JP2008130810A - アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な信頼性を備えるアクチュエータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】アクチュエータ１０は、圧電素子部５０と、配線部６０と、から構成される。また、圧電素子部５０は、外環状部５０ａと突起部５０ｂと内環状部５０ｃとから構成される。圧電素子部５０を構成する上部基板と上部電極とシム材層と下部基板と下部電極と、配線部６０を構成する上部基板と上部配線とシム材層と下部基板と下部配線と、がそれぞれ一体に形成される。このように電極と配線とが一体に形成されることから、電極と配線との間に断線等が生じにくくなり、良好な信頼性を備えるアクチュエータを提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子を用いたアクチュエータ及びその製造方法に関する。

従来、例えば撮像装置では、レンズ鏡筒や撮像素子を移動させて焦点調節を行うアクチュエータとしてバイモルフ型圧電素子等の圧電素子が利用されている。例えば、特許文献１に開示されているように、バイモルフ型圧電素子はレンズ鏡筒と撮像素子との間に設置され、圧電素子に電圧が印加されると伸長してレンズ鏡筒を光軸方向に移動させる。このようにしてレンズと撮像素子との間の距離を変え焦点調節を行う。

このような圧電素子への電源供給は、一般に圧電素子にリード線をハンダ付けし、基板あるいはＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）に接続することによって行われている。もしくは、圧電素子をＦＰＣに直にハンダ付けを行うことにより電源供給が行われている。
特開２００４−２９４５３３号公報

近年、撮像装置が携帯電話等の小型の電子機器に搭載されるようになり、焦点調節を行うためのアクチュエータも小型化が求められている。しかし、従来のようにハンダ付けを行うと、リード線が非常に細いため、リード線が他工程中に断線するなど不良・問題が発生することが多いという問題がある。更に、作業が微細であるためハンダ付けに時間がかかり、ハンダ付け工程での滞留時間が長くなる。

また、このような圧電素子では、製品設計の際に、リード線やＦＰＣのスペースも確保した設計が必要となり、製品の小型化が要求された場合、これらのスペースが小型化の妨げになるという問題もある。

このように圧電素子への電源供給にハンダ付けを要さず、更にリード線の断線等が生じにくく良好な信頼性を有する圧電素子が求められている。

本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、良好な信頼性を備えるアクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るアクチュエータは、
第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に形成された第１の電極と、
前記第１の絶縁層上に前記第１の電極と一体に形成された第１の配線と、
前記第１の絶縁層に対向するように配置された第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層上に形成された第２の電極と、
前記第２の絶縁層上に前記第２の電極と一体に形成された配線と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された圧電材料からなる圧電材料層と、を備えることを特徴とする。

前記第１の絶縁層の前記第１の配線に対応する領域に形成された第１の開口に導電材料が充填された第１の導通電極を備え、
前記第１の導通電極を介して前記第１の電極に電圧を印加しても良い。

前記圧電材料層は、第１の層と第２の層から構成され、前記第１の層と第２の層との間に導電層が形成されても良い。

前記第１の絶縁層の前記導通層に対応する領域に形成された第２の開口に導電材料が充填された第２の導通電極を備え、
前記第２の導通電極を介して前記導電層に電圧を印加しても良い。

前記第１の絶縁層及び／又は前記第２の絶縁層は、フレキシブルプリント基板またはプリント基板から構成されても良い。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るアクチュエータの製造方法は、
第１の絶縁層に、導電材料からなる薄膜を形成し、該薄膜を第１の電極と第１の配線に形成する第１の電極形成工程と、
第２の絶縁層に、第２の電極と第２の配線とを一体に形成する第２の電極形成工程と、
圧電材料層形成工程と、
前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に前記圧電材料層を配置して前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とを接合させる絶縁層接合工程と、を備えることを特徴とする。

前記第１の絶縁層の前記第１の配線に対応する領域に第１の開口を形成する第１の開口形成工程と、
前記開口に導電材料を充填させる、第１の導通電極を形成する第１の導通電極形成工程と、を更に備えても良い。

前記圧電材料層は、第１の圧電材料層と第２の圧電材料層とから構成され、前記第１の圧電材料層と第２の圧電材料層との間に導電層を形成する導電層形成工程を更に備えても良い。

前記第１の絶縁層の前記導電層に対応する領域に第２の開口を形成する第２の開口形成工程と、
前記第２の開口に導電材料を充填させ、前記導電層に電圧を印加するための第２の導通電極を形成する第２の導通電極形成工程と、を備えても良い。

前記第１の絶縁層及び／又は前記第２の絶縁層は、フレキシブルプリント基板またはプリント基板から構成されても良い。

本発明によれば、基板に電極、圧電材料及び配線を一体に形成することにより、良好な信頼性を備えるアクチュエータ及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るアクチュエータ及びその製造方法について図を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータを、図１（ａ）〜図３（ｂ）に示す。また、本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を図６乃至１１に示す。以下、アクチュエータの構造の説明の際、適宜製造方法の図面を引用する。図１（ａ）はアクチュエータ１０の平面図であり、図１（ｂ）は、アクチュエータ１０の特に上部圧電部基板５１と上部配線部基板６１とを示す平面図である。図２はアクチュエータ１０の斜視図である。更に図３（ａ）は、図１に示すIIIA−IIIA線断面図であり、図３（ｂ）はIIIB−IIIB線断面図である。また、アクチュエータ１０は、例えば図５に示すように撮像素子３０内に設けられ、レンズ２１ａ、２１ｂ、２１ｃと撮像素子３１との間の距離を調節する焦点調節装置２０に設けられる。撮像装置３０は、図５に示すように焦点調節装置２０と、基板３２と、基板３２上に設置された撮像素子３１と、を備える。撮像素子３１は、被写体の光学像を電気信号に変換するものであり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等から構成される。

焦点調節装置２０は、レンズ２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、レンズホルダ２２と、支持基板２４と、フィルタ２５と、鏡筒２６と、カバー２７と、を備える。レンズ２１ａ〜２１ｃは、被写体の光学画像を集光するものである。レンズホルダ２２は、小径の円筒部と、大径の円筒部と、中径の円筒部とを備える。レンズホルダ２２は鏡筒２６内に、光軸方向へ移動可能な状態に設置される。支持基板２４は基板３２上に設置され、内部にアクチュエータ１０が設置される。支持基板２４は、更に開口を備え、開口部にフィルタ２６を保持する。またフィルタ２５は、例えばＮＤフィルタ（Neutral Density filter）等から構成される。鏡筒２６は、図５に示すように円筒状に形成され、基板３２上に設置され、内部にレンズホルダ２２、支持基板２４等を備える。

アクチュエータ１０は、図１（ａ）〜図３（ｂ）に示すように、圧電素子部５０と、配線部６０と、から構成される。アクチュエータ１０は、いわゆるバイモルフ型圧電素子である。更に、アクチュエータ１０には図示しない電源と、図示しない駆動回路制御部とが接続されており、図示しない制御部からの入力に従って、電圧が印加される。電圧の印加に応じてアクチュエータ１０は撓み、レンズホルダ２２を光軸方向（図５に示すＺ軸方向）に移動させ、レンズ２１ａ、２１ｂ、２１ｃと撮像素子３１との距離を変更する。

アクチュエータ１０は、図１に示すように圧電素子部５０と、配線部６０と、から構成される。また、圧電素子部５０は、外環状部５０ａと突起部５０ｂと内環状部５０ｃとから構成される。図１（ａ）及び図２に示すように、外環状部５０ａは、平面形状が円形の環状に形成され、開口５０ａｄが形成される。突起部５０ｂは、平面形状が略方形に形成され、内環状部５０ｃ上に放射状に相互にほぼ均等に離間するように配置される。後述するように、突起部５０ｂは圧電材料層を備え、電圧の印加に応じて変形する。内環状部５０ｃは、平面形状が円形の環状に形成される。

また、圧電素子部５０は、図３（ａ）に示すように上部圧電部基板５１と、上部配線部電極５２と、上部圧電材料層５３と、シム材層５４と、下部圧電部基板５５と、下部配線部電極５６と、下部圧電材料層５７と、が積層された構造であり、圧電素子部５０を構成する外環状部５０ａと突起部５０ｂと内環状部５０ｃとで、それぞれいずれの層を備えるかが異なる。具体的に外環状部５０ａは、図３（ａ）に示すように、これら全ての層が積層されている。突起部５０ｂは、図３（ａ）に示すように上部圧電部基板５１を除く上部圧電部電極５２と上部圧電材料層５３とシム材層５４と下部圧電部基板５５と下部配線部電極５６と下部圧電材料層５７とから構成される。内環状部５０ｃは、下部圧電部基板５５のみから構成される。

図１（ｂ）に示すように、上部圧電部基板５１は、絶縁材料、例えばポリイミドからなるＦＰＣやガラスエポキシからなるＰＣＢ等により構成され、上部配線部基板６１と一体に形成されている。

上部圧電部電極５２は、図７（ｃ）に示すように、例えばＣｕなどの導電材料から構成され、上部配線６２と一体に形成される。

上部圧電材料層５３は、圧電材料、例えばチタン酸ジルコン酸鉛やポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から構成される。なお、上部圧電材料層５３は、図４に示すように、下部圧電材料層５７の分極方向と同一方向に分極されている。

シム材層５４は、導電材料、例えば燐青銅、ステンレス、チタン、カーボン強化プラスティック（ＣＦＲＰ）等から構成される。

下部圧電部基板５５は、上部圧電部基板５１と同様に、絶縁材料、例えばポリイミドからなるＦＰＣやガラスエポキシからなるＰＣＢにより構成され、下部基板６５と一体に形成される。

下部配線部電極５６は、上部圧電部電極５２と同様に、例えばＣｕなどの導電材料から構成され、上部配線６２と一体に形成される。

下部圧電材料層５７は、上部圧電材料層５３と同様に、圧電材料、例えばチタン酸ジルコン酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）から構成される。

圧電素子部５０に図４に示すように、上部電極、下部電極とシム材との間に電圧が印加され、特に上部電極と下部電極とに同じ電圧が印加されると、上部圧電材料層及び下部圧電材料層が撓み、例えば図４に示す矢印のように変位が生ずる。この変形を利用してアクチュエータ１０はレンズホルダ２２を光軸方向に移動させることができる。

配線部６０は、図１（ａ）及び図２に示すように圧電素子部５０の側面に形成され、平面形状は略方形に形成される。配線部６０も、圧電素子部５０と同様に、上部配線部基板６１と、上部配線６２と、シム部配線６４と、下部基板６５と、下部配線６６と、が積層された構造である。また、配線部６０には図３（ｂ）に示すようにシム部配線６４と、上部配線６２と、に電圧を印加するための第１の導通電極６８、第２の導通電極６９とが設けられる。

第１の導通電極６８は、導電材料、例えば銅等から構成され、上部配線部基板６１に形成されたコンタクト孔（開口）６８ａを充填するように形成される。また、詳細は後述するが上部配線部基板６１の上面には第１の導通電極６８と当接するように例えば銅等から構成される端子７０が形成されている。また、詳細は後述するが第１の導通電極６８が形成される領域において、上部配線６２と下部配線６６とは図３（ｂ）に示すように接合されている。このように第１の導通電極６８によって、上部圧電部基板５１と下部圧電部基板５５との間に形成された上部配線６２と下部配線６６とを導通させることができ、上部配線６２と下部配線６６とを介して上部圧電部電極５２と下部圧電部電極５６とに電圧を印加することができる。

第２の導通電極６９は、導電材料、例えば銅等から構成され、上部配線部基板６１に形成されたコンタクト孔６９ａを充填するように形成される。また、詳細は後述するが上部配線部基板６１の上面には第２の導通電極６９と当接するように例えば銅等から構成される端子７１が形成されている。また、第２の導通電極６９によって、詳細は後述するが、図３（ｂ）に示すように上部圧電部基板５１と下部圧電部基板５５との間に形成されたシム部配線６４を導通させることができ、電圧を印加することができる。

上部配線部基板６１は、絶縁材料、例えばポリイミドから構成され、上部圧電部基板５１と一体に形成される。上部配線部基板６１としては、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、またはプリント基板（ＰＣＢ）を用いても良い。

図７（ｃ）に示すように上部配線６２は、導電材料、例えばＣｕから構成され、上部圧電部電極５２と一体に形成される。また、上部配線６２に電圧を印加することができるよう、上部配線部基板６１にはコンタクト孔６８ａが形成されている。コンタクト孔が形成された領域では、上部配線６２と下部配線６６とは接合されている。

図１０（ｉ）に示すシム部配線６４は、導電材料、例えば燐青銅、ステンレス、チタン、カーボン強化プラスティック（ＣＦＲＰ）等から構成され、シム材層５４と一体に形成される。

下部配線部基板６５は、上部配線部基板６１と同様に、絶縁材料、例えばポリイミドから構成され、下部圧電部基板５５と一体に形成される。下部配線部基板６５としては、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、またはプリント基板（ＰＣＢ）を用いても良い。

図６（ｂ）に示すように下部配線６６は、導電材料、例えばＣｕから構成され、下部圧電部電極５６と一体に形成される。また、下部配線６６に電圧を印加することができるよう、上部配線部基板６１にはコンタクト孔６８ａが形成されている。コンタクト孔６８ａが形成された領域では、上部配線６２と下部配線６６とは接合されている。

特に本実施の形態では詳細に後述するように、圧電素子部５０を構成する上部圧電部基板５１と上部圧電部電極５２とシム材層５４と下部圧電部基板５５と下部圧電部電極５６と、配線部６０を構成する上部配線部基板６１と上部配線６２とシム部配線６４と下部配線部基板６５と下部配線６６と、が一体に形成される。更に上部配線部基板６１にコンタクト孔６８ａ及び６９ａを設け、第１の電極６８と第２の電極６９とを形成する。従って、圧電素子の電極に電圧を印加するために必要とされていた電極と配線とをハンダ付け等によって接続することを省略することができる。このように電極と配線とが一体に形成されることから、電極と配線との間に断線等が生じにくくなる。

このように上述した構成を採る本実施の形態のアクチュエータ１０は、圧電素子部５０を構成する上部圧電部基板５１と上部圧電部電極５２とシム材層５４と下部圧電部基板５５と下部配線部電極５６と、配線部６０を構成する上部配線部基板６１と上部配線６２とシム部配線６４と下部配線部基板６５と下部配線６６と、を一体に形成することにより、電極と配線との間に断線等が生じにくくなり、安定した動作性を備える。従って、本実施形態によれば、良好な信頼性を備えるアクチュエータを提供することができる。

更に本実施の形態では、上部配線部基板６１にコンタクト孔６８ａ及び６９ａを設け、第１の電極６８と第２の電極６９とを形成し、第１の電極６８と第２の電極６９とから電圧を印加することができるため、アクチュエータ１０の周辺にこれまで必要とされていたＦＰＣ等を接続するためのスペースを減らすことができる。

次に、本発明の実施の形態にかかるアクチュエータ１０の製造方法について図を用いて説明する。

まず、図６（ａ）に示すように、例えばポリイミドやガラスエポキシからなる下部ベース材８１の上面に下部電極として機能する導電材料、例えばＣｕの薄膜を形成する。下部ベース材８１としてはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、またはプリント基板（ＰＣＢ）を用いても良い。

フォトリソグラフィ、エッチング等によって、図６（ｂ）に示すようにＣｕ薄膜を下部配線部電極５６と下部配線６６とに形成する。このようにＣｕ薄膜をエッチングすることによって下部配線部電極５６と下部配線６６とは、下部ベース材８１（下部基板５１）上に一体に形成される。なお、下部配線部電極５６及び下部配線６６と、下部ベース材８１との段差には接着材層（図示せず）を形成する。

次に、図７（ｃ）に示すように下部ベース材８１と同様に、例えばポリイミドやガラスエポキシからなる上部ベース材８５を用意する。上部ベース材８５には、プレス加工やエッチング等を用いて予め開口８５ａを形成しておく。次に上部ベース材８５の両面にＣｕ層を形成し、続いて上部ベース材８５の一方の面のＣｕ層をエッチング等によって下部圧電部電極５６と下部配線６６とに対応するように上部圧電部電極５２と上部配線６２とを形成する。またもう一方の面には図７（ｄ）に示すように端子７０および端子７１を形成する。なお、上部圧電部電極５２及び上部配線６２と、上部ベース材８５との段差には接着材層（図示せず）が、第１の電極６８と第２の電極６９とにより電圧を印加するのに支障のないように形成されている。
上部ベース材８５は、両面フレキシブルプリント基板、または両面プリント基板を用いても良い。

次に図８（ｅ）に示すように、上部配線６２のコンタクト孔６８ａと、シム部配線６４のコンタクト孔６９ａと、を形成する。上部ベース材の上部圧電部電極５２と上部配線６２とが形成されている側からコンタクト孔６８ａとコンタクト孔６９ａとに対応する位置に例えばドリル、レーザー等を用いて穴加工を行う。なお、本実施の形態ではコンタクト孔６８ａ，６９ａは、図３（ｂ）に示すように端子７０，７１を貫通しないように形成される。

コンタクト孔６８ａとコンタクト孔６９ａとには導電材料、例えばＣｕを充填させる。これにより図８（ｆ）に示すように、第１の導通電極６８と第２の導通電極６９とを形成する。

次に、図９（ｇ）に示すようにシム８３を形成する。シム８３は圧電素子部８３ａと配線部８３ｂとによって構成され、圧電素子部８３ａはシム材層５４と、圧電材料層５３と、圧電材料層５７と、から構成されており、配線部８３ｂはシム部配線６４によって構成されている。シム材層５４と配線部６０は一体に設けられており、例えば燐青銅、ステンレス、チタン、カーボン強化プラスティック（ＣＦＲＰ）等の導電材料から成っている。

シム材層５４の一方の側に、図９（ｈ）に示すように、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等からなる圧電材料層５３をスパッタリング、焼結、印刷法等によって形成し、続いてシム材層５４の他方の側にも、一方の側と同じく、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等からなる圧電材料５７をスパッタリング、焼結、印刷法等によって形成する。

なお、圧電材料層としてはポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いても良い。この場合は予めポリフッ化ビニリデンよりなる圧電層を図９（ｇ）に示すようシム材層５４の外形と略同一に形成しておき、これを導電性接着剤等によりシム材層５４と接着する。

ここで、シム材層５４の外形は図１０（ｉ）に示すように下部配線部電極５６の外形と略同一であって、円形に形成されており、シム部配線６４の外形は配線部６０が形成される下部ベース材８１上に略方形に形成されている。

次に、圧電材料層５３と、シム材層５４と、圧電材料層５７の形状の一部を圧電部５０の突起部５０ｂの形状に対応するように、プレス加工、レーザー加工、またはフォトリソグラフィ、あるいはエッチング等によって除去する。また配線部６０が形成される下部ベース材８１上に形成されたシム部配線６４についても、その一部を上述した手段で除去する。このようにしてシム８３が完成する。

完成したシム８３は圧電材料層５７が下部配線部電極５６に当接するよう、図１０（ｉ）に示すように、所定の位置に配置する。また、本実施形態においては下部配線６６とシム部配線６４との向きはそろえて配置する。なお、本実施形態においては下部配線部電極５６と当接する圧電材料は圧電材料５３または圧電材料５７のどちらであっても良い。

次に、上部ベース材８５の天地を逆にして、圧電材料５３と上部圧電部電極５２とが当接し、かつ上部配線６２とシム部配線６４との向きがそろうように配置する。

このようにして下部ベース材８１、シム８３、上部ベース材８５を重ね合わせたら、全体を熱圧着、熱溶着の手法で図２に示すように一体化させる。このとき、重ね合わせるために用いた治工具上で熱溶着しても良い。

ところで、下部ベース材８１、シム８３、上部ベース材８５を重ね合わせると、配線部６０では、例えば圧電材料５３や圧電材料５７が存在しないなど、必ずしも全ての層が重なり合っているわけではないため、図１１（ｋ）に示すように、隙間が発生する。従って配線部６０にはそれぞれの面が密接していない空間が発生する。

図１１（ｋ）に示すように、下部ベース材８１、シム８３、上部ベース材８５を単に重ね合わせただけでは上部配線６２と下部配線６６は密接していないので第１の電極６８から下部配線６６に電圧を印加することはできない。同様に第２の電極６９とシム部配線６４とは密接していないので第２の電極からシム部配線６４に電圧を印加することはできない。

しかしながら、上部配線６２、下部配線６６、シム８３等、配線部６０を構成する部材の厚みは非常に薄いものである。例えば上部配線６２や下部配線６６に用いられるＣｕ層の厚さは５０μｍ以下であり、シム８３の厚さは２５０μｍ以下でしかない。従って、これらを熱圧着や熱溶着させると実際には部材が変形して、それぞれ密着する。このようにして、図３（ｂ）に示すように各部材は密着される。

このように密着させることで、完成した状態で第１の導通電極６８と第２の導通電極６９とから電圧を印加することができるようになる。

なお、図１０（ｊ）では上部ベース材８５と下部ベース材８１とを容易に区別するため、両者の接合面を線で示している。また、図１０（ｊ）に示すように、下部ベース材８１と上部ベース材８５とを貼り合わせた状態で、下部ベース材８１の一部が、上部ベース材８５に設けられた開口８５ａを介して露出する。

なお、本実施形態においては上部圧電部電極５２および下部配線部電極５６の内径よりも突起部５０ｂは少なくとも一部が突出した状態にある。すなわち突起部５０ｂは下部配線部電極５６上に全てが当接しているわけではなく少なくとも一部は図３（ａ）に示すようにＺ軸方向（図３（ａ）に示す縦方向）に空間がある。

このように構成されているので、突起部５０ｂは上部圧電部電極５２および下部配線部電極５６に動きを妨げられることなく、Ｚ軸方向に動作することができる。ただし、この空間は必ずしも無くても良い。

次に、最終的な形状に型抜き加工を行う。型抜き後の形状を図１１（ｌ）に示す
以上の工程からアクチュエータ１０が製造される。

本実施の形態のアクチュエータの製造方法によれば、下部基板上にＣｕ薄膜を形成し、下部電極、下部配線を一体に形成し、更に上部基板上にＣｕ薄膜を形成し、上部電極及び上部配線を一体に形成し、更にシム材層も一体に形成することにより、電極と配線との間に断線等が生じにくくなり、安定した動作性を備えるアクチュエータを製造することができる。このように本実施の形態によれば、良好な信頼性を備えるアクチュエータの製造方法を提供することができる。

また、本実施の形態の製造方法によれば、配線と電極とが一体に形成されるため、従来必要とされていたハンダ付け等の工程を省略することができる。

更に本実施の形態の製造方法によれば、上部配線部基板６１にコンタクト孔６８ａ及び６９ａを設け、第１の導通電極６８と第２の導通電極６９とを形成し、第１の導通電極６８と第２の導通電極６９とから電圧を印加することができるため、アクチュエータ１０の周辺にこれまで必要とされていたスペースを減らすことができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を図１２〜図１５を用いて説明する。上述した第１の実施の形態では、アクチュエータの上部ベース材と、シム、下部ベース材と、それぞれを別々に形成し、重ね合わせた上で圧着させる方法を採ったが、本実施の形態では、下部ベース材上に電極を形成し、下部ベース材上にシムを形成し、その上に上部ベース材を重ね、接合させる構成を採るものである。

まず、図１２（ａ）に示すように、ポリイミドからなる下部ベース材１８１の上面に下部電極として機能する導電材料、例えばＣｕの薄膜を形成する。下部ベース材１８１としてはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、プリント基板を用いてもよい。

フォトリソグラフィ、エッチング等によって、図１２（ｂ）に示すようにＣｕ薄膜を下部電極１５６と下部配線１６６とに形成する。このようにＣｕ薄膜をエッチングすることによって下部電極１５６と下部配線１６６とは、下部ベース材１８１（下部基板１５１）上に一体に形成される。なお、下部電極１５６及び下部配線１６６と、下部ベース材１８１との段差にはカバーフィルム（図示せず）をラミネートする。

次に、下部電極１５６上に、例えばチタン酸ジルコン酸鉛、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等からなる下部圧電材料１８２を印刷法等によって形成する。下部圧電材料１８３は、下部電極１５６に対応するように形成され、平面形状はほぼ円形に形成される。続いて下部圧電材料１８２上に、例えば燐青銅、ステンレス、カーボン強化プラスティック（ＣＦＲＰ）等からなるシム材１８３を、図１３（ｃ）に示すように形成する。なお、シム材１８３は下部圧電材料８３上だけでなく、配線部１６０が形成される領域の下部ベース材１８１上にも形成される。

続いて、下部圧電材料１８２が形成された領域に対向するように、シム材１８３上に上部圧電材料８４を印刷法等によって形成する。上部圧電材料１８４は、下部圧電材料１８２に対応するように形成されるため、平面形状はほぼ円形に形成される。

次に、下部圧電材料１８２と、シム材１８３と、上部圧電材料１８４と、の一部を圧電素子部５０の突起部５０ｂの形状に対応するように、フォトリソグラフィ、エッチング等によって除去し、放射状に突起が形成された環状に下部圧電材料１８２と、シム材１８３と、上部圧電材料１８４とを図１３（ｄ）に示すように加工する。

次に、下部ベース材１８１と同様に、ポリイミドからなる上部ベース材１８５を用意する。上部ベース材１８５としてはＦＰＣを用いてもよい。上部ベース材１８５には、エッチング等を用いて予め開口１８５ａを形成しておく。続いて、図１４（ｅ）に示すように、上部ベース材１８５の上面にＣｕ薄膜をスパッタ、真空蒸着法等によって形成し、更に上部電極１５２と上部配線１６２とに対応する形状に形成する。

次に、第１の実施の形態と同様に、上部ベース材１８５の上部電極１５２及び上部配線１６２が形成された面と対向する面（図１４（ｅ）に示す下面）に端子１７０，１７１を形成する。更に、上部ベース材１８５にエッチング等によって上部配線１６２のコンタクト孔１６８ａと、シム材層１６４のコンタクト孔１６９ａと、を図１４（ｅ）に示すように形成する。

また、シム材層１６４のコンタクト孔１６９ａと上部配線１６２のコンタクト孔１６８ａとを導電材料、例えばＣｕによって充填させる。これにより図１４（ｆ）に示すように第１の導通電極１６８と第２の導通電極１６９とを形成する。

続いて、図１４（ｆ）に示す上部ベース材１８５の天地を逆にし、下部ベース材１８１に重ねて貼り合わせ、熱圧着、熱溶着等の手法で図１５（ｇ）に示すように一体化させる。なお、図１５（ｇ）では上部ベース材１８５と下部ベース材１８１とを容易に区別するため、両者の接合面を線で示している。また、図１５（ｇ）に示すように、下部ベース材１８１と上部ベース材１８５とを貼り合わせた状態で、下部ベース材１８１の一部が、上部ベース材１８５に設けられた開口１８５ａを介して露出する。

次に、外形を型抜き加工を行う。以上の工程から、図１５（ｆ）に示すようにアクチュエータ１００が製造される。

本実施の形態のアクチュエータの製造方法によれば、下部ベース材上にＣｕ薄膜を形成し、下部電極、下部配線を一体に形成し、更に下部ベース材上にシムを形成した上で、上部電極及び上部配線が一体に形成された上部ベース材を重ね合わせることにより、電極と配線との間に断線等が生じにくくなり、安定した動作性を備えるアクチュエータを製造することができる。このように本実施の形態によれば、良好な信頼性を備えるアクチュエータの製造方法を提供することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。例えば、上述した各実施形態において、ベース板を重ね合わせる際は、何らかの治工具を用いても良い。例えば、第１の実施の形態を例に挙げると、図１６に示すように、下部ベース材８１、シム８３および上部ベース材８５のＸＹ平面上における共通のＸＹ座標の位置に所定の数の位置決め用穴を開けておき、この穴に対応するようにピン９１ｋ，９１ｍ，９１ｎを立てた治工具９０を用意する。更にピン９１ｋ，９１ｍ，９１ｎに対応するように、下部ベース材８１に穴８１ｋ，８１ｍ，８１ｍを、上部ベース材８５に穴８５ｋ，８５ｍ，８５ｎを、シム８３に穴８３ｋ，８３ｍ，８３ｎを形成する。このピンに対応する穴を通すようにすれば下部ベース材８１、シム８３、上部ベース材８５をそれぞれ正しい位置に容易に配置することができる。

なお、図１６においてはシム８３に設けられた穴８３ｋ，８３ｍ，８３ｎは、それぞれシム材層５４および、シム部配線６４に対して余剰部分を設けた上で形成されている。

また、上述したそれぞれの実施形態では、突起部５０ｂが下部基板から浮いた構成を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、図１７に示すように下部電極５６全体が、圧電材料層５７と当接する構成を取ることも可能である。

また、上述した実施の形態では、圧電材料層が上部圧電材料層と下部圧電材料層との２層から構成される場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、２層より多くとも良い。また、１層であっても良い。

上述した各実施の形態では、第１の導通電極６８を形成する際、コンタクト孔６８ａを端子７０を貫通しないように形成する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、図１８に示すように、コンタクト孔６８ａを端子７０を貫通するように形成することも可能である。同様に第２の導通電極６９のコンタクト孔６９ａも端子７１を貫通させるように形成することが可能である。

また、上述した実施の形態では上部圧電材料層及び下部圧電材料層と、シム材層とに電圧を印加するいわゆるパラレル型のバイモルフを例に挙げて説明したが、これに限られず、シム材層に電圧を印加せず上部圧電材料層と下部圧電材料層に電圧を印加するシリーズ型のバイモルフとしても良い。

なお、本実施の形態では圧電素子部５０が放射状に相互に離間して配置された８つの突起部５０ｂを備える構成を例に挙げて説明したが、これに限られず８つより多くとも少なくとも良い。更に、上述した実施の形態のように略方形に形成される必要はなく、鍵状等、任意の形に形成することが可能である。また、上述した実施の形態では圧電素子部５０の外環状部５０ａと内環状部５０ｃの平面形状とが円形に形成される構成を例に挙げたが、これに限られず、多角形、楕円形等任意の形に形成することが可能である。

また、アクチュエータ１０に電圧を印加した際の変形量は、接着剤、電極の金属の種類、圧電層と電極との厚さの関係で変化するため、これらはアクチュエータ１０に要求される変形量に応じて適宜変更することが可能である。

また、上述した実施の形態においてアクチュエータ１０は、レンズホルダ２２と支持基板２４との間に設けた場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、支持基板２４を設けずに、基板３２とレンズホルダ２２との間に設けても良いし、支持基板２４と基板３２とは一体に形成されていても良い。

図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの構成例を示す平面図である。図１（ｂ）は、アクチュエータの上部圧電部基板と上部配線部基板とを示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの構成例を示す斜視図である。 （ａ）は図１に示すIIIA−IIIA線断面図であり、（ｂ）は図１に示すIIIB−IIIB線断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータを構成する圧電素子の動作を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータが設置される撮像装置の構成例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るアクチュエータの製造方法を示す斜視図である。 本発明の変形例を示す図である。 本発明の変形例を示す図である。 本発明の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ アクチュエータ
２０ 焦点調節装置
３０ 撮像装置
５０ 圧電素子部
５０ａ 外環状部
５０ｂ 突起部
５０ｃ 内環状部
５１ 上部基板
５２ 上部電極
５３ 上部圧電材料層
５４ シム材層
５５ 下部基板
５６ 下部電極
５７ 下部圧電材料層
６０ 配線部
６１ 上部基板
６２ 上部配線
６４ シム部配線
６５ 下部基板
６６ 下部配線
６８ 第１の導通電極
６９ 第２の導通電極
７０，７１ 端子

Claims (10)

1. 第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層上に形成された第１の電極と、
   前記第１の絶縁層上に前記第１の電極と一体に形成された第１の配線と、
   前記第１の絶縁層に対向するように配置された第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層上に形成された第２の電極と、
   前記第２の絶縁層上に前記第２の電極と一体に形成された配線と、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に形成された圧電材料からなる圧電材料層と、を備えることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記第１の絶縁層の前記第１の配線に対応する領域に形成された第１の開口に導電材料が充填された第１の導通電極を備え、
   前記第１の導通電極を介して前記第１の電極および第２の電極に電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記圧電材料層は、第１の層と第２の層から構成され、前記第１の層と第２の層との間に導電層が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 前記第１の絶縁層の前記導通層に対応する領域に形成された第２の開口に導電材料が充填された第２の導通電極を備え、
   前記第２の導通電極を介して前記導電層に電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記第１の絶縁層及び／又は前記第２の絶縁層は、フレキシブルプリント基板またはプリント基板から構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
6. 第１の絶縁層に、導電材料からなる薄膜を形成し、該薄膜を第１の電極と第１の配線に形成する第１の電極形成工程と、
   第２の絶縁層に、第２の電極と第２の配線とを一体に形成する第２の電極形成工程と、
   圧電材料層形成工程と、
   前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に前記圧電材料層を配置して前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とを接合させる絶縁層接合工程と、を備えることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
7. 前記第１の絶縁層の前記第１の配線に対応する領域に第１の開口を形成する第１の開口形成工程と、
   前記開口に導電材料を充填させる、第１の導通電極を形成する第１の導通電極形成工程とを更に備えることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータの製造方法。
8. 前記圧電材料層は、第１の圧電材料層と第２の圧電材料層とから構成され、前記第１の圧電材料層と第２の圧電材料層との間に導電層を形成する導電層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項６又は７に記載のアクチュエータの製造方法。
9. 前記第１の絶縁層の前記導電層に対応する領域に第２の開口を形成する第２の開口形成工程と、
   前記第２の開口に導電材料を充填させ、前記導電層に電圧を印加するための第２の導通電極を形成する第２の導通電極形成工程と、を備えることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータの製造方法。
10. 前記第１の絶縁層及び／又は前記第２の絶縁層は、フレキシブルプリント基板またはプリント基板から構成されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のアクチュエータの製造方法。
    

Images