体薄膜
88 第4主電極膜
90 絶縁樹脂層
90a ブリッジ
90b 接続部
97 第1の接続配線
106 第3分離電極部
112 第4分離電極部
128 第2の接続配線
130,132 接続電極パッド
140 フレクシャー
150 第1の基板
152 第2の基板
240 突起物
500,620 主電極膜
520,660 圧電体薄膜
560,680 対向電極膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film piezoelectric element, a method for manufacturing the same, and an actuator using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the advancement of semiconductor technology, efforts have been made to realize ultra-small micromachines by semiconductor manufacturing technology, and mechanical and electrical elements such as microactuators are in the spotlight. With such an element, a small and highly accurate mechanism part can be realized, and the productivity can be greatly improved by using a semiconductor process. In particular, microactuators using piezoelectric elements are applied for ink ejection in ink jet printers, minute positioning of head sliders in magnetic disk recording / reproducing apparatuses, and the like.
[0003]
For example, in a conventional magnetic disk recording / reproducing apparatus, a magnetic head for recording / reproducing information on / from a magnetic disk is mounted on a head slider, and the head slider is attached to an actuator arm. The actuator arm is swung by a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM) to position the magnetic head at a predetermined track position on the magnetic disk and perform recording / reproduction. However, with the improvement in recording density, it has become impossible to ensure sufficient accuracy by positioning using only such a conventional VCM. For this reason, in addition to the VCM positioning means, technical development has been carried out to perform high-speed and high-precision positioning by micro-driving the head slider by micro-positioning means using piezoelectric elements.
[0004]
As described above, actuators using piezoelectric elements are expected to have various applications. On the other hand,
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-88419
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described example, the internal electrodes in the laminated pair are alternately extracted from both sides, so that the displacement in the direction perpendicular to the substrate surface is generated. For this reason, for example, it is not suitable as a shape used as a micro actuator of a head slider of a magnetic disk recording / reproducing apparatus. That is, in order to cause displacement in the direction perpendicular to the film thickness direction while having a laminated structure, it is important to take out the inner electrode film. However, this point is also included in the above examples. Is not seen.
[0007]
The present invention has been made to solve such a problem. Particularly, in the case where two piezoelectric thin films are laminated, it is easy to take out the inner electrode film to the outside, and a pair of such thin film piezoelectric elements are provided. The present invention provides a thin film piezoelectric element that is excellent in mass productivity and can have only two electrode pads connected to an external device, a manufacturing method thereof, and an actuator using the thin film piezoelectric element.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the thin film piezoelectric element of the present invention comprises a main electrode film, a piezoelectric thin film formed on the main electrode film, and a counter electrode film formed on the piezoelectric thin film. The electrode film constitutes a separation electrode part that is partly island-shaped and separated from the main electrode film. In the separation electrode part, the separation electrode part and the counter electrode film are formed via via holes provided in the piezoelectric thin film. Are electrically connected, and the separation electrode portion and the main electrode film have a configuration having an extending portion that protrudes more than the piezoelectric thin film.
[0009]
With this configuration, a terminal electrode that connects the counter electrode film and the main electrode film to the control circuit can be provided in the extending portion. Since the extending portions can be disposed on the same surface and close to each other, wiring to the control circuit and mounting work can be facilitated. In addition, via hole processing and piezoelectric thin film outer shape processing can be performed separately, so that even if via hole processing requiring high precision is performed by dry etching, defects such as shorts between the counter electrode film and the main electrode film occur. Can be suppressed.
[0010]
The thin film piezoelectric element of the present invention has a configuration in which a pair of the thin film piezoelectric elements described above are arranged on the same surface with a predetermined distance apart, and a region portion that generates a piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements. Is mirror-symmetric about a center line of a predetermined distance, and of the pair of thin film piezoelectric elements, the extension part of the separation electrode part of one thin film piezoelectric element and the extension of the main electrode film of the other thin film piezoelectric element And the extension part of the main electrode film of one thin film piezoelectric element and the extension part of the separation electrode part of the other thin film piezoelectric element are arranged close to each other on the surface between the predetermined distances. Become.
[0011]
With this configuration, it is possible to increase the amount of displacement compared to the case where there is only one thin film piezoelectric element. Further, if a voltage is applied so that each thin film piezoelectric element is displaced in the opposite direction, for example, the magnetic head can be finely moved in a direction perpendicular to the length direction of the thin film piezoelectric element.
[0012]
The thin film piezoelectric element of the present invention is the thin film piezoelectric element described above, and of the pair of thin film piezoelectric elements, the extending portion of the separation electrode portion of one thin film piezoelectric element and the other thin film piezoelectric element. The extension part of the main electrode film of the body element is disposed opposite to and electrically connected, and the extension part of the main electrode film of one thin film piezoelectric element and the separation electrode part of the other thin film piezoelectric element The extending portion is arranged opposite to and electrically connected.
[0013]
With this configuration, since only two terminal electrode portions for connecting the pair of thin film piezoelectric elements to the control circuit can be provided, the mounting operation can be simplified.
[0014]
The thin film piezoelectric element of the present invention includes a first piezoelectric thin film sandwiched between a first main electrode film and a first counter electrode film, and a second piezoelectric film sandwiched between a second main electrode film and a second counter electrode film. The second piezoelectric thin film having the same shape as the one piezoelectric thin film has a configuration in which the first counter electrode film and the second counter electrode film are opposed to each other and bonded by an adhesive layer. The first main electrode film and the second piezoelectric thin film Each of the main electrode films constitutes an isolation electrode part in which a part of the main electrode film is separated into an island shape. In each of the first main electrode film and the second main electrode film, the first piezoelectric thin film and the second piezoelectric film are formed. The separation electrode portion and the first counter electrode film of the first main electrode film, and the separation electrode portion and the second counter electrode film of the second main electrode film are electrically connected to each other through via holes provided in the body thin film, respectively. And the separation electrode portion of the first main electrode film and the first main electrode film protrude from the first piezoelectric thin film, respectively. Consisting configuration with an extending portion of the shape.
[0015]
With this structure, via hole processing and piezoelectric thin film outer shape processing can be performed separately, so even if via hole processing requiring high accuracy is performed by dry etching, defects such as a short circuit between the counter electrode film and the main electrode film Generation can be suppressed. Furthermore, because of the laminated structure, the force when the thin film piezoelectric element is displaced can be increased, and even when the thin film piezoelectric element is completely separated from the substrate, no warpage occurs, and reliability when used as an actuator is improved. Can greatly improve.
[0016]
The thin film piezoelectric element of the present invention has a configuration in which a pair of the thin film piezoelectric elements described above are arranged on the same surface with a predetermined distance apart, and a region portion that generates a piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements. Is mirror-symmetric about a center line of a predetermined distance, and of the pair of thin film piezoelectric elements, the extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element, and the other thin film piezoelectric element The extension part of the first main electrode film, the extension part of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element, and the extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element are described above. It consists of a structure arranged close to the surface for a predetermined distance.
[0017]
With this configuration, the terminal electrode portion for connecting to the control circuit for driving the thin film piezoelectric element can be provided in the extending portion, which can be efficiently performed when mounting with a wire lead or the like. In addition, since the external dimensions of the pair of thin film piezoelectric elements do not need to be changed because they are provided on the surface between the predetermined distances, the number of thin film piezoelectric elements that can be collectively manufactured on the substrate does not change, and the cost increases. There is no invitation.
[0018]
The thin film piezoelectric element of the present invention is the above-described thin film piezoelectric element, wherein one of the pair of thin film piezoelectric elements is an extension of the separation electrode portion of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element. And the extending portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element are arranged to face each other, and the extending portion of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element and the extending portion of the other thin film piezoelectric element The extending portion of the separation electrode portion of the first main electrode film is disposed opposite to the extending portion of the separating electrode portion of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element, and the first portion of the thin film piezoelectric element of one thin film piezoelectric element. A first connection wiring that electrically connects the separation electrode portion of the two main electrode films, the extending portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, and the second main electrode film of the other thin film piezoelectric element; The extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, the separation electrode part of the second main electrode film of the other thin film piezoelectric element, Consisting configuration and a second connection wiring electrically connecting the extending portion and the second main electrode film of one of the thin-film piezoelectric elements of the first main electrode layer of the piezoelectric element.
[0019]
With this configuration, even when a thin film piezoelectric element having a laminated structure is used as a pair, only two terminal electrodes can be connected to a control circuit for driving them, so that the mounting operation is greatly simplified. The
[0020]
The thin film piezoelectric element of the present invention includes a first piezoelectric thin film sandwiched between a first main electrode film and a first counter electrode film, and a second piezoelectric film sandwiched between a second main electrode film and a second counter electrode film. A first main electrode film having a configuration in which a second piezoelectric thin film having the same shape as the one piezoelectric thin film is bonded by a conductive adhesive layer with the first counter electrode film and the second counter electrode film facing each other. Constitutes an isolation electrode part that is partly separated into islands, and in the isolation electrode part of the first main electrode film, the first main electrode film is separated through a via hole provided in the first piezoelectric thin film. The electrode part, the first counter electrode film, and the second counter electrode film are electrically connected, and the separation electrode part of the first main electrode film and the first main electrode film protrude from the first piezoelectric thin film It has a configuration having an extending portion.
[0021]
With this configuration, the via hole processing and the processing of the separation electrode portion need only be the first main electrode film and the first piezoelectric thin film, and the manufacturing process can be greatly simplified. In addition, because of the laminated structure, the force when the thin film piezoelectric element is displaced can be increased, and even when the thin film piezoelectric element is completely separated from the substrate, no warpage occurs, and reliability when used as an actuator is improved. It can also be greatly improved.
[0022]
The thin film piezoelectric element of the present invention has a configuration in which a pair of the thin film piezoelectric elements described above are arranged on the same surface with a predetermined distance apart, and a region portion that generates a piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements. Is mirror-symmetric about a center line of a predetermined distance, and of the pair of thin film piezoelectric elements, the extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element, and the other thin film piezoelectric element The extension part of the first main electrode film, the extension part of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element, and the extension part of the separation electrode part of the other thin film piezoelectric element are on a plane between a predetermined distance. It is the structure arrange | positioned adjacent to.
[0023]
With this configuration, the terminal electrode portion for connecting to the control circuit for driving the thin film piezoelectric element can be provided in the extending portion, which can be efficiently performed when mounting with a wire lead or the like. In addition, since the external dimensions of the pair of thin film piezoelectric elements do not need to be changed because they are provided on the surface between the predetermined distances, the number of thin film piezoelectric elements that can be collectively manufactured on the substrate does not change, and the cost increases. There is no invitation.
[0024]
The thin film piezoelectric element of the present invention is the thin film piezoelectric element described above, wherein the extension portion of the separation electrode portion of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element and the thin film piezoelectric element of the other thin film piezoelectric element. The extending portion of the first main electrode film is disposed opposite to the extending portion of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element and the separation electrode portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element. Extending part of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element, the extending part of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, and A first connection wiring for electrically connecting the second main electrode film of the other thin film piezoelectric element, an extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, and one thin film piezoelectric element Or a second connection wiring for electrically connecting the extended portion of the first main electrode film of the body element and the second main electrode film of the one thin film piezoelectric element. It made.
[0025]
With this configuration, even when a thin film piezoelectric element having a laminated structure is used as a pair, only two terminal electrodes can be connected to a control circuit for driving them, so that the mounting operation is greatly simplified. The In addition, since the processing of the via hole and the separation electrode portion only requires the first main electrode film and the first piezoelectric thin film, the manufacturing process can be greatly simplified.
[0026]
The thin film piezoelectric element of the present invention includes a first piezoelectric thin film sandwiched between a first main electrode film and a first counter electrode film, and a second piezoelectric film sandwiched between a second main electrode film and a second counter electrode film. The second piezoelectric thin film having the same shape as the one piezoelectric thin film has a configuration in which the first counter electrode film and the second counter electrode film are opposed to each other and bonded by a conductive adhesive layer. The second main electrode film has an extending portion that protrudes more than the first piezoelectric thin film, and a part of the second main electrode film is separated into an island shape to separate the second main electrode film. The electrode portion has a configuration in which the separation electrode portion of the second main electrode film, the first counter electrode film, and the second counter electrode film are electrically connected via a via hole provided in the second piezoelectric thin film.
[0027]
With this configuration, the via hole processing and the processing of the separation electrode portion need only be the first main electrode film and the second piezoelectric thin film, and the manufacturing process can be greatly simplified. In addition, because of the laminated structure, the force when the thin film piezoelectric element is displaced can be increased, and even when the thin film piezoelectric element is completely separated from the substrate, no warpage occurs, and reliability when used as an actuator is improved. It can also be greatly improved.
[0028]
The thin film piezoelectric element of the present invention has a configuration in which a pair of the thin film piezoelectric elements described above are arranged on the same surface with a predetermined distance apart, and a region portion that generates a piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements. Is mirror-symmetric about the center line of the predetermined distance, and of the pair of thin film piezoelectric elements, the first main electrode film extension part of one thin film piezoelectric element and the first thin film piezoelectric element first The extending portion of the main electrode film is arranged close to the surface between a predetermined distance.
[0029]
With this configuration, wiring connection between the thin film piezoelectric elements is facilitated. In addition, since the external dimensions of the pair of thin film piezoelectric elements do not need to be changed because they are provided on the surface between the predetermined distances, the number of thin film piezoelectric elements that can be collectively manufactured on the substrate does not change, and the cost increases. There is no invitation.
[0030]
The thin film piezoelectric element of the present invention is the thin film piezoelectric element described above, wherein the extension portion of the first main electrode film and the second main electrode film of one thin film piezoelectric element, and the other thin film piezoelectric element. A first connection wiring that electrically connects the separation electrode portion of the second main electrode film of the body element, an extension portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, the second main electrode film, and one And a second connection wiring for electrically connecting the separation electrode portion of the second main electrode film of the thin film piezoelectric element.
[0031]
With this configuration, even when a thin film piezoelectric element having a laminated structure is used as a pair, only two terminal electrodes can be connected to a control circuit for driving them, so that the mounting operation is greatly simplified. The
[0032]
The actuator of the present invention comprises the above-described thin film piezoelectric element, a substrate on which the thin film piezoelectric element is mounted, and a control circuit that causes the thin film piezoelectric element to perform an expansion / contraction operation in the opposite direction. With this configuration, fine movement with high accuracy can be performed in a direction orthogonal to the length direction of the thin film piezoelectric element.
[0033]
Further, the disk recording / reproducing apparatus of the present invention includes the actuator, the disk, a head that performs at least one of recording and reproduction on the disk, a flexure to which the head is fixed, a direction that supports the flexure and is parallel to the disk surface. And a first positioning means for positioning the head at a predetermined track position of the disk, and a second positioning means. The first positioning means is a driving means for rotating the arm. The positioning means includes the actuator fixed to the flexure.
[0034]
With this configuration, the head can be positioned at a predetermined track position on the disk with very high accuracy, so that high-density recording is possible.
[0035]
Furthermore, the method for manufacturing a thin film piezoelectric element according to the present invention includes a step of forming a main electrode film to be a first main electrode film and a third main electrode film on a substrate, and a part of a predetermined region of the main electrode film. A process of removing, a step of forming a piezoelectric thin film to be a first piezoelectric thin film and a third piezoelectric thin film on the main electrode film, and a via opening to the main electrode film in the piezoelectric thin film in a predetermined region After forming the hole, the step of forming a counter electrode film to be the first counter electrode film and the third counter electrode film, and processing the counter electrode film and the piezoelectric thin film into substantially the same predetermined shape, Forming a laminated structure of the body thin film and the first counter electrode film, and the third piezoelectric thin film and the third counter electrode film, and processing the main electrode film so as to be at least larger than the first piezoelectric thin film It has a shape and an extended portion that is partially extended and exposed in the vicinity of a predetermined region. A first main electrode film and a third main electrode film are formed, and in each predetermined region, each of the first counter electrode film and the third counter electrode film is connected to the main electrode film in the predetermined region via a via hole. A first main electrode film that is connected and has an extended portion in which a main electrode film in a predetermined region extends and is exposed, and is electrically separated from the first main electrode film and the third main electrode film, respectively; And forming a separation electrode part and a separation electrode part of the third main electrode film.
[0036]
By this method, via hole processing and outer shape processing of the piezoelectric thin film can be performed separately, so even if via hole processing requiring high accuracy is performed by dry etching, defects such as a short circuit between the counter electrode film and the main electrode film Generation can be suppressed and production can be performed with high yield.
[0037]
Furthermore, in the method for manufacturing the thin film piezoelectric element of the present invention, the first main electrode film extending portion and the third main electrode film separation electrode portion connected to the third counter electrode film are electrically connected to each other. A connection wiring and a second connection wiring for electrically connecting the extending portion of the third main electrode film and the extending portion of the separation electrode portion of the first main electrode film connected to the first counter electrode film are formed. And further comprising a step.
[0038]
With this method, only two electrode terminals for driving the pair of thin film piezoelectric elements can be provided, so that the mounting process can be greatly simplified.
[0039]
Furthermore, in the method for manufacturing a thin film piezoelectric element of the present invention, a main electrode film to be a first main electrode film and a third main electrode film is formed on a first substrate, and a part of a predetermined region of the main electrode film is formed. After the removal process is performed, the first piezoelectric thin film and the piezoelectric thin film that becomes the third piezoelectric thin film are formed, and a via hole that opens to the main electrode film is formed in the piezoelectric thin film in a predetermined region, and then the first facing A first substrate processing step of forming an electrode film and a counter electrode film to be a third counter electrode film; and forming a main electrode film to be a second main electrode film and a fourth main electrode film on the second substrate; A process of removing a part of a predetermined region of the electrode film, forming a piezoelectric thin film as a second piezoelectric thin film and a fourth piezoelectric thin film, and opening the via to the main electrode film in the piezoelectric thin film in the predetermined region A second substrate processing step of forming a counter electrode film to be a second counter electrode film and a fourth counter electrode film after forming the holes; A step of bonding the counter electrode films of the first substrate and the second substrate with an adhesive layer, a step of removing the second substrate to expose the main electrode film on the second substrate side, and a second substrate The main electrode film on the side, the counter electrode film, the piezoelectric thin film, the counter electrode film on the first substrate side and the piezoelectric thin film are processed into substantially the same predetermined shape, and the second main electrode film, the second piezoelectric thin film, A laminate comprising a second counter electrode film, an adhesive layer, a first counter electrode film and a first piezoelectric thin film, a fourth main electrode film, a fourth piezoelectric thin film, a fourth counter electrode film, an adhesive layer, a third counter A step of forming an electrode film and a laminate composed of a third piezoelectric thin film, and a part of the main electrode film is electrically separated from the second main electrode film and the fourth main electrode film in each predetermined region; Forming a separation electrode portion of the second main electrode film and a separation electrode portion of the fourth main electrode film; Each of the counter electrode films is connected to the separation electrode portion of the second main electrode film and the separation electrode portion of the fourth main electrode film via the via hole, and the main electrode film on the first substrate side is processed. Forming a first main electrode film and a third main electrode film having an extended portion that is at least larger than the first piezoelectric thin film and the third piezoelectric thin film and a part of which is exposed; In the region, a part of the main electrode film is electrically separated from the first main electrode film and the third main electrode film, respectively, and has an extended portion where a part thereof is exposed. And a separation electrode portion of the third main electrode film, and the first counter electrode film and the third counter electrode film are respectively connected to the separation electrode portion of the first main electrode film and the third main electrode film via via holes. And a step of connecting to the separation electrode portion.
[0040]
With this method, even when the thin film piezoelectric element laminated in two layers is configured as a pair, it is possible to reliably and reliably form the terminal electrode for connection with the control circuit of the counter electrode film. it can.
[0041]
Furthermore, in the method for manufacturing a thin film piezoelectric element of the present invention, the extended portion of the first main electrode film, the second main electrode film, the separation electrode portion of the third main electrode film connected to the third counter electrode film, and the fourth A first connection wiring for electrically connecting a separation electrode portion of the fourth main electrode film connected to the counter electrode film; an extension portion of the third main electrode film; a fourth main electrode film; and a first counter electrode film. From the method further comprising the step of forming a second connection wiring for electrically connecting the separation electrode portion of the first main electrode film to be connected and the separation electrode portion of the second main electrode film to be connected to the second counter electrode film. Become.
[0042]
According to this method, only two terminal electrodes can be provided for connection to a control circuit for a thin film piezoelectric element having a pair configuration and two layers stacked on each other, and the mounting operation can be greatly improved.
[0043]
Furthermore, in the method for manufacturing a thin film piezoelectric element according to the present invention, the first main electrode film and the main electrode film serving as the third main electrode film, and the first piezoelectric thin film and the third piezoelectric thin film are formed on the first substrate. A first substrate processing step of forming a piezoelectric thin film, and a counter electrode film to be a first counter electrode film and a second counter electrode film, and a second main electrode film and a fourth main electrode film on the second substrate; Forming the main electrode film, removing a part of the predetermined region of the main electrode film, forming the second piezoelectric thin film and the piezoelectric thin film to be the fourth piezoelectric thin film, and forming the piezoelectric thin film in the predetermined region A second substrate processing step of forming a counter electrode film to be a second counter electrode film and a fourth counter electrode film after forming a via hole that opens to the main electrode film, and a first substrate and a second substrate A process of bonding the counter electrode films to each other with a conductive adhesive layer, and removing the second substrate to expose the main electrode film on the second substrate side And processing the main electrode film on the second substrate side, the counter electrode film and the piezoelectric thin film, the counter electrode film on the first substrate side and the piezoelectric thin film into substantially the same predetermined shape, and the second main electrode A laminated body comprising a film, a second piezoelectric thin film, a second counter electrode film, an adhesive layer, a first counter electrode film and a first piezoelectric thin film, a fourth main electrode film, a fourth piezoelectric thin film, a fourth counter electrode Forming a film, an adhesive layer, a third counter electrode film, and a laminate composed of a third piezoelectric thin film, and processing the main electrode film on the first substrate side to form the first piezoelectric thin film and the third piezoelectric film. Forming a first main electrode film and a third main electrode film having an extended portion that is at least larger than the body thin film and a portion of which is exposed; and a predetermined region including a via hole, The second separation electrode part and the second main electrode film are electrically separated from the second main electrode film and the fourth main electrode film, respectively. It comprises a method and a step of forming a separation electrode portion.
[0044]
By this method, the processing of the via hole and the separation electrode portion is only required on the second substrate side, and the manufacturing process is greatly simplified.
[0045]
Furthermore, a method for manufacturing a thin film piezoelectric element according to the present invention is a method for manufacturing a thin film piezoelectric element as described above, wherein the extension part of the first main electrode film, the second main electrode film, and the fourth separation electrode part are provided. The method further includes a step of forming a first connection wiring that is electrically connected and a second connection wiring that is electrically connected to the extended portion of the third main electrode film, the fourth main electrode film, and the second separation electrode portion. It consists of a method.
[0046]
According to this method, only two terminal electrodes can be provided for connection to a control circuit for a thin film piezoelectric element having a pair configuration and two layers stacked on each other, and the mounting operation can be greatly improved.
[0047]
Furthermore, in the method for manufacturing a thin film piezoelectric element of the present invention, a main electrode film to be a first main electrode film and a third main electrode film is formed on a first substrate, and a part of a predetermined region of the main electrode film is formed. After forming a piezoelectric thin film to be a first piezoelectric thin film and a third piezoelectric thin film, and forming a via hole that opens to the main electrode film in the piezoelectric thin film in the predetermined region, A first substrate processing step of forming a counter electrode film to be a first counter electrode film and a third counter electrode film; a main electrode film to be a second main electrode film and a fourth main electrode film on a second substrate; A second substrate processing step in which a piezoelectric thin film and a piezoelectric thin film serving as a fourth piezoelectric thin film, and a second counter electrode film and a counter electrode film serving as a fourth counter electrode film are respectively stacked; A step of adhering the counter electrode films of the other substrate with a conductive adhesive layer, removing the second substrate, The step of exposing the main electrode film on the plate side, the main electrode film on the second substrate side, the counter electrode film and the piezoelectric thin film, and the counter electrode film and the piezoelectric thin film on the first substrate side in substantially the same predetermined shape A laminated body composed of the second main electrode film, the second piezoelectric thin film, the second counter electrode film, the adhesive layer, the first counter electrode film and the first piezoelectric thin film, and the fourth main electrode film, fourth Forming a piezoelectric thin film, a fourth counter electrode film, an adhesive layer, a third counter electrode film, and a laminate composed of the third piezoelectric thin film, and processing the main electrode film on the first substrate side, A step of forming a first main electrode film and a third main electrode film having an extended portion that is at least larger than the piezoelectric thin film and the third piezoelectric thin film and a part of which is exposed; and a predetermined region including a via hole , A part of the main electrode film was electrically separated from the first main electrode film and the third main electrode film, respectively. And forming a first separation electrode portion and a third separation electrode portion.
[0048]
By this method, the via hole and the separation electrode portion need only be processed on the first substrate side, and the manufacturing process is greatly simplified.
[0049]
Further, the thin film piezoelectric element manufacturing method of the present invention is any one of the above thin film piezoelectric element manufacturing methods, wherein after forming the counter electrode film, a resist film is formed on the entire surface of the counter electrode film, The method further includes a step of selectively removing the resist film around the protrusions scattered on the counter electrode film and then removing the counter electrode film around the protrusions by etching.
[0050]
By this method, it is possible to prevent deterioration of piezoelectric characteristics due to protrusions mainly generated when forming a piezoelectric thin film, and it is possible to realize a highly reliable thin film piezoelectric element.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a thin film piezoelectric element according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0052]
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of an actuator composed of a pair of thin film piezoelectric elements according to the first embodiment of the present invention. This actuator is used in a magnetic disk recording / reproducing apparatus to finely position the head slider at a predetermined track position on the disk with high accuracy. The actuator shown in FIG. 1 includes two thin film
[0053]
The
[0054]
The operation of the actuator having such a configuration will be described. If a reverse polarity voltage is applied to each of the
[0055]
FIG. 3 shows a perspective view of a main part of a disk recording / reproducing apparatus using this actuator. In this embodiment, a case of a magnetic disk recording / reproducing apparatus using a hard disk will be described. A
[0056]
FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the thin film
[0057]
The thin film
[0058]
The
[0059]
The
[0060]
Next, the structure of the electrode terminals of the thin film
[0061]
In the cross-sectional portion along the X1-X1 line, the
[0062]
In the cross section along the line X2-X2, the first
[0063]
Furthermore,
[0064]
In the present embodiment, the
[0065]
Next, a method for manufacturing the thin film piezoelectric element of the present embodiment will be described with reference to the process diagrams of FIGS. FIGS. 5A to 5D are plan views for explaining a process of forming a thin film and performing a predetermined pattern processing on each of the
[0066]
As shown in FIGS. 5A and 6A, the main electrode for forming the first
[0067]
As the
[0068]
Next, a part of predetermined regions of the piezoelectric thin
[0069]
After such processing, as shown in FIG. 5C and FIG. 6C, on the
[0070]
Next, as shown in FIGS. 5D and 6D, the main electrode film is formed by etching the piezoelectric
[0071]
Similarly, the piezoelectric
[0072]
The piezoelectric
[0073]
Through the above process, film formation and pattern processing on the
[0074]
Next, only the
[0075]
After this structure, etching for forming the
[0076]
That is, in the region to be the
[0077]
Further, after this processing, as shown in FIGS. 7D and 8D, the
[0078]
At this time, in the region portion to be the
[0079]
Further, in the region portion to be the
[0080]
Next, with reference to FIG. 9 and FIG. 10, a process of forming a pair of thin film
[0081]
As shown in FIGS. 9A and 10A, after the insulating
[0082]
For the insulating
[0083]
Next, a connection wiring and an external connection pad forming process will be described with reference to FIGS. 9B, 10B, and 10C. 10B is a cross-sectional view taken along line X1-X1, and FIG. 10C is a cross-sectional view taken along line X2-X2.
[0084]
As shown in FIG. 10B, in the cross-sectional portion along the X1-X1 line, the
[0085]
The thin film
[0086]
In the present embodiment, only one thin film
[0087]
In the present embodiment, the
[0088]
(Second Embodiment)
The thin film piezoelectric element according to the second embodiment of the present invention is characterized in that a conductive adhesive is used to bond the counter electrode films to the thin film piezoelectric element according to the first embodiment. . Hereinafter, the structure and manufacturing process different from those of the first embodiment will be mainly described with reference to FIGS.
[0089]
FIG. 11 shows a state in which a pair of thin film
[0090]
In the present embodiment, for the
[0091]
Further, in the cross-sectional portion along the line X1-X1 shown in FIG. 12A, the
[0092]
As described above, the thin film
[0093]
Next, a manufacturing method of the thin film
[0094]
As shown in FIGS. 11 and 12, in the manufacturing method of the present embodiment, the film forming process on the second substrate and the process of processing into a predetermined shape are exactly the same as in the first embodiment. The description is omitted. On the other hand, on the
[0095]
After the film formation and processing on the
[0096]
After such adhesive bonding, the second substrate is removed as in the first embodiment, and the exposed structure is processed into a predetermined shape. These steps are the same as in the first embodiment. Since it exists, description is abbreviate | omitted.
[0097]
Further, similarly to the first embodiment, after the insulating
[0098]
In this way, the thin film
[0099]
In this embodiment, the manufacturing method of forming the piezoelectric thin film directly on the main electrode film without using the piezoelectric thin
[0100]
In the present embodiment, the via hole formation and the separation electrode portion need only be processed for one of the two substrates, so that the process is simpler and the yield is higher than in the first embodiment. Improved. Further, although a pair configuration is used in the present embodiment, only one configuration may be used.
[0101]
(Third embodiment)
In the thin film piezoelectric element and the manufacturing method thereof according to the third embodiment of the present invention, the piezoelectric thin film sandwiched between the main electrode film and the counter electrode film has a single layer structure. This is different from the second embodiment. Hereinafter, steps different from those of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
[0102]
FIG. 13 is a plan view showing a state in which a pair of thin film
[0103]
In the cross-sectional portion along the line X1-X1 shown in FIG. 14A, the first
[0104]
Therefore, if the main electrode film is used as it is for the
[0105]
In the present embodiment, the connection between the counter electrode film of the right side element and the main electrode film of the left side element and the connection of the main electrode film of the right side element and the counter electrode film of the left side element are performed via the via hole. Only two piezoelectric electrode pads can be provided. Also in this embodiment, not only a pair configuration but also a single configuration may be used.
[0106]
(Fourth embodiment)
When producing the thin film piezoelectric element of the present invention, the piezoelectric thin film is particularly formed to a thickness of about 2 μm to 5 μm, so that protrusion-like foreign matter is likely to occur during film formation, and this protrusion causes an insulation failure. As a result, the manufacturing yield is deteriorated. In the method for manufacturing a thin film piezoelectric element according to the fourth embodiment of the present invention, a method for preventing the deterioration of the manufacturing yield due to the protrusions generated when the piezoelectric thin film is formed will be described with reference to FIG.
[0107]
FIG. 15A is a plan view showing a state of processing to the same shape as the plan view shown in FIG. 5D in the manufacturing method of the first embodiment. That is, after the
[0108]
As can be seen from FIGS. 15A and 15B, the
[0109]
The manufacturing method according to the present embodiment is different from the first embodiment in that a process for preventing defects due to the
[0110]
In order to remove the photoresist film only on the peripheral portion of the
[0111]
【The invention's effect】
The thin film piezoelectric element of the present invention comprises a main electrode film, a piezoelectric thin film formed on the main electrode film, and a counter electrode film formed on the piezoelectric thin film. The island-shaped main electrode film is separated from the main electrode film, and the separation electrode part is electrically connected to the counter electrode film via the via hole provided in the piezoelectric thin film. In addition, the separation electrode portion and the main electrode film have a configuration having an extending portion that protrudes more than the piezoelectric thin film.
[0112]
Furthermore, the thin film piezoelectric element of the present invention includes a first piezoelectric thin film sandwiched between the first main electrode film and the first counter electrode film, and a first sandwiched between the second main electrode film and the second counter electrode film. The second piezoelectric thin film having the same shape as the piezoelectric thin film has a configuration in which the first counter electrode film and the second counter electrode film are opposed to each other and bonded by an adhesive layer, and the first main electrode film and the second main electrode film are bonded to each other. Each of the electrode films constitutes an isolation electrode part that is partly separated into islands, and the first piezoelectric thin film and the second piezoelectric thin film are separated in the separation electrode part of the first main electrode film and the second main electrode film. The separation electrode portion of the first main electrode film and the first counter electrode film, and the separation electrode portion of the second main electrode film and the second counter electrode film are electrically connected to each other through via holes provided respectively in In addition, the separation electrode portion of the first main electrode film and the first main electrode film are extended in a shape protruding from the first piezoelectric thin film, respectively. Part consisting configuration with.
[0113]
In addition, a pair of these thin film piezoelectric elements are arranged on the same plane with a predetermined distance apart, and the region where the piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements occurs is mirror-symmetric about the center line of the predetermined distance. Yes, the extension part of the separation electrode part of one thin film piezoelectric element, the extension part of the main electrode film of the other thin film piezoelectric element, the extension part of the main electrode film of one thin film piezoelectric element, and the other thin film The extending portion of the separation electrode portion of the piezoelectric element is configured to be disposed close to the surface between the predetermined distances.
[0114]
With this configuration, a terminal electrode that connects the counter electrode film and the main electrode film to the control circuit can be provided in the extending portion. Since the extending portions can be arranged on the same surface and close to each other, wiring to the control circuit and mounting work can be easily performed. In addition, via hole processing and piezoelectric thin film outer shape processing can be performed separately, so that even if via hole processing requiring high precision is performed by dry etching, defects such as shorts between the counter electrode film and the main electrode film occur. Can be suppressed. Furthermore, the amount of displacement can be increased compared to the case where there is only one thin film piezoelectric element. Furthermore, if a voltage is applied so that each thin film piezoelectric element is displaced in the opposite direction, the magnetic head can be finely moved, for example, in a direction perpendicular to the length direction of the thin film piezoelectric element. Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an actuator composed of a pair of thin film piezoelectric elements according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the actuator according to the embodiment;
FIG. 3 is a perspective view of a main part of a magnetic disk recording / reproducing apparatus using the actuator according to the embodiment.
4A is a cross-sectional view of the thin film piezoelectric element of the same embodiment taken along line X1-X1 shown in FIG. 1. FIG. 4B is a cross sectional view of the thin film piezoelectric element of the same embodiment shown in FIG. Cross section along line
FIG. 5 is a plan view for explaining a process of forming a thin film and performing a predetermined pattern processing on each of the first substrate and the second substrate in the method of manufacturing the thin film piezoelectric element according to the embodiment;
6 is a cross-sectional view along the line X1-X1 shown in FIG. 5 of the process corresponding to each of FIG. 5 in the manufacturing method.
FIG. 7 is a plan view for explaining a process for bonding and processing two substrates together in the manufacturing method;
8 is a cross-sectional view taken along line X1-X1 shown in FIG. 7 in the process corresponding to each of FIG. 7 in the manufacturing method.
FIG. 9 is a plan view of main processes for forming a pair of thin film piezoelectric elements in the manufacturing method;
10 is a cross-sectional view taken along lines X1-X1 and X2-X2 shown in FIG. 9 corresponding to the respective steps shown in FIG. 9 in the manufacturing method.
FIG. 11 is a plan view showing a thin film piezoelectric element formed on the first substrate by the method of manufacturing a thin film piezoelectric element according to the second embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view of the thin film piezoelectric element formed on the first substrate along the lines X1-X1 and X2-X2 shown in FIG. 11 by the manufacturing method of the embodiment.
FIG. 13 is a plan view showing a thin film piezoelectric element formed on the first substrate by the method for manufacturing a thin film piezoelectric element according to the third embodiment of the present invention.
14 is a cross-sectional view of the thin film piezoelectric element formed on the first substrate along the X1-X1 line and the X2-X2 line shown in FIG. 13 by the manufacturing method of the embodiment.
FIG. 15 is a view for explaining a step of etching away the counter electrode film around the protrusion generated on the surface of the counter electrode film by the method for manufacturing the thin film piezoelectric element according to the fourth embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
2A, 20A, 25A Right side element
2B, 20B, 25B Left side element
10,12 Piezoelectric electrode pad
14,16 Wire lead
18 Slider holding part
20 Head electrode pad
22 Head electrode wiring
24 Piezoelectric electrode wiring
26 Spindle
28 Magnetic disk
30 Rotating means
32 Head slider
34,340,345 Thin film piezoelectric element
36 Suspension
38 arms
40 Bearing part
42 1st positioning means
44 housing
50 First Main Electrode Film
50a, 60a, 78a, 106a Extension part
50b, 60b, 62a, 72a, 78b, 88a, 106b, 112a, 130a, 132a Opening
52 First Piezoelectric Thin Film
54 Piezoelectric thin film seed layer
56 First counter electrode film
58, 70, 110, 116 Via hole
60 First separation electrode section
62 Second Main Electrode Film
66 Second Piezoelectric Thin Film
68 Second counter electrode film
72 Second separation electrode part
74, 82, 142, 204, 224, 740 Adhesive layer
76 Third Piezoelectric Thin Film
78 Third Main Electrode Film
80 Third counter electrode film
84 Fourth counter electrode film
86 Fourth Piezoelectric Thin Film
88 4th main electrode film
90 Insulating resin layer
90a bridge
90b connection
97 First connection wiring
106 Third separation electrode section
112 Fourth separation electrode part
128 Second connection wiring
130,132 Connection electrode pad
140 flexure
150 First substrate
152 Second substrate
240 Projection
500,620 Main electrode membrane
520,660 Piezoelectric thin film
560, 680 Counter electrode film
Claims (22)
前記主電極膜上に形成された圧電体薄膜と、
前記圧電体薄膜上に形成された対向電極膜とからなり、
前記主電極膜の一部が島状に前記主電極膜とは分離された分離電極部を構成し、前記分離電極部において、前記圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して前記分離電極部と前記対向電極膜とが電気的に接続され、かつ前記分離電極部と前記主電極膜とは前記圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有することを特徴とする薄膜圧電体素子。A main electrode membrane;
A piezoelectric thin film formed on the main electrode film;
A counter electrode film formed on the piezoelectric thin film,
A part of the main electrode film constitutes an isolation electrode part separated from the main electrode film in an island shape, and the isolation electrode part is connected to the isolation electrode part via a via hole provided in the piezoelectric thin film. And the counter electrode film are electrically connected to each other, and the separation electrode portion and the main electrode film have an extending portion protruding from the piezoelectric thin film.
一対の前記薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は、前記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記主電極膜の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記分離電極部の延在部が前記所定距離の間の面上に近接して配置されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。The thin film piezoelectric element according to claim 1 is configured as a pair arranged on the same plane with a predetermined distance therebetween,
The region portion that generates the piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements is mirror-symmetric about the center line of the predetermined distance,
Of the pair of thin film piezoelectric elements, the extension part of the separation electrode part of one thin film piezoelectric element, the extension part of the main electrode film of the other thin film piezoelectric element, and the one thin film piezoelectric body A thin film piezoelectric element characterized in that an extension part of the main electrode film of the element and an extension part of the separation electrode part of the other thin film piezoelectric element are arranged close to each other on the surface between the predetermined distances Body element.
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記分離電極部の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記主電極膜の延在部とが対向して配置されるとともに電気的に接続され、一方の前記薄膜圧電体素子の前記主電極膜の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記分離電極部の延在部とが対向して配置されるとともに電気的に接続されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。The thin film piezoelectric element according to claim 2,
Of the pair of thin film piezoelectric elements, the extending part of the separation electrode part of one thin film piezoelectric element and the extending part of the main electrode film of the other thin film piezoelectric element are arranged to face each other. And the extension part of the main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements and the extension part of the separation electrode part of the other thin film piezoelectric element are arranged to face each other. A thin film piezoelectric element characterized by being electrically connected.
前記第1主電極膜と前記第2主電極膜はそれぞれその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、前記第1主電極膜と前記第2主電極膜のそれぞれの分離電極部において、前記第1圧電体薄膜と前記第2圧電体薄膜とにそれぞれ設けられたヴィアホールを介して前記第1主電極膜の分離電極部と前記第1対向電極膜、および前記第2主電極膜の分離電極部と前記第2対向電極膜とがそれぞれ電気的に接続され、かつ、前記第1主電極膜の分離電極部と前記第1主電極膜とはそれぞれ前記第1圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有することを特徴とする薄膜圧電体素子。A first piezoelectric thin film sandwiched between the first main electrode film and the first counter electrode film, and a second film having the same shape as the first piezoelectric thin film sandwiched between the second main electrode film and the second counter electrode film. The piezoelectric thin film has a configuration in which the first counter electrode film and the second counter electrode film are opposed to each other and bonded by an adhesive layer,
Each of the first main electrode film and the second main electrode film constitutes an isolation electrode portion in which a part of the first main electrode film and the second main electrode film are separated in an island shape, and the respective separation electrodes of the first main electrode film and the second main electrode film Part of the first main electrode film, the first counter electrode film, and the second main electrode film via via holes respectively provided in the first piezoelectric thin film and the second piezoelectric thin film. The separation electrode portion of the electrode film and the second counter electrode film are electrically connected to each other, and the separation electrode portion of the first main electrode film and the first main electrode film are each the first piezoelectric thin film. A thin-film piezoelectric element having an extending part that protrudes further.
一対の前記薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は、前記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部が前記所定距離の間の面上に近接して配置されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。A configuration in which a pair of thin film piezoelectric elements according to claim 4 are arranged on the same plane with a predetermined distance therebetween,
The region portion that generates the piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements is mirror-symmetric about the center line of the predetermined distance,
Of the pair of thin film piezoelectric elements, the extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements, and the extension of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element The extending portion of the first main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements and the extending portion of the separation electrode portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element are between the predetermined distances. A thin film piezoelectric element, characterized by being disposed close to a surface.
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部とが対向して配置され、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部とが対向して配置され、
一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第2主電極膜の分離電極部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第2主電極膜とを電気的に接続する第1接続配線と、
他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第2主電極膜の分離電極部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部および一方の前記薄膜圧電体素子の前記第2主電極膜とを電気的に接続する第2接続配線とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子。The thin film piezoelectric element according to claim 5,
Of the pair of thin film piezoelectric elements, the extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements and the extension of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element The first main electrode film extension part of one of the thin film piezoelectric elements and the separation electrode part extension part of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element Are arranged opposite to each other,
The extending portion of the separation electrode portion of the first main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements, the separation electrode portion of the second main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements, and the other of the thin film piezoelectric element of the other thin film piezoelectric element A first connection wiring for electrically connecting the extended portion of the first main electrode film and the second main electrode film of the other thin film piezoelectric element;
The extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, the separation electrode part of the second main electrode film of the other thin film piezoelectric element, and the one of the thin film piezoelectric element A thin film piezoelectric element comprising: an extension portion of the first main electrode film; and a second connection wiring for electrically connecting the second main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements.
前記第1主電極膜はその一部が島状に分離された分離電極部を構成し、前記第1主電極膜の分離電極部において、前記第1圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して前記第1主電極膜の分離電極部、前記第1対向電極膜および前記第2対向電極膜が電気的に接続され、かつ、前記第1主電極膜の分離電極部と前記第1主電極膜とは前記第1圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有することを特徴とする薄膜圧電体素子。A first piezoelectric thin film sandwiched between the first main electrode film and the first counter electrode film, and a second film having the same shape as the first piezoelectric thin film sandwiched between the second main electrode film and the second counter electrode film. The piezoelectric thin film has a configuration in which the first counter electrode film and the second counter electrode film are opposed to each other and bonded by a conductive adhesive layer,
The first main electrode film constitutes an isolation electrode part in which a part of the first main electrode film is separated into islands, and the isolation electrode part of the first main electrode film passes through a via hole provided in the first piezoelectric thin film. The separation electrode portion of the first main electrode film, the first counter electrode film, and the second counter electrode film are electrically connected, and the separation electrode portion of the first main electrode film and the first main electrode A thin film piezoelectric element, wherein the film has an extending portion protruding from the first piezoelectric thin film.
一対の前記薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は、前記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部が前記所定距離の間の面上に近接して配置されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。A configuration in which a pair of thin film piezoelectric elements according to claim 7 are arranged on the same plane with a predetermined distance therebetween,
The region portion that generates the piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements is mirror-symmetric about the center line of the predetermined distance,
Of the pair of thin film piezoelectric elements, the extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements, and the extension of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element The extending portion of the first main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements and the extending portion of the separation electrode portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element are between the predetermined distances. A thin film piezoelectric element, characterized by being disposed close to a surface.
一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部とが対向して配置され、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部とが対向して配置され、
一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部、他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第2主電極膜とを電気的に接続する第1接続配線と、
他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の分離電極部の延在部、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部および一方の前記薄膜圧電体素子の前記第2主電極膜とを電気的に接続する第2接続配線とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子。The thin film piezoelectric element according to claim 8,
The extending portion of the separation electrode portion of the first main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements is disposed opposite to the extending portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, The extending portion of the first main electrode film of the thin film piezoelectric element and the extending portion of the separation electrode portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element are arranged to face each other.
An extension portion of the separation electrode portion of the first main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements, an extension portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, and an extension portion of the other thin film piezoelectric element. A first connection wiring for electrically connecting the second main electrode film;
The extension part of the separation electrode part of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element, the extension part of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element, and the one part of the thin film piezoelectric element A thin film piezoelectric element comprising: a second connection wiring for electrically connecting the second main electrode film.
前記第1主電極膜は前記第1圧電体薄膜よりも突出する形状の延在部を有し、前記第2主電極膜には、その一部が島状に分離された分離電極部が設けられ、前記第2主電極膜の分離電極部において、前記第2圧電体薄膜に設けられたヴィアホールを介して前記第2主電極膜の分離電極部、前記第1対向電極膜および前記第2対向電極膜が電気的に接続されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。A first piezoelectric thin film sandwiched between the first main electrode film and the first counter electrode film, and a second film having the same shape as the first piezoelectric thin film sandwiched between the second main electrode film and the second counter electrode film. The piezoelectric thin film has a configuration in which the first counter electrode film and the second counter electrode film are opposed to each other and bonded by a conductive adhesive layer,
The first main electrode film has an extending portion that protrudes more than the first piezoelectric thin film, and the second main electrode film is provided with a separation electrode portion that is partly separated into an island shape. In the separation electrode portion of the second main electrode film, the separation electrode portion of the second main electrode film, the first counter electrode film, and the second through a via hole provided in the second piezoelectric thin film A thin film piezoelectric element, wherein the counter electrode film is electrically connected.
一対の前記薄膜圧電体素子の圧電機能を生じる領域部は、前記所定距離の中央線を中心として鏡面対称であり、
一対の前記薄膜圧電体素子のうち、一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部と他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部とが前記所定距離の間の面上に近接して配置されたことを特徴とする薄膜圧電体素子。A configuration in which a pair of thin film piezoelectric elements according to claim 10 are arranged on the same plane with a predetermined distance therebetween,
The region portion that generates the piezoelectric function of the pair of thin film piezoelectric elements is mirror-symmetric about the center line of the predetermined distance,
Of the pair of thin film piezoelectric elements, the extension part of the first main electrode film of one thin film piezoelectric element and the extension part of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element are the A thin film piezoelectric element, which is disposed close to a surface between a predetermined distance.
一方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部と前記第2主電極膜、および他方の前記薄膜圧電体素子の前記第2主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第1接続配線と、
他方の前記薄膜圧電体素子の前記第1主電極膜の延在部と前記第2主電極膜、および一方の前記薄膜圧電体素子の前記第2主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第2接続配線とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子。The thin film piezoelectric element according to claim 11,
The extending portion of the first main electrode film and the second main electrode film of one of the thin film piezoelectric elements are electrically connected to the separation electrode portion of the second main electrode film of the other thin film piezoelectric element. A first connection wiring to be connected;
The extension portion of the first main electrode film of the other thin film piezoelectric element and the second main electrode film, and the separation electrode portion of the second main electrode film of the one thin film piezoelectric element are electrically connected A thin film piezoelectric element having a second connection wiring to be connected.
前記薄膜圧電体素子を搭載する基板と、
前記薄膜圧電体素子にそれぞれ逆方向の伸縮動作を行わせる制御回路とを有することを特徴とするアクチュエータ。A thin film piezoelectric element according to any one of claims 4 to 12,
A substrate on which the thin film piezoelectric element is mounted;
An actuator comprising: a control circuit that causes the thin film piezoelectric elements to perform expansion and contraction operations in opposite directions.
ディスクと、
前記ディスクに記録と再生の少なくとも一方を行うヘッドと、
前記ヘッドが固定されたフレクシャーと、
前記フレクシャーを支持し、前記ディスク表面と平行な方向に回転自在のアームと、
前記ヘッドを前記ディスクの所定のトラック位置に位置決めするための第1位置決め手段と第2位置決め手段とを有し、
前記第1位置決め手段は前記アームを回転させる駆動手段であり、
前記第2位置決め手段は前記フレクシャーに固定された前記アクチュエータからなることを特徴とするディスク記録再生装置。An actuator according to claim 13;
A disc,
A head that performs at least one of recording and reproduction on the disk;
A flexure to which the head is fixed;
An arm that supports the flexure and is rotatable in a direction parallel to the disk surface;
First positioning means and second positioning means for positioning the head at a predetermined track position of the disk;
The first positioning means is a driving means for rotating the arm;
2. The disk recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the second positioning means comprises the actuator fixed to the flexure.
前記主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行う工程と、
前記主電極膜上に第1圧電体薄膜と第3圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜する工程と、
前記所定領域の前記圧電体薄膜に前記主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第1対向電極膜と第3対向電極膜となる対向電極膜を成膜する工程と、
前記対向電極膜と前記圧電体薄膜とをほぼ同じ所定形状に加工して、前記第1圧電体薄膜と前記第1対向電極膜、および前記第3圧電体薄膜と前記第3対向電極膜とのそれぞれの積層構成を形成する工程と、
前記主電極膜を加工して、前記第1圧電体薄膜よりも少なくとも大きな形状で、かつ、前記所定領域の近傍においてその一部が延在されて露出した延在部を有する前記第1主電極膜と前記第3主電極膜とをそれぞれ形成するとともに、
それぞれの前記所定領域において、前記第1対向電極膜および前記第3対向電極膜のそれぞれが前記ヴィアホールを介して前記所定領域の前記主電極膜と接続され、かつ、前記所定領域の前記主電極膜が延在されて露出した延在部を有し、前記第1主電極膜および前記第3主電極膜とはそれぞれ電気的に分離した第1主電極膜の分離電極部と第3主電極膜の分離電極部とを形成する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。Forming a main electrode film to be a first main electrode film and a third main electrode film on a substrate;
Performing a process of removing a part of a predetermined region of the main electrode film;
Forming a first piezoelectric thin film and a third piezoelectric thin film on the main electrode film;
Forming a first counter electrode film and a counter electrode film serving as a third counter electrode film after forming a via hole that opens to the main electrode film in the piezoelectric thin film in the predetermined region;
The counter electrode film and the piezoelectric thin film are processed into substantially the same predetermined shape, and the first piezoelectric thin film and the first counter electrode film, and the third piezoelectric thin film and the third counter electrode film Forming each laminated structure; and
The first main electrode is formed by processing the main electrode film to have an extended portion that is at least larger than the first piezoelectric thin film and is partially extended and exposed in the vicinity of the predetermined region. Forming a film and the third main electrode film respectively;
In each of the predetermined regions, each of the first counter electrode film and the third counter electrode film is connected to the main electrode film in the predetermined region through the via hole, and the main electrode in the predetermined region A separation electrode portion and a third main electrode of the first main electrode film, each of which has an extended portion exposed by extending the film and is electrically separated from the first main electrode film and the third main electrode film, respectively. And a step of forming a separation electrode part of the film.
前記第1主電極膜の延在部と前記第3対向電極膜に接続する前記第3主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第1接続配線と、前記第3主電極膜の延在部と前記第1対向電極膜に接続する前記第1主電極膜の分離電極部の延在部とを電気的に接続する第2接続配線とを形成する工程とをさらに含むことを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。It is a manufacturing method of the thin film piezoelectric element according to claim 15,
A first connection wiring for electrically connecting the extending portion of the first main electrode film and the separation electrode portion of the third main electrode film connected to the third counter electrode film; and Forming a second connection wiring for electrically connecting the extension portion and the extension portion of the separation electrode portion of the first main electrode film connected to the first counter electrode film. A method for manufacturing a thin film piezoelectric element.
第2の基板上に第2主電極膜と第4主電極膜となる主電極膜を形成し、前記主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第2圧電体薄膜と第4圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、前記所定領域の前記圧電体薄膜に前記主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第2対向電極膜と第4対向電極膜となる対向電極膜を形成する第2基板加工工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の対向電極膜同士を接着層により接着する工程と、
前記第2の基板を除去して、前記第2の基板側の前記主電極膜を露出させる工程と、
前記第2の基板側の前記主電極膜、前記対向電極膜、前記圧電体薄膜、前記第1の基板側の前記対向電極膜および前記圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、前記第2主電極膜、前記第2圧電体薄膜、前記第2対向電極膜、前記接着層、前記第1対向電極膜および前記第1圧電体薄膜からなる積層体と、前記第4主電極膜、前記第4圧電体薄膜、前記第4対向電極膜、前記接着層、前記第3対向電極膜および前記第3圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、
それぞれの前記所定領域において、前記主電極膜の一部が前記第2主電極膜および前記第4主電極膜とはそれぞれ電気的に分離した第2主電極膜の分離電極部と第4主電極膜の分離電極部を形成し、かつ前記第2対向電極膜および前記第4対向電極膜のそれぞれが前記ヴィアホールを介して前記第2主電極膜の分離電極部と前記第4主電極膜の分離電極部とに接続される工程と、
前記第1の基板側の前記主電極膜を加工し、前記第1圧電体薄膜および前記第3圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する前記第1主電極膜と前記第3主電極膜とを形成する工程と、
それぞれの前記所定領域において、前記主電極膜の一部が前記第1主電極膜および前記第3主電極膜とはそれぞれ電気的に分離し、かつその一部が露出した延在部を有する第1主電極膜の分離電極部と第3主電極膜の分離電極部とをそれぞれ形成し、前記第1対向電極膜および前記第3対向電極膜のそれぞれが前記ヴィアホールを介して前記第1主電極膜の分離電極部と前記第3主電極膜の分離電極部とに接続される工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。A first main electrode film and a main electrode film to be a third main electrode film are formed on the first substrate, a process for removing a part of a predetermined region of the main electrode film is performed, and the first piezoelectric thin film and the first main electrode film After forming a piezoelectric thin film to be a three piezoelectric thin film and forming a via hole that opens to the main electrode film in the piezoelectric thin film in the predetermined region, the first counter electrode film and the third counter electrode film are formed. A first substrate processing step of forming a counter electrode film;
A main electrode film to be a second main electrode film and a fourth main electrode film is formed on the second substrate, and processing for removing a part of a predetermined region of the main electrode film is performed, and the second piezoelectric thin film and the first main electrode film are formed. After forming a piezoelectric thin film to be a four piezoelectric thin film and forming a via hole that opens to the main electrode film in the piezoelectric thin film in the predetermined region, the second counter electrode film and the fourth counter electrode film are formed. A second substrate processing step of forming a counter electrode film;
Bonding the counter electrode films of the first substrate and the second substrate with an adhesive layer;
Removing the second substrate to expose the main electrode film on the second substrate side;
Processing the main electrode film on the second substrate side, the counter electrode film, the piezoelectric thin film, the counter electrode film on the first substrate side and the piezoelectric thin film into substantially the same predetermined shape, A second main electrode film, the second piezoelectric thin film, the second counter electrode film, the adhesive layer, a laminate composed of the first counter electrode film and the first piezoelectric thin film, the fourth main electrode film, Forming a laminate comprising the fourth piezoelectric thin film, the fourth counter electrode film, the adhesive layer, the third counter electrode film, and the third piezoelectric thin film;
In each of the predetermined regions, a part of the main electrode film is electrically separated from the second main electrode film and the fourth main electrode film, respectively. A separation electrode portion of the film, and each of the second counter electrode film and the fourth counter electrode film is formed between the separation electrode portion of the second main electrode film and the fourth main electrode film via the via hole. A step of connecting to the separation electrode unit;
The first main electrode having an extended portion that is processed at the main electrode film on the first substrate side and is at least larger than the first piezoelectric thin film and the third piezoelectric thin film and a part thereof is exposed. Forming a film and the third main electrode film;
In each of the predetermined regions, a part of the main electrode film is electrically separated from the first main electrode film and the third main electrode film, respectively, and has an extension part in which a part thereof is exposed. A separation electrode portion of one main electrode film and a separation electrode portion of a third main electrode film are formed, respectively, and each of the first counter electrode film and the third counter electrode film is connected to the first main electrode film via the via hole. A method of manufacturing a thin film piezoelectric element, comprising: a step of connecting to a separation electrode portion of an electrode film and a separation electrode portion of the third main electrode film.
前記第1主電極膜の延在部、前記第2主電極膜、前記第3対向電極膜に接続する前記第3主電極膜の分離電極部および前記第4対向電極膜に接続する前記第4主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第1接続配線と、前記第3主電極膜の延在部、前記第4主電極膜、前記第1対向電極膜に接続する前記第1主電極膜の分離電極部および前記第2対向電極膜に接続する前記第2主電極膜の分離電極部とを電気的に接続する第2接続配線とを形成する工程をさらに有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。A method of manufacturing a thin film piezoelectric element according to claim 17,
The extended portion of the first main electrode film, the second main electrode film, the separation electrode portion of the third main electrode film connected to the third counter electrode film, and the fourth electrode connected to the fourth counter electrode film The first connection wiring that electrically connects the separation electrode portion of the main electrode film, and the first connection wiring that is connected to the extended portion of the third main electrode film, the fourth main electrode film, and the first counter electrode film And a step of forming a second connection wiring for electrically connecting the separation electrode portion of the main electrode film and the separation electrode portion of the second main electrode film connected to the second counter electrode film. A method for manufacturing a thin film piezoelectric element.
第2の基板上に第2主電極膜と第4主電極膜となる主電極膜を形成し、前記主電極膜の所定領域の一部を除去する加工を行い、第2圧電体薄膜と第4圧電体薄膜となる圧電体薄膜を成膜し、前記所定領域の前記圧電体薄膜に前記主電極膜まで開口するヴィアホールを形成した後に、第2対向電極膜と第4対向電極膜となる対向電極膜を形成する第2基板加工工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板の対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する工程と、
前記第2の基板を除去して、前記第2の基板側の前記主電極膜を露出させる工程と、
前記第2の基板側の前記主電極膜、前記対向電極膜と前記圧電体薄膜、前記第1の基板側の前記対向電極膜および前記圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、前記第2主電極膜、前記第2圧電体薄膜、前記第2対向電極膜、前記接着層、前記第1対向電極膜および前記第1圧電体薄膜からなる積層体と、前記第4主電極膜、前記第4圧電体薄膜、前記第4対向電極膜、前記接着層、前記第3対向電極膜および前記第3圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、
前記第1の基板側の前記主電極膜を加工し、前記第1圧電体薄膜および前記第3圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する前記第1主電極膜と前記第3主電極膜とを形成する工程と
前記ヴィアホールを含む前記所定領域において、前記主電極膜の一部が前記第2主電極膜および前記第4主電極膜とはそれぞれ電気的に分離された第2分離電極部と第4分離電極部とをそれぞれ形成する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。A first main electrode film and a main electrode film to be a third main electrode film, a piezoelectric thin film to be a first piezoelectric thin film and a third piezoelectric thin film, and a first counter electrode film and a third counter electrode on a first substrate A first substrate processing step of laminating and forming counter electrode films to be films;
A main electrode film to be a second main electrode film and a fourth main electrode film is formed on the second substrate, and processing for removing a part of a predetermined region of the main electrode film is performed, and the second piezoelectric thin film and the first main electrode film are formed. After forming a piezoelectric thin film to be a four piezoelectric thin film and forming a via hole that opens to the main electrode film in the piezoelectric thin film in the predetermined region, the second counter electrode film and the fourth counter electrode film are formed. A second substrate processing step of forming a counter electrode film;
Bonding the counter electrode films of the first substrate and the second substrate with a conductive adhesive layer;
Removing the second substrate to expose the main electrode film on the second substrate side;
Processing the main electrode film on the second substrate side, the counter electrode film and the piezoelectric thin film, the counter electrode film on the first substrate side and the piezoelectric thin film into substantially the same predetermined shape, A second main electrode film, the second piezoelectric thin film, the second counter electrode film, the adhesive layer, a laminate composed of the first counter electrode film and the first piezoelectric thin film, the fourth main electrode film, Forming a laminate comprising the fourth piezoelectric thin film, the fourth counter electrode film, the adhesive layer, the third counter electrode film, and the third piezoelectric thin film;
The first main electrode having an extended portion that is processed at the main electrode film on the first substrate side and is at least larger than the first piezoelectric thin film and the third piezoelectric thin film and a part thereof is exposed. In the step of forming a film and the third main electrode film and in the predetermined region including the via hole, a part of the main electrode film is electrically connected to the second main electrode film and the fourth main electrode film, respectively. A method of manufacturing a thin film piezoelectric element, comprising: forming a second separation electrode portion and a fourth separation electrode portion separated into two.
前記第1主電極膜の延在部、前記第2主電極膜および前記第4分離電極部を電気的に接続する第1接続配線と、前記第3主電極膜の延在部、前記第4主電極膜および前記第2分離電極部を電気的に接続する第2接続配線とを形成する工程をさらに有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。A method of manufacturing a thin film piezoelectric element according to claim 19,
An extension part of the first main electrode film, a first connection wiring electrically connecting the second main electrode film and the fourth separation electrode part, an extension part of the third main electrode film, the fourth A method of manufacturing a thin film piezoelectric element, further comprising a step of forming a main electrode film and a second connection wiring for electrically connecting the second separation electrode portion.
第2の基板上に第2主電極膜と第4主電極膜となる主電極膜、第2圧電体薄膜と第4圧電体薄膜となる圧電体薄膜および第2対向電極膜と第4対向電極膜となる対向電極膜をそれぞれ積層形成する第2基板加工工程と
前記第1の基板と前記第2の基板の対向電極膜同士を導電性の接着層により接着する工程と、
前記第2の基板を除去して、前記第2の基板側の前記主電極膜を露出させる工程と、
前記第2の基板側の前記主電極膜、前記対向電極膜と前記圧電体薄膜、前記第1の基板側の前記対向電極膜および前記圧電体薄膜をほぼ同一の所定形状に加工して、前記第2主電極膜、前記第2圧電体薄膜、前記第2対向電極膜、前記接着層、前記第1対向電極膜および前記第1圧電体薄膜からなる積層体と、前記第4主電極膜、前記第4圧電体薄膜、前記第4対向電極膜、前記接着層、前記第3対向電極膜および前記第3圧電体薄膜からなる積層体とを形成する工程と、
前記第1の基板側の前記主電極膜を加工し、前記第1圧電体薄膜および前記第3圧電体薄膜よりも少なくとも大きく、かつその一部が露出した延在部を有する前記第1主電極膜と前記第3主電極膜とを形成する工程と
前記ヴィアホールを含む前記所定領域において、前記主電極膜の一部が前記第1主電極膜および前記第3主電極膜とはそれぞれ電気的に分離された第1分離電極部と第3分離電極部とをそれぞれ形成する工程とを有することを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。A first main electrode film and a main electrode film to be a third main electrode film are formed on the first substrate, a process for removing a part of a predetermined region of the main electrode film is performed, and the first piezoelectric thin film and the first main electrode film After forming a piezoelectric thin film to be a three piezoelectric thin film and forming a via hole that opens to the main electrode film in the piezoelectric thin film in the predetermined region, the first counter electrode film and the third counter electrode film are formed. A first substrate processing step of forming a counter electrode film;
A second main electrode film and a main electrode film serving as a fourth main electrode film, a piezoelectric thin film serving as a second piezoelectric thin film and a fourth piezoelectric thin film, and a second counter electrode film and a fourth counter electrode on a second substrate A second substrate processing step of laminating and forming counter electrode films to be films, and a step of bonding the counter electrode films of the first substrate and the second substrate with a conductive adhesive layer;
Removing the second substrate to expose the main electrode film on the second substrate side;
Processing the main electrode film on the second substrate side, the counter electrode film and the piezoelectric thin film, the counter electrode film on the first substrate side and the piezoelectric thin film into substantially the same predetermined shape, A second main electrode film, the second piezoelectric thin film, the second counter electrode film, the adhesive layer, a laminate composed of the first counter electrode film and the first piezoelectric thin film, the fourth main electrode film, Forming a laminate comprising the fourth piezoelectric thin film, the fourth counter electrode film, the adhesive layer, the third counter electrode film, and the third piezoelectric thin film;
The first main electrode having an extended portion that is processed at the main electrode film on the first substrate side and is at least larger than the first piezoelectric thin film and the third piezoelectric thin film and a part thereof is exposed. Forming a film and the third main electrode film, and in the predetermined region including the via hole, a part of the main electrode film is electrically connected to the first main electrode film and the third main electrode film, respectively. A method for manufacturing a thin film piezoelectric element, comprising: forming a first separation electrode portion and a third separation electrode portion separated into two.
前記対向電極膜を形成した後に前記対向電極膜の全面にレジスト膜を形成し、前記対向電極膜上に散在する突起物周辺の前記レジスト膜を選択的に除去した後、
前記突起物周辺の前記対向電極膜をエッチング除去する工程をさらに含むことを特徴とする薄膜圧電体素子の製造方法。A method for manufacturing a thin film piezoelectric element according to any one of claims 15 to 21,
After forming the counter electrode film, forming a resist film on the entire surface of the counter electrode film, selectively removing the resist film around the protrusions scattered on the counter electrode film,
The method of manufacturing a thin film piezoelectric element, further comprising: etching away the counter electrode film around the protrusion.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007290420A (en) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Pneumatic tire |
| CN101751938A (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-23 | 日立环球储存科技荷兰有限公司 | Head balance rack assembly and disc driver |
| JP2010218626A (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | Head gimbal assembly and disk drive |
| KR20110053821A (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-24 | 삼성전자주식회사 | Electroactive Polymer Actuator and Manufacturing Method Thereof |
| KR101408740B1 (en) * | 2007-05-14 | 2014-06-18 | 삼성전자주식회사 | ELECTRO ACTIVE ACTUATOR AND MANUFACTURING METHOD |
| CN105883713A (en) * | 2016-01-18 | 2016-08-24 | 上海芯赫科技有限公司 | Capacitive composite sensor and manufacturing method thereof |
-
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007290420A (en) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Pneumatic tire |
| KR101408740B1 (en) * | 2007-05-14 | 2014-06-18 | 삼성전자주식회사 | ELECTRO ACTIVE ACTUATOR AND MANUFACTURING METHOD |
| CN101751938A (en) * | 2008-12-18 | 2010-06-23 | 日立环球储存科技荷兰有限公司 | Head balance rack assembly and disc driver |
| JP2010218626A (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | Head gimbal assembly and disk drive |
| KR20110053821A (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-24 | 삼성전자주식회사 | Electroactive Polymer Actuator and Manufacturing Method Thereof |
| KR101908113B1 (en) | 2009-11-16 | 2018-10-15 | 삼성전자 주식회사 | Electroactive polymer actuator and method for fabricating the same |
| CN105883713A (en) * | 2016-01-18 | 2016-08-24 | 上海芯赫科技有限公司 | Capacitive composite sensor and manufacturing method thereof |
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