特許 5672285 圧電素子およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5672285

(24)【登録日】2015年1月9日

(45)【発行日】2015年2月18日

(54)【発明の名称】圧電素子およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 41/09 20060101AFI20150129BHJP

   H01L 41/053 20060101ALI20150129BHJP

   H01L 41/23 20130101ALI20150129BHJP

   G11B 5/596 20060101ALI20150129BHJP

   G11B 21/21 20060101ALI20150129BHJP

   G11B 21/10 20060101ALI20150129BHJP

【ＦＩ】

   H01L41/09

   H01L41/053

   H01L41/23

   G11B5/596

   G11B21/21 C

   G11B21/10 N

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-221427(P2012-221427)

(22)【出願日】2012年10月3日

(65)【公開番号】特開2014-75433(P2014-75433A)

(43)【公開日】2014年4月24日

【審査請求日】2013年6月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】本間 光尚

(72)【発明者】

【氏名】小林 信夫

(72)【発明者】

【氏名】茂谷 龍太

【審査官】 加藤 俊哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−０４６０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１４６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１０７３０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ４１／０９

Ｇ１１Ｂ ５／５９６

Ｇ１１Ｂ ２１／１０

Ｇ１１Ｂ ２１／２１

Ｈ０１Ｌ ４１／０５３

Ｈ０１Ｌ ４１／２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向する一対の主面と、前記一対の主面間を連結するように伸び且つ第１の変位方向で互いに対向する第１の側面対と、前記一対の主面間を連結すると共に前記第１の変位方向に対して直交する第２の変位方向で互いに対向する第２の側面対とを有する圧電体と、
前記圧電体の前記第１の側面対を覆う樹脂及び前記第２の側面対を覆う樹脂を有する樹脂と、
を備える圧電素子であって、
前記第１の側面対と比べて剛性が求められる前記第２の側面対を覆う樹脂は、前記第２の側面対と比べて伸縮性が求められる前記第１の側面対を覆う樹脂よりもヤング率が高い、圧電素子。

【請求項2】

前記一対の主面は長方形であり、
前記第１の変位方向とは前記一対の主面における短手方向、前記第２の変位方向とは前記一対の主面における長手方向、である、請求項１に記載の圧電素子。

【請求項3】

圧電基板の表面における第１の方向に、並列する複数の第１の溝を設け、前記複数の第１の溝に第１の樹脂を充填し、硬化させる工程と、
前記圧電基板の表面における第１の方向と交差する方向である第２の方向に、並列する複数の第２の溝を設け、前記複数の第２の溝に第２の樹脂を充填し、硬化させる工程と、
前記第１の樹脂が充填された部分を前記第１の方向に沿って切断するとともに、前記第２の樹脂が充填された部分を前記第２の方向に沿って切断することで、前記第１の溝の内側面に相当する第１の側面対及び前記第２の溝の内側面に相当する第２の側面対を有する圧電体を得る工程と、を含み、
前記第１の側面対と比べて剛性が求められる前記第２の側面対を覆う前記第２の樹脂は、前記第２の側面対と比べて伸縮性が求められる前記第１の側面対を覆う前記第１の樹脂よりもヤング率が高い、圧電素子の製造方法。

【請求項4】

前記第１の樹脂と前記第２の樹脂とが同じ成分である、請求項３の圧電素子の製造方法。

【請求項5】

前記第１の樹脂と前記第２の樹脂とが異なる成分である、請求項３の圧電素子の製造方法。

【請求項6】

前記圧電体には、前記第１の側面対及び前記第２の側面対に連結されるようにして、互いに対向する一対の主面が形成されており、
前記一対の主面は長方形であり、
前記第１の方向とは前記一対の主面における長手方向、前記第２の方向とは前記一対の主面における短手方向、である、請求項３〜５のいずれか一項記載の圧電素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電素子およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

圧電素子として、互いに対向する一対の主面と、一対の主面を連結するように一対の主面の対向方向に延びる側面と、を有すると共に、圧電セラミック材料からなる圧電体と、該圧電体の一対の主面上にそれぞれ配置された一対の電極と、を備えているものが一般的に知られている。

【0003】

そして、上述した圧電素子をスライダ駆動用のアクチュエータとして利用するハードディスク装置（ＨＤＤ）ヘッドサスペンションが知られている。

【0004】

下記特許文献１には、このようなＨＤＤヘッドサスペンションにおいて、圧電素子の圧電体側面に樹脂をコーティングすることにより、側面から圧電セラミックの粒子が離脱（パーティクルが発生）することを抑制する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１１／１６９９４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した、圧電体の側面が樹脂でコーティングされた圧電素子を搭載したＨＤＤヘッドサスペンションにおいては、側面にコーティングされた樹脂の影響により、圧電素子の変位（伸縮）が妨げられることがあった。

【0007】

すなわち、圧電素子の変位を正確に伝達するために、側面をコーティングする樹脂は、高い剛性を有するヤング率の高い樹脂が採用されていた。

【0008】

しかし、ヤング率の高い樹脂で側面全体をコーティングした場合には、サスペンションに伝達されるべき変位が妨げられる。以上より、パーティクルの発生を抑制するために圧電体側面に樹脂をコーティングした場合にも、圧電素子を効率的に変位させる技術が従来より求められていた。

【0009】

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、効率的に変位することができる圧電素子及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る圧電素子は、互いに対向する一対の主面と、一対の主面間を連結するように伸び且つ第１の変位方向で互いに対向する第１の側面対と、一対の主面間を連結すると共に第１の変位方向に対して直交する第２の変位方向で互いに対向する第２の側面対とを有する圧電体と、圧電体の第１の側面対を覆う樹脂及び第２の側面対を覆う樹脂を有する樹脂と、を備える圧電素子であって、第１の側面対を覆う樹脂と、第２の側面対を覆う樹脂とは、ヤング率が異なる。

【0011】

この圧電素子においては、圧電体の第１の側面対を覆う樹脂のヤング率と、第２の側面対を覆う樹脂のヤング率とを、異ならせるように、それぞれの側面を樹脂で覆っている。このことによって、剛性が求められる圧電体の側面についてはヤング率が高い樹脂でコーティングし、伸縮性が求められる圧電体の側面についてはヤング率が低い樹脂でコーティングすることができる。すなわち、本発明に係る圧電素子は、パーティクルの発生を抑制するために圧電体の側面に樹脂をコーティングした場合にも、効率的に変位することができる。

【0012】

また、本発明に係る圧電素子において、一対の主面は長方形であり、第１の変位方向とは一対の主面における短手方向、第２の変位方向とは一対の主面における長手方向、であり、第２の側面対を覆う樹脂は、第１の側面対を覆う樹脂よりもヤング率が高いことが好ましい。

【0013】

主面を長方形とした場合に、サスペンションに接して圧電体の変位を伝達する長手方向で対向する側面の樹脂のヤング率は高くし、変位が大きい短手方向で対向する側面の樹脂のヤング率を低くすることができる。すなわち、本発明に係る圧電素子は、圧電体の側面を覆う樹脂のヤング率を、側面の役割に応じた適切なものとすることができ、効率的に変位することができる。

【0014】

本発明に係る圧電素子の製造方法は、圧電基板の表面における第１の方向に、並列する複数の第１の溝を設け、複数の第１の溝に第１の樹脂を充填し、硬化させる工程と、圧電基板の表面における第１の方向と交差する方向である第２の方向に、並列する複数の第２の溝を設け、複数の第２の溝に第２の樹脂を充填し、硬化させる工程と、第１の樹脂が充填された部分を第１の方向に沿って切断するとともに、第２の樹脂が充填された部分を第２の方向に沿って切断することで、第１の溝の内側面に相当する第１の側面対及び第２の溝の内側面に相当する第２の側面対を有する圧電体を得る工程と、を含み、第１の側面対を覆う第１の樹脂と、第２の側面対を覆う第２の樹脂とのヤング率が異なる。

【0015】

この圧電素子の製造方法において製造される圧電素子は、圧電体の第１の側面対を覆う樹脂のヤング率と、第２の側面対を覆う樹脂のヤング率とを、異ならせるように、それぞれの側面を樹脂で覆っている。このことによって、剛性が求められる圧電体の側面についてはヤング率が高い樹脂でコーティングし、伸縮性が求められる圧電体の側面についてはヤング率が低い樹脂でコーティングすることができる。すなわち、本発明に係る圧電素子の製造方法によれば、パーティクルの発生を抑制するために圧電体の側面に樹脂をコーティングした場合にも、効率的に変位することができる圧電素子を得ることができる。また、第１の溝を設けることによる第１の樹脂の硬化と、第２の溝を設けることによる第２の樹脂の硬化とを、異なる工程で行っているため、異なる側面対を覆う樹脂のヤング率を、自在に決定できる。

【0016】

また、本発明に係る圧電素子の製造方法において、第１の樹脂と第２の樹脂とが同じ成分であることが好ましい。同じ成分の樹脂を用いることで、複数の樹脂を用意する必要がなく、樹脂の充填作業を簡略化することができる。

【0017】

また、本発明に係る圧電素子の製造方法において、第１の樹脂と第２の樹脂とが異なる成分であることが好ましい。異なる成分の樹脂を用いることで、第１の樹脂の硬化と第２の樹脂の硬化を行う際の環境（温度等）を異ならせる必要がなく、樹脂の硬化作業を簡略化することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、効率的に変位することができる圧電素子及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係るサスペンションを示す概略平面図である。

【図2】図１に示すベースプレートの平面図である。

【図3】図１に示すヒンジ部品の平面図である。

【図4】図１のサスペンションに搭載される圧電素子の分解斜視図である。

【図5】図１のサスペンションに搭載される圧電素子のＶ−Ｖ線断面図である。

【図6】図４の圧電素子を作製する際の一工程を示した図である。

【図7】図４の圧電素子を作製する際の一工程を示した図である。

【図8】図４の圧電素子を作製する際の一工程を示した図である。

【図9】図４の圧電素子を作製する際の一工程を示した図である。

【図10】図４の圧電素子を作製する際の一工程を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0021】

以下に本発明の実施形態に係るディスク装置用サスペンション１０について、図１〜５を参照して説明する。

【0022】

図１に示されたデュアル・アクチュエータ方式のサスペンション１０は、ロードビーム１１と、マイクロアクチュエータ部１２と、ベースプレート１３、ヒンジ部材１４を備えている。

【0023】

ロードビーム１１は、厚さが例えば１００μｍ前後のばね性を有する金属板からなり、その先端部にロードビーム１１にフレキシャ１５が取付けられている。フレキシャ１５はロードビーム１１よりもさらに薄い金属製の薄板ばねからなる。フレキシャ１５の前端部に、磁気ヘッドを構成するスライダ１６が設けられている。

【0024】

図２に示すようにベースプレート１３の基部２０に円形のボス孔２１が形成されている。ベースプレート１３の基部２０と前端部２２との間に、後述する圧電素子４０を収容可能な大きさの一対の開口部２３が形成されている。一対の開口部２３の間に、ベースプレート１３の前後方向（サスペンション１０の軸線方向）に延びる帯状の連結部２４が設けられている。連結部２４は、ベースプレート１３の幅方向（図１中に矢印Ｓで示すスウェイ方向）にある程度撓むことができる。

【0025】

ベースプレート１３の基部２０は、図示しないボイスコイルモータによって駆動されるアクチュエータアームの先端部に固定され、ボイスコイルモータによって旋回駆動されるようになっている。ベースプレート１３は板厚が例えば２００μｍ前後のステンレス鋼などの金属板からなる。本実施形態の場合、ベースプレート１３とヒンジ部材１４とによって、アクチュエータベース２５が構成されている。

【0026】

図３に示すようにヒンジ部材１４は、ベースプレート１３の基部２０に重ねて固定される基部３０と、ベースプレート１３の連結部２４と対応した位置に形成された帯状のブリッジ部３１と、ベースプレート１３の前端部２２と対応した位置に形成された中間部３２と、板厚方向に弾性変形可能な可撓性を有する一対のヒンジ部３３と、ロードビーム１１に固定される先端部３４などを有している。このヒンジ部材１４は、板厚が例えば５０μｍ前後のばね性を有する金属板からなる。

【0027】

マイクロアクチュエータ部１２には、圧電アクチュエータとして、一対の圧電素子４０が搭載されている。圧電素子４０はいずれも長方形平板状であり、その長手方向がベースプレート１３の前後方向（サスペンション１０の軸線方向）に沿って互いにほぼ平行となるように、アクチュエータベース２５の開口部２３に収容されている。

【0028】

ここで、圧電素子４０の構成について、図４を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、適宜、圧電素子４０の長手方向をＸ方向、短手方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向として説明する。

【0029】

圧電素子４０は、素子本体４１と、素子本体４１をその厚さ方向（Ｚ方向）から覆う一対の電極４２Ａ、４２Ｂとで構成されている。

【0030】

素子本体４１は、圧電体４３と樹脂４４とからなっている。

【0031】

圧電体４３は、長方形平板状であり、たとえばＰＺＴ等の圧電材料で構成されている。すなわち、圧電体４３は、Ｚ方向において互いに対向する上面４３ａおよび下面４３ｂ（一対の主面）と、上面４３ａおよび下面４３ｂを連結するようにＺ方向に延びる４つの側面（端面）４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆとを有する。なお、４つの側面４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆは、Ｙ方向で互いに対向する第１の側面対４３ｃ、４３ｄと、Ｘ方向で互いに対向する第２の側面対４３ｅ、４３ｆとに区別することができる。

【0032】

樹脂４４は、圧電体４３の４つの側面４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆを囲むようにして全体的に覆っている。樹脂４４は、圧電体４３の短手方向（Ｙ方向）に直交する端面４３ｃ、４３ｄを覆う樹脂４５Ａと、圧電体４３の長手方向（Ｘ方向）に直交する端面４３ｅ、４３ｆを覆う樹脂４５Ｂとで構成されている。樹脂４５Ａと樹脂４５Ｂとは、後述する製造方法において説明するとおり、異なるタイミングで形成される。樹脂４５Ａおよび樹脂４５Ｂはたとえばエポキシ系樹脂で構成されており、樹脂４５Ａの材料と樹脂４５Ｂの材料とは同一であってもよく異なっていてもよい。樹脂４５Ａまたは樹脂４５Ｂをエポキシ系樹脂で構成する場合には、該エポキシ系樹脂として、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ系樹脂等を採用することができる。

【0033】

第１の側面対４３ｃ、４３ｄを覆う樹脂４５Ａの樹脂と、第２の側面対４３ｅ、４３ｆを覆う樹脂４５Ｂの樹脂とは、ヤング率が異なるものを採用する。

【0034】

樹脂４５Ａと樹脂４５Ｂのヤング率は、第１の側面対４３ｃ、４３ｄと、第２の側面対４３ｅ、４３ｆの役割に応じて決める。詳細は後述するが、図５に示すように、圧電素子４０の長手方向が、ベースプレート１３の前後方向に沿うようにして、ベースプレート１３の開口部２３に収容される。この場合、第１の側面対４３ｃ、４３ｄは、圧電素子４０の変位を正確にサスペンション１０に伝達する役割を担う。一方、第２の側面対４３ｅ、４３ｆは、電圧印加時に大きく伸縮し、圧電素子４０を変位される役割を担う。

【0035】

第１の側面対４３ｃ、４３ｄ、及び、第２の側面対４３ｅ、４３ｆそれぞれの役割から、第１の側面対４３ｃ、４３ｄを覆う樹脂４５Ａとして比較的ヤング率が低い樹脂を採用し、第２の側面対４３ｅ、４３ｆを覆う樹脂４５Ｂとして比較的ヤング率が高い樹脂を採用し、第２の側面対４３ｅ、４３ｆを覆う樹脂４５Ｂのヤング率を、第１の側面対４３ｃ、４３ｄを覆う樹脂４５Ａのヤング率よりも高くする。

【0036】

なお、樹脂４５Ａと樹脂４５Ｂのヤング率を異ならせるためには、樹脂４５Ａと樹脂４５Ｂの成分（エポキシ系樹脂の種類、及び、硬化剤の種類）を異ならせればよい。また、樹脂４５Ａと樹脂４５Ｂの成分は同様として、硬化時の温度を異ならせることで、樹脂４５Ａと樹脂４５Ｂのヤング率を異ならせてもよい。例えば、脂肪族ポリアミン硬化剤によりビスフェノールＡエポキシ樹脂を硬化する場合、硬化時の温度を８０℃とすると硬化後の樹脂のヤング率は２ＧＰａとでき、硬化時の温度を１２０℃とすると硬化後の樹脂のヤング率を４ＧＰａとできる。

【0037】

比較的ヤング率が高い樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどが挙げられる。また、ヤング率を高めるために、シリカなどの無機フィラーを加えてもよい。

【0038】

一対の電極４２Ａ、４２Ｂは、金属等の導電材料からなる。各電極４２Ａ、４２Ｂは、たとえば素子本体４１の上下面（すなわち、圧電体４３の上下面および樹脂４４の上下面）を覆うように形成されている。電極材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗなどの金属を使うことができる。

【0039】

このような圧電素子４０によれば、一対の電極４２Ａ、４２Ｂ間に電圧を印加することで、圧電体４３が長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｙ方向）に伸縮し、それに伴い、圧電素子４０全体が長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｙ方向）に伸縮する。

【0040】

続いて、圧電素子４０のサスペンション１０への搭載態様について、図５を参照しつつ説明する。

【0041】

圧電素子４０をサスペンション１０に搭載するときには、圧電素子４０の長手方向（Ｘ方向）が、ベースプレート１３の前後方向（サスペンション１０の軸線方向）に沿うようにして、ベースプレート１３の開口部２３に収容する。このとき、圧電素子４０の前端部はヒンジ部材１４の中間部３２に支持されるようにして接着剤５０で接着固定され、同様に、圧電素子４０の後端部はヒンジ部材１４の基部３０に支持されるようにして接着剤５０で固定される。

【0042】

なお、圧電素子４０の電極４２Ａ、４２Ｂ間に電圧を印加するために、電極４２Ａ、４２Ｂにはそれぞれ図示しない電気配線が設けられる。なお、上述した接着剤５０として導電性接着剤を用い、接着剤５０を電気配線の一部として利用してもよい。

【0043】

一対の圧電素子４０をサスペンション１０に搭載したときに、一対の圧電素子４０に印加する電圧を制御することにより、一方の圧電素子４０を長手方向に所定長さだけ伸張させるとともに、他方の圧電素子４０を長手方向に所定長さだけ収縮させることができる。このように、サスペンション１０においては、一対の圧電素子４０の各々の伸縮を制御することで、ロードビーム１１側を幅方向（スウェイ方向Ｓ）に所望量だけ変位させることができる。

【0044】

次に、圧電素子４０を作製する手順について、図６〜１０を参照しつつ説明する。

【0045】

圧電素子４０を作製する際には、まず、板状またはテープ状の基体６０上に圧電体４３となるべき圧電基板６２を保持した状態で、図６に示すように、圧電基板６２の上面に、同一間隔Ｇ１で並列する複数の第１の溝６２ａを形成する。複数の第１の溝６２ａの延在方向が、作製される圧電素子４０の長手方向（Ｘ方向）に相当し、複数の第１の溝６２ａの間隔Ｇ１が圧電体４３の短手方向長さ（Ｙ方向長さ）に相当する。複数の第１の溝６２ａの形成には、一般に利用される切削工具（ダイシングソー等）を用いることができ、圧電基板６２の下面に達しない深さまで切削される。

【0046】

次に、図７に示すように、圧電基板６２の上面を、印刷工法等により樹脂４５Ａとなるべき熱硬化性の第１の樹脂６４で覆う。それにより、圧電基板６２の上面に形成された複数の第１の溝６２ａそれぞれに第１の樹脂６４が充填される。充填後、所定の熱硬化温度（たとえば、８０℃）で加熱して、第１の樹脂６４を硬化させる。

【0047】

続いて、図８に示すように、第１の樹脂６４で覆われた圧電基板６２の上面に、複数の第１の溝６２ａの延在方向に対して直交する方向（Ｙ方向）に沿って、同一間隔Ｇ２で並列する複数の第２の溝６２ｂを形成する。複数の第２の溝６２ｂの延在方向が、作製される圧電素子４０の短手方向（Ｙ方向）に相当し、複数の第２の溝６２ｂの間隔Ｇ２が圧電体４３の長手方向長さ（Ｘ方向長さ）に相当する。複数の第２の溝６２ｂの形成も、複数の第１の溝６２ａの形成同様、一般に利用される切削工具を用いることができ、複数の第１の溝６２ａと略同じ深さまで切削される。その際、図８に示すように、圧電基板６２と樹脂６４とが一体的に切削される。

【0048】

そして、図９に示すように、第１の樹脂６４で覆われた圧電基板６２の上面を、印刷工法等により樹脂４５Ｂとなるべき熱硬化性の第２の樹脂６６で覆う。それにより、上述した複数の第２の溝６２ｂそれぞれに第２の樹脂６６が充填される。充填後、所定の熱硬化温度（たとえば、８０℃）で加熱して、第２の樹脂６６を硬化させる。

【0049】

上述したとおり、硬化後の第１の樹脂６４（樹脂４５Ａ）と第２の樹脂６６（樹脂４５Ｂ）とは、ヤング率が異なる。第１の樹脂６４と第２の樹脂６６のヤング率を異ならせるためには、第１の樹脂６４と第２の樹脂６６の成分（エポキシ系樹脂の種類、及び、硬化剤の種類）を異ならせればよい。また、第１の樹脂６４と第２の樹脂６６の成分は同様にして、例えば硬化時の温度を異ならせることで、第１の樹脂６４と第２の樹脂６６のヤング率を異ならせても良い。

【0050】

さらに、圧電基板６２を、たとえば研磨加工により、厚さ方向に直交する面（Ｘ−Ｙ面）に沿って薄板化し、図１０に示す厚さＤの薄板６８を取り出す。このときに得られる薄板６８の厚さＤが、作製される圧電素子４０の圧電体４３の厚さに相当する。薄板６８は、圧電基板６２に形成された溝６２ａおよび溝６２ｂよりも浅い位置において取り出されるため、薄板６８では、圧電基板６２が樹脂６４および樹脂６６によって格子状に区切られる。

【0051】

その後、薄膜６８の上下面を、スパッタリングあるいはメッキ等により、電極４２Ａ、４２Ｂとなるべき電極膜（図示せず）を形成するとともに、樹脂６４の中間線Ｌ１および樹脂６６の中間線Ｌ２に沿って格子状に切断してチップ化する。それにより、図４に示した圧電素子４０が得られる。電極を形成後は、分極する。電極形成はスパッタ、メッキ、焼付けなどの方法を適宜選択する。用途によっては、圧電素子アレイとすることもできる。

【0052】

以上、詳細に説明したとおり、本実施形態に係る圧電素子４０は、互いに対向する一対の主面（上面４３ａおよび下面４３ｂ）と、一対の主面（上面４３ａおよび下面４３ｂ）間を連結するように伸び且つＹ方向（第１の変位方向）で互いに対向する第１の側面対４３ｃ、４３ｄと、一対の主面（上面４３ａおよび下面４３ｂ）間を連結すると共に第１の変位方向に対して直交するＸ方向（第２の変位方向）で互いに対向する第２の側面対４３ｅ、４３ｆとを有する圧電体４３と、圧電体４３の第１の側面対４３ｃ、４３ｄを覆う樹脂４５Ａ及び第２の側面対４３ｅ、４３ｆを覆う樹脂４５Ｂを有する樹脂４４と、を備える圧電素子４０であって、第１の側面対を覆う樹脂４５Ａと、第２の側面対を覆う樹脂４５Ｂとは、ヤング率が異なる。

【0053】

この圧電素子４０においては、圧電体４３の第１の側面対４３ｃ、４３ｄを覆う樹脂４５Ａのヤング率と、第２の側面対４３ｅ、４３ｆを覆う樹脂４５Ｂのヤング率とを、異ならせるように、それぞれの側面を樹脂で覆っている。このことによって、剛性が求められる圧電体４３の第１の側面対４３ｃ、４３ｄについてはヤング率が高い樹脂でコーティングし、伸縮性が求められる第２の側面対４３ｅ、４３ｆについてはヤング率が低い樹脂でコーティングすることができる。すなわち、本発明に係る圧電素子４０は、パーティクルの発生を抑制するために圧電体４３の側面に樹脂をコーティングした場合にも、効率的に変位することができる。

【0054】

また、本実施形態に係る圧電素子４０において、一対の主面（上面４３ａおよび下面４３ｂ）は長方形であり、第１の変位方向とは一対の主面における短手方向、第２の変位方向とは一対の主面における長手方向、であり、第２の側面対４３ｅ、４３ｆを覆う樹脂４５Ｂは、第１の側面対４３ｃ、４３ｄを覆う樹脂４５Ａよりもヤング率が高いことが好ましい。

【0055】

主面（上面４３ａおよび下面４３ｂ）を長方形とした場合に、サスペンション１０に接して圧電体４３の変位を伝達する長手方向で対向する第２の側面対４３ｅ、４３ｆの樹脂４５Ｂのヤング率は高くし、変位が大きい短手方向で対向する第１の側面対４３ｃ、４３ｄの樹脂のヤング率を低くすることができる。すなわち、本発明に係る圧電素子４０は、圧電体４３の側面を覆う樹脂のヤング率を、側面の役割に応じた適切なものとすることができ、効率的に変位することができる。

【0056】

また、本実施形態に係る圧電素子４０の製造方法は、圧電基板６２の表面における第１の方向に、並列する複数の第１の溝６２ａを設け、複数の第１の溝６２ａに第１の樹脂６４を充填し、硬化させる工程と、圧電基板６２の表面における第１の方向と交差する方向である第２の方向に、並列する複数の第２の溝６２ｂを設け、複数の第２の溝６２ｂに第２の樹脂６６を充填し、硬化させる工程と、第１の樹脂６４が充填された部分を第１の方向に沿って切断するとともに、第２の樹脂６６が充填された部分を第２の方向に沿って切断することで、第１の溝６２ａの内側面に相当する第１の側面対４３ｃ、４３ｄ及び第２の側面対４３ｅ、４３ｆを有する圧電体４３を得る工程と、を含み、第１の側面対４３ｃ、４３ｄを覆う第１の樹脂６４と、第２の側面対４３ｅ、４３ｆを覆う第２の樹脂６６とのヤング率が異なる。

【0057】

この圧電素子の製造方法において製造される圧電素子４０は、圧電体４３の第１の側面対４３ｃ、４３ｄを覆う樹脂４５Ａのヤング率と、第２の側面対４３ｅ、４３ｆを覆う樹脂４５Ｂのヤング率とを、異ならせるように、それぞれの側面を樹脂で覆っている。このことによって、剛性が求められる圧電体４３の第１の側面対４３ｃ、４３ｄについてはヤング率が高い樹脂でコーティングし、伸縮性が求められる第２の側面対４３ｅ、４３ｆについてはヤング率が低い樹脂でコーティングすることができる。すなわち、本発明に係る圧電素子４０は、パーティクルの発生を抑制するために圧電体４３の側面に樹脂をコーティングした場合にも、効率的に変位することができる。また、第１の溝６２ａを設けることによる第１の樹脂６４の硬化と、第２の溝６２ｂを設けることによる第２の樹脂６６の硬化とを、異なる工程で行っているため、異なる側面対を覆う樹脂のヤング率を、自在に決定できる。

【0058】

一対の側面を高ヤング率の樹脂で、他の一対の側面を低ヤング率の樹脂で、それぞれコーティングされた圧電素子４０を得るには、個品化された圧電素子４０に対して、ディスペンサー等で各側面毎にコーティング、硬化を繰り返すことが考えられる。しかしながら、当該方法は圧電素子１個あたりにかかるコーティング時間が膨大で、コーティング状態も均一ではないという問題がある。一方で、本実施形態に係る製造方法では、個品化される前の圧電基板６２に溝を設けることで、異なるヤング率の樹脂を、異なる対の側面にコーティングするものであり、コーティング時間、コーティングの均一性という点から、有意なものである。

【0059】

また、本実施形態に係る圧電素子４０の製造方法において、第１の樹脂６４と第２の樹脂６６とが同じ成分であることで、複数の樹脂を用意する必要がなく、樹脂の充填作業を簡略化することができる。

【0060】

また、本実施形態に係る圧電素子４０の製造方法において、第１の樹脂６４と第２の樹脂６６とが異なる成分であることで、第１の樹脂６４の硬化と第２の樹脂６６の硬化を行う際の環境（温度等）を異ならせる必要がなく、樹脂の硬化作業を簡略化することができる。

【0061】

なお、本発明は上述した実施形態に限らず、様々な変形が可能である。

【0062】

例えば、樹脂４５Ａまたは樹脂４５Ｂをエポキシ系樹脂とした場合には、該エポキシ系樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ系樹脂等を採用することができる、としたが、これに限定されるものでなく、１分子に２個以上のエポキシ基を有し硬化することができる他のエポキシ系樹脂、例えば、ビスフェノールＦ型エポキシ系樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ系樹脂、脂環式エポキシ系樹脂等を採用することもできる。

【0063】

樹脂４５Ａ及び樹脂４５Ｂであるエポキシ系樹脂は、イミダゾール系硬化剤（例えば、２エチル４メチルイミダゾール、２メチルイミダゾール、等）により硬化されたものであってもよい。この場合には、パーティクルの発生が抑制される。

【0064】

以下、本発明の製造方法の実施例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0065】

[実施例１]
上下面にＡｕ電極を形成し分極処理がされた、厚み０．１ｍｍ、５０×５０ｍｍの圧電基板６２（ＰＺＴ基板）をダイシングテープに貼り付ける。１．０５ｍｍピッチで平行な第１の溝６２ａを形成するために、厚み０．１ｍｍのブレードで圧電基板６２を切断する。そして、第１の溝６２ａに、柔軟性の一液性エポキシ樹脂（味の素ファインテクノ製 ＡＥ−４００）をディスペンサーで充填する。加熱硬化を行う。硬化した樹脂のヤング率は８ＭＰａである。

【0066】

次に、第１の溝６２ａと直交する、１．５５ｍｍピッチ（間隔Ｇ１＝１．５５ｍｍ）で平行な第２の溝６２ｂを形成するために、厚み０．１ｍｍのブレードで圧電基板６２を切断する。そして、第２の溝６２ｂに、アミン硬化剤を混合したビスフェノールＡエポキシ液状樹脂をディスペンサーで充填する。加熱硬化を行う。硬化した樹脂のヤング率は４ＧＰａである。そして、充填された樹脂を厚み０．０５ｍｍのブレードでダイシングすることで、個品化された厚み０．１ｍｍ、１．０ｍｍ×１．５ｍｍの、側面を異なるヤング率の樹脂でコーティングされた圧電素子が得られる。

【0067】

[実施例２]
厚み０．５ｍｍ、５０×５０ｍｍの圧電基板６２（ＰＺＴ基板）をダイシングテープに貼り付ける。１．０５ｍｍピッチで平行な第１の溝６２ａを形成するために、厚み０．１ｍｍのブレードで圧電基板６２を切断する。この際、厚み方向に０．３ｍｍ残して溝を形成する。そして、第１の溝６２ａに、柔軟性の一液性エポキシ樹脂（味の素ファインテクノ製 ＡＥ−４００）をディスペンサーで充填する。加熱硬化を行う。硬化した樹脂のヤング率は８ＭＰａである。

【0068】

次に、第１の溝６２ａと直交する、１．５５ｍｍピッチ（間隔Ｇ２＝１．５５ｍｍ）で平行な第２の溝６２ｂを形成するために、厚み０．１ｍｍのブレードで圧電基板６２を切断する。この際、厚み方向に０．２ｍｍ残して溝を形成する。そして、第２の溝６２ｂに、アミン硬化剤を混合したビスフェノールＡエポキシ液状樹脂をディスペンサーで充填する。加熱硬化を行う。そして、上面を０．１ｍｍ研磨、下面を０．３ｍｍ研磨し、ＰＺＴ基板の残した部分を除去する。上下面にＡｕをスパッタし、電極を形成し、分極処理を行う。硬化した樹脂のヤング率は４ＧＰａである。そして、充填された樹脂を厚み０．０５ｍｍのブレードでダイシングすることで、個品化された厚み０．１ｍｍ、１．０ｍｍ×１．５ｍｍの、側面を異なるヤング率の樹脂でコーティングされた圧電素子が得られる。

【符号の説明】

【0069】

１０…サスペンション、４０…圧電素子、４２Ａ、４２Ｂ…電極、４３…圧電体、４３ａ…上面、４３ｂ…下面、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆ…側面、４４、４５Ａ、４５Ｂ…樹脂、６２…圧電基板、６２ａ…第１の溝、６２ｂ…第２の溝、６４…第１の樹脂、６６…第２の樹脂。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】