[发明专利]微机电系统装置、压电致动器、以及超声波电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有被夹在两个电极之间的压电体层的MEMS装置、压电致动器、以及超声波电机。

背景技术

作为具备了压电元件的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)装置的一种的压电致动器被应用于机器人或各种装置的驱动部分中。压电元件由两个电极和被夹在这两个电极之间的压电体层构成，并且通过向两个电极施加电压而发生变形。压电致动器利用该压电元件的变形而对与该压电元件相连接的转子等被驱动体进行驱动。例如，应用了压电致动器的超声波电机为，由形成有多个压电元件的基板和形成有用于使转子进行旋转的突起的振动板层叠而成(参照专利文献1)。在这种超声波电机中，通过使多个压电元件选择性地进行变形，从而使振动板进行变形而使突起进行往复运动或椭圆运动。而且，通过使该突起的运动传递到转子，从而使转子进行旋转。

利用图16以及17而对现有的压电致动器的结构的一个示例详细地进行说明。另外，图16为压电致动器89的俯视图，图17为图16中的B-B剖视图。此外，在图16中，将最表面(最上表面)的配线层99用阴影线来表示。如图16所示，在压电致动器89的基板90上配置有：在基板90的宽度方向(即，短边方向)的中央处在基板90的长边方向上呈长条状地被形成的压电元件91；与该中央的压电元件91相比而较小并且被形成在基板90的四个角落的位置处的压电元件91。如图17所示，这五个压电元件91为，在被层叠于基板90的整个面上的氧化膜93上从该氧化膜93侧起依次层叠第一电极层94、压电体层95、第二电极层96而构成。另外，第一电极层94以及第二电极层96为例如通过阴极真空喷镀法等而形成的薄膜电极。压电体层95以及第二电极层96针对每个独立的压电元件91而形成。即，分别形成在与各个压电元件91相对应的位置处。另一方面，第一电极层94作为被五个压电元件91共用的电极层而跨及基板90的大致整个面而形成。此外，例如通过CVD法等来使由氧化硅等构成的绝缘层97以对第一电极层94、压电体层95以及第二电极层96进行覆盖的方式跨及基板90的大致整个面而形成。另外，在各个压电元件91上的与第二电极层96相对应的位置、以及偏离压电元件91的位置上的与第一电极层94相对应的位置处，形成有将绝缘层97去除了的接触孔98。通过该接触孔98，使得被层叠在绝缘层97上的配线层99、和与该配线层99相对应的第二电极层96或第一电极层94导通。

如图16所示，例如配线层99形成在三个区域内。具体而言，形成有配线层99a、配线层99b、配线层99c，所述配线层99a与位于基板90的中央处的压电元件91的第二电极层96以及位于基板90的一个对角(图16中的左上以及右下)处的压电元件91的第二电极层96导通，所述配线层99b与位于基板90的另一个对角(图16中的左下以及右上)处的压电元件91的第二电极层96导通，所述配线层99c与被各个压电元件91共用的第一电极层94导通。由此，在位于中央以及一个对角处的压电元件91上施加有相同的电压，从而它们以相同的相位进行振动。此外，在位于另一个对角处的压电元件91上施加有相同的电压，从而它们以相同的相位进行振动。而且，通过使位于中央以及一个对角处的压电元件91的振动的相位、与位于另一个对角处的压电元件91的振动的相位不同，从而使安装在该压电致动器89上的突起100进行往复运动或者椭圆运动。

然而，在上述的结构中，由于在基板90的一个面上形成有多个配线层99，因此配线层99的布局(即，引绕)受到限制。因此，经过配线层99而到达至压电元件91的配线电阻(还称为电性电阻)容易变高。具体而言，如图17所示，由于与第一电极层94导通的配线层99c避开与第二电极层96导通的配线层99a，而形成在从压电元件91偏离的位置处，因此第一电极层94被延伸至压电元件91的外侧处。即，形成仅由膜厚较薄且电阻容易变高的第一电极层94构成的配线。在仅由该第一电极层94构成的部分处，电压下降较大，从而存在无法向压电元件91供给充分的电压的可能性。此外，由于在与第二电极层96导通的配线层99中的、压电元件91之间等的从压电元件91偏离的位置处的配线层99夹着较薄的绝缘层97而与第一电极层94对置，因此在该部分处会形成寄生电容。其结果为，可能会发生驱动信号的延迟或干扰等不良情况。此外，还存在该部分处的第二电极层96与第一电极层94之间的电场强度变高从而发生绝缘破坏等不良情况的可能性。

专利文献1：日本特开2016-40993号公报

发明内容