[发明专利]压电元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造具备平面度高且薄的烧成压电体的压电元件的方法。

背景技术

近年来，在光学、精密机械、半导体制造等领域，逐渐转向期待以亚微米级调整光程长度、位置的位移控制装置。对此，推进了利用了基于对压电体施加电场时所引起的反压电效应等的形变（位移、变形）的压电执行元件、利用了基于同样的效应而对压电体施加压力时所引起的电荷产生（极化）的压电传感器等压电装置的开发。

构成压电装置的核心的元件是用电极夹持压电体而形成的压电元件。其中压电体可通过薄膜法将压电材料成型为膜状，并在高温下进行烧成而制作（以下，称为烧成压电体）。如果适当选择在压电材料中添加的材料的种类，则能够得到压电常数高的、产生大位移的烧成压电体。并且，如果压电常数高，则为了得到规定的特性而使烧成压电体变薄的必要性小，因此处理性能提高。另一方面，由能够得到大位移的烧成压电体构成的压电元件可优选适用于能够小型化，由于重量电力消耗、响应性发生变化的压电装置或使用其的制品。

作为涉及压电元件的现有技术文献，例如，可以举出专利文献1（日本特开2001－68751号公报）和专利文献2（日本特开2006－60000号公报）。专利文献1中，公开了一种将压电元件粘接于金属板上的结构的压电执行元件。另外，专利文献2中，公开了一种通过在虚设材（ダミ一材）上层叠电极和压电体，然后除去虚设材，从而得到压电元件的压电元件的制造方法。

发明内容

然而，专利文献1中公开的压电执行元件中，如果不是扁平的压电元件，则与金属板粘接的面积有偏差，难以获得规定位移。于是，为了形成扁平的压电元件，需要扁平的烧成压电体。另外，专利文献2中公开的压电元件的制造方法中，根据电极的厚度、虚设材的材质，（烧成）压电体上有可能产生微小的翘曲。

由此可以说，对于压电元件，期待无翘曲、扁平且薄的烧成压电体。然而，压电材料是由烧成引起的变形大的材料，如果将压电材料薄薄地成型（得到薄的生片）并在高温下进行烧成，则更加容易变形。因此，难以得到扁平的（平面度高的）薄的烧成压电体作为压电元件的构成要素。

与此相对，如果使压电材料变厚，则可以抑制由烧成引起的变形，因此也考虑通过烧成厚的生片，然后实施切削·研磨等加工，从而得到薄的烧成压电体。然而，为了通过切削·研磨等加工而得到薄的烧成压电体，需要非常多的劳力、时间，从而导致生产率差。另外，存在如下情况：由于加工面过于平滑，因此其他构件的密合性差，将具有该烧成压电体的压电元件组装于压电装置或制品中时，需要粘接剂。在这些方面，并不能说在烧成后进行加工而变薄的烧成压电体是优选的。进一步，由于由加工引起的应力，可能在烧成压电体中产生相变、自发极化，结果，难以为了变薄而在完全相同的条件下加工表面背面。因此，基于加工条件不同，烧成压电体的表面背面的结晶取向度、极化处理前的自发极化状态易于产生差异。如果这样，则在之后的极化处理时，会产生起伏（うねり），作为极化处理后的材料，无法得到平面度高的、薄的烧成压电体。

另一方面，为了不通过烧成后的加工而得到薄的烧成压电体，如果试图在基板上将压电材料成型为膜状，并对其进行烧成从而得到烧成压电体，由于与基板之间的晶格常数的不同、热膨胀的不同，在烧成压电体的表面背面上，结晶取向度、结晶形态仍然易于产生差异。如果产生这些差异，则在使其从基板剥离而取出时、之后的极化处理时，有产生起伏的情况。另外，认为即使为薄的生片，如果在载置器上单独进行烧成，则也不易产生起伏，但在暴露于烧成气氛中的面和与载置器接触的面上，结晶取向度、结晶形态容易产生差异，如果产生该差异，则相同地，在之后的极化处理时容易产生起伏。总之，难以得到平面度高的、薄的烧成压电体。

对于产生了起伏的平面度低的烧成压电体而言，例如为1层或多层的层叠体且整体的厚度为20μm以下的薄的压电体的情况下，施加电位时，有向着厚度方向的位移相对于面方向的位移成为数倍的情况，具有那样的烧成压电体的压电元件并不优选。

除以上之外，在对压电材料进行成型、烧成而形成的薄的烧成压电体中，还存在由于其强度低因此处理时容易破裂这样的问题。

本发明鉴于上述情况而进行，其课题在于提供一种得到具备平面度高的、薄的烧成压电体的压电元件的方法。反复进行了研究，结果发现，在压电元件的制造过程中，通过将压电材料成型为薄的生片（生片A），将与其相比数倍厚的生片（生片B）作为加强板，在生片A的、成为之后要得到的烧成压电体的部分以外，进行重叠并一体化，得到层叠体，将该层叠体烧成后，通过加工而除去生片B被烧成而形成的加强板，由此可解决上述课题。