圧電アクチュエータおよびその製造方法、磁気ディスク装置
【課題】圧電材料膜積層体よりなる圧電アクチュエータにおいて、優れた絶縁耐圧特性と大きな駆動変位量を、高温高湿度環境下においても維持する。
【解決手段】圧電材料膜と金属電極パターンを交互に積層した積層体の少なくとも側壁面を覆うように、圧電材料よりなる側壁保護膜を２５μｍ以下の膜厚で形成する。
【解決手段】圧電材料膜と金属電極パターンを交互に積層した積層体の少なくとも側壁面を覆うように、圧電材料よりなる側壁保護膜を２５μｍ以下の膜厚で形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電アクチュエータに係り、特に微細化され、かつ信頼性の高い圧電アクチュエータ、およびかかる圧電アクチュエータを使った磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報機器の小型化および機能の高度化に伴い、物体を微小な距離だけ、精密に、かつ高速に移動させることができる小型で安価なアクチュエータが要求されている。
【０００３】
たとえばインクジェットプリンタ装置のインクジェットヘッドや、磁気ディスク装置の磁気ヘッドでは、物体を微小距離だけ高速かつ正確に移動させることができる圧電アクチュエータが必要とされている。また光ディスク装置の光ヘッドにおいても、光学系の焦点補正や傾角制御のための圧電アクチュエータが要求されている。
【０００４】
これらの用途では、機器の小型化に伴い圧電アクチュエータも小型化されており、その結果、圧電アクチュエータを構成する圧電材料膜の膜厚も減少され、またかかる圧電アクチュエータを駆動する駆動電圧も減少されている。しかし、このような圧電材料膜の膜厚が小さい圧電アクチュエータでは、圧電材料に印加される電界は増大する傾向にあり、圧電アクチュエータの信頼性を確保することが重要な課題となる。
【０００５】
特に磁気ディスク装置では、圧電アクチュエータに要求される制御距離、すなわちストロークが大きく、このため圧電材料膜に大きな電界が印加される。また磁気ディスク装置は、高温・多湿の環境においても動作を保証する必要があり、このため、圧電アクチュエータには、特に優れた信頼性が要求される。
【特許文献１】特開２００４−３０８２３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８４３６２号公報
【特許文献３】特開２００３−６１３７０号公報
【特許文献４】特開２００２−７１８７１号公報
【特許文献５】特開平３−１５５１８０号公報
【特許文献６】特開２００２−３１９７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、本発明の関連技術による圧電アクチュエータ１０の構成を示す。
【０００７】
図１を参照するに、圧電アクチュエータ１０はＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）やＰＮＮ（(Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3)0.5）などの圧電膜１１，１３，１５，１７，１９が、Ｐｔなどの電極パターン１２，１４，１６，１８を介して交互に積層された圧電膜積層体構成を有し、前記電極パターン１２，１４，１６，１８に駆動電圧を印加することにより、前記圧電膜積層体に、図１中に矢印で示すような上下方向への膨張・収縮、あるいは長さ方向への伸縮が発生する。
【０００８】
また前記圧電膜積層体の両端部には、Ａｕなどよりなる電極膜１０Ａ，１０Ｂが形成されている。
【０００９】
通常、このような圧電材料膜１１，１３，１５，１７，１９はグリーンシート法により形成され、また電極パターン１２，１４，１６，１８はスクリーン印刷により形成されている。
【００１０】
ところで、このような構成の圧電アクチュエータでは、側壁面に電極パターン１２，１４，１６，１８が露出しており、圧電アクチュエータが高温・多湿環境で使われた場合、露出面における絶縁抵抗が著しく劣化し、絶縁破壊を生じてしまう問題が生じる。これは、電極パターンのこのような露出面において電界集中が発生し、かかる電界集中がエレクトロマイグレーションなどのプロセスを促進するためと考えられる。このように圧電素子の側壁面において絶縁破壊が生じると、前記電極パターン１２，１４，１６，１８が、前記素子側壁面の露出部において短絡を生じる。
【００１１】
このような圧電膜積層体の絶縁耐圧の劣化は、高湿度環境において促進され、乾燥環境中においては高温でも安定に長期間動作する圧電アクチュエータが、高湿度環境下では１００時間程度の運転で絶縁性が低下してしまうことが報告されている。これは、雰囲気中の水分子が圧電膜積層体の表面に吸着され、エレクトロマイグレーションを加速しているものと考えられる。
【００１２】
そこで、このような圧電素子側壁面における絶縁破壊を回避するために、特許文献５あるいは６においては、圧電積層体の側壁面を様々な被膜により覆う技術が開示されている。
【００１３】
しかし、かかる側壁保護膜を有機絶縁膜により形成した場合には、高温多湿環境下において有機絶縁膜の耐電圧が圧電膜材料よりも低くなることがあり、このような場合、圧電アクチュエータを作動させると保護膜が先に絶縁破壊してしまい、引き続いて圧電膜の絶縁破壊が発生するのを回避することができない。
【００１４】
またこのような側壁保護膜を無機絶縁膜により形成した場合には密着性が劣り、圧電アクチュエータの作動時に側壁保護膜が剥離してしまう問題が生じる。さらにこのような側壁保護膜をスパッタやＣＶＤなどの真空プロセスにより形成することも考えられるが、その場合には多大な費用と時間が費やされることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
一の側面によれば本発明は、圧電セラミック材料よりなる本体と、前記本体中に埋設された電極パターンとよりなる圧電アクチュエータであって、前記本体の少なくとも側壁面においては、前記電極パターンが、圧電セラミック材料よりなる側壁保護膜により覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータ、およびかかる圧電アクチュエータを使った磁気ディスク装置を提供する。
【００１６】
他の側面によれば本発明は、圧電セラミック材料よりなり電極パターンが埋設された本体表面に、有機金属を含む圧電セラミック材料の液体原料被膜を、コーティングにより形成する工程と、前記液体原料被膜より、前記本体表面に圧電セラミック材料よりなる保護膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧電アクチュエータ本体の側壁面において電極パターンを、圧電セラミック材料よりなり厚さが２５μｍ以下の側壁保護膜により覆うことにより、圧電アクチュエータを構成する圧電膜積層体側壁面での絶縁破壊が、圧電アクチュエータを高温高湿環境下において使用した場合であっても回避され、圧電アクチュエータ、あるいはかかる圧電アクチュエータを搭載した磁気ヘッドアセンブリのような電子装置を、幅広い環境下安定に動作させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
先に説明した問題に対しては、例えば図２Ａに示すように焼成基板１００上に並行して形成される圧電素子電極パターン１０1，１０2,１０3，・・・の間隔を増大させ、ダイシングラインＬ1，Ｌ2，Ｌ3，・・・，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6，・・・に沿って前記焼成基板をダイシングすることにより、図２Ｂに示すように圧電膜材料と同じ材料により側壁保護膜を、前記圧電膜積層体と一体的に形成することが考えられる。ただし図２Ｂ中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図２Ｂ中、簡単のため、圧電材料膜１１，１９および電極１４，１６のみが示してある。また前記圧電積層膜構造の両端部に形成される電極パターン１０Ａ，１０Ｂの図示は省略している。また図２Ａ中、電極パターン１０ａは図２Ｂの下側電極パターン１４に、電極パターン１０ｂは図２Ｂの上側電極パターン１６に対応する。
【００１９】
このような構成の圧電アクチュエータ１５では、側壁面を保護する側壁保護膜が圧電材料膜により、圧電膜積層体と一体的に形成されるため、先に説明したような側壁保護膜の絶縁破壊や脱落などの問題は生じないと考えられる。
【００２０】
しかし、このような構造を図２に示すように焼成基板に形成する場合、電極パターンを、圧電材料膜を構成するセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷により形成し、形成されたグリーンシートの積層体を焼成することが行われるが、このような焼成プロセスにより形成された圧電膜積層体は大きな収縮を示し、焼成後における電極パターンの位置ずれを数μｍ以内に抑制することは困難である。
【００２１】
このため、図２Ｂの構成において電極パターンを積層体側壁面において覆う側壁保護膜を形成しようとした場合、かかる側壁保護膜の膜厚を、ダイシングの際の誤差も考えて、少なくとも数十μｍ程度に設定しておかないと、前記電極パターン１４，１６が圧電膜積層体の側壁面において露出してしまい、あるいは高温高湿度雰囲気の影響を受けてしまい、絶縁破壊の問題が解決されない可能性がある。
【００２２】
そこで、図２Ａ，２Ｂの方法により側壁保護膜を圧電アクチュエータを構成する圧電膜積層体の側壁面に形成するならば、前記側壁保護膜について少なくとも数十μｍ程度の膜厚を確保する必要があるが、このように圧電アクチュエータを構成する圧電膜積層体の側壁面に、厚さが数十μｍを超えるような厚さの保護膜を形成した場合には、圧電アクチュエータを駆動しても、前記保護膜が圧電アクチュエータの変形に抵抗し、所望の変位を実現できない可能性がある。
【００２３】
図３は、後で説明する図１１の圧電アクチュエータ３２Ａ，３２Ｂにおいて、側壁保護絶縁膜の膜厚を０μｍから５０μｍまで増大させた場合の、磁気ヘッド３４の変位量の変化を示す。ただし図３中、圧電アクチュエータは同一構造を有し、同一の条件で駆動されている。
【００２４】
図３を参照するに、側壁保護膜が設けられない場合に８００ｎｍを超えていた変位量は、側壁保護膜の膜厚と共に減少し、膜厚が５０μｍに達すると、当初の値の半分以下の４００ｎｍを割り込むのがわかる。
【００２５】
このように、圧電アクチュエータの側壁保護膜の形成は、圧電アクチュエータの駆動性能と相反する側面があり、これらを安価に実施できる構成で両立させることが、従来困難であった。
［第１の実施形態］
図４は、本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータ２０の構成を示す斜視図、図５は、図４の圧電アクチュエータ２０の、ラインＡ−Ａ'に沿った縦断面図、図６は、図４の圧電アクチュエータ２０の端面図を示す。
【００２６】
図４を参照するに、圧電アクチュエータはＰＺＴあるいはＰＮＮなどの圧電材料よりなる本体２０Ａを有し、前記本体２０Ａ中には、ＰｔやＰｔＲｈなどの耐熱金属材料よりなる電極パターン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが埋設されている。
【００２７】
図５の縦断面図に示すように、電極パターン２１Ａ，２１Ｃは、前記本体２０Ａの第１の端面に露出し、Ａｕなどのやはり耐熱金属材料よりなり前記第１の端面に形成された電極パッド２２Ａにより覆われている。同様に電極パターン２１Ｂ，２１Ｄは第２の端面に露出し、同様に前記第２の端面に形成された電極パッド２２Ｂにより覆われている。
【００２８】
さらに前記電極パッド２２Ａには、Ａｕなどの耐熱金属よりなるリードワイヤ２３Ａがボンディングされ、前記電極パッド２２Ｂには、同様なリードワイヤ２３Ｂがボンディングされている。
【００２９】
典型的には、前記圧電アクチュエータ２０は長さが１ｍｍ，幅が０．２５ｍｍ，高さが０．２５ｍｍの直方体形状を有しており、図６の端面図に示すように、圧電材料膜２０ａ〜２０ｅと電極パターン２１Ａ〜２１Ｄを交互に繰り返し積層し、側壁面に電極パターン２１Ａ〜２１Ｄが露出している積層体２０Ｂの周囲が、圧電材料膜２０Ｃにより覆われている。ただし図６中、電極パッド２２Ａ，２２Ｂの図示は省略している。
【００３０】
前記圧電材料膜２０Ｃはディップコーティング法などの塗布法により形成され、厚さが２５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、典型的には２〜３μｍの膜厚を有する。ここで前記圧電材料膜２０Ｃは、前記積層体２０Ｂに対して優れた密着性が得られることから前記積層体２０Ｂを構成する圧電材料膜２０ａ〜２０ｅと同一の結晶構造および同一の組成を有するのが好ましいが、異なる組成を有するものであってもよい。また組成が異なる場合であっても、前記圧電材料膜２０Ｃは前記圧電材料膜２０ａ〜２０ｅと同一の、例えばペロブスカイト型の結晶構造を有するのが好ましい。
【００３１】
ここで前記圧電材料膜２０Ｃはディップコーティング法により形成されるため、膜厚が先に述べたように２５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは２〜３μｍになるように形成するのが容易で、その結果、先に図３で説明したように、圧電アクチュエータ２０を構成する積層体２０Ｂの周囲にこのような圧電材料膜２０Ｃを形成することにより、圧電アクチュエータの変位量が減少する問題が生じても、その程度はわずかであり、図３の例でも、前記圧電材料膜２０Ｃを設けない場合に生じていた約８５０ｎｍの変位に対し、前記圧電材料膜２０Ｃが２５μｍの膜厚に形成されている場合、６００ｎｍの変位を確保することができるのがわかる。同様に前記圧電材料膜２０Ｃの膜厚が１０μｍの場合には、７００ｎｍを超える変位が得られ、さらに前記圧電材料膜２０Ｃの膜厚が２〜３μｍの場合には、約８００ｎｍの変位が得られるのがわかる。この約８００ｎｍの変位量は、図３の関係から、前記圧電積層体が、周囲に圧電材料膜２０Ｃが設けられない場合に示す変位量に極めて近い。ここで前記圧電材料膜２０Ｃの膜厚をさらに減少させ、膜厚が１μｍを下回ると十分な絶縁抵抗を確保できなくなるため、前記圧電材料膜２０Ｃは、１μｍ以上の膜厚に形成する必要がある。
【００３２】
ここで図３の関係は、本発明の発明者が、本発明の基礎となる研究において得たものであり、本発明の一部を構成するものであることに注意すべきである。
【００３３】
次に図４〜６の圧電アクチュエータの製造工程を、図７Ａ，７Ｂを参照しながら説明する。
【００３４】
図７Ａを参照するに、前記圧電材料膜２０ａ〜２０ｅのいずれかを構成する圧電セラミック材料のグリーンシート上には、各々の圧電アクチュエータの電極パターン２０Ａ〜２０Ｄのいずれかに対応する電極パターンが並んで印刷されており、このようなグリーンシートを積層した後、脱脂および焼成・結晶化を行い、前記圧電アクチュエータが多数並んだ焼成基板が形成される。
【００３５】
次に図７Ｂの工程において図７Ａの焼成基板をダイシングし、個々の圧電アクチュエータを分離させる。このようなダイシングにより形成された圧電アクチュエータは、側壁面に電極パターン２１Ａ〜２１Ｄが露出しており、図６の積層体２０Ｂに対応する。
【００３６】
さらに図７Ｂの工程では、このような積層体２０Ｂの端面に、Ａｕ電極膜２２Ａ，２２Ｂおよび対応するＡｕリードワイヤ２３Ａ，２３Ｂが形成される。
【００３７】
さらに図７Ｃの工程において、図６の積層体２０Ｂは、ＰＺＴあるいはＰＮＮなど、前記圧電材料膜２０ａ〜２０ｅと同一あるいはほぼ同一の組成を有し、同一の、例えばペロブスカイト型の結晶構造を有する圧電材料膜の原料となる有機金属液体原料５０中に浸漬され、これにより、前記積層体２０Ｂの周囲に、前記有機金属液体原料５０の被膜が形成される。
【００３８】
図７Ｃの工程の後、前記積層体２０Ｂは前記液体原料５０から引き上げられ、２００℃での乾燥工程、４５０℃での熱分解工程および６５０℃での結晶化工程を経て、前記積層体２０Ｂの周囲に前記圧電材料膜２０Ｃが形成される。
【００３９】
なおかかる結晶化工程の際に、前記圧電材料膜２０Ｃ中の揮発性金属、例えばＰｂなどが気化する場合があり、その結果、前記圧電材料膜２０Ｃの組成は、前記積層体２０Ｂを構成する圧電材料膜２０ａ〜２０ｅの組成と必ずしも一致しないことがある。前記圧電材料膜２０Ｃの組成を、圧電材料膜２０ａ〜２０ｅにできるだけ近づけるために、前記有機金属液体原料５０中のＰｂなど、揮発性金属元素の濃度を、圧電材料膜２０Ｃの組成に対応した理論値よりも高く設定することも可能である。
【実施例１】
【００４０】
図８は、図４〜６の圧電アクチュエータ２０の絶縁抵抗と駆動時間の関係を、同一の寸法および構成を有する図１の圧電アクチュエータ１０と比較して示す図である。ただし図８の実験では、図９に示すように厚さが４０μｍの３層の圧電材料膜２０ａ〜２０ｃを積層して前記積層体２０Ｂを形成しており、前記合計で２層の電極パターン２１Ａ，２１Ｂが形成されている。
【００４１】
図８の実験では、圧電材料膜２０ａ〜２０ｅとしてＰＺＴ膜を使い、圧電材料膜２０Ｃとして、厚さが２〜３μｍのＰＺＴ膜（図中、ＰＺＴ−１，ＰＺＴ−２）、あるいはＰＮＮ（(Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3)0.5）−ＰＴ（ＰｂＴｉＯ3）−ＰＺ（ＰｂＺｒＯ3）系の圧電材料膜（図中、ＰＮＮ−１，ＰＮＮ２）を使っている。また図中、Ｒｅｆ−１，Ｒｅｆ−２は、前記圧電材料膜２０Ｃを省略した場合を示す。また実験は、圧電アクチュエータを温度８０℃、湿度８０％の環境下に保持し、ピーク−ピーク電圧が約６０Ｖで周波数が１ｋＨｚのパルス電圧を連続的に印加しながら行っている。
【００４２】
さらに図８の実施例では、圧電アクチュエータは、長さが４ｍｍ、幅が１ｍｍ、高さが０．２５ｍｍの寸法を有している。
【００４３】
図８を参照するに、前記圧電材料膜２０Ｃを設けず、電極パターンが積層体２０Ｂの側壁面において露出している場合（Ｒｅｆ−１，Ｒｅｆ−２）、当初１００ＧΩ以上あった絶縁抵抗が、７０時間後には１００ＭΩ以下に低下してしまうのがわかる。
【００４４】
これに対し、前記圧電材料膜２０ＣとしてＰＺＴ膜を２〜３μｍの膜厚で形成した場合（ＰＺＴ−１，ＰＺＴ−２）、またＰＮＮ-ＰＴ-ＰＺ系圧電材料膜を２〜３μｍの膜厚で形成した場合、２００時間を経過しても、１０ＧΩ以上の絶縁抵抗が維持されるのが確認された。
【００４５】
先にも図３に関連して説明したように、本実験では前記圧電材料膜２０Ｃを２〜３μｍの厚さに形成しているため、圧電アクチュエータが生じる変位量が低減する問題は生じない。
【００４６】
なお、図４〜６の実施形態では、前記圧電材料膜２０Ｃは、前記積層体２０Ｂの側壁面のみならず、上下面も覆っているが、前記圧電材料膜２０Ｃは前記積層体２０Ｂの側壁面を覆うことが重要であり、図９の端面図に示すように上下面を覆わない構成も可能である。ただし図９においても、電極パターン２２Ａ，２２Ｂは図示を省略している。
【００４７】
なお、以上の本実施形態の説明では、前記圧電材料膜２０ａ〜２０ｅおよび２０ＣとしてＰｂを含むペロブスカイト構造の材料を使う例を説明したが、本発明はかかる特定の圧電材料に限定されるものではなく、他の圧電材料を使うことも可能である。また電極２１Ａ〜２１Ｄの材料もＰｔに限定されるものではなく、Ｐｔ−Ｒｈ合金やＰｔ−Ｒｕ合金など、他の耐熱金属を使うことが可能である。前記電極パッド２２Ａ，２２Ｂおよびリードワイヤも同様であり、Ａｕに限定されるものではない。
［第２の実施形態］
図１１は、本発明の第２の実施形態による磁気ヘッドアセンブリ３０の構成を示す。
【００４８】
図１１を参照するに、磁気ヘッドアセンブリ３０は、ジンバルプレート３１Ａを含むサスペンション３１を含み、前記ジンバルプレート３１Ａ上に、各々は図４〜６の圧電アクチュエータ２０よりなる圧電素子３２Ａ，３２Ｂが、接着剤により取付けられる。
【００４９】
さらに前記圧電素子３２Ａ，３２Ｂ上に、前記圧電素子３２Ａ，３２Ｂをまたぐように、セラミック材料よりなり磁気ヘッド３４を担持するヘッドスライダ３３が、やはり接着剤により取付けられる。
【００５０】
かかる構成の磁気ヘッドアセンブリ３０を使った磁気ディスク装置では、高温高湿度環境下においても、圧電アクチュエータの絶縁耐圧劣化が少なく、安定した動作が実現される。
［第３の実施形態］
図１２は、前記図１１の磁気ヘッドアセンブリ３０を使った磁気記録装置１０５の構成を示す。
【００５１】
図１２を参照するに、磁気記録装置１０５はスピンドルモータ１０６により回転駆動される磁気ディスク１１０を含み、さらに前記磁気ディスク１１０の表面を、略半径方向に、所定の浮上量で走査するアーム１２０が設けられ、前記アーム１２０の先端部に、先の磁気ヘッドアセンブリ３０が担持される。
【００５２】
かかる構成の磁気記録装置１０５では、圧電アクチュエータの側壁面において、電極が圧電セラミック材料よりなり圧電アクチュエータの動作を妨げないような薄い保護膜で覆われているため、高温多湿環境中においても、高い信頼性を示す。
【００５３】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００５４】
（付記１）
圧電セラミック材料よりなる本体と、
前記本体中に埋設された電極パターンとよりなる圧電アクチュエータであって、
前記本体の少なくとも側壁面においては、前記電極パターンが、圧電セラミック材料よりなる側壁保護膜により覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【００５５】
（付記２）
前記側壁保護膜は、前記側壁面を２５μｍ以下の膜厚で覆うことを特徴とする付記１記載の圧電アクチュエータ。
【００５６】
（付記３）
前記保護膜は、１０μｍ以下の膜厚を有することを特徴とする付記１記載の圧電アクチュエータ。
【００５７】
（付記４）
前記側壁保護膜は、２〜３μｍの膜厚を有することを特徴とする付記１記載の圧電アクチュエータ。
【００５８】
（付記５）
前記側壁保護膜は、前記本体を構成する圧電セラミック材料と同一の結晶構造を有することを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の圧電アクチュエータ。
【００５９】
（付記６）
前記側壁保護膜は、前記本体を構成する圧電セラミック材料と同一の組成を有することを特徴とする付記１〜５のうち、いずれか一項記載の圧電アクチュエータ。
【００６０】
（付記７）
回動駆動される磁気ディスクと、
前記磁気ディスク表面を略半径方向に走査するアームと、
前記アーム上に保持され、磁気ヘッドを担持する、付記１〜６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータとよりなることを特徴とする磁気ディスク装置。
【００６１】
（付記８）
圧電セラミック材料よりなり電極パターンが埋設された本体表面に、有機金属を含む圧電セラミック材料の液体原料被膜を、コーティングにより形成する工程と、
前記液体原料被膜より、前記本体表面に圧電セラミック材料よりなる保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【００６２】
（付記９）
前記コーティングは、前記本体を前記液体原料中に浸漬することにより実行されることを特徴とする付記８記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【００６３】
（付記１０）
前記本体を構成する圧電セラミック材料および前記液体原料はいずれもＰｂを含み、前記液体原料はＰｂを、前記保護膜のＰｂ組成が、理論上、前記本体を構成する圧電セラミック材料中のＰｂ組成よりも多くなるように含むことを特徴とする付記８または９記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の関連技術による圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の関連技術の課題を説明する図（その１）である。
【図２Ｂ】本発明の関連技術の課題を説明する図（その２）である。
【図３】本発明の関連技術の課題および本発明の効果を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成の製造工程を示す図（その１）である。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成の製造工程を示す図（その２）である。
【図７Ｃ】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成の製造工程を示す図（その３）である。
【図８】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの、高温高湿度環境下における絶縁抵抗の時間変化を示す図である。
【図９】図８の実験で使った圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図１０】本発明第１の実施形態の一変形例による圧電アクチュエータの構成を示す端面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による磁気ヘッドアセンブリの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による磁気ディスク装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１５，２０ 圧電アクチュエータ
１０Ａ，１０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ 電極パッド
１０1，１０2，１０3，１２，１４，１６，１８，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ 電極パターン
１１，１３，１５，１７，１９，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ， 圧電材料膜
２０Ａ 圧電アクチュエータ本体
２０Ｂ 圧電膜積層体
２０Ｃ 圧電材料膜
２３Ａ，２３Ｂ リードワイヤ
３０ 磁気ヘッドアセンブリ
３１ サスペンション
３１Ａ ジンバルプレート
３２Ａ，３２Ｂ 圧電素子
３３ 磁気ヘッドスライダ
３４ 磁気ヘッド
５０ 有機金属液体原料
１００ 焼成基板
１０５ 磁気ディスク装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電アクチュエータに係り、特に微細化され、かつ信頼性の高い圧電アクチュエータ、およびかかる圧電アクチュエータを使った磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報機器の小型化および機能の高度化に伴い、物体を微小な距離だけ、精密に、かつ高速に移動させることができる小型で安価なアクチュエータが要求されている。
【０００３】
たとえばインクジェットプリンタ装置のインクジェットヘッドや、磁気ディスク装置の磁気ヘッドでは、物体を微小距離だけ高速かつ正確に移動させることができる圧電アクチュエータが必要とされている。また光ディスク装置の光ヘッドにおいても、光学系の焦点補正や傾角制御のための圧電アクチュエータが要求されている。
【０００４】
これらの用途では、機器の小型化に伴い圧電アクチュエータも小型化されており、その結果、圧電アクチュエータを構成する圧電材料膜の膜厚も減少され、またかかる圧電アクチュエータを駆動する駆動電圧も減少されている。しかし、このような圧電材料膜の膜厚が小さい圧電アクチュエータでは、圧電材料に印加される電界は増大する傾向にあり、圧電アクチュエータの信頼性を確保することが重要な課題となる。
【０００５】
特に磁気ディスク装置では、圧電アクチュエータに要求される制御距離、すなわちストロークが大きく、このため圧電材料膜に大きな電界が印加される。また磁気ディスク装置は、高温・多湿の環境においても動作を保証する必要があり、このため、圧電アクチュエータには、特に優れた信頼性が要求される。
【特許文献１】特開２００４−３０８２３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８４３６２号公報
【特許文献３】特開２００３−６１３７０号公報
【特許文献４】特開２００２−７１８７１号公報
【特許文献５】特開平３−１５５１８０号公報
【特許文献６】特開２００２−３１９７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、本発明の関連技術による圧電アクチュエータ１０の構成を示す。
【０００７】
図１を参照するに、圧電アクチュエータ１０はＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）やＰＮＮ（(Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3)0.5）などの圧電膜１１，１３，１５，１７，１９が、Ｐｔなどの電極パターン１２，１４，１６，１８を介して交互に積層された圧電膜積層体構成を有し、前記電極パターン１２，１４，１６，１８に駆動電圧を印加することにより、前記圧電膜積層体に、図１中に矢印で示すような上下方向への膨張・収縮、あるいは長さ方向への伸縮が発生する。
【０００８】
また前記圧電膜積層体の両端部には、Ａｕなどよりなる電極膜１０Ａ，１０Ｂが形成されている。
【０００９】
通常、このような圧電材料膜１１，１３，１５，１７，１９はグリーンシート法により形成され、また電極パターン１２，１４，１６，１８はスクリーン印刷により形成されている。
【００１０】
ところで、このような構成の圧電アクチュエータでは、側壁面に電極パターン１２，１４，１６，１８が露出しており、圧電アクチュエータが高温・多湿環境で使われた場合、露出面における絶縁抵抗が著しく劣化し、絶縁破壊を生じてしまう問題が生じる。これは、電極パターンのこのような露出面において電界集中が発生し、かかる電界集中がエレクトロマイグレーションなどのプロセスを促進するためと考えられる。このように圧電素子の側壁面において絶縁破壊が生じると、前記電極パターン１２，１４，１６，１８が、前記素子側壁面の露出部において短絡を生じる。
【００１１】
このような圧電膜積層体の絶縁耐圧の劣化は、高湿度環境において促進され、乾燥環境中においては高温でも安定に長期間動作する圧電アクチュエータが、高湿度環境下では１００時間程度の運転で絶縁性が低下してしまうことが報告されている。これは、雰囲気中の水分子が圧電膜積層体の表面に吸着され、エレクトロマイグレーションを加速しているものと考えられる。
【００１２】
そこで、このような圧電素子側壁面における絶縁破壊を回避するために、特許文献５あるいは６においては、圧電積層体の側壁面を様々な被膜により覆う技術が開示されている。
【００１３】
しかし、かかる側壁保護膜を有機絶縁膜により形成した場合には、高温多湿環境下において有機絶縁膜の耐電圧が圧電膜材料よりも低くなることがあり、このような場合、圧電アクチュエータを作動させると保護膜が先に絶縁破壊してしまい、引き続いて圧電膜の絶縁破壊が発生するのを回避することができない。
【００１４】
またこのような側壁保護膜を無機絶縁膜により形成した場合には密着性が劣り、圧電アクチュエータの作動時に側壁保護膜が剥離してしまう問題が生じる。さらにこのような側壁保護膜をスパッタやＣＶＤなどの真空プロセスにより形成することも考えられるが、その場合には多大な費用と時間が費やされることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
一の側面によれば本発明は、圧電セラミック材料よりなる本体と、前記本体中に埋設された電極パターンとよりなる圧電アクチュエータであって、前記本体の少なくとも側壁面においては、前記電極パターンが、圧電セラミック材料よりなる側壁保護膜により覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータ、およびかかる圧電アクチュエータを使った磁気ディスク装置を提供する。
【００１６】
他の側面によれば本発明は、圧電セラミック材料よりなり電極パターンが埋設された本体表面に、有機金属を含む圧電セラミック材料の液体原料被膜を、コーティングにより形成する工程と、前記液体原料被膜より、前記本体表面に圧電セラミック材料よりなる保護膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、圧電アクチュエータ本体の側壁面において電極パターンを、圧電セラミック材料よりなり厚さが２５μｍ以下の側壁保護膜により覆うことにより、圧電アクチュエータを構成する圧電膜積層体側壁面での絶縁破壊が、圧電アクチュエータを高温高湿環境下において使用した場合であっても回避され、圧電アクチュエータ、あるいはかかる圧電アクチュエータを搭載した磁気ヘッドアセンブリのような電子装置を、幅広い環境下安定に動作させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
先に説明した問題に対しては、例えば図２Ａに示すように焼成基板１００上に並行して形成される圧電素子電極パターン１０1，１０2,１０3，・・・の間隔を増大させ、ダイシングラインＬ1，Ｌ2，Ｌ3，・・・，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6，・・・に沿って前記焼成基板をダイシングすることにより、図２Ｂに示すように圧電膜材料と同じ材料により側壁保護膜を、前記圧電膜積層体と一体的に形成することが考えられる。ただし図２Ｂ中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図２Ｂ中、簡単のため、圧電材料膜１１，１９および電極１４，１６のみが示してある。また前記圧電積層膜構造の両端部に形成される電極パターン１０Ａ，１０Ｂの図示は省略している。また図２Ａ中、電極パターン１０ａは図２Ｂの下側電極パターン１４に、電極パターン１０ｂは図２Ｂの上側電極パターン１６に対応する。
【００１９】
このような構成の圧電アクチュエータ１５では、側壁面を保護する側壁保護膜が圧電材料膜により、圧電膜積層体と一体的に形成されるため、先に説明したような側壁保護膜の絶縁破壊や脱落などの問題は生じないと考えられる。
【００２０】
しかし、このような構造を図２に示すように焼成基板に形成する場合、電極パターンを、圧電材料膜を構成するセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷により形成し、形成されたグリーンシートの積層体を焼成することが行われるが、このような焼成プロセスにより形成された圧電膜積層体は大きな収縮を示し、焼成後における電極パターンの位置ずれを数μｍ以内に抑制することは困難である。
【００２１】
このため、図２Ｂの構成において電極パターンを積層体側壁面において覆う側壁保護膜を形成しようとした場合、かかる側壁保護膜の膜厚を、ダイシングの際の誤差も考えて、少なくとも数十μｍ程度に設定しておかないと、前記電極パターン１４，１６が圧電膜積層体の側壁面において露出してしまい、あるいは高温高湿度雰囲気の影響を受けてしまい、絶縁破壊の問題が解決されない可能性がある。
【００２２】
そこで、図２Ａ，２Ｂの方法により側壁保護膜を圧電アクチュエータを構成する圧電膜積層体の側壁面に形成するならば、前記側壁保護膜について少なくとも数十μｍ程度の膜厚を確保する必要があるが、このように圧電アクチュエータを構成する圧電膜積層体の側壁面に、厚さが数十μｍを超えるような厚さの保護膜を形成した場合には、圧電アクチュエータを駆動しても、前記保護膜が圧電アクチュエータの変形に抵抗し、所望の変位を実現できない可能性がある。
【００２３】
図３は、後で説明する図１１の圧電アクチュエータ３２Ａ，３２Ｂにおいて、側壁保護絶縁膜の膜厚を０μｍから５０μｍまで増大させた場合の、磁気ヘッド３４の変位量の変化を示す。ただし図３中、圧電アクチュエータは同一構造を有し、同一の条件で駆動されている。
【００２４】
図３を参照するに、側壁保護膜が設けられない場合に８００ｎｍを超えていた変位量は、側壁保護膜の膜厚と共に減少し、膜厚が５０μｍに達すると、当初の値の半分以下の４００ｎｍを割り込むのがわかる。
【００２５】
このように、圧電アクチュエータの側壁保護膜の形成は、圧電アクチュエータの駆動性能と相反する側面があり、これらを安価に実施できる構成で両立させることが、従来困難であった。
［第１の実施形態］
図４は、本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータ２０の構成を示す斜視図、図５は、図４の圧電アクチュエータ２０の、ラインＡ−Ａ'に沿った縦断面図、図６は、図４の圧電アクチュエータ２０の端面図を示す。
【００２６】
図４を参照するに、圧電アクチュエータはＰＺＴあるいはＰＮＮなどの圧電材料よりなる本体２０Ａを有し、前記本体２０Ａ中には、ＰｔやＰｔＲｈなどの耐熱金属材料よりなる電極パターン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが埋設されている。
【００２７】
図５の縦断面図に示すように、電極パターン２１Ａ，２１Ｃは、前記本体２０Ａの第１の端面に露出し、Ａｕなどのやはり耐熱金属材料よりなり前記第１の端面に形成された電極パッド２２Ａにより覆われている。同様に電極パターン２１Ｂ，２１Ｄは第２の端面に露出し、同様に前記第２の端面に形成された電極パッド２２Ｂにより覆われている。
【００２８】
さらに前記電極パッド２２Ａには、Ａｕなどの耐熱金属よりなるリードワイヤ２３Ａがボンディングされ、前記電極パッド２２Ｂには、同様なリードワイヤ２３Ｂがボンディングされている。
【００２９】
典型的には、前記圧電アクチュエータ２０は長さが１ｍｍ，幅が０．２５ｍｍ，高さが０．２５ｍｍの直方体形状を有しており、図６の端面図に示すように、圧電材料膜２０ａ〜２０ｅと電極パターン２１Ａ〜２１Ｄを交互に繰り返し積層し、側壁面に電極パターン２１Ａ〜２１Ｄが露出している積層体２０Ｂの周囲が、圧電材料膜２０Ｃにより覆われている。ただし図６中、電極パッド２２Ａ，２２Ｂの図示は省略している。
【００３０】
前記圧電材料膜２０Ｃはディップコーティング法などの塗布法により形成され、厚さが２５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、典型的には２〜３μｍの膜厚を有する。ここで前記圧電材料膜２０Ｃは、前記積層体２０Ｂに対して優れた密着性が得られることから前記積層体２０Ｂを構成する圧電材料膜２０ａ〜２０ｅと同一の結晶構造および同一の組成を有するのが好ましいが、異なる組成を有するものであってもよい。また組成が異なる場合であっても、前記圧電材料膜２０Ｃは前記圧電材料膜２０ａ〜２０ｅと同一の、例えばペロブスカイト型の結晶構造を有するのが好ましい。
【００３１】
ここで前記圧電材料膜２０Ｃはディップコーティング法により形成されるため、膜厚が先に述べたように２５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは２〜３μｍになるように形成するのが容易で、その結果、先に図３で説明したように、圧電アクチュエータ２０を構成する積層体２０Ｂの周囲にこのような圧電材料膜２０Ｃを形成することにより、圧電アクチュエータの変位量が減少する問題が生じても、その程度はわずかであり、図３の例でも、前記圧電材料膜２０Ｃを設けない場合に生じていた約８５０ｎｍの変位に対し、前記圧電材料膜２０Ｃが２５μｍの膜厚に形成されている場合、６００ｎｍの変位を確保することができるのがわかる。同様に前記圧電材料膜２０Ｃの膜厚が１０μｍの場合には、７００ｎｍを超える変位が得られ、さらに前記圧電材料膜２０Ｃの膜厚が２〜３μｍの場合には、約８００ｎｍの変位が得られるのがわかる。この約８００ｎｍの変位量は、図３の関係から、前記圧電積層体が、周囲に圧電材料膜２０Ｃが設けられない場合に示す変位量に極めて近い。ここで前記圧電材料膜２０Ｃの膜厚をさらに減少させ、膜厚が１μｍを下回ると十分な絶縁抵抗を確保できなくなるため、前記圧電材料膜２０Ｃは、１μｍ以上の膜厚に形成する必要がある。
【００３２】
ここで図３の関係は、本発明の発明者が、本発明の基礎となる研究において得たものであり、本発明の一部を構成するものであることに注意すべきである。
【００３３】
次に図４〜６の圧電アクチュエータの製造工程を、図７Ａ，７Ｂを参照しながら説明する。
【００３４】
図７Ａを参照するに、前記圧電材料膜２０ａ〜２０ｅのいずれかを構成する圧電セラミック材料のグリーンシート上には、各々の圧電アクチュエータの電極パターン２０Ａ〜２０Ｄのいずれかに対応する電極パターンが並んで印刷されており、このようなグリーンシートを積層した後、脱脂および焼成・結晶化を行い、前記圧電アクチュエータが多数並んだ焼成基板が形成される。
【００３５】
次に図７Ｂの工程において図７Ａの焼成基板をダイシングし、個々の圧電アクチュエータを分離させる。このようなダイシングにより形成された圧電アクチュエータは、側壁面に電極パターン２１Ａ〜２１Ｄが露出しており、図６の積層体２０Ｂに対応する。
【００３６】
さらに図７Ｂの工程では、このような積層体２０Ｂの端面に、Ａｕ電極膜２２Ａ，２２Ｂおよび対応するＡｕリードワイヤ２３Ａ，２３Ｂが形成される。
【００３７】
さらに図７Ｃの工程において、図６の積層体２０Ｂは、ＰＺＴあるいはＰＮＮなど、前記圧電材料膜２０ａ〜２０ｅと同一あるいはほぼ同一の組成を有し、同一の、例えばペロブスカイト型の結晶構造を有する圧電材料膜の原料となる有機金属液体原料５０中に浸漬され、これにより、前記積層体２０Ｂの周囲に、前記有機金属液体原料５０の被膜が形成される。
【００３８】
図７Ｃの工程の後、前記積層体２０Ｂは前記液体原料５０から引き上げられ、２００℃での乾燥工程、４５０℃での熱分解工程および６５０℃での結晶化工程を経て、前記積層体２０Ｂの周囲に前記圧電材料膜２０Ｃが形成される。
【００３９】
なおかかる結晶化工程の際に、前記圧電材料膜２０Ｃ中の揮発性金属、例えばＰｂなどが気化する場合があり、その結果、前記圧電材料膜２０Ｃの組成は、前記積層体２０Ｂを構成する圧電材料膜２０ａ〜２０ｅの組成と必ずしも一致しないことがある。前記圧電材料膜２０Ｃの組成を、圧電材料膜２０ａ〜２０ｅにできるだけ近づけるために、前記有機金属液体原料５０中のＰｂなど、揮発性金属元素の濃度を、圧電材料膜２０Ｃの組成に対応した理論値よりも高く設定することも可能である。
【実施例１】
【００４０】
図８は、図４〜６の圧電アクチュエータ２０の絶縁抵抗と駆動時間の関係を、同一の寸法および構成を有する図１の圧電アクチュエータ１０と比較して示す図である。ただし図８の実験では、図９に示すように厚さが４０μｍの３層の圧電材料膜２０ａ〜２０ｃを積層して前記積層体２０Ｂを形成しており、前記合計で２層の電極パターン２１Ａ，２１Ｂが形成されている。
【００４１】
図８の実験では、圧電材料膜２０ａ〜２０ｅとしてＰＺＴ膜を使い、圧電材料膜２０Ｃとして、厚さが２〜３μｍのＰＺＴ膜（図中、ＰＺＴ−１，ＰＺＴ−２）、あるいはＰＮＮ（(Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3)0.5）−ＰＴ（ＰｂＴｉＯ3）−ＰＺ（ＰｂＺｒＯ3）系の圧電材料膜（図中、ＰＮＮ−１，ＰＮＮ２）を使っている。また図中、Ｒｅｆ−１，Ｒｅｆ−２は、前記圧電材料膜２０Ｃを省略した場合を示す。また実験は、圧電アクチュエータを温度８０℃、湿度８０％の環境下に保持し、ピーク−ピーク電圧が約６０Ｖで周波数が１ｋＨｚのパルス電圧を連続的に印加しながら行っている。
【００４２】
さらに図８の実施例では、圧電アクチュエータは、長さが４ｍｍ、幅が１ｍｍ、高さが０．２５ｍｍの寸法を有している。
【００４３】
図８を参照するに、前記圧電材料膜２０Ｃを設けず、電極パターンが積層体２０Ｂの側壁面において露出している場合（Ｒｅｆ−１，Ｒｅｆ−２）、当初１００ＧΩ以上あった絶縁抵抗が、７０時間後には１００ＭΩ以下に低下してしまうのがわかる。
【００４４】
これに対し、前記圧電材料膜２０ＣとしてＰＺＴ膜を２〜３μｍの膜厚で形成した場合（ＰＺＴ−１，ＰＺＴ−２）、またＰＮＮ-ＰＴ-ＰＺ系圧電材料膜を２〜３μｍの膜厚で形成した場合、２００時間を経過しても、１０ＧΩ以上の絶縁抵抗が維持されるのが確認された。
【００４５】
先にも図３に関連して説明したように、本実験では前記圧電材料膜２０Ｃを２〜３μｍの厚さに形成しているため、圧電アクチュエータが生じる変位量が低減する問題は生じない。
【００４６】
なお、図４〜６の実施形態では、前記圧電材料膜２０Ｃは、前記積層体２０Ｂの側壁面のみならず、上下面も覆っているが、前記圧電材料膜２０Ｃは前記積層体２０Ｂの側壁面を覆うことが重要であり、図９の端面図に示すように上下面を覆わない構成も可能である。ただし図９においても、電極パターン２２Ａ，２２Ｂは図示を省略している。
【００４７】
なお、以上の本実施形態の説明では、前記圧電材料膜２０ａ〜２０ｅおよび２０ＣとしてＰｂを含むペロブスカイト構造の材料を使う例を説明したが、本発明はかかる特定の圧電材料に限定されるものではなく、他の圧電材料を使うことも可能である。また電極２１Ａ〜２１Ｄの材料もＰｔに限定されるものではなく、Ｐｔ−Ｒｈ合金やＰｔ−Ｒｕ合金など、他の耐熱金属を使うことが可能である。前記電極パッド２２Ａ，２２Ｂおよびリードワイヤも同様であり、Ａｕに限定されるものではない。
［第２の実施形態］
図１１は、本発明の第２の実施形態による磁気ヘッドアセンブリ３０の構成を示す。
【００４８】
図１１を参照するに、磁気ヘッドアセンブリ３０は、ジンバルプレート３１Ａを含むサスペンション３１を含み、前記ジンバルプレート３１Ａ上に、各々は図４〜６の圧電アクチュエータ２０よりなる圧電素子３２Ａ，３２Ｂが、接着剤により取付けられる。
【００４９】
さらに前記圧電素子３２Ａ，３２Ｂ上に、前記圧電素子３２Ａ，３２Ｂをまたぐように、セラミック材料よりなり磁気ヘッド３４を担持するヘッドスライダ３３が、やはり接着剤により取付けられる。
【００５０】
かかる構成の磁気ヘッドアセンブリ３０を使った磁気ディスク装置では、高温高湿度環境下においても、圧電アクチュエータの絶縁耐圧劣化が少なく、安定した動作が実現される。
［第３の実施形態］
図１２は、前記図１１の磁気ヘッドアセンブリ３０を使った磁気記録装置１０５の構成を示す。
【００５１】
図１２を参照するに、磁気記録装置１０５はスピンドルモータ１０６により回転駆動される磁気ディスク１１０を含み、さらに前記磁気ディスク１１０の表面を、略半径方向に、所定の浮上量で走査するアーム１２０が設けられ、前記アーム１２０の先端部に、先の磁気ヘッドアセンブリ３０が担持される。
【００５２】
かかる構成の磁気記録装置１０５では、圧電アクチュエータの側壁面において、電極が圧電セラミック材料よりなり圧電アクチュエータの動作を妨げないような薄い保護膜で覆われているため、高温多湿環境中においても、高い信頼性を示す。
【００５３】
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００５４】
（付記１）
圧電セラミック材料よりなる本体と、
前記本体中に埋設された電極パターンとよりなる圧電アクチュエータであって、
前記本体の少なくとも側壁面においては、前記電極パターンが、圧電セラミック材料よりなる側壁保護膜により覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【００５５】
（付記２）
前記側壁保護膜は、前記側壁面を２５μｍ以下の膜厚で覆うことを特徴とする付記１記載の圧電アクチュエータ。
【００５６】
（付記３）
前記保護膜は、１０μｍ以下の膜厚を有することを特徴とする付記１記載の圧電アクチュエータ。
【００５７】
（付記４）
前記側壁保護膜は、２〜３μｍの膜厚を有することを特徴とする付記１記載の圧電アクチュエータ。
【００５８】
（付記５）
前記側壁保護膜は、前記本体を構成する圧電セラミック材料と同一の結晶構造を有することを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の圧電アクチュエータ。
【００５９】
（付記６）
前記側壁保護膜は、前記本体を構成する圧電セラミック材料と同一の組成を有することを特徴とする付記１〜５のうち、いずれか一項記載の圧電アクチュエータ。
【００６０】
（付記７）
回動駆動される磁気ディスクと、
前記磁気ディスク表面を略半径方向に走査するアームと、
前記アーム上に保持され、磁気ヘッドを担持する、付記１〜６のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータとよりなることを特徴とする磁気ディスク装置。
【００６１】
（付記８）
圧電セラミック材料よりなり電極パターンが埋設された本体表面に、有機金属を含む圧電セラミック材料の液体原料被膜を、コーティングにより形成する工程と、
前記液体原料被膜より、前記本体表面に圧電セラミック材料よりなる保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【００６２】
（付記９）
前記コーティングは、前記本体を前記液体原料中に浸漬することにより実行されることを特徴とする付記８記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【００６３】
（付記１０）
前記本体を構成する圧電セラミック材料および前記液体原料はいずれもＰｂを含み、前記液体原料はＰｂを、前記保護膜のＰｂ組成が、理論上、前記本体を構成する圧電セラミック材料中のＰｂ組成よりも多くなるように含むことを特徴とする付記８または９記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の関連技術による圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図２Ａ】本発明の関連技術の課題を説明する図（その１）である。
【図２Ｂ】本発明の関連技術の課題を説明する図（その２）である。
【図３】本発明の関連技術の課題および本発明の効果を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図７Ａ】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成の製造工程を示す図（その１）である。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成の製造工程を示す図（その２）である。
【図７Ｃ】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの構成の製造工程を示す図（その３）である。
【図８】本発明の第１の実施形態による圧電アクチュエータの、高温高湿度環境下における絶縁抵抗の時間変化を示す図である。
【図９】図８の実験で使った圧電アクチュエータの構成を示す図である。
【図１０】本発明第１の実施形態の一変形例による圧電アクチュエータの構成を示す端面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による磁気ヘッドアセンブリの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態による磁気ディスク装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１５，２０ 圧電アクチュエータ
１０Ａ，１０Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ 電極パッド
１０1，１０2，１０3，１２，１４，１６，１８，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ 電極パターン
１１，１３，１５，１７，１９，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ， 圧電材料膜
２０Ａ 圧電アクチュエータ本体
２０Ｂ 圧電膜積層体
２０Ｃ 圧電材料膜
２３Ａ，２３Ｂ リードワイヤ
３０ 磁気ヘッドアセンブリ
３１ サスペンション
３１Ａ ジンバルプレート
３２Ａ，３２Ｂ 圧電素子
３３ 磁気ヘッドスライダ
３４ 磁気ヘッド
５０ 有機金属液体原料
１００ 焼成基板
１０５ 磁気ディスク装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック材料よりなる本体と、
前記本体中に埋設された電極パターンとよりなる圧電アクチュエータであって、
前記本体の少なくとも側壁面においては、前記電極パターンが、圧電セラミック材料よりなる側壁保護膜により覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記側壁保護膜は、２〜３μｍの膜厚を有することを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記側壁保護膜は、前記本体を構成する圧電セラミック材料と同一の結晶構造を有することを特徴とする請求項１または２記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記側壁保護膜は、前記本体を構成する圧電セラミック材料と同一の組成を有することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
回動駆動される磁気ディスクと、
前記磁気ディスク表面を略半径方向に走査するアームと、
前記アーム上に保持され、磁気ヘッドを担持する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータとよりなることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】
圧電セラミック材料よりなり電極パターンが埋設された本体表面に、有機金属を含む圧電セラミック材料の液体原料被膜を、コーティングにより形成する工程と、
前記液体原料被膜より、前記本体表面に圧電セラミック材料よりなる保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記コーティングは、前記本体を前記液体原料中に浸漬することにより実行されることを特徴とする請求項６記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記本体を構成する圧電セラミック材料および前記液体原料はいずれもＰｂを含み、前記液体原料はＰｂを、前記保護膜のＰｂ組成が、理論上、前記本体を構成する圧電セラミック材料中のＰｂ組成よりも多くなるように含むことを特徴とする請求項６または７記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１】
圧電セラミック材料よりなる本体と、
前記本体中に埋設された電極パターンとよりなる圧電アクチュエータであって、
前記本体の少なくとも側壁面においては、前記電極パターンが、圧電セラミック材料よりなる側壁保護膜により覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記側壁保護膜は、２〜３μｍの膜厚を有することを特徴とする請求項１記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記側壁保護膜は、前記本体を構成する圧電セラミック材料と同一の結晶構造を有することを特徴とする請求項１または２記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記側壁保護膜は、前記本体を構成する圧電セラミック材料と同一の組成を有することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
回動駆動される磁気ディスクと、
前記磁気ディスク表面を略半径方向に走査するアームと、
前記アーム上に保持され、磁気ヘッドを担持する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電アクチュエータとよりなることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】
圧電セラミック材料よりなり電極パターンが埋設された本体表面に、有機金属を含む圧電セラミック材料の液体原料被膜を、コーティングにより形成する工程と、
前記液体原料被膜より、前記本体表面に圧電セラミック材料よりなる保護膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記コーティングは、前記本体を前記液体原料中に浸漬することにより実行されることを特徴とする請求項６記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記本体を構成する圧電セラミック材料および前記液体原料はいずれもＰｂを含み、前記液体原料はＰｂを、前記保護膜のＰｂ組成が、理論上、前記本体を構成する圧電セラミック材料中のＰｂ組成よりも多くなるように含むことを特徴とする請求項６または７記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−４７６４（Ｐ２００８−４７６４Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７２８２９（Ｐ２００６−１７２８２９）
【出願日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
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