專利名稱：致動器,信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備和生產(chǎn)致動器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及各種電子部件中使用的致動器及其生產(chǎn)方法，并且涉及包括致動器的信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備。
具有壓電元件(壓電微致動器)的設(shè)備包括微型泵和普通封閉類型的微型閥，如在IEICE(The Institute of Electronics,Information and CommunicationEngineers，即電子、信息和通訊工程師學(xué)會)學(xué)報(C類，J71-C卷，第12號(1988)，第1705-1711頁)上，由Shoji等人的文獻(xiàn)《用于集成化工分析系統(tǒng)的微泵原型》(“Prototype of Micropump for Integrated Chemical AnalysisSystem”)所教導(dǎo)的?？v向效果的壓電致動器的具體例子包括精密車床中金剛石頂尖的定位；和掃描隧道顯微鏡中探針的驅(qū)動。已經(jīng)討論了通過進(jìn)一步減小尺寸并提高性能，可以在微型機(jī)械、微型傳感器等等中使用壓電元件。在這樣的壓電元件尚不可能被考慮使用的各個領(lǐng)域中，還是希望通過使用它們來實現(xiàn)精細(xì)的和精密的控制。
另一方面，相對于HDD(hard disk drives，即硬盤驅(qū)動器)中使用的致動器，由于隨著密度增加而軌跡寬度減小，使相對于介質(zhì)軌跡定位磁頭趨于困難。
在傳統(tǒng)的磁盤裝置中，通過使用聲圈電機(jī)(VCM)或旋轉(zhuǎn)VCM，來執(zhí)行磁頭的搜索驅(qū)動。
根據(jù)這樣的背景，如最近在光盤相關(guān)設(shè)備(如CD,MO,DVD等等)中使用的二級致動器，用于在HDD中來增加定位精度。
通常地，二級致動器的系統(tǒng)包括靜電系統(tǒng)、壓電系統(tǒng)、磁致伸縮系統(tǒng)等等。
如圖24所示，這樣的二級致動器的例子已在JP9(1997)-265738A中揭示。在JP9(1997)-265738A中，如圖所示這樣描述，磁頭滑塊(在圖中未畫出)固定在磁頭支持機(jī)構(gòu)(懸架25)上，在磁盤裝置中，磁頭支持機(jī)構(gòu)相對于較粗糙的致動器振動。在JP9(1997)-265738A中，關(guān)注了磁盤裝置中軌跡密度的增加。在圖24中，組合了一對平面壓電元件23，共同定位在磁頭安裝塊(安裝部分22)的旋轉(zhuǎn)中心兩側(cè)，作為固定部分，在那里，磁頭支持機(jī)構(gòu)(懸架25)固定到較粗糙的致動器上，其中磁頭滑塊附著到磁頭支持機(jī)構(gòu)(懸架25)上。這對平面壓電元件差動操作，來允許磁頭機(jī)構(gòu)(懸架25)精細(xì)地振動。這樣，固定到磁頭支持機(jī)構(gòu)末端的磁頭滑塊和磁頭元件可以精細(xì)地移動。平面壓電元件23不能產(chǎn)生大位移。然而，懸架25允許相對于鉸鏈精細(xì)地旋轉(zhuǎn)，這樣，平面壓電元件23的位移在磁頭元件的位置上增加八倍。在JP9(1997)-265738A中這樣描述，較粗糙的致動器的定位，與通過磁頭支持機(jī)構(gòu)的移動，而產(chǎn)生的磁頭滑塊與磁頭元件的精細(xì)的定位，彼此相互聯(lián)系地操作，這樣，在軌跡寬度的方向上，磁頭元件的定位精度增加，這允許軌跡密度增加。從圖24中可以簡單地假設(shè)，懸架25、安裝部分22和平面壓電元件23各自形成，然后組裝而完成定位機(jī)構(gòu)。
如上所描述，傳統(tǒng)技術(shù)中的壓電元件具有這樣的問題，即通常地，由此產(chǎn)生的位移及其尺寸小，并且位移根據(jù)結(jié)構(gòu)而被限制，這促使位移和電壓(即效率)減小。而且，粘合劑等等的精細(xì)制備和使用，在生產(chǎn)過程中是困難的，在生產(chǎn)過程中，要求對具有壓電薄膜等等的元件進(jìn)行精細(xì)制備。
為了解決前述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明將提供一種致動器和信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備，使元件效率和制備精度提高，其中合成樹脂用作形狀保持片的材料，并且提供生產(chǎn)致動器的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體提供在形狀保持片上；和一對電極，形成而夾持壓電部件。所述形狀保持片由合成樹脂形成。
具有本發(fā)明的致動器的信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備包括滑塊，其上安裝有磁頭；磁頭支持機(jī)構(gòu)，用于通過滑塊支持磁頭；和跟蹤部件，通過磁頭支持機(jī)構(gòu)來允許跟蹤磁頭。致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體提供在形狀保持片上；和一對電極，形成而夾持壓電部件。所述形狀保持片由合成樹脂形成。磁頭支持機(jī)構(gòu)包括致動器，并且致動器被驅(qū)動而精細(xì)地移動磁頭。
根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)致動器的第一方法，是這樣生產(chǎn)致動器的方法，致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體提供在形狀保持片上；和一對電極，形成而夾持壓電部件，并且形狀保持片由合成樹脂形成。第一方法包括通過在襯底上制備薄膜而形成下電極，其中襯底制備成致動器的形狀；形成壓電薄膜；形成上電極；并且形成用合成樹脂制成的形狀保持片。
根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)致動器的第二方法，是這樣生產(chǎn)致動器的方法，致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體提供在形狀保持片上；和一對電極，形成而夾持壓電部件，并且形狀保持片由合成樹脂形成。第二方法包括通過在襯底上制備薄膜而形成下電極；形成壓電薄膜；形成上電極；然后將襯底、下電極、壓電薄膜和致動器制備成致動器的形狀；并且形狀保持片由合成樹脂制成。
根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)致動器的第三方法，是這樣生產(chǎn)致動器的方法，致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體提供在形狀保持片上；和一對電極，形成而夾持壓電部件，并且形狀保持片由合成樹脂形成。第三方法包括在襯底上形成下電極、壓電薄膜和上電極；使用光刻技術(shù)，將它們制備成致動器的形狀；并且下電極、壓電薄膜和上電極，轉(zhuǎn)移到合成樹脂形成的圖樣上。
根據(jù)本發(fā)明，壓電元件可以不使用粘合劑而形成，進(jìn)一步，可以得到精細(xì)的元件，并且可以不受限制地設(shè)計元件。而且，與傳統(tǒng)的壓電元件相比，可以得到相當(dāng)大的位移。特別地，當(dāng)本發(fā)明的致動器用于磁頭等等時，可以得到能夠以高精度控制的致動器，和信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備。當(dāng)諧振頻率低并且難于高速控制時，需要減小尺寸。即使尺寸減小，位移和電壓(即效率)也可以有效地獲得。更進(jìn)一步，膜厚度的減小還允許功率消耗減小。


圖1A到1G是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例1的致動器機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)。
圖2A到2C是說明性的剖視圖，說明了根據(jù)本發(fā)明實施例1的致動器的移動。
圖3A到3F是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用金屬掩模形成壓電元件的方法，并且圖3G到3L是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，使用金屬掩模形成壓電元件的方法。
圖4A到4F是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法，并且圖4G到4I是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法。
圖5A到5F是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法，并且圖5G到5I是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法。
圖6A到6D是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法，并且圖6E到6G是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法。
圖7A到7D是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法，并且圖7E到7G是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法。
圖8A到8F是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法，并且圖8G到8J是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，使用金屬掩模生產(chǎn)致動器的方法。
圖9A到9E是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用制備的襯底生產(chǎn)致動器的方法。
圖10A到10D是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用制備的襯底生產(chǎn)致動器的方法。
圖11A到11E是說明性的剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例2，不使用制備的襯底生產(chǎn)致動器的方法。
圖12是組裝圖示，顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例3的致動器機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)。
圖13A是剖視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明例3的致動器部分的驅(qū)動元件，與磁盤表面之間的位置關(guān)系，圖13B顯示了致動器部分的驅(qū)動元件，與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的角度，而圖13C顯示了根據(jù)本發(fā)明例1的致動器位移的測量數(shù)據(jù)。
圖14A和14B顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例3的致動器的移動。
圖15A是結(jié)構(gòu)圖，其中根據(jù)本發(fā)明實施例3的致動器施加到硬盤中，而圖15B是部分放大視圖，顯示了圖15A中圈出的部分。
圖16A是結(jié)構(gòu)圖，其中根據(jù)本發(fā)明實施例3的致動器施加到硬盤中，而圖16B是部分放大視圖，顯示了圖16A中圈出的部分。
圖17A是結(jié)構(gòu)圖，其中根據(jù)本發(fā)明實施例3的致動器施加到硬盤中，而圖17B是部分放大視圖，顯示了圖17A中圈出的部分。
圖18是說明性的視圖，顯示了這樣的情況，即限制釋放部件結(jié)合到根據(jù)本發(fā)明實施例3的致動器中。
圖19是說明性的視圖，顯示了這樣的情況，即支持點提供在根據(jù)本發(fā)明實施例3的致動器中。
圖20是透視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例4的致動器的結(jié)構(gòu)。
圖21A到21D是說明性的視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例4的致動器的移動。
圖22A1、22B1、22C1和22D1是透視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例5的壓電致動器中的接線結(jié)構(gòu)，而圖22A2、22B2、22C2和22D2是其剖視圖。
圖23A1、23B1、23C1和23D1是透視圖，顯示了在根據(jù)本發(fā)明例20的壓電致動器中的接線結(jié)構(gòu)，而圖23A2、23B2、23C2和23D2是其剖視圖。
圖24是說明性的視圖，顯示了傳統(tǒng)的致動器。
根據(jù)本發(fā)明，通過采用如下所述的具有壓電薄膜的致動器、致動器機(jī)構(gòu)和信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備的致動器來解決前述問題。致動器機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)包括這些壓電薄膜，一對電極，形成而夾持壓電薄膜中；形狀保持片，用于支持薄膜；和固定材料，為致動器機(jī)構(gòu)所需而用作設(shè)備。
特別地，合成樹脂的塑性材料用作形狀保持片。當(dāng)采用這個結(jié)構(gòu)時，用于支持壓電薄膜的形狀保持片，可以形成具有柔性。這樣，還能夠增加真實位移。當(dāng)設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度低時，在形狀保持片的外側(cè)(即在不形成有壓電薄膜的形狀保持片表面上)，或在不形成有形狀保持片的電極上，薄金屬膜或薄氧化物膜插入電極與形狀保持片之間，作為增強(qiáng)物，其中電極形成而夾持壓電薄膜。形成形狀保持片的合成樹脂的厚度可以增加，或者可以形成致動器機(jī)構(gòu)，使壓電元件從兩側(cè)覆蓋有合成樹脂。
當(dāng)仍然不能得到足夠的機(jī)械強(qiáng)度時，可以對形成壓電元件的驅(qū)動部分提供另一個部件，來增強(qiáng)強(qiáng)度不足的部分。以這種方式，作為致動器操作的部分，和用于增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的部分分別形成，然后結(jié)合在一起。
電極及其接線從形成在合成樹脂內(nèi)的通孔中導(dǎo)出，其中合成樹脂形成形狀保持片。這樣的結(jié)構(gòu)允許壓電薄膜在其厚度方向上具有可彎性，可用作驅(qū)動裝置。
使用光刻技術(shù)生產(chǎn)這樣的致動器機(jī)構(gòu)，這樣可以得到精細(xì)的結(jié)構(gòu)，并且由于合成樹脂的施加，可以作為單一設(shè)備單獨制備。這樣，可以產(chǎn)生復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例如，單一元件，如雙晶壓電結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)、驅(qū)動復(fù)合結(jié)構(gòu)等等的簡單結(jié)合，允許得到具有各種二維或三維結(jié)構(gòu)的壓電元件。當(dāng)壓電元件固定到固定部件上時，它用作致動器。
具有上述結(jié)構(gòu)的壓電元件，是當(dāng)產(chǎn)生最簡單結(jié)構(gòu)的壓電元件，然后結(jié)合而得到各種結(jié)構(gòu)時使用的裝置。當(dāng)使用光刻技術(shù)產(chǎn)生元件部分，并結(jié)合至少兩個元件部分時，其中施加了合成樹脂，也能夠整體形成壓電元件，其中上述結(jié)構(gòu)或各自單一元件的結(jié)合用于驅(qū)動。
當(dāng)致動器機(jī)構(gòu)施加到硬盤驅(qū)動器等等的致動器中時，后面的描述針對解決致動器機(jī)構(gòu)中的前述問題。
為了解決這樣的問題，其中需要提高定位精度，采用了這樣的結(jié)構(gòu)，其中支持磁頭元件的滑塊通過位移減小機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和驅(qū)動，位移減小機(jī)構(gòu)使用能夠得到大移動的致動器，作為驅(qū)動力。上面，“能夠得到大移動的致動器”，是指具有包括合成樹脂結(jié)構(gòu)的上述致動器。
特別地，致動器的至少兩個驅(qū)動元件，定位在相應(yīng)于懸架與磁頭支持機(jī)構(gòu)的滑塊之間中點的位置上，相對于垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面，使驅(qū)動元件平面對稱。
當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時，由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣壓，滑塊飄浮在空氣中幾十納米。在這種情況下，當(dāng)磁盤更快旋轉(zhuǎn)時，大約幾毫牛頓的空氣粘度摩擦力(由滑塊在磁盤旋轉(zhuǎn)方向上被拉動的現(xiàn)象產(chǎn)生的摩擦力)在滑塊與磁盤之間產(chǎn)生。當(dāng)滑塊被粘性摩擦力在磁盤旋轉(zhuǎn)方向上被拉動，并且具有精細(xì)輔助驅(qū)動裝置的驅(qū)動元件具有低的剛性時，懸架也在磁盤旋轉(zhuǎn)方向上被拉動。結(jié)果，滑塊的飛行高度變得不穩(wěn)定，并且變得不能控制精細(xì)輔助驅(qū)動裝置。這樣，考慮到懸架的剛性和精細(xì)輔助驅(qū)動裝置的可控性，定位各自的驅(qū)動元件，來確定相對于垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面，至少為15度角。相位彼此相反的電壓各自加到驅(qū)動元件上，來操作驅(qū)動元件，由此磁頭支持機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，其中滑塊附著到磁頭支持機(jī)構(gòu)上。這樣，滑塊允許在平行于磁盤表面的方向上旋轉(zhuǎn)，并且可以實現(xiàn)高精度定位，其中磁頭元件形成在滑塊上。在這樣的結(jié)構(gòu)中，由于驅(qū)動元件的形狀保持片由柔性材料形成，在壓電元件的彎曲方向上和垂直于磁盤表面方向上，機(jī)械強(qiáng)度降低。
如上所述，當(dāng)壓電元件部分具有低的機(jī)械強(qiáng)度時，在形狀保持片的外側(cè)(即在不形成有壓電薄膜的形狀保持片表面上)，或在不形成有形狀保持片的電極上，薄金屬膜、薄氧化物膜等等可以插入電極與形狀保持片之間，作為增強(qiáng)物，其中電極形成而夾持壓電薄膜。形成形狀保持片的合成樹脂的厚度可以增加，或者可以形成壓電元件部分，使壓電元件從兩側(cè)覆蓋有合成樹脂。
當(dāng)仍然不能得到足夠的機(jī)械強(qiáng)度時，可以對壓電元件形成的驅(qū)動部分提供另一個部件，來增強(qiáng)強(qiáng)度不足的部分。以這種方式，作為致動器操作的部分，和用于增強(qiáng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分分別形成，然后結(jié)合在一起。這允許增加驅(qū)動位移，而不減小機(jī)械強(qiáng)度。
在具有另一個結(jié)構(gòu)的致動器機(jī)構(gòu)中，包括在致動器中的至少兩個驅(qū)動元件(壓電元件)，定位在相應(yīng)于懸架與磁頭支持機(jī)構(gòu)的滑塊之間中點的位置上，而平行于磁盤表面。致動器機(jī)構(gòu)是具有中心推動器類型的梁的結(jié)構(gòu)，并提供開口，使固定部分、移動部分和連接它們的至少兩個梁整體形成。在至少一個梁的一個部分上，提供電極層(圖中未畫出)而形成位移產(chǎn)生部分，在固定部分與移動部分(沿厚度方向彎曲)之間伸長的方向上，來允許伸長和縮短。構(gòu)成致動器機(jī)構(gòu)，使移動部分相對于固定部分的位移是片狀體平面上的弧位移或旋轉(zhuǎn)位移，其中移動部分相對于固定部分的位移，由位移產(chǎn)生部分(沿厚度方向彎曲)中的伸長和縮短產(chǎn)生。特別地，用于壓電元件的形狀保持片，至少使用合成樹脂制作，其中壓電元件在驅(qū)動部分中，合成樹脂提供有高柔性，這樣可以得到大位移。特別地，在相應(yīng)于懸架與磁頭支持機(jī)構(gòu)的滑塊之間中點的位置上，壓電元件定位，并且一個固定部分固定到懸架上，而另一個固定到滑塊上。
在這種結(jié)構(gòu)中，特別在垂直于磁盤表面的方向(在重力方向)上，壓電元件具有低的機(jī)械強(qiáng)度，而且滑塊由致動器支持。由此，在這個方向上需要相當(dāng)高的機(jī)械強(qiáng)度。如上所述，當(dāng)壓電元件部分具有低的機(jī)械強(qiáng)度時，在形狀保持片的外側(cè)(即在不形成有壓電薄膜的形狀保持片表面上)，或在不形成有形狀保持片的電極上，薄金屬膜、薄氧化物膜等等插入電極與形狀保持片之間，作為增強(qiáng)物，其中電極形成而夾持壓電薄膜。形成形狀保持片的合成樹脂的厚度可以增加，或者可以形成壓電元件部分，使壓電元件從兩側(cè)覆蓋有合成樹脂。
當(dāng)仍然不能得到足夠的機(jī)械強(qiáng)度時，可以對壓電元件形成的驅(qū)動部分提供另一個部件，來增強(qiáng)強(qiáng)度不足的部分。以這種方式，作為致動器操作的部分，和用于增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的部分分別形成，然后結(jié)合在一起。
在這樣情況下，即在驅(qū)動操作過程中不能得到足夠的扭矩，具有這樣結(jié)構(gòu)的致動器可以結(jié)合在一起，而產(chǎn)生多層結(jié)構(gòu)、驅(qū)動復(fù)合結(jié)構(gòu)等等。這樣可以得到具有壓電薄膜的致動器，它采用各種二維或三維結(jié)構(gòu)。
而且，可以不用過多考慮機(jī)械強(qiáng)度與位移之間的相互關(guān)系，而設(shè)計致動器機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
后面的描述針對解決這樣的問題，即位移根據(jù)結(jié)構(gòu)而被限制，并且位移和電壓(即效率)減小。
當(dāng)構(gòu)成致動器機(jī)構(gòu)，使致動器部分中的驅(qū)動元件被驅(qū)動的方向，實質(zhì)平行于滑塊位移的方向，其中在滑塊上形成有磁頭元件，驅(qū)動元件產(chǎn)生的位移可以有效地傳輸?shù)交瑝K上，其中滑塊提供有磁頭元件。通常地，驅(qū)動位移與剛性(機(jī)械強(qiáng)度)彼此成反比。當(dāng)將要增加驅(qū)動位移時，剛性必須減小，而另一方面，剛性的增加促使驅(qū)動位移的減小。其主要原因是，用于支持滑塊抵抗重力的部件，抵抗磁盤旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的粘性摩擦力的剛性部件，和抵抗當(dāng)主驅(qū)動部分從驅(qū)動狀態(tài)變?yōu)橥Ｖ箷r的慣性力的剛性部件，與產(chǎn)生位移的驅(qū)動部分的部件一起形成，作為一個部件。由此，當(dāng)形成壓電元件部分作為可以獨自制備的設(shè)備時，它可以與其它剛性部件結(jié)合在一起。結(jié)果，即使具有高剛性，也可以得到提供大驅(qū)動位移的致動器。
特別地，當(dāng)壓電元件部分中的形狀保持片，至少使用合成樹脂形成時，壓電元件部分具有高柔性。由此，驅(qū)動操作的限制產(chǎn)生的損失，由這個部分吸收。這樣，可能使位移的減小最小化。
低諧振頻率的問題和高速控制中的困難，可以通過使用上述結(jié)構(gòu)解決。由于即使驅(qū)動元件小于圖24中傳統(tǒng)例子的那些驅(qū)動元件時，也可以得到足夠的位移和電壓，可以設(shè)置高諧振頻率，并且高精確度的高速控制是可能的。
更進(jìn)一步，當(dāng)除了形狀保持片部分以外的其它部分，也覆蓋有合成樹脂時，可以抑制諧振。
相對于高驅(qū)動電壓影響功率和磁頭元件的問題，當(dāng)使用上述結(jié)構(gòu)，并且壓電材料用于形成薄膜時，可以得到足夠的位移和電壓(各自大約為1μm和±3到5V)，由此可以降低功率消耗，并且與傳統(tǒng)例子中的那些相比，磁頭元件上的影響可以減小。
而且，由于使用薄膜，可以采用薄膜制備和光刻技術(shù)，并且這個過程允許電極和接線同時形成。
在使用光刻技術(shù)，制備元件部分的壓電薄膜的同時，用于驅(qū)動壓電元件的接線形成。在將壓電薄膜制備成預(yù)定形狀后，合成樹脂施加其中，然后形成圖樣，來用作元件中使用的形狀保持片、保護(hù)層或絕緣層。合成樹脂被烘干而固化，然后施加電鍍抗蝕劑并形成圖樣。通過使用圖樣，執(zhí)行導(dǎo)體的電鍍，這樣形成接線。在去除電鍍抗蝕劑后，施加合成樹脂而形成覆蓋層，形成圖樣，然后固化。當(dāng)使用這樣的結(jié)構(gòu)時，其中接線介入合成樹脂層之間，并且合成樹脂用于壓電薄膜的保護(hù)層或襯底，由于合成樹脂取代用于壓電薄膜(壓電元件)的形狀保持片、保護(hù)部件或襯底，即使形成有壓電元件的襯底從壓電元件上去除，也能保持壓電元件的形狀。更進(jìn)一步，由于在制備壓電薄膜的同時也形成接線，驅(qū)動元件可以作為單一設(shè)備而制備，并且可以獨自操作。而且，當(dāng)使用粘合劑等等，附著到另一個部件等等上時，也可以使用驅(qū)動元件。
當(dāng)形成接線部分具有這樣的結(jié)構(gòu)使它至少包括合成樹脂/導(dǎo)體(接線材料)/合成樹脂時，可以得到柔性接線結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)允許接線，不僅從這樣的平面導(dǎo)出，即與形成壓電元件的平面相同的平面，而且可以從其它平面導(dǎo)出。
而且，當(dāng)襯底由金屬那樣的柔性材料，例如不銹鋼制成時，其中襯底上形成有壓電元件，或者附著到壓電元件等等上的部件具有柔性時，甚至也能夠在三維結(jié)構(gòu)中導(dǎo)出接線，其中三維結(jié)構(gòu)通過將壓電元件與襯底一起彎曲而得到。
后面的描述針對生產(chǎn)方法。由于生產(chǎn)過程根據(jù)襯底的制備狀態(tài)而不同，其中襯底用于生產(chǎn)壓電元件，使用不同襯底的生產(chǎn)方法分別描述。制備的襯底當(dāng)襯底制備成致動器形狀時，壓電薄膜通過濺射等等方法，直接形成在襯底上。膜結(jié)構(gòu)包括下電極、壓電薄膜和上電極(此后，這個結(jié)構(gòu)被稱為“壓電元件”)。在這種情況下，壓電薄膜和這樣形成的下、上電極，可以使用金屬掩模等等，在它們的形成過程中形成圖樣，或者它們在形成后，可以通過使用光刻技術(shù)的干蝕刻或濕蝕刻來制備。
在制備元件后，形成接線。當(dāng)襯底由導(dǎo)電材料制成時，由于下電極與襯底接觸，它從襯底中導(dǎo)出。另一方面，對于上電極，合成樹脂用作基底而形成絕緣層，并形成允許接線導(dǎo)出的圖樣，然后被固化。作為定位于上電極上的基底，其合成樹脂的部分中形成通孔，來實現(xiàn)壓電元件上電極的導(dǎo)電性。用于電鍍銅的晶粒層Cr/Cu，濺射到合成樹脂層上，作為絕緣層的基底，然后用于電鍍銅的圖樣使用抗蝕劑形成。使用這個圖樣，通過電鍍形成銅電鍍層，具有大約2到10μm的厚度。在去除電鍍抗蝕劑后，施加合成樹脂而形成覆蓋層，形成圖樣，然后固化。
當(dāng)襯底不由導(dǎo)電材料制成時，制備壓電元件和上電極，使它們定位在下電極上的部分被去除，這樣，下電極通過上電極和壓電薄膜去除的部分而導(dǎo)出。然后，合成樹脂施加到元件上，形成圖樣，然后固化。在這個步驟中，也形成通孔，用于導(dǎo)出下和上電極。用于電鍍銅的晶粒層Cr/Cu，濺射到作為絕緣層基底的合成樹脂上，然后用于電鍍銅的圖樣使用抗蝕劑形成。使用這個圖樣，通過電鍍形成銅電鍍層，具有大約2到10μm的厚度。在去除電鍍抗蝕劑后，施加合成樹脂形成覆蓋層，形成圖樣，然后固化。
然后，襯底被制備。制備襯底的方法被分成部分制備和整體制備，在部分制備中，形成壓電元件部分中的形狀保持片部分；在整體制備中，整個襯底被制備。在部分制備中，通過離心方法(使用離心覆涂機(jī))、輥壓方法、浸泡方法、噴霧方法、噴墨方法等等，將用于制備襯底的合成樹脂施加到兩側(cè)，而不包括被制備一側(cè)的形狀保持片部分附近。最好根據(jù)不同的情況采用合適的施加方法，例如當(dāng)不需要精確控制膜厚度時，可以使用浸泡或輥壓方法，而當(dāng)應(yīng)該控制薄膜厚度時，應(yīng)該采用離心或噴霧方法。當(dāng)需要有效地施加或部分地施加填加材料時，最好使用噴墨方法。
作為部分去除合成樹脂，使用于制備襯底的合成樹脂形成圖樣的方法，例如，當(dāng)具有感光性時，可以使用光刻技術(shù)形成圖樣技術(shù)，如暴露在光下，生長等等，來部分去除合成樹脂，或通過激光制備而部分去除合成樹脂。只要被制備的襯底部分上的合成樹脂可以被去除，可以使用任何方法。
此后，不覆蓋有合成樹脂的襯底部分通過濕蝕刻制備。
制備方法包括半蝕刻方法和去除整個襯底的方法，在半蝕刻方法中，制備而部分去除襯底，來具有適當(dāng)?shù)暮穸?。根?jù)需要的剛性和位移，可以采用它們中的任何一種方法。
后面的描述不針對部分蝕刻，而針對通過蝕刻去除整個襯底的方法。開始，壓電元件形成在襯底表面上，然后合成樹脂施加其上。直到這一階段的步驟，與前述部分制備中相同。然后，整個襯底通過蝕刻去除。當(dāng)整個襯底被去除時，下電極的Pt層作為蝕刻終止層，而防止蝕刻劑的進(jìn)一步蝕刻。這樣，壓電元件從襯底上轉(zhuǎn)移到合成樹脂層上，其中合成樹脂層由合成樹脂形成。合成樹脂具有相對高的粘合性，由此，使用這樣的制備方法，允許壓電元件不使用粘合劑而輕易地轉(zhuǎn)移。當(dāng)上述接線也在這個步驟中形成時，接線可以輕易地導(dǎo)出，并且壓電元件可以作為單一元件制備。而且，還可能從壓電薄膜形成一側(cè)以外導(dǎo)出接線，并可能形成三維結(jié)構(gòu)等等。
上面，簡要描述了生產(chǎn)方法，但重要的方面是，包括壓電元件側(cè)面的壓電元件部分，覆蓋有合成樹脂，當(dāng)襯底被蝕刻時使之不被損壞。通常地，壓電薄膜形成其上的襯底比壓電薄膜厚，由此通常使用濕蝕刻。由于使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿蝕刻劑作為蝕刻劑，并且壓電薄膜也被這樣的蝕刻劑蝕刻，壓電元件需要覆蓋有合成樹脂。用于驅(qū)動壓電元件的電極和接線，在襯底蝕刻以前，使用光刻技術(shù)形成圖樣，并形成電極和接線。在這種情況下，合成樹脂也用作絕緣層，這允許驅(qū)動接線整體形成。上面，使用制備的襯底的生產(chǎn)方法被簡要地描述。在這樣的情況下，形成圖樣的形狀，有必要由制備的襯底的形狀而確定。
對于接線的形成，合成樹脂施加到壓電元件中，并且當(dāng)合成樹脂形成圖樣時，通孔形成在下和上電極的部分中。電極使用通孔導(dǎo)出，這樣形成接線部分。作為形成電極的方法，膜可以由電極材料，如Pt、Au等等，通過濺射、真空沉積等等形成，然后可以被制備具有接線圖樣的形狀，或者它們可以通過電鍍等等方法形成。
當(dāng)元件部分不具有足夠的剛性時，當(dāng)壓電元件形成時，金膜、氧化物膜等等形成具有幾微米的厚度，作為增強(qiáng)物，或者也可以通過電鍍形成。可選地，合成樹脂的厚度可以增加。非制備的襯底后面的描述針對使用襯底的生產(chǎn)方法，其中襯底不被預(yù)制備成致動器的形狀。
當(dāng)使用非制備的襯底時，采用的生產(chǎn)方法包括后面的兩種方法。一種生產(chǎn)方法包括形成壓電元件、制備壓電元件、將襯底制備成致動器形狀、然后允許保留整個或部分襯底。另一種生產(chǎn)方法包括形成壓電元件、制備壓電元件、將襯底制備成致動器形狀、然后去除整個襯底。
首先，描述整個襯底被去除的情況。形成并制備壓電元件部分(具有包括下電極/壓電薄膜/上電極的結(jié)構(gòu))。在制備元件后，形成接線。當(dāng)襯底由導(dǎo)電材料制成時，由于下電極接觸襯底，它從襯底中導(dǎo)出。另一方面，對于上電極，合成樹脂用作襯底而形成絕緣層，并形成允許接線導(dǎo)出形狀的圖樣，然后固化。作為定位于上電極上的基底，其合成樹脂的部分中形成通孔，來實現(xiàn)壓電元件上電極的導(dǎo)電性。用于電鍍銅的晶粒層Cr/Cu，濺射到作為絕緣層基底的合成樹脂上，然后用于電鍍銅的圖樣使用抗蝕劑形成。使用這個圖樣，銅電鍍層通過電鍍，形成具有大約2到10μm的厚度。在去除電鍍抗蝕劑后，施加合成樹脂形成覆蓋層，形成圖樣，然后固化。
當(dāng)襯底不由導(dǎo)電材料制成時，壓電薄膜和上電極被制備，使它們定位在下電極上的部分被去除，這樣通過上電極和壓電薄膜被去除的部分，下電極被導(dǎo)出。然后，合成樹脂施加到元件上，形成圖樣，然后固化。在這個步驟中，也形成通孔，用于導(dǎo)出下和上電極。用于電鍍銅的晶粒層Cr/Cu，濺射到作為絕緣層基底的合成樹脂上，然后用于電鍍銅的圖樣使用抗蝕劑形成。使用這個圖樣，銅電鍍層通過電鍍，形成具有大約2到10μm的厚度。在去除電鍍抗蝕劑后，施加合成樹脂形成覆蓋層，形成圖樣，然后固化。
然后，襯底被制備。當(dāng)去除整個襯底時，在壓電元件形成在襯底上之后，用于制備襯底的合成樹脂，通過離心方法(使用離心覆涂機(jī))、輥壓方法、浸泡方法、噴霧方法、噴墨方法等等而施加其上。作為部分去除合成樹脂，使用于制備襯底的合成樹脂形成圖樣的方法，例如，當(dāng)具有感光性時，可以使用光刻圖樣技術(shù)，如暴露在光下、生長等等，來部分去除合成樹脂，或者可以通過激光制備而部分去除合成樹脂。只要被制備的襯底部分上的合成樹脂可以被去除，可以使用任何方法。在這種情況下，當(dāng)使用光刻技術(shù)的生產(chǎn)方法被使用時，壓電元件在制備時可以不受限制地定位，并且當(dāng)合成樹脂形成圖樣時，致動器的形狀可以不受限制地形成。由此，能夠產(chǎn)生復(fù)雜的形狀和各種結(jié)構(gòu)。當(dāng)上面描述的接線在這個步驟中形成時，接線可以輕易地導(dǎo)出，并且壓電元件可以作為單一設(shè)備制備。而且，還可能從壓電薄膜形成一側(cè)以外導(dǎo)出接線，并且可能形成三維結(jié)構(gòu)等等。
然后，不覆蓋有合成樹脂的襯底部分，通過濕蝕刻等等制備，即整個襯底被去除。當(dāng)去除整個襯底時，下電極的Pt層作為蝕刻終止層，而防止蝕刻劑的蝕刻。這樣，壓電元件從襯底上轉(zhuǎn)移到合成樹脂層上，其中合成樹脂層由合成樹脂形成。合成樹脂具有相對高的粘合性，由此，使用這樣的制備方法，允許壓電元件不使用粘合劑而輕易地轉(zhuǎn)移。特別地，當(dāng)包含聚合物的樹脂被烘干時，可以得到相對于膜的高粘合性。
上面，簡要描述了生產(chǎn)方法，但重要的方面是，包括壓電元件側(cè)面的壓電元件部分，覆蓋有合成樹脂，當(dāng)襯底被蝕刻時使之不被損壞。通常地，壓電薄膜形成其上的襯底比壓電薄膜厚，由此通常使用濕蝕刻。由于使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿蝕刻劑作為蝕刻劑，并且壓電薄膜也可以被這樣的蝕刻劑蝕刻，壓電元件需要覆蓋有合成樹脂。用于驅(qū)動壓電元件的電極和接線，在襯底被蝕刻前，使用光刻技術(shù)形成圖樣，并形成電極和接線。在這種情況下，合成樹脂也可以用作絕緣層，這允許驅(qū)動接線整體形成。
下面，描述襯底被允許保留的生產(chǎn)方法。
有兩種方法允許襯底保留。一種方法是保留整個襯底被形成圖樣的形狀，另一種方法是保留的襯底厚度改變。
在允許保留整個襯底形成圖樣形狀的方法中，形成并制備壓電元件部分(具有包括下電極/壓電薄膜/上電極的結(jié)構(gòu))。在制備元件后，形成接線。當(dāng)襯底由導(dǎo)電材料制成時，由于下電極接觸襯底，它從襯底中導(dǎo)出。另一方面，對于上電極，合成樹脂用作襯底而形成絕緣層，并形成允許接線導(dǎo)出形狀的圖樣，然后固化。作為定位于上電極上的基底，其合成樹脂的部分中形成通孔，來實現(xiàn)壓電元件上電極的導(dǎo)電性。用于電鍍銅的晶粒層Cr/Cu，濺射到作為絕緣層基底的合成樹脂上，然后用于電鍍銅的圖樣使用抗蝕劑形成。使用這個圖樣，銅電鍍層通過電鍍，形成具有大約2到10μm的厚度。在去除電鍍抗蝕劑后，施加合成樹脂而形成覆蓋層，形成圖樣，然后固化。
當(dāng)襯底不由導(dǎo)電材料制成時，制備壓電薄膜和上電極，使它們在下電極上的部分被去除，這樣通過上電極和壓電薄膜被去除的部分，下電極被導(dǎo)出。然后，合成樹脂施加到元件上，形成圖樣，然后固化。在這個步驟中，也形成通孔，用于導(dǎo)出下和上電極。用于電鍍銅的晶粒層Cr/Cu，濺射到作為絕緣層基底的合成樹脂上，然后用于電鍍銅的圖樣使用抗蝕劑形成。使用這個圖樣，銅電鍍層通過電鍍，形成具有大約2到10μm的厚度。在去除電鍍抗蝕劑后，施加合成樹脂形成覆蓋層，形成圖樣，然后固化。
然后，襯底被制備。在壓電元件形成在襯底上之后，用于制備襯底的合成樹脂，通過離心方法(使用離心覆涂機(jī))、輥壓方法、浸泡方法、噴霧方法、噴墨方法等等而施加其上。作為部分去除合成樹脂，使用于制備襯底的合成樹脂形成圖樣的方法，例如，當(dāng)具有感光性時，可以使用光刻圖樣技術(shù)，如暴露在光下、生長等等，來部分去除合成樹脂，或者可以通過激光制備而部分去除合成樹脂。只要被制備的襯底部分上的合成樹脂可以被去除，可以使用任何方法。然后，不覆蓋有合成樹脂的襯底部分，通過濕蝕刻制備。在這種情況下，由于合成樹脂只施加到一個表面上，沒有合成樹脂施加其上的另一個表面，通過提供有保護(hù)帶或膜附著其上，而防止直接接觸蝕刻劑等等。當(dāng)襯底將要以高速和高精度被蝕刻時，合成樹脂也施加到與形成壓電元件相反的一側(cè)上，使用兩側(cè)曝光設(shè)備等等，使圖樣形成在兩個表面上，并且蝕刻兩個表面。
在作為另一種方法的改變襯底厚度的方法中，生產(chǎn)壓電元件、形成接線、施加合成樹脂和蝕刻襯底的方法，與上面相同。然后，在壓電元件不形成一側(cè)上的合成樹脂被去除，并且襯底通過濕蝕刻等等而被再次蝕刻，直到得到具有所需厚度的襯底。當(dāng)厚度想要被部分地改變時，圖樣上新形成有合成樹脂，然后襯底可以使用圖樣被蝕刻。
上面，簡要描述了生產(chǎn)方法，但重要的方面是，包括壓電元件側(cè)面的壓電元件部分，覆蓋有合成樹脂，當(dāng)襯底被蝕刻時使之不被損壞。通常地，壓電薄膜形成其上的襯底比壓電薄膜厚，由此通常使用濕蝕刻。由于使用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿蝕刻劑作為蝕刻劑，并且壓電薄膜也可以被這樣的蝕刻劑蝕刻，壓電元件上需要覆蓋有合成樹脂。用于驅(qū)動壓電元件的電極和接線，在襯底被蝕刻前，使用光刻技術(shù)形成圖樣，并形成電極和接線。在這種情況下，合成樹脂也可以用作絕緣層，這允許驅(qū)動接線整體形成。而且，還可以從壓電薄膜形成一側(cè)以外導(dǎo)出接線，并形成三維結(jié)構(gòu)等等。合成樹脂有機(jī)合成樹脂被進(jìn)一步分為塑料(包括熱塑樹脂、熱固樹脂和塑料副產(chǎn)品(膜、片、各種泡沫、粘合劑和涂料))、合成纖維(尼龍、聚酯、聚丙烯纖維等)、合成橡膠(二烯基的和非二烯基的合成橡膠、熱塑彈性體等)和其它(高吸水性樹脂、合成紙、人造革、離子交換樹脂、離子交換膜、生物可降解的聚合體等)。
在它們當(dāng)中，特別需要的合成樹脂是那些分類為塑料的合成樹脂。例如，分類為塑料的合成樹脂，包括那些熱塑樹脂、熱固樹脂和塑料副產(chǎn)品形式的合成樹脂。作為抗蝕劑，特別的例子包括光抗蝕劑(重氮基萘醌酚醛樹脂、聚甲基甲基丙烯酸酯、含有甲基甲基丙烯酸酯的共聚物、聚甲基isopolopenillicketone、環(huán)聚異戊二烯-疊氮化物復(fù)合抗蝕劑、酚樹脂-疊氮化物復(fù)合抗蝕劑、主鏈斷裂類型的電子束正抗蝕劑、溶解抑制電子束抗蝕劑、交叉連接類型的電子束負(fù)抗蝕劑、環(huán)氧負(fù)電子束抗蝕劑、聚乙烯負(fù)電子束抗蝕劑、堿性水溶液生長負(fù)電子束抗蝕劑、化學(xué)放大抗蝕劑等)，或用于印刷電路板的抗蝕劑、干膜抗蝕劑、電鍍抗蝕劑、ED抗蝕劑、LDI抗蝕劑、聚酰亞胺和聚苯并噁唑樹脂。特別地，在它們當(dāng)中，需要具有低吸水性的那些抗蝕劑。從包含聚酰亞胺樹脂和聚苯唑并[噁]唑樹脂的正感光樹脂中選擇的至少一種樹脂是優(yōu)選的。特別地，包含聚酰亞胺樹脂的正感光樹脂，最好是SomitomoBakelite有限公司生產(chǎn)的“CRC-8000”系列之一。通過在120℃/4分鐘預(yù)烘干，250mJ/cm2(在“CRC-8200”的情況下)到400mJ/cm2(在“CRC-8300”的情況下)曝光，和150℃/30分鐘到320℃/30分鐘最終固化的條件下加熱，這種樹脂可以結(jié)合到膜中。
上面描述的材料是例子，并且只要它們是合成樹脂，可以使用任何材料。
本發(fā)明的實施例將參考后面的圖1A到8J描述。
圖1A顯示了這樣的結(jié)構(gòu)，其中襯底用于壓電元件3的部分通過蝕刻等等去除，并且合成樹脂4用作形狀保持片。
圖1B顯示了這樣的結(jié)構(gòu)，其中襯底用于壓電元件3的部分通過蝕刻等等去除，并且合成樹脂4用作形狀保持片，而且合成樹脂4施加到襯底用于壓電元件3的蝕刻部分上，作為保護(hù)層。
圖1C顯示了這樣的結(jié)構(gòu)，其中襯底用于壓電元件3的部分通過蝕刻等等，被部分地制備得更薄，并且合成樹脂4和其余的襯底用作形狀保持片。
圖1D顯示結(jié)構(gòu)的例子用于這樣的情況，即電壓的直接施加將要避免區(qū)別固定部分5是絕緣體還是導(dǎo)體。當(dāng)固定部分5是絕緣體時，接線6可以直接形成在固定部分5上，而合成樹脂4不形成在固定部分5上。當(dāng)固定部分5是導(dǎo)體時，如圖1D所示，合成樹脂4形成在固定部分5上，并且接線6形成其上。圖1D顯示的結(jié)構(gòu)，使用于壓電元件3的整個襯底被去除，并且形成合成樹脂4作為保護(hù)層。然而，甚至在圖1A顯示的結(jié)構(gòu)中沒有合成樹脂4形成，或在圖1C顯示的結(jié)構(gòu)中，用于壓電元件3的襯底被部分去除，也能夠如圖1D所示導(dǎo)出下電極2a。
當(dāng)獨自作為形狀保持片的合成樹脂4不提供足夠的剛性時，如圖1E到1G所示，加入增強(qiáng)物30。圖1E顯示了這樣的情況，即增強(qiáng)物30加到上電極2b與合成樹脂4之間。圖1F顯示了這樣的情況，即增強(qiáng)物30加到作為形狀保持片的合成樹脂4中。圖1G顯示了這樣的情況，即增強(qiáng)物30加到下電極2a下。增強(qiáng)物的例子包括金屬膜、氧化物膜等等。濺射方法、氣相沉積方法、電鍍方法等等，可以用作形成這樣的膜的方法。這樣的膜最好具有大約1到5μm的厚度。
如圖1D所示，可以形成壓電元件，使兩個表面覆蓋有合成樹脂4，或使作為形狀保持片的合成樹脂4具有增加的厚度。施加合成樹脂4的方法最好包括離心方法(使用離心覆涂機(jī))、輥壓方法、浸泡方法、噴霧方法、噴墨方法等等。
壓電元件的移動將參考圖2A到2C描述。圖2A顯示了當(dāng)電壓不施加時的狀態(tài)。圖2B顯示了當(dāng)正電壓和負(fù)電壓各自加在上電極和下電極上的狀態(tài)。圖2C顯示了當(dāng)負(fù)電壓和正電壓各自加在上電極和下電極上的狀態(tài)。在圖2B顯示的情況下，電壓的施加產(chǎn)生位移Δx和Δy。在圖2C顯示的情況下，電壓的施加產(chǎn)生位移Δx和位移Δy，其方向與圖2B顯示情況中的方向相反。Δx和Δy位移長度各自最好在1到5μm和10到30μm的范圍內(nèi)。當(dāng)使用的兩個致動器作為三角形的兩邊定位時，它們最好在1到2μm范圍內(nèi)在跟蹤方向上移動。
由于，使用壓電元件主要在其厚度方向上的彎曲，通過上面的移動得到位移，因而可以得到相對大的位移。驅(qū)動頻率的增加允許高速和高精度控制。
上面，描述了本發(fā)明壓電致動器的簡化結(jié)構(gòu)和移動。
圖3A到3L顯示了生產(chǎn)實施例1中描述的壓電致動器的方法。開始，圖3A到3L顯示了生產(chǎn)方法，其中膜直接形成在制備成致動器形狀的襯底上，并且整個襯底被去除。在這種情況下，圖3A到3F和3G到3L，顯示了將襯底本身預(yù)制備成致動器形狀，然后形成壓電薄膜，并進(jìn)一步執(zhí)行部分制備的步驟。這樣，在這個實施例中使用的襯底40，有必要滿足后面的條件。首先，甚至在500℃或更高時，襯底40也需要能夠保持它的形狀，在這個溫度下執(zhí)行膜的形成。第二，襯底40需要被輕易地制備成致動器。金屬襯底需要作為使用的襯底40，特別地，包含不銹鋼、鋁、銅、鈦等等作為主要部件的襯底，最好考慮到膜的成型溫度、可制備性等等。而且，最好是包括氧化鎂(MgO)、晶化玻璃等等作為主要部件的襯底。
襯底40通過蝕刻、焊接或擠壓方法，制備成致動器形狀?？紤]到成本，焊接或擠壓方法是有利的，但是蝕刻方法在制備精度上是有利的。采用的制備方法，可以考慮被制備目標(biāo)所需的成本和制備精度來選擇。
下面，后面的描述針對膜的形成。在膜的形成中，可以形成壓電薄膜，然后制備成元件的形狀，或者使用金屬掩模等等而形成壓電薄膜，來防止膜形成在除了襯底所需的部分以外。在這樣的膜的形成中，差異是膜是通過放置金屬掩模而形成的，還是膜在整個制備的襯底上形成。參考圖3A到3L，描述使用或不使用金屬掩模形成膜。
圖3A到3F顯示了不使用金屬掩模形成膜的方法。制備的襯底放置在襯底支架上，它放置在濺射設(shè)備的工作室內(nèi)。然后，工作室抽成真空狀態(tài)。在確定襯底溫度至少大約為500℃后，作為粘合層9的鈦(Ti)膜形成具有大約50nm的厚度，并且也作為下電極2a的鉑(Pt)層，形成具有大約50到200nm的厚度。鈦(Ti)膜9用于增加襯底40與鉑(Pt)層之間的粘合強(qiáng)度。由此，當(dāng)襯底40與Pt層之間的粘合強(qiáng)度高時，Pt層可以直接形成在襯底上，而不形成鈦膜。下面，作為內(nèi)涂層的PbLiTi膜(PLT膜)10形成具有10到50nm的厚度，這促使鈦酸鉛基PbZrTiO3的晶粒定位，其中PbZrTiO3作為壓電薄膜1。此后，作為壓電薄膜1的PbZrTiO3膜形成具有1到6μm的厚度。PbZrTiO3膜的厚度，根據(jù)與膜一起完成的致動器所需的扭矩而改變。當(dāng)壓電薄膜具有常數(shù)面積時，扭矩與壓電薄膜的厚度成正比增加。在形成PbZrTiO3膜后，作為上電極2b的Pt或Au(金)膜形成具有100到200nm的厚度。
圖3G到3L顯示了使用金屬掩模形成膜的方法。制備的襯底放置在襯底支架上，然后金屬掩模11使用定位銷等等放置，用于精確定位。在襯底通過螺絲等等，固定到襯底支架上后，它放置在噴霧設(shè)備的工作室內(nèi)。然后，工作室抽成真空狀態(tài)。在確定襯底溫度至少大約為500℃后，作為粘合層9的鈦(Ti)膜形成具有大約50nm的厚度，并且作為下電極2a的鉑(Pt)層，形成具有大約50到200nm的厚度。鈦(Ti)膜9用于增加襯底40與鉑(Pt)層之間的粘合強(qiáng)度。由此，當(dāng)襯底40與Pt層之間的粘合強(qiáng)度高時，Pt層可以直接形成在襯底上，而不形成鈦膜。下面，作為內(nèi)涂層的PbLiTi膜10形成具有10到50nm的厚度，這促使鈦酸鉛基PbZrTiO3的晶粒定位，其中PbZrTiO3作為壓電薄膜1。此后，作為壓電薄膜1的PbZrTiO3膜形成具有1到6μm的厚度。PbZrTiO3膜的厚度，根據(jù)與膜一起完成的致動器所需的扭矩而改變。當(dāng)壓電薄膜具有常數(shù)面積時，扭矩與壓電薄膜的厚度成正比而增加。
在形成PbZrTiO3膜后，作為上電極2b的Pt或Au(金)膜形成具有100到200nm的厚度。當(dāng)形成的各自的膜將要具有不同的圖樣時，用于不同圖樣所需的金屬掩模的數(shù)量，制備為金屬掩模11，并被取代。當(dāng)形成的所有膜可以具有相同的圖樣時，金屬掩模11不需要被取代。
下面，參考圖4A到4I，后面的描述針對襯底的制備，使壓電元件3(包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b)使用光刻技術(shù)等等制備，并且形狀保持片被合成樹脂取代。
圖4A到4F顯示了不使用金屬掩模的制備方法。開始，合成樹脂12施加到上電極2b表面。在這種情況下，當(dāng)合成樹脂在抗蝕劑或感光聚酰亞胺的情況下，可以形成圖樣時，提供通孔或不覆蓋有合成樹脂12的部分，使上電極2b導(dǎo)出。接線通過電鍍等等形成。當(dāng)使用不能形成圖樣的合成樹脂時，在襯底上執(zhí)行接線圖樣，來制備導(dǎo)出電極的部分，然后施加合成樹脂12，或者通過激光制備等等部分去除合成樹脂12。合成樹脂12使用離心、輥壓或浸泡方法施加。在這種情況下，制備的襯底40背面(壓電薄膜1形成的相反表面)，粘接到平板玻璃基底等等上，而其間不提供有間隙。由于這個固定，在上電極2b形成的壓電元件3的表面，和壓電薄膜1的剖面，覆蓋有這樣施加的合成樹脂，但是合成樹脂幾乎不施加到制備的襯底40的背面。
如圖所示，施加合成樹脂12，來無誤地覆蓋壓電薄膜1的剖面。這對防止壓電薄膜1在后面的步驟中被蝕刻是必要的，在后面的步驟中蝕刻壓電元件3和襯底部分。這樣施加的合成樹脂12使用高溫爐，在增加的溫度上固化，來進(jìn)一步增加強(qiáng)度。這樣的固化不僅增加蝕刻抵抗效果，而且增加電抗蝕效果，這樣，合成樹脂也可以用作接線的絕緣層。合成樹脂最好包括前述正感光樹脂，正感光樹脂包括聚酰亞胺樹脂，例如Somitomo Bakelite有限公司生產(chǎn)的“CRC-8000”系列。
在需要被覆蓋的部分被合成樹脂12覆蓋后，上電極2b被蝕刻。對于上電極2b，通常使用金(Au)或鉑(Pt)，并且蝕刻方法包括干蝕刻、濕蝕刻等等。當(dāng)采用干蝕刻時，氬氣(Ar)用于蝕刻中。另一方面，當(dāng)采用濕蝕刻時，例如，包括碘化鉀(KI)、碘(I2)和水(H2O)的液體混合物，用于金(Au)的蝕刻中。
下面，蝕刻壓電薄膜1和內(nèi)涂層10的PLT膜。當(dāng)膜薄時，采用干蝕刻，而當(dāng)膜厚時，采用濕蝕刻。在干蝕刻中，如在蝕刻金(Au)或鉑(Pt)的情況下，氬氣(Ar)用于蝕刻中。在濕蝕刻中，氟化氨溶液和氫氟酸及氟化氫硝酸鹽用于蝕刻中。
此后，下電極2a被蝕刻。對于下電極2a，通常使用鉑(Pt)。當(dāng)采用干蝕刻時，氬氣(Ar)用于蝕刻中。另一方面，當(dāng)采用濕蝕刻時，氰化鉀、過硫酸銨和水的液體混合物用作蝕刻劑。
在蝕刻后，用作蝕刻掩模的合成樹脂12可以被去除，或者可以保留而用作形狀保持片。當(dāng)合成樹脂12被去除時，使用與上面相同的方法，新施加合成樹脂12。
下面，描述針對蝕刻襯底40的步驟。當(dāng)襯底40由金屬制成時，如不銹鋼、鋁、銅等等，使用氯化鐵溶液、硝酸銅溶液等等，部分或整體蝕刻。蝕刻方法包括各種方法，如噴霧方法、浸泡方法等等。當(dāng)采用噴霧方法時，可以通過調(diào)整被噴霧的蝕刻劑液滴尺寸、噴霧壓力、蝕刻劑溫度等等，來控制蝕刻速度和一致性。在這種情況下，當(dāng)不覆蓋有合成樹脂12時，壓電薄膜1將與襯底40一起被蝕刻。然而，在前面的步驟中，壓電薄膜1覆蓋有合成樹脂12，由此不產(chǎn)生這樣的問題。換句話說，在壓電元件1上覆蓋有合成樹脂12是重要的。合成樹脂12特別對酸性蝕刻劑具有抗蝕性，由此適于這樣的制備。當(dāng)襯底40作為整體被蝕刻時，在襯底40被蝕刻后，作為下電極2a抵抗酸性蝕刻劑的Pt層，用作對蝕刻劑的終止層。在襯底40被這樣蝕刻后，作為蝕刻圖樣的合成樹脂12，用作形狀保持片。通常地，當(dāng)壓電薄膜1轉(zhuǎn)移到除了襯底40以外的形狀保持片上時，通常使用導(dǎo)電粘合劑等等，粘合壓電元件3與形狀保持片上。然而考慮到精度，當(dāng)元件很小時是不需要的。由此，使用這樣的方法允許精細(xì)制備，并允許壓電薄膜不使用任何粘合劑等等，而轉(zhuǎn)移到除了襯底以外的形狀保持片上。
圖4G到4I顯示了使用金屬掩模的制備方法。在形成壓電元件3的過程中，只在需要形成的襯底部分上，金屬掩模用于允許壓電元件3形成。由此，在不使用金屬掩模的制備方法中描述的蝕刻壓電元件3的步驟被省略，這個制備方法在圖4A到4F中顯示。這樣，在膜形成后，施加合成樹脂12來覆蓋壓電元件3，使壓電元件3不接觸蝕刻劑，其中蝕刻劑用于蝕刻襯底。襯底40如上面一樣被蝕刻。
圖5A到5I顯示了生產(chǎn)方法，其中，膜直接形成在制備成致動器形狀的襯底40上，并且通過蝕刻、拋光、磨光或CMP(化學(xué)機(jī)械磨光，即化學(xué)機(jī)械復(fù)合磨光)方法，整個襯底制備得更薄。
形成壓電元件3、施加并固化合成樹脂12，和形成接線的方法與圖4A到4I顯示的情況相同，由此它們的描述不再重復(fù)。顯著的差異是用于使襯底制備得更薄的步驟中采用的方法。這個方法如后面具體描述。當(dāng)采用蝕刻這個方法，并且襯底40是金屬時，如不銹鋼、鋁、銅、鈦等等，使用氯化鐵溶液、硝酸銅溶液等等執(zhí)行蝕刻。在蝕刻過程中，當(dāng)不覆蓋有合成樹脂12時，壓電薄膜1將與襯底40一起被蝕刻。然而，在前面的步驟中壓電薄膜1覆蓋有合成樹脂12，由此不產(chǎn)生這樣的問題。換句話說，在壓電元件1上覆蓋有合成樹脂12是重要的。合成樹脂12特別對酸性蝕刻劑具有抗蝕性，由此適于這樣的制備。襯底40被蝕刻的程度，根據(jù)獲得致動器所需的機(jī)械強(qiáng)度和位移量級來確定。程度可以通過調(diào)整采用的蝕刻劑濃度、蝕刻時間、蝕刻劑的溫度和蝕刻方法來控制，盡管這些條件根據(jù)使用的蝕刻劑而不同。通常地，蝕刻方法包括噴霧方法和浸泡方法。特別地，在噴霧方法中，可以通過調(diào)整被噴霧的蝕刻劑液滴尺寸、噴霧壓力、蝕刻劑溫度等等，來控制蝕刻速度和一致性。
在拋光方法和磨光方法中，固定的襯底40被附著到夾具上，然后放置在拋光盤上。當(dāng)金剛石膏等等噴到襯底40上時，拋光盤以恒定速度旋轉(zhuǎn)，這樣襯底40被拋光。
CMP方法與拋光或磨光方法相似。然而，在CMP方法中，當(dāng)噴霧酸性溶液而不是金剛石膏等等時，以化學(xué)方式執(zhí)行蝕刻。襯底使用這樣的方法被制備得更薄。
圖6A到6G顯示了生產(chǎn)方法，其中，膜直接形成在加工成致動器形狀的襯底上，并且襯底部分被完全去除。圖6A到6D顯示了不使用掩模形成壓電元件3，并且使用光刻技術(shù)使元件3成型的步驟，其中壓電元件3至少包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。當(dāng)不使用掩模時，用于制備壓電元件的步驟與圖4A到4C或圖5A到5C顯示的步驟相同，由此不在圖中顯示。
另一方面，圖6E到6G顯示了使用金屬掩模制備壓電元件3的步驟，壓電元件3至少包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。形成壓電元件3、施加并固化合成樹脂12和形成接線的方法，與圖3A到3L中顯示的情況相同。由此，它們的描述不再重復(fù)。顯著的差異是將合成樹脂12也施加到制備的襯底40背面(壓電薄膜1形成的相反表面)，和部分去除合成樹脂12形成圖樣的步驟。在圖6A到6D中，壓電薄膜1形成在襯底40上，然后，其上施加合成樹脂12并固化。此后，合成樹脂12施加到制備的襯底40背面(壓電薄膜1形成的相反表面)。它被固定到玻璃等等的光滑基底上，使制備的襯底40背面向上。在這種狀態(tài)下，通過離心、輥壓或浸泡方法施加合成樹脂。在這種情況下，當(dāng)合成樹脂是感光性的、紫外固化類型的等等時，使用掩模等等暴露在光下而形成圖樣。當(dāng)合成樹脂不是感光性的、紫外固化類型的等等時，在施加后使用激光等等形成圖樣。圖樣特別適于去除壓電元件3下的襯底40。換句話說，只有壓電元件3下的襯底防止覆蓋有合成樹脂12。在形成這個圖樣后，這樣施加的合成樹脂12使用高溫爐，在增加的溫度下固化，用于進(jìn)一步增強(qiáng)抗酸性和機(jī)械強(qiáng)度。此后，襯底40通過蝕刻去除。為了通過蝕刻去除襯底40，這樣得到的襯底被固定到玻璃基底等等上，使形成圖樣的表面向上。然后，通過噴霧方法、浸泡方法等等，不覆蓋有合成樹脂12的基底40部分被去除。當(dāng)襯底40是金屬時，如不銹鋼、鋁、銅、鈦等等，使用氯化鐵溶液、硝酸銅溶液等等執(zhí)行蝕刻。
當(dāng)襯底40的部分被完全蝕刻時，作為下電極2a的鉑(Pt)層用作終止層，這樣完成蝕刻。在這個過程中，襯底40的部分被去除，并且被作為形狀保持片的合成樹脂12取代。在這種情況下，可以不使用粘合劑等等而轉(zhuǎn)移壓電元件3。
圖6E到6G顯示了使用金屬掩模的制備方法。在形成壓電元件3的過程中，使用金屬掩模，來允許壓電元件3只直接形成在需要形成的襯底部分上。由此，蝕刻壓電元件3的步驟被省略，這在圖6A到6D顯示的不使用金屬掩模的制備方法中描述。這樣，在形成膜后，施加合成樹脂12，來覆蓋壓電元件3，使壓電元件3不接觸蝕刻劑，其中蝕刻劑用于蝕刻襯底。襯底40如上面一樣被蝕刻。
圖7A到7G顯示了生產(chǎn)方法，其中膜直接形成在制備成致動器形狀的襯底上，并且襯底被制備得更薄。圖7A到7D顯示了不使用金屬掩模形成壓電元件3，并且使用光刻技術(shù)等等使元件成型的步驟，其中壓電元件3至少包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。另一方面，圖7E到7G顯示了使用金屬掩模制備壓電元件3的步驟，其中壓電元件3至少包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。形成壓電元件3、施加并固化合成樹脂12和形成接線的步驟，與圖3A到3L中顯示的情況相同。由此，它們的描述不再重復(fù)。顯著的差異是當(dāng)控制蝕刻速度和一致性時蝕刻襯底40。襯底40被蝕刻的程度，根據(jù)獲得的致動器所需的機(jī)械強(qiáng)度和位移量級來確定。程度可以通過調(diào)整采用的蝕刻劑濃度、蝕刻時間、蝕刻劑的溫度和蝕刻方法來控制，盡管這些條件根據(jù)使用蝕刻劑而不同。通常地，蝕刻方法包括噴霧方法和浸泡方法。特別地，在噴霧方法中，可以通過調(diào)整被噴霧的蝕刻劑液滴尺寸、噴霧壓力、蝕刻劑溫度等等，來控制蝕刻速度和一致性。
上述條件的控制允許生產(chǎn)具有這樣的致動器，其襯底的全部或部分被制備得更薄。
圖8A到8J顯示了生產(chǎn)致動器的方法，其中使用了不制備成致動器形狀的襯底40，并且整個襯底被去除。
圖8A到8F顯示了不使用金屬掩模形成壓電元件3，并且使用光刻技術(shù)等等使元件成型的步驟，其中壓電元件3至少包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。另一方面，圖8G到8J顯示了使用金屬掩模制備壓電元件3的步驟，其中壓電元件3至少包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。使用的襯底40需要滿足后面的條件。首先，甚至在大約500或更高的溫度下，襯底也應(yīng)該能夠保持其形狀，在這個溫度下執(zhí)行膜的形成。第二，應(yīng)該可以通過蝕刻等等，輕易地去除襯底。通常地，需要金屬襯底作為使用的襯底。特別地，考慮到膜的形成溫度、可制備性等等，需要作為主要部件的襯底，包括不銹鋼、鋁、銅、鈦等等。而且，也需要作為主要部件的襯底包括氧化鎂(MgO)。
相對于膜的形成，可以采用這樣的方法，其中壓電薄膜形成，然后制備成元件形狀；也可以采用這樣的方法，其中使用金屬掩模等等，壓電薄膜只形成在需要形成的襯底部分上。當(dāng)需要膜形成的精度時，使用光刻技術(shù)的制備好于使用金屬掩模的方法。
在金屬掩模方法中，用于形成各自膜的圖樣被預(yù)先確定，然后，在膜形成的過程中，金屬掩模簡單地根據(jù)圖樣而改變。由于與圖3A到3L顯示的情況相同，不使用金屬掩模與使用金屬掩模步驟的描述不再重復(fù)。
參考圖8A到8J，后面的描述針對襯底的制備，使壓電元件3(包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b)使用光刻技術(shù)等等制備，并且形狀保持片被合成樹脂取代。
圖8A到8F顯示了不使用金屬掩模的制備方法。開始，合成樹脂12施加到上電極2b表面，在這種情況下，當(dāng)在抗蝕劑或感光聚酰亞胺的情況下，合成樹脂12可以形成圖樣時，提供通孔或不覆蓋有合成樹脂12的部分，使上電極2b從中導(dǎo)出。接線通過電鍍等等形成。當(dāng)使用不能形成圖樣的合成樹脂時，在襯底上形成接線圖樣，來制備電極從中導(dǎo)出的部分，然后施加合成樹脂12，或者通過激光制備等等部分去除合成樹脂12。合成樹脂12通過離心方法、輥壓方法、浸泡方法、噴霧方法、噴墨方法等等而施加，其中襯底40背面(壓電薄膜1形成的相反表面)粘合到平板玻璃基底等等上，使其間不提供有間隙。由于這個過程，這樣施加的合成樹脂覆蓋上電極2b的表面，和壓電元件3中壓電薄膜1的剖面，但是合成樹脂幾乎不施加到襯底40的背面。
如圖所示施加合成樹脂12，來無誤地覆蓋壓電薄膜1的剖面部分。這對防止壓電薄膜1在后面蝕刻壓電元件3，和襯底部分的步驟中被蝕刻是必要的。這樣施加的合成樹脂12使用高溫爐，在增加的溫度下固化，來進(jìn)一步增加強(qiáng)度。這個固化不僅增加蝕刻抵抗效果，而且增加電抗蝕效果，這樣合成樹脂也可以用作接線的絕緣層。
在覆蓋的部分覆蓋有合成樹脂12后，上電極2b被蝕刻。對于上電極2b，通常使用金(Au)、鉑(Pt)等等，并且蝕刻方法包括干蝕刻、濕蝕刻等等。當(dāng)采用干蝕刻時，氬氣(Ar)用于蝕刻中。另一方面，當(dāng)采用濕蝕刻時，碘化鉀(KI)、碘(I2)和水(H2O)的液體混合物，用于蝕刻金(Au)。
在上電極2b被蝕刻后，抗蝕劑被去除。然后，用于制備壓電薄膜1的抗蝕劑被新加入，然后形成圖樣。在這種情況下，當(dāng)用于上電極2b的抗蝕劑，具有與用于蝕刻壓電薄膜的抗蝕劑相同的圖樣，并且具有優(yōu)異的濕蝕刻抵抗性時，用于制備上電極2b的抗蝕劑，也可以用作制備壓電薄膜1使用的抗蝕劑。
下面，蝕刻壓電薄膜1和作為下電極2a的PLT膜。當(dāng)膜薄時，采用干蝕刻，而當(dāng)膜厚時，采用濕蝕刻。在干蝕刻中，在蝕刻金(Au)或鉑(Pt)的情況下，氬氣(Ar)用于蝕刻中。在濕蝕刻中，氟化銨溶液和氫氟酸用于蝕刻中。蝕刻通過這樣的方法執(zhí)行，包括將燒杯中緩沖的氫氟酸加熱到大約60℃，并將膜與襯底40一起浸泡其中。緩沖的氫氟酸被連續(xù)攪拌，而具有相同的濃度。在膜被蝕刻后，這樣得到的結(jié)構(gòu)用純水清洗，然后干燥。此后，抗蝕劑被去除，并新施加其它抗蝕劑，暴露在光下，并生長而具有用于蝕刻下電極2a的圖樣。在這種情況下，需要形成用于下電極2a的圖樣，具有比壓電薄膜1大一倍的形狀。這允許壓電薄膜1被下電極2a、合成樹脂12的抗蝕劑等等覆蓋。這樣，當(dāng)襯底40被去除時，不用擔(dān)心壓電薄膜1暴露在使用的蝕刻劑中。
此后，下電極2a被蝕刻。對于下電極2a，通常使用鉑(Pt)。當(dāng)采用干蝕刻時，氬氣(Ar)用于蝕刻中。另一方面，當(dāng)采用濕蝕刻時，使用氰化鉀、過硫酸銨和水的液體混合物，作為蝕刻劑。
在蝕刻后，用作蝕刻掩模的合成樹脂12可以被去除，或者可以保留而用作形狀保持片。當(dāng)合成樹脂12被去除時，新施加合成樹脂12。根據(jù)生產(chǎn)的致動器的特點，用于蝕刻下電極2a的抗蝕劑可以不被去除，并且可以允許保留，而用作形狀保持片或致動器圖樣，或者其它樹脂薄片12可以進(jìn)一步施加到這個抗蝕劑上，而形成形狀保持片或致動器圖樣。在這個步驟中，當(dāng)在抗蝕劑或感光聚酰亞胺的情況下，合成樹脂12可以形成圖樣時，提供通孔或不覆蓋有合成樹脂12的部分，使上電極2b從中導(dǎo)出。接線通過電鍍等等形成。當(dāng)不能形成圖樣的合成樹脂用作合成樹脂12時，接線圖樣形成在襯底上，來制備電極從中導(dǎo)出的部分，然后施加合成樹脂12，或者合成樹脂12通過激光制備等等被部分地去除。
在完成用合成樹脂12形成形狀保持片或致動器圖樣后，合成樹脂12使用高溫爐，在增加的溫度下固化，來進(jìn)一步增加強(qiáng)度。這個固化不僅增加蝕刻抵抗效果，而且增加電抗蝕性，這樣合成樹脂也可以用作接線的絕緣層。
后面的描述針對在固化后去除整個襯底20的步驟。在固化合成樹脂12后，這樣得到的結(jié)構(gòu)固定到平板上，如玻璃平板，使其合成樹脂12側(cè)與之接觸。然后，不覆蓋有合成樹脂12的襯底40部分，通過噴霧方法、浸泡方法等等去除。當(dāng)襯底40由金屬制成時，如不銹鋼、鋁、銅、鈦等等，使用氯化鐵溶液、硝酸銅溶液等等。
當(dāng)襯底40被完全蝕刻時，作為下電極2a的鉑(Pt)層用作終止層，這樣完成蝕刻。在這個過程中，襯底40被去除，并且被作為形狀保持片的合成樹脂12取代。在這種情況下，壓電元件3可以不使用粘合劑等等而轉(zhuǎn)移。更進(jìn)一步，由于除了形狀保持片以外的部分也預(yù)先形成圖樣，那么能夠不受限制地形成致動器形狀和接線。
下電極2a從中導(dǎo)出的部分，在去除襯底后，可以通過電鍍從絕緣層形成，這在圖中未畫出。可選地，在制備壓電薄膜的過程中，下電極從中導(dǎo)出的通孔，可以提供在作為絕緣層的合成樹脂中，這樣下電極可以從通孔導(dǎo)出到圖中的上側(cè)。
圖8G到8J顯示了使用金屬掩模的制備方法。使用金屬掩模，壓電元件3的膜只形成在壓電元件3需要形成的襯底部分上。由此，在圖8G到8J中，不使用金屬掩模的制備方法中描述的蝕刻壓電元件3的步驟被省略。這樣，在形成膜后，施加合成樹脂12來覆蓋壓電元件3，使壓電元件3不接觸蝕刻劑，其中蝕刻劑用于蝕刻襯底。襯底40如上面一樣被蝕刻。在去除襯底后，下電極2a從中導(dǎo)出的部分，可以通過電鍍等等從絕緣層形成，其中下電極2a從中導(dǎo)出的部分在圖中未畫出?？蛇x地，在制備壓電薄膜的過程中，下電極從中導(dǎo)出的通孔可以提供在作為絕緣層的合成樹脂中，并且下電極可以從通孔導(dǎo)出到圖中的上側(cè)。
圖9A到9E顯示了使用不制備成致動器形狀的襯底40，來生產(chǎn)致動器的方法。其中襯底40制備成致動器的部分，并且襯底40的部分被去除。
圖9A到9E顯示了不使用金屬掩模形成壓電元件3的膜，然后使用光刻技術(shù)等等使元件成型的步驟，其中壓電元件3包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。由于已經(jīng)參考圖8A到8F具體描述，相對于使用金屬掩模制備元件步驟的描述不再重復(fù)。
形成壓電元件3的膜、施加并固化合成樹脂12和形成接線的方法，與圖8A到8J顯示的情況相同，由此它們的描述不再重復(fù)。顯著的區(qū)別是，合成樹脂12也施加到襯底40的背面(壓電薄膜形成的相反表面)，并且通過部分去除合成樹脂12形成圖樣的步驟。在圖9A到9E中，壓電薄膜形成在襯底40上，然后合成樹脂12施加其上，并固化。此后，合成樹脂12被施加到襯底40的背面(壓電薄膜形成的相反表面)。它固定在玻璃的光滑襯底等等上，使襯底40背面向上。在這種狀態(tài)下，合成樹脂12通過離心、輥壓或浸泡方法施加。在這種情況下，當(dāng)是感光性的、紫外固化類型的等等時，合成樹脂12使用掩模等等暴露在光下，而形成圖樣。當(dāng)不是感光性的、此外固化類型的等等時，施加合成樹脂12，然后使用激光等等形成圖樣。圖樣特別適于去除壓電元件3下的襯底40。換句話說，只有壓電元件3下的襯底防止覆蓋有合成樹脂12。在形成這個圖樣后，這樣施加的合成樹脂12使用高溫爐，在增加的溫度下固化，用于進(jìn)一步增強(qiáng)它的抗酸性和機(jī)械強(qiáng)度。此后，襯底40通過蝕刻去除。為了通過蝕刻去除襯底40，這樣得到的襯底被固定到玻璃基底等等上，使它形成圖樣的表面向上。然后，通過噴霧方法、浸泡方法等等，不覆蓋有合成樹脂12的襯底40部分被去除。當(dāng)襯底40是金屬時，如不銹鋼、鋁、銅、鈦等等，使用氯化鐵溶液、硝酸銅溶液等等。
當(dāng)襯底40的部分被完全蝕刻時，作為下電極2a的鉑(Pt)層用作終止層，這樣蝕刻完成。在這個過程中，襯底40的部分被去除，并且被用作形狀保持片的合成樹脂12取代。在這種情況下，壓電元件3可以不使用粘合劑等等而被轉(zhuǎn)移。
當(dāng)襯底導(dǎo)電時，下電極2a從襯底導(dǎo)出，這在圖中未畫出。當(dāng)襯底不導(dǎo)電時，或者盡管襯底導(dǎo)電，但當(dāng)從襯底導(dǎo)出產(chǎn)生一些問題時，允許下電極2a導(dǎo)出的部分在去除襯底后，通過電鍍等等從絕緣層形成，或者在制備薄膜過程中，用于導(dǎo)出下電極2a的通孔，可以提供在作為絕緣層的合成樹脂中，并且下電極可以從通孔導(dǎo)出到圖中的上側(cè)。
后面的描述針對使用金屬掩模的制備方法。當(dāng)形成壓電元件的膜時，壓電元件3使用金屬掩模，只形成在需要形成的襯底部分上。由此，在圖8A到8F中，不使用金屬掩模的制備方法中描述的蝕刻壓電元件3的步驟被省略。在形成膜后，施加合成樹脂12來覆蓋壓電元件3，使壓電元件3不接觸蝕刻劑，其中蝕刻劑用于蝕刻襯底。如不使用金屬掩模的情況一樣，執(zhí)行襯底40的蝕刻。
圖10A到10D顯示了使用不被制備成致動器形狀的襯底，生產(chǎn)致動器的方法，其中襯底制備成致動器的部分，并且整個襯底通過蝕刻、拋光、磨光或CMP方法制備得更薄。
圖10A到10D顯示了不使用金屬掩模形成壓電元件3，然后使用光刻技術(shù)等等使元件成型的步驟，其中壓電元件3包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。由于已經(jīng)參考圖8G到8J具體描述，相對于使用金屬掩模制備元件步驟的描述不再重復(fù)。
形成壓電元件3的膜、施加并固化合成樹脂12和形成接線的方法，與圖8A到8J顯示的情況相同，由此它們的描述不再重復(fù)。顯著的區(qū)別是將襯底制備得更薄的方法。方法如后面具體描述。當(dāng)采用蝕刻方法，并且襯底40是金屬時，如不銹鋼、鋁、銅、鈦等等，使用氯化鐵溶液、硝酸銅溶液等等執(zhí)行蝕刻。在蝕刻過程中，當(dāng)不覆蓋有合成樹脂12時，壓電薄膜將與襯底40一起蝕刻。然而在前面的步驟中，壓電薄膜1已經(jīng)被覆蓋有合成樹脂12，由此不產(chǎn)生這樣的問題。換句話說，壓電薄膜1上覆蓋有合成樹脂12是重要的。合成樹脂12特別對酸性蝕刻劑具有抵抗性，由此適于這樣的制備。襯底40被蝕刻的程度，根據(jù)獲得的致動器所需的機(jī)械強(qiáng)度和位移量級確定。通過調(diào)整采用的蝕刻劑濃度、蝕刻時間、蝕刻劑的溫度和蝕刻方法，可以控制程度，盡管這些條件根據(jù)使用蝕刻劑而不同。通常地，蝕刻方法包括噴霧方法和浸泡方法。特別地，在噴霧方法中，通過調(diào)整噴霧的蝕刻劑液滴尺寸、噴霧壓力、蝕刻劑溫度等等，可以控制蝕刻速度和一致性。
在拋光方法和磨光方法中，固定的襯底40被附著到夾具上，然后放置在拋光盤上。當(dāng)金剛石膏等等噴到襯底40上時，拋光盤以恒定速度旋轉(zhuǎn)，這樣襯底40被拋光。
CMP方法與拋光或磨光方法相似。然而，在CMP方法中，當(dāng)酸性溶液而不是金剛石膏等等噴到襯底40上時，以化學(xué)方式執(zhí)行蝕刻。襯底使用這樣的方法被制備得更薄。
在這樣的過程中，襯底被去除，并被作為形狀保持片的合成樹脂取代。在這種情況下，壓電元件可以不使用粘合劑等等而轉(zhuǎn)移。更進(jìn)一步，當(dāng)除了形狀保持片以外的部分也預(yù)先形成圖樣時，能夠不受限制地形成致動器形狀和接線。
當(dāng)襯底導(dǎo)電時，下電極2a從襯底導(dǎo)出，這沒有在圖中顯示。當(dāng)襯底不導(dǎo)電，或者即使襯底導(dǎo)電，但當(dāng)從襯底導(dǎo)出產(chǎn)生一些問題時，在制備壓電薄膜的過程中，用于導(dǎo)出下電極2a通孔可以預(yù)形成在作為絕緣層的合成樹脂中，并且下電極可以從通孔導(dǎo)出到圖中的上側(cè)。
圖11A到11E顯示了使用不制備成致動器形狀的襯底，生產(chǎn)致動器的方法，其中襯底制備成致動器的部分，并且襯底的部分被制備得更薄。
圖11A到11E顯示了不使用金屬掩模形成壓電元件3，然后使用光刻技術(shù)等等使元件成型的步驟，其中壓電元件3包括下電極2a、壓電薄膜1和上電極2b。由于已經(jīng)參考圖8G到8J具體描述，相對于使用金屬掩模制備元件步驟的描述不再重復(fù)。
形成壓電元件3的膜、施加并固化合成樹脂12和形成接線的方法，與圖8A到8J顯示的情況相同，由此它們的描述不再重復(fù)。顯著的區(qū)別是當(dāng)控制蝕刻速度和一致性時，蝕刻襯底40。襯底40被蝕刻的程度，根據(jù)獲得的致動器所需的機(jī)械強(qiáng)度和位移量級來確定?？梢酝ㄟ^調(diào)整采用的蝕刻劑濃度、蝕刻時間、蝕刻劑的溫度和蝕刻方法，來控制程度，盡管這些條件根據(jù)使用蝕刻劑而不同。通常地，蝕刻方法包括噴霧方法和浸泡方法。特別地，在噴霧方法中，可以通過調(diào)整噴霧的蝕刻劑液滴尺寸、噴霧壓力、蝕刻劑溫度等等，來控制蝕刻速度和一致性。
通過控制上述條件，可以生產(chǎn)致動器，使襯底制備成具有更薄的部分。當(dāng)襯底導(dǎo)電時，下電極2a從襯底導(dǎo)出，這沒有在圖中顯示。當(dāng)襯底不導(dǎo)電，或者盡管襯底導(dǎo)電，但當(dāng)從襯底導(dǎo)出會產(chǎn)生一些問題時，在制備壓電薄膜的過程中，用于導(dǎo)出下電極2a的通孔，可以預(yù)形成在作為絕緣層的合成樹脂中，并且下電極可以從通孔導(dǎo)出到圖中的上側(cè)。
磁頭支持結(jié)構(gòu)包括滑塊14；懸架15，用于支持滑塊14；基底盤16，用于固定懸架15，承重梁(圖中未畫出)，用于將負(fù)載加在滑塊14上；和信號系統(tǒng)(圖中未畫出)，部分地或作為整體形成。安裝有磁頭元件13的滑塊14，在旋轉(zhuǎn)的或運行的記錄介質(zhì)上飛行或滑動。信號系統(tǒng)電連接磁頭元件13與信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備的記錄/重現(xiàn)電路。信號系統(tǒng)的接線和懸架通過印刷電路方式，直接或間接地提供有接線。
當(dāng)與懸架15結(jié)合在一起時，精細(xì)驅(qū)動的致動器，放置在滑塊14與基底盤16之間，其中滑塊14包括磁頭元件13。
如圖13A所示，致動器由大約10到30μm厚的不銹鋼形成，作為各自精細(xì)驅(qū)動元件18的基底材料與壓電薄膜。精細(xì)驅(qū)動元件18彎曲，而與磁盤表面19垂直。
更進(jìn)一步，如圖13B所示，各自的精細(xì)驅(qū)動元件18定位，來確定相對于垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面的至少15°角。
相位反向相差90度的驅(qū)動電壓，加到各自的精細(xì)驅(qū)動元件18上，使它們重復(fù)地伸長或縮短。通過伸長和縮短，懸架15和滑塊14及固定到懸架15上的磁頭元件13，如圖14A所示旋轉(zhuǎn)。更進(jìn)一步，當(dāng)驅(qū)動電壓在相位上相反時，懸架15和滑塊14及固定到懸架15上的磁頭元件13，如圖14B所示在相反方向上旋轉(zhuǎn)。
各自的精細(xì)驅(qū)動元件18定位，來確定相對于平面21的至少大約15°角，其中平面21垂直于磁盤表面。由于當(dāng)角度小時(大約0°到小于15°)，滑塊14趨于受到影響，這將要通過旋轉(zhuǎn)磁盤減小滑塊14上的影響(空氣粘性摩擦力)。上述結(jié)構(gòu)允許相對于軌跡的高度精確定位。
上面，不銹鋼用作致動器的基底材料。然而，只要具有彈簧性能和抗熱性能，任何材料可以用作基底材料，并且甚至在很薄時也可以確保相當(dāng)水平的剛性。
圖15A和15B、圖16A和16B與圖17A和17B，顯示了根據(jù)本發(fā)明的二級致動器的結(jié)構(gòu)，其中合成樹脂12施加到精細(xì)驅(qū)動元件18上。
當(dāng)精細(xì)驅(qū)動元件18具有高剛性時，由于驅(qū)部元件導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)，滑塊14和固定到懸架15上的磁頭元件13的移動距離(位移)，大約是當(dāng)精細(xì)驅(qū)動元件18獨自移動(懸臂梁形)時得到位移的四分之一。
這由于每對精細(xì)驅(qū)動元件18兩端的固定和限制，導(dǎo)致的損失而產(chǎn)生。由此，當(dāng)合成樹脂12用于精細(xì)驅(qū)動元件18時，各自的驅(qū)動元件18產(chǎn)生的力，可以有效地傳輸?shù)綉壹?5和滑塊14及固定到懸架15上的磁頭元件13上，這樣可以得到大量的位移。
作為使用合成樹脂12的方法，所有的致動器部分、形狀保持片等等，如圖15A和15B所示，可以使用柔性和彈性材料而取代，如合成樹脂12，使精細(xì)驅(qū)動元件18的位移盡可能大地增加，或者如圖16A和16B所示，只有精細(xì)驅(qū)動元件18可以被這樣的材料取代?？蛇x地，如圖17A和17B所示，所有的致動器部分、形狀保持片等等，可以由蝕刻等等制備得更薄，或者只有精細(xì)驅(qū)動元件18可以由蝕刻等等制備得更薄。
使用這樣的方法減小剛性，這樣可以增加精細(xì)驅(qū)動元件18的位移。而且，一對精細(xì)驅(qū)動元件18彼此限制時的狀態(tài)，可以通過精細(xì)驅(qū)動元件18的柔性結(jié)構(gòu)釋放，這導(dǎo)致位移的增加，其中上述狀態(tài)減小效率。
如圖18所示，限制釋放部件20可以使用合成樹脂12，在各自精細(xì)驅(qū)動元件18的兩端形成。
生產(chǎn)方法參考圖3A到11E具體描述，由此，其描述不再重復(fù)。
如圖15A和15B所示，由于使用柔性和彈性材料，如合成樹脂12，來取代所有的致動器部分、形狀保持片等等，除了驅(qū)動部分以外的部分剛性減小，這樣當(dāng)機(jī)械特點中的一些問題產(chǎn)生時，這樣的問題通過例如，增加支持點17來解決，如圖19所示，其中支持點17由合成樹脂12形成。
生產(chǎn)致動器的方法參考圖3A到11E具體描述，由此，其描述不再重復(fù)。
圖21A、21B、21C和21D顯示了致動器的移動。圖21A顯示了當(dāng)電壓加在圖中右側(cè)的壓電元件3上時的移動。當(dāng)圖中的上部被固定，并且電壓加在圖中右側(cè)的梁部分上時，壓電元件3彎曲，并且在它與固定端相反一側(cè)的自由端移動到右邊。另一方面，如圖21B和21D所示，當(dāng)電壓加在圖中左側(cè)的梁部分上時，定位在圖中左側(cè)的壓電元件3彎曲，并且在它與固定端相反一側(cè)的自由端移動到左邊。實施例5圖22A1、22A2、22B1、22B2、22C1、22C2、22D1和22D2，顯示了根據(jù)本發(fā)明的壓電致動器的接線結(jié)構(gòu)。
圖22A1是透視圖，顯示了接線形成，并與襯底一起彎曲，而形成三維結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。圖22A2是剖視圖，顯示了接線形成，并通過擠壓制備成彎曲的狀態(tài)。
導(dǎo)電的不銹鋼材料等等用于襯底40，并且下電極2a從襯底40導(dǎo)出。另一方面，為了導(dǎo)出上電極2b，制備襯底40上的壓電元件，合成樹脂4形成圖樣，作為上電極2b上的絕緣層，并且通孔7形成在作為絕緣層的合成樹脂4中，來允許上電極2b從中導(dǎo)出。在合成樹脂4在氮氣氣氛中熱制備而固化后，銅接線通過電鍍形成。形成銅接線后，施加合成樹脂4來形成覆蓋層，形成圖樣，并且在氮氣氣氛中熱制備而固化。此后，這樣得到的結(jié)構(gòu)與襯底一起使用擠壓而被彎曲。結(jié)果，形成三維結(jié)構(gòu)。
這樣使用合成樹脂4形成接線，允許電極導(dǎo)出，而不損失彎曲接線部分的導(dǎo)電性。
圖22B1是透視圖，顯示了接線形成，并與襯底一起彎曲，而形成三維結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，其中相應(yīng)于接線彎曲部分的襯底部分被去除，使導(dǎo)電性損失不由于接線的斷裂等等而產(chǎn)生。
圖22B2是剖視圖，顯示了接線形成，并通過擠壓制備成彎曲的狀態(tài)。
形成接線的方法與圖22A1和22A2顯示的情況相同，由此其描述不再重復(fù)。在形成接線結(jié)構(gòu)后，相應(yīng)于彎曲部分的襯底部分，通過濕蝕刻等等被蝕刻而去除。例如，當(dāng)襯底是金屬時，如不銹鋼，可以使用氯化鐵溶液。具有這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)接線與表面一起彎曲，而形成三維結(jié)構(gòu)時，導(dǎo)電性損失不由于接線發(fā)生斷裂等等而產(chǎn)生。以這種方式，當(dāng)接線使用合成樹脂4形成，并且相應(yīng)于彎曲部分的襯底部分被去除時，由于在通過擠壓的彎曲制備中，加到接線彎曲部分上的力被分散，所以能夠?qū)С鲭姌O，而不產(chǎn)生接線彎曲部分的導(dǎo)電性損失。
圖22C1是透視圖，顯示了接線形成，并與襯底一起彎曲，而形成三維結(jié)構(gòu)時的狀態(tài)，其中彎曲方向與圖22A1顯示的情況相反。圖22C2是剖視圖，顯示了接線形成，并通過擠壓制備成彎曲的狀態(tài)。形成接線和通過擠壓形成三維彎曲結(jié)構(gòu)的方法，與圖22A1顯示的情況相同，由此其描述不再重復(fù)。在這種情況下，由于接線結(jié)構(gòu)定位在襯底40外，接線本身通過襯底40拉出，由此促使導(dǎo)電性損失的可能性很大。由此，與接線形成在襯底40內(nèi)的情況相比，通過電鍍形成的銅接線被做得更厚。而且，當(dāng)用作絕緣層的合成樹脂4也形成得有些厚時，能夠在三維結(jié)構(gòu)上形成接線。
圖22D1是透視圖，顯示了接線形成，并與襯底一起彎曲，而形成三維結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，其中相應(yīng)于接線彎曲部分的襯底部分被去除，使導(dǎo)電性損失不由于接線的斷裂等等而產(chǎn)生。
圖22D2是剖視圖，顯示了接線形成，并通過擠壓制備成彎曲的狀態(tài)。
為了進(jìn)一步提高圖22C1顯示的三維接線結(jié)構(gòu)的可靠性，相應(yīng)于接線彎曲部分的襯底40部分被去除。以這種方式，當(dāng)接線使用合成樹脂4形成，并且相應(yīng)于彎曲部分的襯底部分被去除時，由于在通過擠壓的彎曲制備中，加到接線彎曲部分上的力被分散，所以能夠?qū)С鲭姌O，而不促使接線彎曲部分的導(dǎo)電性損失。
本發(fā)明的致動器，可以施加到例如后面的用途(設(shè)備)中。與光學(xué)相關(guān)的那些設(shè)備(1)那些具有用于反射光的設(shè)備，包括例如打印機(jī)、投影顯示器、條形碼讀取機(jī)、掃描儀等等。
(2)薄膜驅(qū)動的反射鏡陣列。
(3)光學(xué)微元件光開關(guān)元件、調(diào)焦設(shè)備、聚焦調(diào)整鏡等等。
(4)光學(xué)調(diào)整設(shè)備光學(xué)儀器如照相機(jī)、攝像機(jī)、內(nèi)窺鏡等等。
(5)各種反射鏡。泵(6)噴墨打印機(jī)。
(7)離子發(fā)生器空氣清新器、加濕器、吸塵器。電動機(jī)(8)壓電直線電動機(jī)、光拾取器、超聲電動機(jī)壓電諧振器(9)振蕩元件(10)甄別器(11)濾波器傳感器(12)壓力傳感器(13)加速度傳感器(14)沖擊傳感器(15)AE(發(fā)聲)傳感器(16)超聲傳感器(17)角速度傳感器(18)重力傳感器機(jī)械施加(19)微動繼電器(20)超薄薄膜鍵盤(21)流體控制閥(22)用于硬盤驅(qū)動器(HDD)的致動器例子本發(fā)明將使用后面的特定例子來進(jìn)一步具體描述。例1作為第一個實驗，當(dāng)致動器部分的一對精細(xì)驅(qū)動元件，與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的每個角度改變時，測量提供有磁頭元件的滑塊的位移。作為致動器的基底材料的不銹鋼的厚度，設(shè)置為20μm。驅(qū)動電壓設(shè)置為恒定±3V，并且頻率為1kHz。位移通過激光多普勒方法測量。結(jié)果顯示在圖13C中。在這種情況下，磁盤以1000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)磁盤靜止時，位移幾乎不依靠角度而決定，但當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時，在角度小于15度的情況下，由于空氣粘性摩擦力，位移減小?？紤]到上面的結(jié)果，當(dāng)考慮位移和粘性時，驅(qū)動元件與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的適當(dāng)角度，至少為大約15度。例2在致動器部分中，使用了不銹鋼襯底，通過蝕刻制備成致動器形狀。
制備的襯底放置在襯底支架上，支架放置在濺射設(shè)備的工作室內(nèi)。然后，工作是抽成真空狀態(tài)(2.0×10-4帕的真空度)。在確定襯底溫度增加到至少大約500℃時，鈦(Ti)膜形成具有50nm的厚度，作為粘合層9，并且具有大約50到200nm厚度的鉑(Pt)層作為下電極層。鈦膜用于增加襯底與鉑膜之間的粘合強(qiáng)度。由此，當(dāng)它們之間的粘合強(qiáng)度高時，鉑膜可以直接形成在襯底上，而不形成鈦膜。然后，作為內(nèi)涂層的PbLiTi膜，促使壓電薄膜的鈦酸鉛基PbZrTiO3的晶粒定位，PbLiTi膜形成具有10到50nm的厚度。此后，作為壓電薄膜的PbZrTiO3膜形成具有2.5μm的厚度。在確定襯底溫度減小到大約100℃或更低時，作為上電極的金(Au)膜形成具有100到200nm的厚度。
下面，具有這樣形成的膜的襯底，從真空工作室中取出，并且使用光刻技術(shù)形成壓電元件。
開始，用于制備上電極的抗蝕劑被施加。用于制備的抗蝕劑樹脂是Shipley公司生產(chǎn)的“S-1800”。具有膜的不銹鋼襯底固定到玻璃基底上，然后抗蝕劑施加其上。在這種情況下采用的施加方法是離心方法。此后，襯底在爐中以90℃預(yù)烘干15分鐘，然后取出并暴露在光下。曝光使用光掩模來執(zhí)行。在曝光后，襯底浸入生長溶液中進(jìn)行生長。在生長后，襯底在爐中以120℃再烘干30分鐘，這樣增加抗蝕劑的蝕刻抵抗性。在上面的過程中，抗蝕劑形成圖樣，然后上電極通過濕蝕刻制備。包括碘化鉀(KI)、碘(I2)和水(H2O)的液體混合物，用作蝕刻劑。在蝕刻后，襯底被純水清洗，然后干燥?？刮g劑樹脂具有大約1.0μm的厚度。上電極的制備狀態(tài)通過光學(xué)顯微鏡檢查。當(dāng)沒有發(fā)現(xiàn)任何問題時，執(zhí)行壓電薄膜的后續(xù)制備。
壓電薄膜使用緩沖的氫氟酸制備。緩沖的氫氟酸放入燒杯中，然后加熱到大約60℃，其中浸入具有玻璃基底的襯底，玻璃基底用于將其固定。連續(xù)地攪拌緩沖的氫氟酸，而具有相同的濃度。在蝕刻后，襯底被純水清洗，然后干燥。作為下一步，下電極被制備。用于制備上電極和壓電薄膜的抗蝕劑被去除，并且新施加用于制備下電極的抗蝕劑。在使用抗蝕劑后，使用光掩模暴露在光下。與用于形成上電極和壓電薄膜的圖樣，和下電極接線的圖樣相比，光掩模中形成的圖樣具有大一倍的形狀。在暴露到光下并生長后，下電極通過干蝕刻制備。在干蝕刻后，抗蝕劑被去除并且襯底被清洗。在清洗后，新施加抗蝕劑。這里使用的抗蝕劑樹脂是Sumitomo Bakelite有限公司生產(chǎn)的“CRC-8300”，是包括聚酰亞胺樹脂的正感光樹脂?？刮g劑使用離心機(jī)施加。襯底固定到具有光滑表面的基底上，如玻璃襯底，如在蝕刻襯底的情況中一樣。當(dāng)離心機(jī)允許以3000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，包括聚酰亞胺的抗蝕劑樹脂一致地施加到襯底上。在這種情況下，襯底背面(其上不形成壓電元件)緊密接觸固定的襯底，由此，包括聚酰亞胺的抗蝕劑樹脂不施加到背面。在施加后，抗蝕劑樹脂暴露在光下，并生長而形成圖樣。光掩模的圖樣具有與制備的襯底實質(zhì)相同的形狀，但是比制備的襯底大一倍。然后，具有形成圖樣的抗蝕劑的襯底，在氮氣氣氛中烘干，來固化抗蝕劑樹脂。烘干使用內(nèi)部被氮氣取代的加熱爐，在150到320℃的溫度下加熱30分鐘。聚酰亞胺樹脂具有2.0μm的厚度。
襯底從爐中取出，并且制備的襯底被去除。氯化鐵溶液噴到被去除的襯底上，這樣，制備的襯底被去除。
這樣，壓電元件不使用粘合劑等等，從不銹鋼襯底上轉(zhuǎn)移到合成樹脂的聚酰亞胺樹脂上。
然后，為了得到彎曲的結(jié)構(gòu)，形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂，配合到擠壓的模具中。
此后，用于接線和精細(xì)驅(qū)動元件的柔性襯底，通過焊接導(dǎo)線而電連接。然后，滑塊和基底盤與其連接，這樣形成磁頭支持機(jī)構(gòu)。例3在致動器部分中，使用了通過蝕刻制備成致動器形狀的不銹鋼襯底。
下電極、壓電薄膜和上電極由金屬掩模形成，金屬掩模由放置在襯底上，厚度大約為0.1mm的不銹鋼形成。制備的襯底和金屬掩模放置在襯底支架上，然后放置在濺射設(shè)備的工作室內(nèi)。然后，工作室抽成真空狀態(tài)。在確定襯底溫度增加到至少大約500℃后，鈦(Ti)膜形成具有大約50nm的厚度，作為粘合層9，并且鉑(Pt)層形成具有大約50到200nm的厚度，作為下電極層。鈦膜用于增加襯底與鉑層之間的粘合強(qiáng)度。由此，當(dāng)它們之間的粘合強(qiáng)度高時，鉑層可以直接形成在襯底上，而不形成鈦膜。然后，作為內(nèi)涂層的PbLiTi膜，促使壓電薄膜的鈦酸鉛基PbZrTiO3的晶粒定位，PbLiTi膜形成具有10到50nm的厚度。此后，作為壓電薄膜的PbZrTiO3膜形成具有2.5μm的厚度。在確定襯底溫度減小到大約100℃或更低時，作為上電極的金(Au)膜形成具有100到200nm的厚度。
使用金屬掩模形成這個膜的方法，能夠省略使用光刻技術(shù)制備壓電元件的步驟。在確定襯底溫度減小到常溫后，襯底從真空工作室中取出。然后，在例2中使用的包括聚酰亞胺的正感光樹脂，使用離心機(jī)施加。襯底固定到具有水平表面的基底上，如玻璃基底，如在襯底被蝕刻情況下一樣。當(dāng)離心機(jī)允許以3000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，聚酰亞胺樹脂一致地施加到襯底上。在這種情況下，襯底背面(其上不形成壓電薄膜)緊密接觸固定的襯底，由此聚酰亞胺樹脂不施加到背面。在施加后，聚酰亞胺樹脂暴露在光下，并生長而形成圖樣。光掩模的圖樣具有與制備的襯底實質(zhì)相同的形狀，但比制備的襯底大一倍。然后，具有形成圖樣的樹脂的襯底，在氮氣氣氛中烘干，來固化聚酰亞胺樹脂。使用內(nèi)部空氣被氮氣取代的加熱爐，在150到320℃烘干30分鐘。
具有形成圖樣的樹脂的襯底從爐中取出，并且去除制備的襯底。氯化鐵溶液噴到被去除的襯底上，這樣，制備的襯底被去除。聚酰亞胺樹脂具有2.0μm的厚度。
這樣，壓電元件不使用粘合劑等等，從不銹鋼襯底上轉(zhuǎn)移到合成樹脂的聚酰亞胺樹脂上。
然后，為了得到彎曲的結(jié)構(gòu)，形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂，配合到被擠壓的模具中。此后，用于接線和精細(xì)驅(qū)動元件的柔性結(jié)構(gòu)，通過焊接導(dǎo)線而電連接。
然后，滑塊和基底盤與其結(jié)合在一起，這樣形成磁頭支持機(jī)構(gòu)。
在這個例子中，不銹鋼用于襯底。然而，即使使用其它金屬、MgO(氧化鎂)、Si(硅)等等的單晶襯底，磁頭支持機(jī)構(gòu)也可以以相同的方式形成。例4在致動器部分中，使用了通過蝕刻制備成致動器形狀的不銹鋼襯底。在這個例子中，采用了這樣的生產(chǎn)方法，其中制備的襯底被制備得更薄。形成壓電元件、施加聚酰亞胺樹脂和形成致動器形狀的方法，與例2中的相同，由此它們的描述不再重復(fù)。
例2與本例子之間的差異是，整個不銹鋼襯底被去除，還是制備得更薄。
在形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂被固化后，氯化鐵溶液噴到其上。被去除的不銹鋼的厚度，通過控制噴霧時間來控制。在大約10μm的不銹鋼被去除后，襯底被清洗，然后干燥。下面，為了得到彎曲的結(jié)構(gòu)，形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂，在大約60到80℃的增加的溫度下，配合到擠壓的模具中。然后，冷卻并取出。這樣形成沿模具的彎曲結(jié)構(gòu)。
此后，用于接線和精細(xì)驅(qū)動元件的柔性結(jié)構(gòu)，通過焊接導(dǎo)線而電連接。
然后，滑塊和基底盤與其結(jié)合在一起，這樣形成磁頭支持機(jī)構(gòu)。
在這個例子中，不銹鋼用于襯底。然而，即使使用其它金屬、MgO(氧化鎂)、Si(硅)等等的單晶襯底，磁頭支持機(jī)構(gòu)也可以以相同的方式形成。例5在致動器部分中，使用了通過蝕刻制備成致動器形狀的不銹鋼襯底。在這個例子中，采用了這樣的生產(chǎn)方法，其中制備的襯底部分被去除。形成壓電元件、施加聚酰亞胺樹脂和形成致動器形狀的方法，與例2中的相同，由此它們的描述不再重復(fù)。
在形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂被固化后，這時，聚酰亞胺樹脂施加到襯底背面，然后形成圖樣。
在加熱并固化聚酰亞胺樹脂后，襯底固定到水平基底上，如玻璃基底上，襯底背面向上。然后，聚酰亞胺樹脂通過離心機(jī)施加到背面。在施加后，在爐中預(yù)烘干，然后使用光掩模暴露到光下，并生長來去除不必要的材料。在生長后，相應(yīng)于壓電元件形成的部分，除了與壓電元件形成一側(cè)相反的襯底部分，聚酰亞胺樹脂當(dāng)施加時形成圖樣。在形成圖樣后，聚酰亞胺樹脂在氮氣氣氛的爐中，在150到320℃的增加的溫度下固化30分鐘。
然后，不覆蓋有聚酰亞胺樹脂的不銹鋼部分，通過噴蝕刻的氯化鐵溶液而去除。這個方法能夠得到這樣的結(jié)構(gòu)，其中不覆蓋有聚酰亞胺樹脂的整個不銹鋼部分被去除。
不覆蓋有聚酰亞胺樹脂，而被去除的不銹鋼部分的厚度，通過調(diào)整蝕刻劑的濃度、噴霧壓力、噴霧的蝕刻劑的量或噴霧時間來控制。由此，也能夠不去除整個不銹鋼，而保留適當(dāng)厚度的不銹鋼。
為了得到彎曲的結(jié)構(gòu)，形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂，配合到被擠壓的模具中。此后，用于接線和精細(xì)驅(qū)動元件的柔性襯底，通過焊接導(dǎo)線而電連接。
然后，滑塊和基底盤與其結(jié)合在一起，這樣形成磁頭支持機(jī)構(gòu)。
在這個例子中，不銹鋼用于襯底。然而，即使使用其它金屬、MgO(氧化鎂)、Si(硅)等等的單晶襯底，磁頭支持機(jī)構(gòu)也可以以相同的方式形成。例6對于膜的形成，使用了MgO單晶襯底。襯底放置在襯底支架上，然后放置在濺射設(shè)備的工作室中。然后，工作室抽成真空狀態(tài)。在確定襯底溫度增加到至少大約500℃后，鉑(Pt)層形成具有大約50到200nm的厚度，用作下電極層。然后，作為內(nèi)涂層的PbLiTi膜，促使壓電薄膜的鈦酸鉛基PbZrTiO3的晶粒定位，PbLiTi膜形成具有10到50nm的厚度。此后，作為壓電薄膜的PbZrTiO3膜形成具有2.5μm的厚度。在確定襯底溫度減小到大約100℃或更低時，作為上電極的金(Au)膜形成具有100到200nm的厚度。
然后，具有這樣形成的膜的襯底，從真空工作室中取出，并且使用光刻技術(shù)形成壓電元件。
開始，施加例2中使用的抗蝕劑樹脂，用于制備上電極。然后，抗蝕劑使用離心機(jī)，施加到具有膜的襯底上。此后，在爐中以90℃預(yù)烘干15分鐘，取出，然后暴露在光下。曝光使用光掩模執(zhí)行。在曝光后，浸入生長溶液用于生長。在生長后，在爐中以大約120℃再烘干30分鐘，這樣，增強(qiáng)抗蝕劑的蝕刻抵抗性。在上面的過程中，抗蝕劑形成圖樣，然后上電極通過濕蝕刻制備。包括碘化鉀(KI)、碘(I2)和水(H2O)的液體混合物用作蝕刻劑。在蝕刻后，襯底使用純水清洗，然后干燥。制備的上電極的狀態(tài)，使用光學(xué)顯微鏡檢查。當(dāng)沒有發(fā)現(xiàn)問題時，執(zhí)行壓電薄膜的后續(xù)制備過程。
壓電薄膜使用緩沖的氫氟酸制備。緩沖的氫氟酸放入燒杯中，然后加熱到大約60℃，其中浸入具有玻璃基底的襯底，其中玻璃基底用于將其固定。緩沖的氫氟酸被連續(xù)攪拌，來具有恒定的濃度。在蝕刻后，襯底用純水清洗，然后干燥。作為下一個步驟，下電極被制備。用于制備上電極和壓電薄膜抗蝕劑被去除，并且新施加用于制備下電極的抗蝕劑。在施加抗蝕劑后，使用光掩模暴露在光下。與用于形成上電極和壓電薄膜的圖樣，和下電極接線的圖樣相比，光掩模中形成的圖樣具有大一倍的形狀。在曝光和生長后，下電極通過干蝕刻制備。在干蝕刻后，抗蝕劑被去除并且襯底被清洗。在清洗后，施加聚酰亞胺樹脂。特別地，當(dāng)離心機(jī)允許以3000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，聚酰亞胺樹脂使用離心機(jī)，一致地施加在襯底上。在施加后，聚酰亞胺樹脂暴露在光下，并生長而形成圖樣。光掩模的圖樣具有與制備的襯底實質(zhì)相同的形狀，但比制備的襯底大一倍。然后，具有形成圖樣的聚酰亞胺樹脂的襯底，在氮氣氣氛中烘干，來固化聚酰亞胺樹脂。使用內(nèi)部空氣被氮氣取代的加熱爐，在150到320℃烘干30分鐘。
在襯底從爐中取出后，通過將磷酸溶液噴到其上而去除整個襯底。
這樣，壓電元件不使用粘合劑等等，從襯底上轉(zhuǎn)移到合成樹脂的聚酰亞胺樹脂上。
然后，為了得到彎曲的結(jié)構(gòu)，形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂，配合到被擠壓的模具中。此后，用于接線和精細(xì)驅(qū)動元件的柔性結(jié)構(gòu)，通過焊接導(dǎo)線而電連接。
然后，滑塊和基底盤與其結(jié)合在一起，這樣形成磁頭支持機(jī)構(gòu)。例7對于膜的形成，使用了MgO單晶襯底。在這個例子中，采用了這樣的生產(chǎn)方法，其中襯底被制備得更薄。形成壓電元件、施加聚酰亞胺樹脂和形成致動器形狀的方法，與例6中的相同，由此它們的描述不再重復(fù)。例6與本例子的差異是，MgO襯底是作為整體去除，還是被制備得更薄。
在形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂被固化后，磷酸噴到其上。被去除的MgO襯底厚度通過控制噴霧時間而控制。在MgO襯底被去除，而保留大約10μm的襯底后，襯底被清洗，然后干燥。下面，為了得到彎曲的結(jié)構(gòu)，在大約60到80℃增加的溫度下，形成致動器形狀聚酰亞胺樹脂，配合到被擠壓的模具中。然后，冷卻并從模具中取出。這樣，形成沿模具的結(jié)構(gòu)彎曲。
此后，用于接線和精細(xì)驅(qū)動元件的柔性襯底，通過焊接導(dǎo)線而電連接。然后，滑塊和基底盤與其結(jié)合在一起，這樣形成磁頭支持機(jī)構(gòu)。在這個例子中，MgO用于襯底。然而，即使使用其它金屬、Si(硅)等等的單晶襯底，磁頭支持機(jī)構(gòu)也可以以相同的方式形成。例8對于膜的形成，使用了MgO單晶襯底。在這個例子中，采用了這樣的生產(chǎn)方法，其中襯底部分被去除。形成壓電元件、施加聚酰亞胺樹脂和形成致動器形狀的方法，與例6中的相同，由此它們的描述不再重復(fù)。
在形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂被固化后，這時將聚酰亞胺樹脂施加到襯底背面，然后形成圖樣。
在固化聚酰亞胺樹脂后，襯底固定到水平基底上，如玻璃基底，使襯底背面向上。然后，聚酰亞胺樹脂通過離心機(jī)施加到背面。在施加后，在爐中預(yù)烘干，然后使用光掩模暴露在光下，并生長而去除不必要的材料。在生長后的圖樣中，除了形成壓電薄膜相反一側(cè)的表面，相應(yīng)于形成壓電元件的部分，提供聚酰亞胺樹脂。在形成圖樣后，聚酰亞胺樹脂在氮氣氣氛的爐中，在150到320℃增加的溫度下固化30分鐘。
然后，不覆蓋有聚酰亞胺樹脂的MgO襯底部分，通過噴蝕刻的磷酸溶液而去除。這種方法能夠得到這樣的結(jié)構(gòu)，其中不覆蓋有聚酰亞胺樹脂的整個MgO襯底部分被去除。
去除的MgO襯底部分上不覆蓋有聚酰亞胺樹脂，它的厚度可以通過調(diào)整蝕刻劑的濃度、噴霧壓力、噴霧量或噴霧時間來控制。由此，也能夠不去除整個襯底，而保留適當(dāng)?shù)暮穸取?br> 為了得到彎曲的結(jié)構(gòu)，形成致動器形狀的聚酰亞胺樹脂，配合到被擠壓的模具中。此后，用于接線和精細(xì)驅(qū)動元件的柔性襯底，通過焊接導(dǎo)線而電連接。
然后，滑塊和基底盤與其結(jié)合在一起，這樣形成磁頭支持機(jī)構(gòu)。
在這個例子中，MgO用于襯底。然而，即使使用其它金屬、Si(硅)等等的單晶襯底，磁頭支持機(jī)構(gòu)也可以以相同的方式形成。例9不銹鋼片制備成懸臂梁的形狀，并且具有大約2.5μm厚度的壓電薄膜和電極形成其上。當(dāng)不銹鋼片的厚度通過蝕刻改變時，測量懸臂梁的位移。具有0μm厚度的不銹鋼片意味著只有聚酰亞胺樹脂出現(xiàn)。位移通過激光多普勒方法測量。驅(qū)動電壓設(shè)置為恒定±3V，并且頻率為1kHz。
結(jié)果如表1所示。表1
可以從上面的結(jié)果中看出，隨著作為致動器基底材料的不銹鋼片變得更薄，剛性趨于減小，這樣，位移由此增加。
隨著襯底厚度的減小，明顯剛性降低，這樣不論使用襯底的種類，可以由此得到更大的位移。例10使用根據(jù)例1的方法生產(chǎn)的致動器來測量位移。在致動器的基本結(jié)構(gòu)中，精細(xì)驅(qū)動元件與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的每個角度為60度(圖13B)，在這個例子中使用的不銹鋼具有20μm的厚度，壓電薄膜具有2.5μm的厚度，而合成樹脂具有10μm的厚度。
致動器包括一對精細(xì)驅(qū)動元件，精細(xì)驅(qū)動元件放置在圖15A和15B顯示的致動器部分中，其中所有的部分被合成樹脂取代。驅(qū)動電壓設(shè)置為恒定±3V，并且頻率為1kHz。位移通過激光多普勒方法測量。在這種情況下，磁盤允許以12000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為了比較，具有相同形狀的不銹鋼基底的致動器，也不使用合成樹脂生產(chǎn)，并且測量不銹鋼基底的致動器的位移。在使用合成樹脂形成的致動器中，位移是不銹鋼基底的致動器的大約4.4倍。
從這個實驗中，確定可以通過合成樹脂取代不銹鋼，而顯著增加位移。例11使用根據(jù)例3的方法生產(chǎn)的致動器來測量位移。在致動器的基本結(jié)構(gòu)中，精細(xì)驅(qū)動元件與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的每個角度為60度，在這個例子中使用的不銹鋼具有20μm的厚度，壓電薄膜具有2.5μm的厚度，而合成樹脂具有10μm的厚度。
致動器包括一對精細(xì)驅(qū)動元件，精細(xì)驅(qū)動元件放置在圖16A和16B顯示的致動器部分中，其中，部分驅(qū)動部分(壓電元件的形狀保持片)被合成樹脂取代。驅(qū)動電壓設(shè)置為恒定±3V，并且頻率為1kHz。位移通過激光多普勒方法測量。在這種情況下，磁盤允許以12000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為了比較，具有相同形狀的不銹鋼基底的致動器，也不使用合成樹脂生產(chǎn)，并且測量不銹鋼基底的致動器的位移。在使用合成樹脂形成的致動器中，位移是不銹鋼基底的致動器的大約4.5倍。
從這個實驗中，確定可以通過合成樹脂取代不銹鋼，而顯著增加位移。例12使用根據(jù)例4的方法生產(chǎn)的致動器來測量位移。在致動器的基本結(jié)構(gòu)中，精細(xì)驅(qū)動元件與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的每個角度為60度，在這個例子中使用的不銹鋼具有20μm的厚度，壓電薄膜具有2.5μm的厚度，而合成樹脂具有5μm的厚度。
致動器包括一對精細(xì)驅(qū)動元件，精細(xì)驅(qū)動元件放置在圖17A和17B顯示的致動器部分中，其中，不銹鋼襯底部分地覆蓋有合成樹脂，并且作為整體被蝕刻得更薄。驅(qū)動電壓設(shè)置為恒定±3V，并且頻率為1kHz。位移通過激光多普勒方法測量。在這種情況下，磁盤允許以12000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為了比較，具有相同形狀的不銹鋼基底的致動器，也不使用合成樹脂生產(chǎn)，并且測量不銹鋼基底的致動器的位移。在使用合成樹脂形成的致動器中，位移是不銹鋼基底的致動器的大約3.1倍。
從這個實驗中，確定當(dāng)不銹鋼襯底部分地覆蓋有合成樹脂，并且制備得更薄時，可以顯著地增加位移。例13使用根據(jù)例4的方法生產(chǎn)的致動器來測量位移。在致動器的基本結(jié)構(gòu)中，精細(xì)驅(qū)動元件與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的每個角度為60度，在這個例子中使用的不銹鋼具有20μm的厚度，壓電薄膜具有2.5μm的厚度，而合成樹脂具有5μm的厚度。
致動器包括一對精細(xì)驅(qū)動元件，精細(xì)驅(qū)動元件放置在圖17A和17B顯示的致動器部分中，其中，部分不銹鋼襯底部分(壓電元件上的形狀保持片)，覆蓋有合成樹脂，并且被蝕刻得更薄。驅(qū)動電壓設(shè)置為恒定±3V，并且頻率為1kHz。位移通過激光多普勒方法測量。在這種情況下，磁盤允許以12000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為了比較，具有相同形狀的不銹鋼基底的致動器，也不使用合成樹脂生產(chǎn)，并且測量不銹鋼基底的致動器的位移。在使用合成樹脂形成的致動器中，位移是不銹鋼基底的致動器的大約三倍。
從這個實驗中，確定當(dāng)不銹鋼襯底的部分(壓電元件上的形狀保持片)覆蓋有合成樹脂，并且制備得更薄時，可以顯著地增加位移。例14使用根據(jù)例5的方法生產(chǎn)的致動器來測量位移。在致動器的基本結(jié)構(gòu)中，精細(xì)驅(qū)動元件與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的每個角度為60度，使用了MgO單晶襯底，壓電薄膜具有2.5μm的厚度，而合成樹脂具有10μm的厚度。
致動器包括一對精細(xì)驅(qū)動元件，精細(xì)驅(qū)動元件放置在圖15A和15B顯示的致動器部分中，其中部分被合成樹脂取代。驅(qū)動電壓設(shè)置為恒定±3V，并且頻率為1kHz。位移通過激光多普勒方法測量。在這種情況下，磁盤允許以12000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為了比較，具有相同形狀的不銹鋼基底的致動器，也不使用合成樹脂生產(chǎn)，并且測量不銹鋼基底的致動器的位移。在使用合成樹脂形成的致動器中，位移是不銹鋼基底的致動器的大約8.1倍。位移的增加，歸因于由于不銹鋼被合成樹脂取代，使位移增加大約四倍的放大效果，和壓電薄膜的壓電常數(shù)d31特點的兩倍改進(jìn)的放大效果，它在單晶襯底上外延地生長。
從這個實驗中，確定通過整個被合成樹脂取代，可以顯著地增加位移。例15使用根據(jù)例5的方法生產(chǎn)的致動器來測量位移。在致動器的基本結(jié)構(gòu)中，精細(xì)驅(qū)動元件與垂直于磁盤表面并沿懸架縱向中心線的平面之間的每個角度為60度，使用了MgO單晶襯底，壓電薄膜具有2.5μm的厚度，而合成樹脂具有10μm的厚度。
致動器包括一對精細(xì)驅(qū)動元件，精細(xì)驅(qū)動元件放置在圖16A和16B顯示的致動器部分中，其中，部分致動器部分被合成樹脂覆蓋并取代。驅(qū)動電壓設(shè)置為恒定±3V，并且頻率為1kHz。位移通過激光多普勒方法測量。在這種情況下，磁盤允許以12000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為了比較，具有相同形狀的不銹鋼基底的致動器，也不使用合成樹脂生產(chǎn)，并且測量不銹鋼基底的致動器的位移。在使用合成樹脂形成的致動器中，位移是不銹鋼基底的致動器的大約7.8倍。位移的增加，歸因于由于不銹鋼被合成樹脂取代，使位移增加大約四倍的放大效果，和壓電薄膜的壓電常數(shù)d31特點的兩倍改進(jìn)的放大效果，它在單晶襯底上外延地生長。
從這個實驗中，確定通過MgO被合成樹脂取代，可以顯著地增加位移。例16產(chǎn)生圖22A1和22A2所示的接線結(jié)構(gòu)，并且研究在通過擠壓的彎曲制備前后，壓電元件的電學(xué)特點如何改變。壓電元件的結(jié)構(gòu)是Ti/Pt/PLT/PLT/Pt。壓電元件的膜形成在不銹鋼上。對于膜的形成，使用了金屬掩模，由此不需要制備壓電元件。下電極從不銹鋼導(dǎo)出，而對于上電極，使用聚酰亞胺樹脂作為基底絕緣層，通過電鍍形成銅接線，然后作為覆蓋層的聚酰亞胺樹脂形成圖樣。使用LCR(電阻、電容和電感)測定計，在1kHz的頻率測量電感L、電容C和電抗Z。結(jié)果如表2所示。表2
從上面的結(jié)果可以看出，確定當(dāng)彎曲制備前后具有相同的電學(xué)特點時，可以得到三維接線結(jié)構(gòu)。例17產(chǎn)生圖22B1和22B2所示的接線結(jié)構(gòu)，并且研究在通過擠壓的彎曲制備前后，壓電元件的電學(xué)特點如何改變。壓電元件的結(jié)構(gòu)是Ti/Pt/PLT/PLT/Pt。壓電元件的膜形成在不銹鋼上。對于膜的形成，使用了金屬掩模，由此不需要制備壓電元件。下電極從不銹鋼導(dǎo)出，而對于上電極，使用聚酰亞胺樹脂作為基底絕緣層，通過電鍍形成銅接線，然后作為覆蓋層的聚酰亞胺樹脂形成圖樣。最后，彎曲的不銹鋼部分，通過使用氯化鐵溶液的蝕刻而去除。使用LCR(電阻、電容和電感)測定計，在1kHz的頻率測量電感L、電容C和電抗Z。結(jié)果如表3所示。表3
從上面的結(jié)果可以看出，確定當(dāng)彎曲制備前后具有相同的電學(xué)特點時，可以得到三維接線結(jié)構(gòu)。而且，當(dāng)彎曲后的結(jié)果在這樣兩種情況中比較時，即作為襯底的彎曲不銹鋼部分被去除與不去除兩種情況，在部分被去除的情況下可以得到稍好的結(jié)果。例18產(chǎn)生圖22C1和22C2所示的接線結(jié)構(gòu)，并且研究在通過擠壓的彎曲制備前后，壓電元件的電學(xué)特點如何改變。壓電元件的結(jié)構(gòu)是Ti/Pt/PLT/PLT/Pt。壓電元件的膜形成在不銹鋼上。對于膜的形成，使用了金屬掩模，由此不需要制備壓電元件。下電極從不銹鋼中導(dǎo)出，而對于上電極，使用聚酰亞胺樹脂作為基底絕緣層，通過電鍍形成銅接線，然后作為覆蓋層的聚酰亞胺樹脂形成圖樣。使用LCR(電阻、電容和電感)測定計，在1kHz的頻率測量電感L、電容C和電抗Z。結(jié)果如表4所示。表4
從上面的結(jié)果可以看出，確定當(dāng)彎曲制備前后具有相同的電學(xué)特點時，可以得到三維接線結(jié)構(gòu)。例19產(chǎn)生圖22D1和22D2所示的接線結(jié)構(gòu)，并且研究在通過擠壓的彎曲制備前后，壓電元件的電學(xué)特點如何改變。壓電元件的結(jié)構(gòu)是Ti/Pt/PLT/PLT/Pt。壓電元件的膜形成在不銹鋼上。對于膜的形成，使用了金屬掩模，由此不需要制備壓電元件。下電極從不銹鋼導(dǎo)出，而對于上電極，使用聚酰亞胺樹脂作為基底絕緣層，通過電鍍形成銅接線，然后作為覆蓋層的聚酰亞胺樹脂形成圖樣。最后，彎曲的不銹鋼部分，通過使用氯化鐵溶液的蝕刻而去除。使用LCR(電阻、電容和電感)測定計，在1kHz的頻率測量電感L、電容C和電抗Z。結(jié)果如表5所示。表5
從上面的結(jié)果可以看出，確定當(dāng)彎曲制備前后具有相同的電學(xué)特點時，可以得到三維接線結(jié)構(gòu)。而且，當(dāng)彎曲后的結(jié)果在這樣兩種情況中比較時，即作為襯底的彎曲不銹鋼部分被去除與不去除兩種情況，在部分被去除的情況下可以得到稍好的結(jié)果。例20產(chǎn)生圖23A1、23B1、23C1和23D1所示的接線結(jié)構(gòu)，并且研究在通過擠壓的彎曲制備前后，壓電元件的電學(xué)特點如何改變。每個壓電元件的結(jié)構(gòu)是Ti/Pt/PLT/PLT/Pt。壓電元件的膜形成在不銹鋼上。對于膜的形成，使用了金屬掩模，由此不需要制備壓電元件。在不銹鋼上，形成聚酰亞胺層作為絕緣層，并且對于上和下電極，使用作為聚酰亞胺樹脂基底絕緣層，通過電鍍形成銅接線，然后作為覆蓋層的聚酰亞胺樹脂形成圖樣。這樣，各自的電極導(dǎo)出到上電極一側(cè)。產(chǎn)生兩種接線結(jié)構(gòu)，一種結(jié)構(gòu)是在擠壓的彎曲制備中，彎曲的不銹鋼部分，被氯化鐵溶液的蝕刻去除，和另一種結(jié)構(gòu)是這部分不被去除。使用LCR(電阻、電容和電感)測定計，在1kHz的頻率測量電感L、電容C和電抗Z。結(jié)果如表6到9所示。表6圖23A1
表7圖23B1
表8圖23C1
表9圖23D1
從上面的結(jié)果可以看出，在圖23A1到23D1所示的結(jié)構(gòu)中，可以得到優(yōu)異的結(jié)果，其中，在通過擠壓的彎曲制備前后，電學(xué)特點幾乎不改變。由此，使用聚合樹脂的接線結(jié)構(gòu)，能夠得到三維接線結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，壓電元件可以不使用粘合劑形成，更進(jìn)一步，元件的尺寸可以減小得很精細(xì)，并且可以不受限制地設(shè)計壓電元件。而且，與傳統(tǒng)的壓電元件相比，可以得到相當(dāng)大的位移。特別地，當(dāng)本發(fā)明的壓電元件用于磁頭等等時，可以得到致動器和信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備，它們以高精度控制。當(dāng)諧振頻率低并且難于以高精度控制時，需要減小尺寸。在本發(fā)明的致動器中，即使減小尺寸，也可以有效地獲得位移和電壓(效率)。更進(jìn)一步，膜厚度的減小也可以使功率消耗減小。
本發(fā)明可以以其它形式實施，而不必從其必要特點或思路中分離出來。本施加中揭示的實施例，在任何方面都是作為說明性的，并且不受限制。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書，而不是前面的描述來指示，并且在權(quán)利要求書等效意義和范圍內(nèi)的任何改變，被認(rèn)為包含其中。
權(quán)利要求
1．一種致動器，包括形狀保持片；壓電部件，整體地設(shè)在所述形狀保持片上；和一對電極，做成用來夾持所述壓電部件，其中所述形狀保持片由合成樹脂形成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，其中所述壓電部件由厚度范圍在1.0到5.0μm之間的薄膜層形成，并且利用所述壓電部件在厚度方向上的彎曲驅(qū)動所述致動器。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，其中所述合成樹脂是厚度范圍在1.0到10.0μm之間的感光樹脂。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，其中所述合成樹脂是從正感光樹脂中選擇的至少一種樹脂，正感光樹脂包括聚酰亞胺樹脂和聚苯并噁唑樹脂。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，其中所述合成樹脂用作電絕緣層。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，其中所述合成樹脂是用于驅(qū)動一導(dǎo)線或信號線的電絕緣層，驅(qū)動導(dǎo)線用于驅(qū)動所述致動器，信號線用于傳輸信號。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，其中所述致動器的一驅(qū)動導(dǎo)線被導(dǎo)出，并至少有一個部分相對于一其上有所述致動器形成的平面彎曲
8．根據(jù)權(quán)利要求7的致動器，其中至少一部分其上有所述驅(qū)動導(dǎo)線形成的襯底，通過蝕刻去除。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的致動器，其中所述驅(qū)動導(dǎo)線至少由一電絕緣層的合成樹脂、銅和一覆蓋層的合成樹脂形成。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的致動器，其中所述驅(qū)動導(dǎo)線包括銅作為主要部件，并且它的表面覆蓋有合成樹脂，作為電絕緣層。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的致動器，其中所述包括銅作為主要部件的驅(qū)動導(dǎo)線通過電鍍形成。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，在合成樹脂下進(jìn)一步包括一襯底，其中所述合成樹脂用作形狀保持片及一用于保護(hù)所述壓電部件的保護(hù)層。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，進(jìn)一步包括一增強(qiáng)物，加到所述合成樹脂中用于增加機(jī)械強(qiáng)度。
14．根據(jù)權(quán)利要求1的致動器，其中通過在所述壓電元件的表面施加樹脂，來形成所述形狀保持片，并將其烘干，使所述形狀保持片和所述壓電部件整體形成。
15．一種信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備，包括一個致動器，包括其上安裝有磁頭的滑塊；磁頭支承機(jī)構(gòu)，用于通過所述滑塊支承所述磁頭；和跟蹤部件，用于讓借助于通過所述磁頭支承機(jī)構(gòu)的磁頭跟蹤，其中所述致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體設(shè)在所述形狀保持片上；和一對電極，做成用來夾持所述壓電部件，所述形狀保持片由合成樹脂形成，所述磁頭支承機(jī)構(gòu)包括所述致動器，并且所述致動器被驅(qū)動而精細(xì)地移動所述磁頭。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的信息記錄/重現(xiàn)設(shè)備，其中所述致動器的驅(qū)動方向主要是平行于磁盤表面的方向。
17．一種生產(chǎn)致動器的方法，該致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體設(shè)在所述形狀保持片上；和一對電極，做成用來夾持所述壓電部件，所述形狀保持片由合成樹脂形成，所述方法包括在加工成所述致動器形狀的襯底上，通過加工薄膜而形成一下電極；形成一壓電薄膜；形成一上電極；并且形成一形狀保持片，形狀保持片由合成樹脂制成。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的生產(chǎn)致動器的方法，其中至少一部分所述致動器襯底被合成樹脂取代。
19．根據(jù)權(quán)利要求17的生產(chǎn)致動器的方法，其中所述壓電薄膜直接形成在所述襯底上。
20．根據(jù)權(quán)利要求17的生產(chǎn)致動器的方法，其中通過從離心方法、輥壓方法和浸泡方法中選擇至少一種方法，將所述合成樹脂施加到所述襯底上。
21．根據(jù)權(quán)利要求17的生產(chǎn)致動器的方法，其中在施加所述合成樹脂后，所述合成樹脂被烘干，使所述形狀保持片和所述壓電部件整體形成。
22．根據(jù)權(quán)利要求17的生產(chǎn)致動器的方法，其中在施加所述合成樹脂后，所述襯底被蝕刻得更薄，或被部分去除。
23．根據(jù)權(quán)利要求17的生產(chǎn)致動器的方法，其中使用合成樹脂作為蝕刻圖樣來蝕刻所述襯底。
24．一種生產(chǎn)致動器的方法，該致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體設(shè)在所述形狀保持片上；和一對電極，做成用來夾持所述壓電部件，所述形狀保持片由合成樹脂形成，所述方法包括通過在一襯底上加工薄膜而形成一下電極；形成一壓電薄膜；形成一上電極；然后加工呈所述致動器形狀的所述襯底、所述下電極、所述壓電薄膜和所述上電極；并且形成一由合成樹脂制成的形狀保持片。
25．根據(jù)權(quán)利要求24的生產(chǎn)致動器的方法，其中至少一部分所述致動器襯底被合成樹脂取代。
26．根據(jù)權(quán)利要求24的生產(chǎn)致動器的方法，其中所述壓電薄膜直接形成在所述襯底上。
27．根據(jù)權(quán)利要求24的生產(chǎn)致動器的方法，其中通過從離心方法、輥壓方法和浸泡方法中選擇至少一種方法，將所述合成樹脂施加到所述襯底上。
28．根據(jù)權(quán)利要求24的生產(chǎn)致動器的方法，其中在施加所述合成樹脂后，所述合成樹脂被烘干，使所述形狀保持片和所述壓電部件整體形成。
29．根據(jù)權(quán)利要求24的生產(chǎn)致動器的方法，其中在施加所述合成樹脂后，所述襯底被蝕刻得更薄，或被去除。
30．根據(jù)權(quán)利要求24的生產(chǎn)致動器的方法，其中使用合成樹脂作為蝕刻圖樣來蝕刻所述襯底。
31．一種生產(chǎn)致動器的方法，該致動器包括形狀保持片；壓電部件，整體地設(shè)在所述形狀保持片上；和一對電極，做成用來夾持所述壓電部件，所述形狀保持片由合成樹脂形成，所述方法包括在襯底上形成一下電極、一壓電薄膜和一上電極；使用光刻技術(shù)，將它們加工成所述致動器的形狀；將所述下電極、所述壓電薄膜和所述上電極轉(zhuǎn)移到一合成樹脂形成的圖樣上。
32．根據(jù)權(quán)利要求31的生產(chǎn)致動器的方法，其中所述壓電薄膜直接形成在所述襯底上。
33．根據(jù)權(quán)利要求31的生產(chǎn)致動器的方法，其中通過從離心方法、輥壓方法和浸泡方法中選擇至少一種方法，將所述合成醐脂施加到所述襯底上。
34．根據(jù)權(quán)利要求31的生產(chǎn)致動器的方法，其中在施加所述合成樹脂后，所述合成樹脂被烘干，使所述形狀保持片和所述壓電部件整體形成。
35．根據(jù)權(quán)利要求31的生產(chǎn)致動器的方法，其中在施加所述合成樹脂后，所述襯底被蝕刻得更薄，或被去除。
36．根據(jù)權(quán)利要求31的生產(chǎn)致動器的方法，其中使用合成樹脂作為蝕刻圖樣來蝕刻所述襯底。
全文摘要
本發(fā)明的致動器包括形狀保持片,整體地設(shè)在形狀保持片上的壓電薄膜,和一對電極,做成用來夾持壓電元件,其中形狀保持片由合成樹脂形成。由于壓電部件薄,通過合成樹脂制成的形狀保持片使剛性增加,這樣可以調(diào)整諧振頻率。
文檔編號G11B5/48GK1318837SQ01111940
公開日2001年10月24日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月16日
發(fā)明者入江庸介, 橫山和夫 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社