JP5592289B2 - 圧電素子及びその製造方法並びにその圧電素子を搭載したヘッドジンバルアセンブリ - Google Patents
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Description
本発明は、圧電素子及びその製造方法並びにその圧電素子を搭載したヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）に関し、特に、圧電部上に保護膜が形成された圧電素子及びその製造方法並びにその圧電素子を搭載したヘッドジンバルアセンブリに関する。
圧電素子を製造する方法として、例えば下記の特許文献１には、単一の基板から複数個の圧電素子を製造する方法が開示されている。この文献には、圧電体膜を含む積層体を覆う樹脂膜が開示されており、開示された方法では、まず、圧電素子の圧電体膜を含む圧電部（積層体）の全面に亘って、ポリイミド等からなる第１の保護膜（樹脂膜）を形成する。続いて、取り出し電極部分に第２の保護膜（樹脂膜）を形成し、金（Ａｕ）に代表される金属膜で取り出し電極を形成し、圧電部（積層体）の電極と導通させる。
上述したような第２の保護膜は、
１）金属膜からのバリ等の離脱を防ぐ
２）保護膜の応力により圧電膜の動作（変位量）を阻害しない
３）保護膜の応力により個片化後における素子の変形を生じさせない
ことをコンセプトとして設計され、第２の保護膜は、通常、特許文献１の図５や図６に示されているように金属膜周辺（特に、取り出し電極の周辺）に形成される。
１）金属膜からのバリ等の離脱を防ぐ
２）保護膜の応力により圧電膜の動作（変位量）を阻害しない
３）保護膜の応力により個片化後における素子の変形を生じさせない
ことをコンセプトとして設計され、第２の保護膜は、通常、特許文献１の図５や図６に示されているように金属膜周辺（特に、取り出し電極の周辺）に形成される。
しかしながら、上記特許文献１に開示された第２の保護膜は、第１の保護膜との境界線が一直線状であり、このような境界線では、圧電素子を取り扱うとき、たとえば圧電素子をサスペンション上に搭載するとき、大きな機械的応力が曲げ応力として加わり易い。その応力により、薄膜のセラミックスで構成される圧電膜にクラックが生じ、そのクラックにより圧電素子の信頼性が著しく低下する虞があった。
そのため、上記３つの設計コンセプトを阻害することなく、かつ、圧電膜におけるクラックの発生を抑制できるように形状が最適化された第２の保護膜が求められる。
そこで、本発明は、圧電膜におけるクラックの発生を抑制することにより信頼性の向上が図られた圧電素子及びその製造方法並びにその圧電素子を搭載したヘッドジンバルアセンブリを提供することを目的とする。
本発明に係る圧電素子は、一対の電極膜で圧電膜が挟まれた圧電部と、圧電部の少なくとも一方面に形成され、圧電部を全面に亘って覆う第１の保護膜と、第１の保護膜上に形成され、第１の保護膜を介して圧電部の一端部領域を部分的に覆う第２の保護膜と、圧電部の一端部領域に設けられ、第１の保護膜及び第２の保護膜を貫通して一対の電極膜と電気的に接続される取り出し電極とを備え、第１の保護膜上における、第１の保護膜と第２の保護膜との境界線が、湾曲部又は屈曲部を有する。
この圧電素子においては、圧電部の少なくとも一方面に形成された第１の保護膜上における第１の保護膜と第２の保護膜との境界線が湾曲部又は屈曲部を有している。このように境界線が湾曲部又は屈曲部を有する場合、圧電素子を取り扱うとき、たとえば圧電素子をサスペンション上に搭載するとき、境界線付近における曲げ応力の集中が、境界線が一直線状である場合に比べて緩和される。その結果、境界線付近における圧電膜のダメージが有意に低減されてクラックの発生が抑制され、圧電素子の信頼性向上が図られる。その上、圧電素子における圧電動作の繰り返し耐久性についても改善が図られる。
また、本発明に係る圧電素子の製造方法は、基板上に、一対の電極膜で圧電膜が挟まれた圧電部を形成する工程と、圧電部の面のうちの基板側とは反対側の面に、圧電部を全面に亘って覆う第１の保護膜を形成する工程と、第１の保護膜上に、第１の保護膜を介して圧電部の一端部領域を部分的に覆う第２の保護膜を形成する工程と、圧電部の一端部領域に、第１の保護膜及び第２の保護膜を貫通して一対の電極膜と電気的に接続される取り出し電極を設ける工程と、基板から圧電部を分離する工程とを備え、第１の保護膜上における、第１の保護膜と第２の保護膜との境界線が、湾曲部又は屈曲部を有する。
この圧電素子の製造方法においては、圧電部の面のうちの基板側とは反対側の面に形成される第１の保護膜上における第１の保護膜と第２の保護膜との境界線が湾曲部又は屈曲部を有している。このように境界線が湾曲部又は屈曲部を有する場合、圧電素子を取り扱うとき、たとえば圧電素子をサスペンション上に搭載するとき、境界線付近における曲げ応力の集中が、境界線が一直線状である場合に比べて緩和される。その結果、境界線付近における圧電膜のダメージが有意に低減されてクラックの発生が抑制され、圧電素子の信頼性向上が図られる。その上、圧電素子における圧電動作の繰り返し耐久性についても改善が図られる。
さらに、本発明に係るヘッドジンバルアセンブリは、上記圧電素子を備えており、上述した本発明に係る圧電素子の作用効果と同様の作用効果を奏する。
本発明によれば、圧電膜におけるクラックの発生を抑制することにより信頼性の向上が図られた圧電素子及びその製造方法並びにその圧電素子を搭載したヘッドジンバルアセンブリが提供される。
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
図１は、本発明の好ましい実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を示した概略斜視図である。図１に示すように、ＨＧＡ１０は、サスペンションアーム２０、フレクシャ３０、及び圧電アクチュエータ（圧電素子）４０からなるサスペンション２２と、サスペンション２２に搭載されたヘッドスライダ５０とを有している。圧電アクチュエータ４０は、ヘッドスライダ５０をサスペンションアーム２０に対して相対的に変位させるものであり、ＨＧＡ１０が圧電アクチュエータ４０を有することにより、ＨＧＡ１０はヘッドスライダ５０の薄膜磁気ヘッド５１を２段階で変動させることができる。すなわち、薄膜磁気ヘッド５１の大きな移動は図示しないボイスコイルモータ（ＶＣＭ）によるサスペンション２２全体の駆動により制御され、それよりも微小な移動は圧電アクチュエータ４０によるヘッドスライダ５０の駆動により制御される。
サスペンションアーム２０は、金属製のものであり、その先端には、ヘッドスライダ５０がランプ機構に退避している際にスロープに乗り上がるためのタブが形成されている。また、フレクシャ３０は、ポリイミド樹脂等で形成された可撓性を有する配線基板と、ステンレス鋼によって形成されており配線基板の底面に部分的に張り付けられている支持板とにより構成されており、レーザスポット溶接によってサスペンションアーム２０に接着されている。
図２は、図１の圧電アクチュエータ４０が基板上に並列された状態を示した平面図であり、図３は、図２に示した圧電アクチュエータ４０（基板から分離）の部分断面図である。図２に示すように、圧電アクチュエータ４０の表面には、基板上の素子の位置を示すアドレス４０１及び取り出し電極４０２が形成されている。圧電アクチュエータ４０は、取り出し電極４０２において電圧を印加されることにより駆動される。
図３に示すように、圧電アクチュエータ４０は、積層構造を有しており、一対の電極膜３１２、３１３で圧電膜３１１を挟んだ構造の圧電部３１０を含んでいる。圧電部３１０の下面には、樹脂層３２１及び金属層３２２からなる保持層３２０が設けられ、この保持層３２０により素子形状が保持されるとともに、下方からのダメージに対して圧電部３１０を保護している。一方、圧電部３１０の上面には、第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５が順次積層されており、これらの保護膜３１４、３１５により上方からのダメージに対して圧電部３１０を保護している。なお、図３には図示されていないが、一対の取り出し電極４０２は、保護膜３１４、３１５上に設けられ、保護膜３１４、３１５を介して、一対の電極膜３１２、３１３と電気的に接続されている。
ここで、図２に示す第１の領域４０ａは、圧電部３１０が第１の保護膜３１４のみで覆われている領域であり、第２の領域４０ｂは、圧電部３１０が第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５の２層の保護膜によって覆われている領域である。すなわち、第１の保護膜３１４は、第１の領域４０ａと第２の領域４０ｂとを含む圧電部３１０の全領域を覆っており、第２の保護膜３１５は、第１の保護膜３１４を介して第２の領域４０ｂのみを覆っている。
図２に示すように、圧電素子４０の一端部領域である第２の領域４０ｂは、アドレス４０１及び取り出し電極４０２が形成される領域であり、取り出し電極４０２を囲むように設けられている。そして、この第２の領域４０ｂと第１の領域４０ａとの境界線Ｂ（すなわち第１の保護膜３１４上における第１の保護膜３１４と第２の保護膜３１５との境界線、第２の保護膜３１５の外縁の線）は、円弧状となっており、その全体が湾曲部となっている。
続いて、図４〜図９を参照して、圧電アクチュエータ４０を製造する手順について説明する。なお、図４、図５、図７及び図８の（ａ）は、圧電アクチュエータ４０を製造する手順を示す平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＩＶｂ−ＩＶｂ線断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＶｂ−Ｖｂ線断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線断面図である。
（第１の積層体形成工程）
（第１の積層体形成工程）
この工程では、第１積層体Ｌを形成する（図４参照）。まず、第１基板Ｓ１を用意し、この第１基板Ｓ１上にバッファ膜４２、第１電極膜４５（図３における電極膜３１２）、圧電膜４３（図３における３１１）及び第２電極膜４１（図３における電極膜３１３）を順次積層する。これらの層の積層には、エピタキシャル成長法を用いることができる。
より具体的に説明すると、まず、第１基板Ｓ１上にバッファ膜４２をエピタキシャル成長させる。バッファ膜４２は、（１００）方向、（０１０）方向または（００１）方向に配向し、例えばその上面が{１１１}ファセット面を有するエピタキシャル成長膜を用いることができる。続いて、バッファ膜４２上に、第１電極膜４５及び圧電膜４３を順次エピタキシャル成長させ、更に圧電膜４３上に第２電極膜４１を形成する。それにより、第１基板Ｓ１、バッファ膜４２、第１電極膜４５、圧電膜４３及び第２電極膜４１からなる積層体Ｌが得られる。圧電膜４３の成長に際しては、結晶配向方向を分極方向（００１）と揃えた配向圧電膜を作ることで、外部から電場を加えていなくても物質が電気双極子を生じる自発分極が発生する強誘電体膜を得ることができる。なお、積層体Ｌの形成には、エピタキシャル成長法として、スパッタ法、ＣＶＤ法等の成膜法等を用いることができる。
第１基板Ｓ１の材料は、積層体Ｌを形成可能なものであれば特に限定されず、例えば、Ｓｉ、ＭｇＯ等を用いることができる。第１基板Ｓ１の厚さは特に限定されず、例えば、１００〜３０００μｍ程度とすることができる。また、バッファ膜４２の材料は、格子定数ミスマッチのコントロール及び、配向方向をコントロールし、圧電膜４３の結晶性を良くするようなものであれば特に限定されず、例えば、ＺｒＯ２膜、Ｙ２Ｏ３膜等を用いることができる。バッファ膜４２の厚さは特に限定されず、例えば、０．００３〜０．１μｍ程度とすることができる。
（第２の積層体形成工程）
（第２の積層体形成工程）
次に、第２積層体Ｍを形成する（図５参照）。まず、第２基板Ｓ２を用意し、この第２基板Ｓ２上に下地膜４４及び支持膜４８（図３における金属層３２２）を順次積層する。これらの層の積層には、蒸着、スパッタ、メッキなどの一般的な薄膜形成方法を用いることができる。それにより、第２基板Ｓ２、下地膜４４及び支持膜４８からなる積層体Ｍが得られる。
第２基板Ｓ２の材料は、積層体Ｍを形成可能なものであれば特に限定されず、例えば、Ｓｉ、ガラス、アルミナ等のセラミックス等を用いることができる。第２基板Ｓ２の厚さは特に限定されず、例えば、１００〜３０００μｍ程度とすることができる。また、下地膜４４の材料は、第２基板Ｓ２と支持膜４８との間の密着性を確保できるものであれば特に限定されず、例えば、ＳＲＯ、Ｃｒ等を用いることができる。下地膜４４の厚さは特に限定されず、例えば、０．０１〜０．３μｍ程度とすることができる。
（第３の積層体形成工程）
（第３の積層体形成工程）
この工程においては、まず、積層体Ｌの第２電極膜４１上に接着膜４７ａを形成するとともに、積層体Ｍの支持膜４８上に接着膜４７ｂを形成する（図６参照）。接着膜４７ａ、４７ｂの形成には、例えばモノマーを気化させて支持膜４８に蒸着すると同時に重合させる、いわゆる重合蒸着法を用いることができ、また、接着膜４７ａ、４７ｂを構成する樹脂をスピンコートにより塗布する方法等で形成することもできる。
その後、第２電極膜４１と支持膜４８とが対向するように、接着膜４７ａと接着膜４７ｂとを重ね合わせ、加圧しながら熱硬化法により接着し、積層体Ｌ、接着膜４７ａ、接着膜４７ｂ及び積層体Ｍからなる積層体Ｐを形成する（図７参照）。なお、接着膜４７ａ及び接着膜４７ｂは一体化されて接着膜４７（図３における樹脂層３２１）を構成することになる。また、接着膜４７の形成には、熱硬化法の他に、常温硬化型の接着剤を用いる方法や熱溶融型の接着剤等を用いてもよく、接着膜４７が、例えば紫外線（ＵＶ）硬化型のエポキシ樹脂である場合には、紫外線照射により接着する方法が好ましい。また、接着膜４７ａ、４７ｂのうちの一方のみを形成して接着しても実施は可能である。さらに、本工程において位置合わせが必要な場合は、熱硬化・紫外線硬化併用型接着剤の使用も好ましい。
次に、積層体Ｍの第１基板Ｓ１を除去する（図７参照）。第１基板Ｓ１の除去には、第１基板Ｓ１としてＳｉの単結晶基板を用いる場合には、フッ硝酸によるウェットエッチング、または反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）等によるドライエッチングを用いることができる。なお、前段階の粗削りとして、砥石研削（バーチカル研磨）、コロイダルシリカによるポリッシング（ＣＭＰ）や軟質金属定盤（ズズ定盤など）を使ったダイヤスラリーによるポリッシングにより、基板除去をおこなうことができる。その後、ＲＩＥ法によってバッファ膜４２をエッチングする。このように、積層体Ｌは、第１基板Ｓ１及びバッファ膜４２が除去されて、その結果、第２電極膜４１、圧電膜４３及び第１電極膜４５からなる積層体Ｌ２になる。
（積層体加工工程）
（積層体加工工程）
次に、積層体Ｌ２を所望の形状に加工（パターニング）する（図８参照）。この工程では、まずフォトリソグラフィー及びエッチング技術を用いて、図２に示した圧電素子４０の形状に対応する形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、マスクされていない領域を下地膜４４が露出するまでエッチングし、その後、レジストパターンを除去する。
次に、第２電極膜４１、圧電膜４３及び第１電極膜４５を覆うように、図２に示した第１の領域４０ａと第２の領域４０ｂとを含む全領域に、樹脂膜４９（図３における第１の保護膜３１４）を形成する。さらに、図２に示した第２の領域４０ｂにのみ、図３における第２の保護膜３１５となるべき樹脂膜（図示せず）を形成する。これらの樹脂膜は、樹脂膜を構成する樹脂材料を、基板上に選択的に塗布した後、ベークすることにより形成される。その後、第２領域４０ｂに位置する根元領域４０Ｒに、取り出し電極４０２を形成する。このとき、第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５となるべき樹脂膜にコンタクトホールを形成し、取り出し電極４０２と電極膜３１２、３１３とを電気的に接続する。
（第２基板除去工程）
（第２基板除去工程）
次に、ウェットエッチングを行い、下地膜４４を除去する（図９参照）。これにより、第２基板Ｓ２が積層体Ｍから除去される。その結果、積層体Ｐは，積層体Ｌ２、接着膜４７及び支持膜４８からなる積層体Ｐ２となる。以上の工程を経ることで、図２及び図３に示された圧電アクチュエータ４０が完成する。
なお、下地膜４４の材料として、例えばＺｒＯ２膜、Ｙ２Ｏ３膜等のような絶縁保護膜を用いてもよい。この場合、この下地膜４４はパターニングせずに、パターニングされた積層体Ｐは、樹脂膜４９側をワックス等を介して何らかの基材で保持し、その後ドライエッチングあるいはウェットエッチング等により第２基板Ｓ２を除去し、その後ワックス等を溶かして素子を個片化してもよい。このとき、素子部分以外の絶縁保護膜は破れてなくなり、素子が個片化される。こうすることで、エッチング時の素子へのダメージを低減させることができる。
ここで、圧電アクチュエータ４０は図２の状態から個片化されるが、圧電アクチュエータ４０をピンセット等により取り出してサスペンション２２上に搭載する際に、圧電アクチュエータ４０に応力（曲げ応力）が掛かることは避けられない。その際、圧電アクチュエータ４０の積層構造のうち、薄膜のセラミックスからなる圧電膜３１１がその応力に対して最も弱く、その構造上、特に境界線Ｂ直下の部分（図３の破線楕円部分）に応力が掛かりやすいため、この部分にクラックが発生する虞がある。
たとえば、図１０に示す圧電アクチュエータ６０のように、第１の保護膜３１４のみで覆われた第１の領域６０ａと第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５で覆われた第２の領域６０ｂとの境界線Ｂが一直線状であると、圧電膜３１１は上述した応力の影響を直接的に受ける。また、図１１に示す圧電アクチュエータ８０のように、全面が第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５で覆われた第２の領域８０ｂとすると、全面を覆う第２の保護膜３１５のために、素子が十分な変位特性を得ることができない上、保護膜全体の厚さ及び体積が増加したことにより、保護膜の硬化時にその収縮によって、基板を有しない素子に大きな反りが生じる虞がある。
そこで、発明者らは、鋭意研究の末、境界線Ｂを一直線状ではない形状とし、圧電膜３１１の境界線Ｂ付近における応力を緩和することで、クラックの発生を抑制する技術を新たに見いだした。
なお、一直線状ではない形状とは、全体的にまたは部分的に、湾曲部や屈曲部を含む形状であり、図２に示した円弧状の他、図１２〜図１４に示すような形状が含まれる。図１２には、（ａ）及び（ｂ）に一つの湾曲部を含む形状の境界線Ｂが示されており、（ｃ）及び（ｄ）に複数の湾曲部を含む形状の境界線Ｂが示されている。また、図１３には、（ａ）及び（ｂ）に複数の屈曲部を含む形状の境界線Ｂが示されている。さらに、図１４には、（ａ）及び（ｂ）に一つの屈曲部を含む形状の境界線Ｂが示されている。図１２〜図１４に示すように、湾曲部や屈曲部の数は一つでも複数でもよく、湾曲部や屈曲部の突出方向も適宜選択可能である。なお、境界線Ｂ付近における応力を緩和する点において、屈曲部よりも湾曲部の方がより好適である。
一方、一直線状である形状とは、湾曲部や屈曲部を含まない図１５に示す形状である。図１５には、（ａ）に横方向（すなわち、取り出し電極４０２が形成された端部に対して平行な方向）に一直線状に延びる境界線Ｂが示されており、（ｂ）及び（ｃ）には所定角度だけ傾斜した方向に一直線状に延びる境界線Ｂが示されている。
以上で詳細に説明したとおり、圧電アクチュエータ４０においては、圧電部３１０の一方面に形成された第１の保護膜３１４上における第１の保護膜３１４と第２の保護膜３１５との境界線Ｂが円弧状となっており、その全体が湾曲部となっている。このように境界線Ｂが湾曲部を有する場合、圧電アクチュエータ４０を取り扱うとき、たとえば圧電アクチュエータ４０をサスペンション２２上に搭載するとき、境界線Ｂ付近における曲げ応力の集中が、境界線Ｂが一直線状である場合に比べて緩和される。その結果、境界線Ｂ付近における圧電膜３１１のダメージが有意に低減されてクラックの発生が抑制され、圧電アクチュエータ４０の信頼性向上が図られる。その上、圧電アクチュエータ４０における圧電動作の繰り返し耐久性についても改善が図られる。なお、境界線Ｂは、その全体が湾曲部となっている場合に限らず、一直線状ではない形状（すなわち、全体的にまたは部分的に、湾曲部や屈曲部を含む形状）であれば、同様に、境界線Ｂ付近における曲げ応力の集中が緩和され、圧電膜３１１におけるクラックの発生が抑制される。
なお、上述した圧電アクチュエータ４０は、圧電部３１０の面のうちの一方の面（すなわち、製造工程で用いる基板Ｓ２側とは反対側の面であり、第１電極膜４５側の面）に、上記形状の第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５を形成した態様であるが、必要に応じて、他方の面（すなわち、製造工程で用いる基板Ｓ２側の面であり、第２電極膜４１側の面）にも上記形状の第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５を形成してもよい。
第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５の材料としては、圧電膜３１１の変位量を阻害しない材料物性を持つものが好ましく、ポリイミドやエポキシ樹脂等が多くの場合用いられる。
電極膜３１２、３１３の材料は導電性材料であれば特に限定されず、例えばＰｔ、Ａｕ、等の金属材料を用いることができる。また、ＳｒＲｕＯ３（ＳＲＯ）等の導電性セラミックスを用いることも可能である。さらに、電極膜３１２、３１３の上下にくる構成材料との密着性や全体の応力調整の目的で、電極膜３１２，３１３を多層構造としても良い。電極膜３１２，３１３の厚みは特に限定されず、例えば、０．１〜１μｍ程度とすることができる。なお、電極膜３１２，３１３が厚くなると変位量の阻害になるので、樹脂層３２１の厚さよりも薄いことが好ましい。屈曲抑制支持剛性と長手方向の変位量とはトレードオフの関係にあることに基づく。
圧電膜３１１の材料は、圧電特性を示すものであれば特に限定されず、例えば、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）、等が挙げられる。圧電膜３１１の厚みは特に限定されず、例えば、０．５〜１０μｍ程度とすることができる。
樹脂層３２１の材料は、電極膜３１３と金属層３２２とを接着できるものであれば特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリイミドシリコン樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂等の樹脂接着剤を用いることができる。特に、樹脂接着剤の中でも、加熱により硬化した熱硬化性樹脂接着剤が好ましい。また、樹脂層３２１の厚みは特に限定されず、例えば、１〜３０μｍ程度とすることができる。
金属層３２２の材料は、電極膜３１３と同程度の硬さの材料であれば特に限定されず、例えばＰｔ、Ａｕ、等の金属材料を用いることができる。また、ＳＲＯ等の導電性セラミックスを用いることも可能である。
また、積層体Ｌを製造する際に、第１電極膜４５をエピタキシャル成長させる前に、第１基板Ｓ１上に上面が{１１１}ファセット面を有するバッファ膜４２を形成することにより、結晶配向の高い第１電極膜４５を得ることができる。また、これに伴って第１電極膜４５上にエピタキシャル成長される圧電膜４３の結晶性をも改善することができ、薄膜圧電アクチュエータ４０の信頼性を向上させることができる。
続いて、図１を参照しつつ、ＨＧＡ１０の組立工程の一例を説明する。まず、フレクシャ３０をレーザスポット溶接にてサスペンションアーム２０に固定する。また、圧電アクチュエータ４０をフレクシャ３０に対して位置決めした後に、紫外線硬化型接着剤等により金属層３２２（支持膜４８）が圧電アクチュエータ搭載領域と接するように固定する。その後、圧電アクチュエータ４０の取り出し電極４０２に逆相に交流印加されるように、圧電アクチュエータ搭載領域の後端部上の対応する電極パッドに接続させる。続いて、ヘッドスライダ搭載領域及び変位伝達板にヘッドスライダ５０を搭載させ接着剤等により固定し、ヘッドスライダ搭載領域上の記録用電極及び再生用電極にヘッドスライダ５０上の記録用パッド及び再生用パッドを接着することにより、ＨＧＡ１０が得られる。
上記の製造方法で得られた圧電アクチュエータ４０を用いてＨＧＡ１０に組み立てることで、高性能化、高信頼性化及び低コスト化が可能なＨＧＡ１０を製作することができる。また、上記のＨＧＡ１０の組み立てにおいては、金属層３２２（支持膜４８）が圧電アクチュエータ搭載領域と接するように圧電アクチュエータ４０を圧電アクチュエータ搭載領域に固定するため、変位伝達板の下面側に圧電アクチュエータ４０の電極膜３１２（第１電極膜４５）が位置されることになるが、圧電アクチュエータ４０は電圧の印加を受けると長手方向に変位するように設計されているため、電極膜３１２（第１電極膜４５）が圧電アクチュエータ搭載領域に近い向きに圧電アクチュエータ４０を搭載しても、ＨＧＡ１０の機能に差は生じない。
以下、本発明に係る圧電素子（圧電アクチュエータ）の実施例を示し、その効果を説明する。まず、実施例として図２に示した圧電アクチュエータ４０（試料Ａ）を４０個用意し、比較例として図１０に示した圧電アクチュエータ６０（試料Ｂ）及び図１１に示した圧電アクチュエータ８０（試料Ｃ）をそれぞれ４０個ずつ用意した。そして、各試料について、信頼性、変位特性及び最終形状の反りのレベルを調べた。
なお、各試料Ａ、Ｂ、Ｃの圧電アクチュエータは、長手方向が２ｍｍ、幅方向が１ｍｍの同一形状で、圧電部３１０は、２μｍ厚さのＰＺＴ膜を２００ｎｍ厚さのＰｔ膜で挟んだ構成とした。また、保持層３２０は５μｍ厚さのエポキシ樹脂と２００ｎｍ厚さのＰｔ膜からなる構成とした。さらに、第１の保護膜３１４及び第２の保護膜３１５はそれぞれポリイミドで構成し、その厚さはいずれも平坦部で２μｍであった。
［信頼性］
［信頼性］
初期特性が一定レベルである各試料Ａ、Ｂ、Ｃについて、ＡＣ１０Ｖを印加した状態で、８０℃、８５％ＲＨの条件下で２０００時間保持し、その前後の電極間の絶縁抵抗の変化を測定した。その結果、試料Ａ、Ｃについては絶縁レベルに変化はなかったが、試料Ｂについては、４０素子中２２素子（５５％）が１／１０００以下のレベル低下となった。
［変位特性］
［変位特性］
各試料Ａ、Ｂ、ＣにＤＣ電圧を増加（０−１０Ｖ）させながら変位量の増加を測定して、変位特性の平均値を求めた。その結果、試料Ａ、Ｂは２８ｎｍ／Ｖと良好な数値であったのに対し、試料Ｃは２２ｎｍ／Ｖと実用上不十分な数値であった。
［反り］
［反り］
各試料Ａ、Ｂ、Ｃの最終形状の反りのレベルの平均値は、試料Ａが８．９μｍ／ｍｍ、試料Ｂが９．３μｍ／ｍｍであったのに対し、試料Ｃは１２．６μｍ／ｍｍと高くサスペンション上に搭載するには不適当な数値であった。
以上のように、実施例に係る試料Ａは、十分な変位特性と好適な範囲の最終形状の反りのレベルとを併せ持ち、高温高湿下での信頼性試験においても、圧電膜のクラック等に起因する特性の劣化が抑えられている。
Ｓ１…第１基板、Ｓ２…第２基板、Ｐ、Ｌ、Ｍ…積層体、１０…ヘッドジンバルアセンブリ、２２…サスペンション、４０…圧電アクチュエータ、４１…第２電極膜、４３…圧電膜、４５…第１電極膜、４４…下地膜、４７、４７ａ、４７ｂ…接着膜、４８…支持膜、５０…ヘッドスライダ、５１…薄膜磁気ヘッド、３１０…圧電部、３１１…圧電膜、３１２、３１３…電極膜、３１４…第１の保護膜、３１５…第２の保護膜、３２０…保持層、３２１…樹脂層、３２２…金属層、４０ａ、４０ｂ…領域、４０１…アドレス、４０２…取り出し電極、Ｂ…境界線。
Claims (3)
- 一対の電極膜で、圧電磁器である圧電膜が挟まれた圧電部と、
前記圧電部の少なくとも一方面に形成され、前記圧電部を全面に亘って覆う絶縁性の第１の保護膜と、
前記第１の保護膜上に形成され、前記第１の保護膜を介して前記圧電部の一端部領域を部分的に覆う絶縁性の第２の保護膜と、
前記圧電部の前記一端部領域に設けられ、前記第１の保護膜及び第２の保護膜を貫通して前記一対の電極膜と電気的に接続される取り出し電極とを備え、
前記第１の保護膜上における、前記第１の保護膜と前記第２の保護膜との境界線が、湾曲部又は屈曲部を有する、圧電素子。 - 基板上に、一対の電極膜で、圧電磁器である圧電膜が挟まれた圧電部を形成する工程と、
前記圧電部の面のうちの前記基板側とは反対側の面に、前記圧電部を全面に亘って覆う絶縁性の第１の保護膜を形成する工程と、
前記第１の保護膜上に、前記第１の保護膜を介して前記圧電部の一端部領域を部分的に覆う絶縁性の第２の保護膜を形成する工程と、
前記圧電部の前記一端部領域に、前記第１の保護膜及び第２の保護膜を貫通して前記一対の電極膜と電気的に接続される取り出し電極を設ける工程と、
前記基板から前記圧電部を分離する工程とを備え、
前記第１の保護膜上における、前記第１の保護膜と前記第２の保護膜との境界線が、湾曲部又は屈曲部を有する、圧電素子の製造方法。 - 請求項１記載の圧電素子を備える、ヘッドジンバルアセンブリ。
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