专利名称：压电/电致伸缩器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电/电致伸缩器件，该器件包括固定部、由固定部支撑的薄板部以及由层状电极和压电/电致伸缩层构成的压电/电致伸缩元件。
背景技术：
上述类型的压电/电致伸缩器件已被有效地发展成用于精密加工的促动器、用于控制读和/或写光信息、磁信息等的读和/或写元件(例如，硬盘驱动器的磁头)的位置的促动器、用于将机械振动转换为电信号的传感器或者类似器件。
日本专利申请公开No.2001-320103公开了此类压电/电致伸缩器件的实例，该实例在图13中示出。压电/电致伸缩器件包括固定部100、由固定部100支撑的薄板部110，设置于薄板部110的相应尖端且适于保持物体(例如，硬盘驱动器的磁头)的保持部(可动部)120、以及至少在薄板部110的相应表面上形成的压电/电致伸缩器件130，每个压电/电致伸缩器件130包括交替层压的多个电极和多个压电/电致伸缩层。在压电/电致伸缩器件中，电场在压电/电致伸缩元件130的电极之间产生，以由此伸展并接触压电/电致伸缩元件130的压电/电致伸缩层，从而薄板部110变形。薄板部110的变形导致保持部120的位移(因此，导致由保持部120保持的物体的位移)。
图13的压电/电致伸缩器件制造如下。首先，如图14所示，制备多个陶瓷坯板(和/或陶瓷坯板层压体)。如图15所示，将这些陶瓷坯板层压起来而后进行烧结，从而形成陶瓷层压体200。如图16中所示，压电/电致伸缩层压体210形成于陶瓷层压体200的表面上，且每个皆包括交替层压的多个电极和多个压电/电致伸缩层。通过使用线锯WS来进行线切割(或者，例如，切片)，将压电/电致伸缩层压体210沿图17中所示的切割线C1-C4进行切割，从而生成压电/电致伸缩器件。
同时，在实际使用上述压电/电致伸缩器件的情况下(例如，在将该器件用作硬盘驱动器的磁头定位的促动器的情况下)，水分有时可能会沉积在压电/电致伸缩元件130的侧端面(沿图17中切割线C3或C4的切割面)上。此类水分可由例如大气(空气)中水蒸汽的凝结等所产生。
当水分沉积在压电/电致伸缩元件130的侧端面上(特别是在作为压电/电致伸缩元件130的侧端面的一部分的压电/电致伸缩层的侧端面上)时，水分沉积其上的侧端面上的压电/电致伸缩层的电阻降低，从而趋向于在设置各压电/电致伸缩层的电极两侧之间发生漏电。或者，因沉积在侧端面上的水分的存在而在压电/电致伸缩层的侧端面上产生所谓的离子迁移，其结果，趋向于在设置水分沉积其上的各压电/电致伸缩层的电极两侧之间发生短路。
当此类漏电发生时，电极之间的电压降低，从而在电极之间形成的电场的强度减弱。结果，压电/电致伸缩层的伸展和收缩量减小，且压电/电致伸缩元件130(也就是压电/电致伸缩器件)不能获得预定操作。此外，当此类短路发生时，在电极之间不产生电压，从而压电/电致伸缩元件130不会伸展或收缩，其结果，压电/电致伸缩元件130(也就是压电/电致伸缩器件)不能进行操作。
此外，当使用此类上述压电/电致伸缩器件来作为硬盘驱动器的磁头的定位用的促动器时，附着在硬盘上的碎屑、灰尘之类等可导致错误的信息读/写。因此，压电/电致伸缩器件将被放置在碎屑、灰尘等的产生(碎屑、灰尘等的产生在下面有时将被称作“灰尘产生”)能被抑制在最低的可能等级下的环境中。
在该情况下，上述公开的压电/电致伸缩器件用于由单个平面构成的器件的侧端面(沿图17中切割线C3或C4的切割面)与硬盘表面之间留有相对较小间隙的情况下，因而特别需要防止来自构成压电/电致伸缩器件的侧端面(沿图17中切割线C3或C4的切割面)的构成部件的侧端面的微粒脱离所致的灰尘产生。根据以上观点，近年来对此类压电/电致伸缩器件附加与灰尘产生相关的测试项目。
考虑到上述情况，上述公开的压电/电致伸缩器件需要有效地抑制在实际使用压电/电致伸缩器件时水分在压电/电致伸缩元件130的侧端面上沉积以及来自侧端面的灰尘产生。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供可有效抑制水分在压电/电致伸缩元件的侧端面上沉积以及来自侧端面的灰尘产生的压电/电致伸缩器件。
为获得上述目的，本发明提供压电/电致伸缩器件，其包括薄板部；固定部，支撑薄板部；以及压电/电致伸缩元件，每个皆通过至少在每个薄板部的平面上层压多个电极和至少一个压电/电致伸缩层而形成，并具有由多个电极的各侧端面和至少一个压电/电致伸缩层的侧端面形成的侧端面，其中，压电/电致伸缩元件的侧端面的实际表面积相对于压电/电致伸缩元件的侧端面的正投影的面积的比率为四或以下。
通常，当水分沉积在表面上时，由于表面的实际表面积(也就是，通过在三维空间上考虑所有大小凹凸而获得的总表面积)减小，则水分倾向于难以沉积。因此，可以说，由于在侧端面的实际表面积减小，水分趋向于难以沉积在压电/电致伸缩元件的侧端面上。
此外，压电/电致伸缩元件的侧端面的实际表面积的减小导致压电/电致伸缩元件的侧端面的实际表面积相对于压电/电致伸缩元件的侧端面的正投影的面积的比率减小(以下称为“表面积增加率”)。
这里，本发明人已经发现，当此类压电/电致伸缩器件在通常使用条件下实际使用时，只要压电/电致伸缩元件的侧端面的表面积增加率是四或以下，则在压电/电致伸缩器件的侧端面上的水分的沉积被抑制到基本上不产生上述漏电和离子迁移的程度。
此外，本发明人发现，压电/电致伸缩元件的侧端面的实际表面积(也就是表面积增加率)与来自侧端面的微粒脱离有很大关系，且只要表面积增加率是“四”或以下，则来自侧端面的微粒脱离(也就是灰尘产生)可有效地被抑制。
因此，通过上述构造，可以有效地抑制水分在压电/电致伸缩元件的侧端面上沉积以及来自侧端面的灰尘产生。结果，压电/电致伸缩器件的预定操作被保持很长一段时间。换言之，可以提供高耐用性压电/电致伸缩器件。此外，可以提供能在尽可能避免灰尘产生的环境下使用的压电/电致伸缩器件。
通常，当压电/电致伸缩元件的侧端面仅通过机械加工等例如线切割、切片等来形成时，压电/电致伸缩元件的侧端面的表面积增加率大于“四”。因此，为提供根据本发明的压电/电致伸缩器件，制造方法除切割包含电极和压电/电致伸缩层的层压体的工序外，还实际采用形成(完成)压电/电致伸缩元件的侧端面以在通过切割而形成的切割面上施行预定的特定处理从而获得的侧端面的表面积增加率可以是四或以下的工序。
就是说，本发明，通过此类制造方法，可提供压电/电致伸缩器件，其中压电/电致伸缩元件的侧端面通过向经切割包括电极和压电/电致伸缩层的层压体而形成的切割面上施加预定的特定处理而形成。
该特定处理，优选为向切割面使用YGA激光加工的处理、向切割面使用准分子激光加工的处理、向切割面使用喷砂的处理、向切割面使用超声波清洗的处理、在加热炉内向切割面进行加热的处理以(也就是热处理)及向切割面使用抛光的处理中的任一处理(亦或两种或多种处理的任意组合)。
通过采用任一上述处理(亦或两种或多种处理的组合)来作为上述特定处理，经过相对简单的处理，能够可靠地控制压电/电致伸缩元件的侧端面的表面积增加率为四或以下。
图1是显示根据本发明实施例的压电/电致伸缩器件的立体图。
图2是显示图1中压电/电致伸缩器件的局部放大前视图。
图3是显示图1中压电/电致伸缩器件的变形体的立体图。
图4是显示以根据本发明的制造压电/电致伸缩器件的方法来层压的陶瓷坯板的立体图。
图5是显示通过层压和压接图4中陶瓷坯板而形成的陶瓷坯板层压体的立体图。
图6是显示通过一体烧结图5中陶瓷坯板层压体形成的陶瓷层压体的立体图。
图7是其上形成有压电/电致伸缩层压体的图6中陶瓷层压体的立体图。
图8示出切割图7所示的压电/电致伸缩层压体和陶瓷层压体的步骤。
图9是显示经受根据本发明的各特定处理的各测试样品和经受特定处理前的各测试样本的各压电/电致伸缩元件的侧端面的表面积增加率的比率数据的曲线图。
图10是显示经受根据本发明的各特定处理的各测试样品和经受特定处理前的各测试样本的各压电/电致伸缩元件的电极之间的绝缘电阻的数据的曲线图。
图11是显示经受根据本发明的各特定处理的各测试样品和经受特定处理前的各测试样本的从各压电/电致伸缩元件的侧端面脱离的微粒数量的数据的曲线图。
图12是显示图1中压电/电致伸缩器件的另一变形体的立体图。
图13是显示传统的压电/电致伸缩器件的立体图。
图14是显示在制造图13中的压电/电致伸缩器件的工序中待层压的陶瓷坯板的立体图。
图15是显示将通过层压和压接图14中的陶瓷坯板而形成的陶瓷坯板层压体一体烧结而形成的陶瓷层压体的立体图。
图16是显示其上形成压电/电致伸缩层压体的图15中陶瓷层压体的立体图。
图17示出切割图16中所示的陶瓷层压体和压电/电致伸缩层压体的步骤。
图18A是显示在传统情况下工件在圆形夹具上的固定方向的视图。
图18B是显示根据本发明的工件在圆形夹具上的固定方向的视图。
具体实施例方式
根据本发明的压电/电致伸缩器件的实施例将在下面参照附图来说明。根据图1中以立体图显示的本实施例的压电/电致伸缩器件10包括长方体的固定部11；一对薄板部12，由固定部11支撑，以从固定部竖立并且彼此相对；保持部(可动部)13，形成在突部12a顶端侧的内侧之处，突部12a形成在薄板部12的尖端附近内侧；以及压电/电致伸缩元件14，通过将层状电极和压电/电致伸缩层交替地层压而至少形成在薄板部12的各外平面上。该结构的外形在例如公开的日本专利申请No.2001-320103中公开。
压电/电致伸缩器件10例如通过用粘接剂将物体粘接在一对保持部13之间来保持物体(未图示)，并通过压电/电致伸缩元件14所产生的力来使薄板部12变形，从而使保持部13进行位移，且因而可用作能够控制物体的位置的促动器。就是说，突部12a具有调整使用粘接剂的区域的作用。该物体是磁头、光头、传感器增益控制的配重等。
由固定部11、薄板部12和保持部13构成的部分(通常也称为“基底部”)由陶瓷层压体形成，陶瓷层压体通过烧结陶瓷坯板的层压体而形成，如下面详细描述。此类一体化陶瓷元件没有使用粘接剂来将其部分连接，因而几乎不随时间而变化，从而提供高度可靠的连接且在确保刚性方面有优势。陶瓷层压体能容易地通过陶瓷坯板层压处理来制造，这将在下面进行描述。
基底部分的整体可由陶瓷材料或金属形成，或者可采取组合使用陶瓷材料和金属的混合结构。而且，基底部分可构造成将陶瓷片通过粘接剂例如有机树脂或玻璃而结合起来，或者构造成将金属片通过铜焊、锡焊、共晶连接、扩散连接、焊接或类似技术而连接起来。
如图2中的放大图所示，压电/电致伸缩元件14形成于外壁表面(外表面)上，外壁表面由固定部11(或固定部的一部分)和薄板部12(薄板部的一部分)形成，压电/电致伸缩元件14包括多个层状电极和多个压电/电致伸缩层，并采用层压体的形式，其中层状电极和压电/电致伸缩层交替层压。电极层和压电/电致伸缩层平行于薄板部12的表面。更具体地，压电/电致伸缩元件14是层压体，其中，在薄板部12的外表面上按顺序层压有电极14a1、压电/电致伸缩层14b1、电极14a2、压电/电致伸缩层14b2、电极14a3、压电/电致伸缩层14b3、电极14a4、压电/电致伸缩层14b4和电极14a5。电极14a1、14a3和14a5被电连接在一起，并与电连接的电极14a2和14a4绝缘。换言之，将电连接的电极14a1、14a3和14a5和电连接的14a2和14a4构成为梳齿状的形状。
压电/电致伸缩元件14通过薄膜形成工序而与基底部分一体化形成，这将在下面描述。或者，压电/电致伸缩元件14可与基底部分分开制造，然后进行通过使用粘接剂例如有机树脂或通过玻璃焊、铜焊、锡焊、共晶连接或类似技术来将压电/电致伸缩元件14连接到衬底部分上的工序。
本实施例显示了包括五个电极层的多层结构，然而，在层数上没有特别限制。通常，在层数增加时，使薄板部12变形的力(驱动力)也增加，但耗电也增加。因此，层数可根据例如应用和使用状态来适当地确定。
下面将对压电/电致伸缩器件10的组成元件进行补充说明。
保持部13基于薄板部12的位移来操作。根据压电/电致伸缩器件10的应用来将各种部件连接到保持部13上。例如，当将压电/电致伸缩器件10用作使物体进行位移的元件(位移元件)时，特别是当将压电/电致伸缩器件10用作硬盘驱动器的磁头的定位和压紧时，可连接具有磁头的滑块、磁头、具有滑块的悬架或类似部件。而且，可连接光学快门罩等。
如上所述，固定部11适于支撑薄板部12和保持部13。当将压电/电致伸缩器件10用于例如定位硬盘驱动器的磁头时，固定部11固定连接到连接于VCM(音圈电机)的承载臂、固定连接到连接于承载臂的固定板、固定连接到悬架或类似部件。在一些情况下，在固定部11上可提供未图示的终端和用于驱动压电/电致伸缩元件14的其它部件。终端可具有与电极宽度相同的宽度或者可窄于或部分地窄于电极。
用于形成保持部13和固定部11的材料上没有特别限定，只要能使保持部13和固定部11具有刚性即可。通常，由于可使用将在下面描述的陶瓷坯板层压处理，所以优选使用陶瓷材料来作为这些部分的材料。该材料的具体示例包括主成分含有氧化锆(例如稳定的氧化锆或部分稳定的氧化锆)、氧化铝、氧化镁、氮化硅、氮化铝或氧化钛的材料以及含有其混合物作为主成分的材料。优选主成分含有氧化锆(特别地，稳定的氧化锆或部分稳定的氧化锆)的材料用于压电/电致伸缩器件10，因为此类材料具有高机械强度和韧性。当使用金属材料来制造保持部13和固定部11时，优选不锈钢、镍等作为金属材料。
如上所述，薄板部12由压电/电致伸缩元件14驱动。薄板部12是具有挠性的薄板状部件，且具有将在其表面上设置的压电/电致伸缩元件14的伸展/收缩位移转化为弯曲位移，并将该弯曲位移传递到相应的保持部13。因此，在用于薄板部12的材料及其形状上没有特别限制，只要薄板部12可挠曲并具有不会因弯曲变形而折断的机械强度即可，并考虑例如保持部13的响应和操作性来选择形状和材料。
薄板部12的厚度Dd(参见图1)优选约为2μm到约100μm，且薄板部12和压电/电致伸缩元件14的总厚度优选为7μm到500μm。电极14a1到14a5的中的每个电极厚度优选为0.1μm到50μm，且压电/电致伸缩层14b1到14b5中的每层厚度优选为3μm到300μm。
优选地，在保持部13和固定部11的情况下，使用陶瓷材料来形成薄板部12。在陶瓷材料中，含有氧化锆(特别是稳定的氧化锆或部分稳定的氧化锆)作为主成分的材料较优选，这是由于此类材料即使在具有小的厚度时仍表现出高机械强度和高韧性，并且其具有较低的与电极14a1的电极材料和压电/电致伸缩层14b1的反应性，电极14a1和压电/电致伸缩层14b1构成压电/电致伸缩元件14。
薄板部12也可由具有挠性且允许弯曲变形的金属材料形成。在用于薄板部12的优选金属材料中，铁系材料例如包括不锈钢和弹簧钢，非铁系材料例如包括铍铜、磷青铜、镍和镍铁合金。
优选地，在压电/电致伸缩器件10中使用的稳定的氧化锆或部分稳定的氧化锆以下述方式被稳定或部分稳定。从氧化钇、氧化镱、氧化铈、氧化钙和氧化镁中选择至少一种化合物或者两种或多种化合物添加到氧化锆中来由此稳定或部分稳定氧化锆。
将每种化合物以下列数量进行添加在氧化钇或氧化镱的情况下，1到30mol％，优选1.5到10mol％；在氧化铈的情况下，6到50mol％，优选8到20mol％；在氧化钙或氧化镁的情况下，5到40mol％，优选5到20mol％。特别地，优选使用氧化钇来作为稳定剂。在该情况下，优选以1.5到10mol％的量来添加氧化钇(更优选地，在机械强度被认为是特别重要时，为2到4mol％，或者在耐用可靠性被认为是特别重要时，为5到7mol％)。
可将氧化铝、二氧化硅、过渡金属氧化物等以0.05到20wt％的量添加到氧化锆中来作为烧结辅助剂等。在通过薄膜结构和一体化烧结来形成压电/电致伸缩元件14的情况下，优选添加氧化铝、氧化镁、过渡金属氧化物等。
在固定部11、薄板部12和保持部13中的至少一个由陶瓷材料形成的情况下，为得到具有高机械强度和稳定晶相的陶瓷材料，氧化锆的平均晶粒尺寸优选控制在0.05到3μm，更优选控制在0.05到1μm。如上所述，薄板部12可由类似于(但是不同于)用来形成保持部13和固定部11的陶瓷材料形成。然而，考虑到提高连接部分的可靠性、压电/电致伸缩器件10的强度和简化用于制造压电/电致伸缩器件10的工序，优选地，薄板部12由基本上与保持部13和固定部11相同的材料形成。
压电/电致伸缩器件可使用单压电晶片型、双压电晶片型压电/电致伸缩元件等。然而，薄板部12和相应的压电/电致伸缩元件互相结合的单压电晶片元件型在位移量稳定性、重量减小和易于设计以避免压电/电致伸缩元件所产生的应力和与压电/电致伸缩器件的变形相关的应力之间发生相反定向方面有优势。因此，单压电晶片元件型适于压电/电致伸缩器件10。
如图1所示，当以每个压电/电致伸缩元件14的一端位于固定部11(或相应的保持部13)上且另一端位于相应薄板部12的侧面上的方式来形成压电/电致伸缩元件14时，可更大程度地驱动薄板部12。
优选地，压电/电致伸缩层14b1到14b4由压电陶瓷材料形成。或者，压电/电致伸缩层14b1到14b4可由电致伸缩陶瓷材料、铁电陶瓷材料或反铁电陶瓷材料形成。在压电/电致伸缩器件10中，在保持部13的位移量和驱动电压(或输出电压)之间的线性被认为是重要的情况下，优选地，压电/电致伸缩层14b1到14b4由具有低滞后应变的材料形成。因此，优选地，压电/电致伸缩层14b1到14b4由具有10kV/mm或以下的矫顽电场的材料形成。
用于压电/电致伸缩层14b1到14b4的特定优选材料是含有锆酸铅、钛酸铅、铌酸镁铅、铌酸镍铅、铌酸锌铅、铌酸锰铅、锡酸锑铅、钨酸锰铅、铌酸钴铅、钛酸钡、钛酸钠铋、铌酸钾钠、钽酸锶铋等之一或其组合的陶瓷材料。
特别地，从高机电耦合系数、高压电常数、在压电/电致伸缩层14b1到14b4烧结过程中与薄板(陶瓷)部12的低反应性以及获得稳定成分的观点来看，优选主要成分包含锆酸铅、钛酸铅、或铌酸镁铅的材料，或者优选主要成分包含钛酸钠铋的材料来作为用于压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料。
而且，可作为用于压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料有，含有例如镧、钙、锶、钼、钨、钡、铌、锌、镍、锰、铈、镉、铬、钴、锑、铁、钇、钽、锂、铋或锡的氧化物的陶瓷材料。在该情况下，将镧或锶结合到作为主成分的锆酸铅、钛酸铅或铌酸锰铅中，在一些情况下可带来这样的优点矫顽电场和压电特性变得可调。
值得注意的是，期望避免添加易于使压电/电致伸缩层14b1到14b4玻璃化的材料，例如硅石。这是因为，二氧化硅或类似材料易于在压电/电致伸缩层14b1到14b4的热处理过程中与压电/电致伸缩材料反应，结果，压电/电致伸缩材料发生变化，导致压电特性变差。
同时，优选地，压电/电致伸缩元件14的电极14a1到14a5由在室温下为固体且具有优良的导电性的金属形成。例如所述金属包括铝、钛、铬、铁、钴、镍、铜、锌、铌、钼、钌、钯、铑、银、锡、钽、钨、铱、铂、金、铅及其合金。此外，电极材料可以是通过在上述任意金属中分散与压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料或薄板部12的材料相同的材料而制备的金属陶瓷材料。
用于压电/电致伸缩元件14中的电极材料的选择取决于形成压电/电致伸缩层14b1到14b4的方法。例如，在电极14a1形成于薄板部12上，然后通过烧结使压电/电致伸缩层14b1形成于电极14a1上的情况下，电极14a1必须由高熔点金属形成，所述高熔点金属例如铂、钯、铂钯合金或银钯合金，其即使在暴露于压电/电致伸缩层14b1的烧结温度时也没有变化。这也适于其它电极(电极14a2-14a4)，其通过相应的压电/电致伸缩层的烧结后形成。
与之相对，在形成于压电/电致伸缩层14b4上的最外部的电极14a5的情况下，电极14a5的形成没有跟随压电/电致伸缩层的烧结。因此，电极14a5可由包含低熔点金属例如铝、金或银来作为主成分的材料形成。
由于层状电极14a1到14a5可导致压电/电致伸缩元件14的位移减小，所以每个电极层皆需要很薄。特别地，在烧结压电/电致伸缩层14b4后形成的电极14a5优选由可在烧结后形成致密且非常薄的薄膜的有机金属糊状物形成。糊状物例如包括树脂酸金糊状物、树脂酸铂糊状物和树脂酸银糊状物。
在图1的压电/电致伸缩器件10中，提供了用于指明涂抹粘接剂的区域的突部12a。然而，突部12a可以省略，如图3所示。结果，当物体连接在保持部13上时，具有与保持部13和薄板部12之间距离对应的尺寸的物体可被保持。在该情况下，涂抹粘接剂以保持物体的区域实质上用作相应的保持部13。
上述压电/电致伸缩器件10还可用作超声波传感器、加速度传感器、角速度传感器、冲击传感器、质量传感器或类似传感器。在用于此类传感器的情况下，压电/电致伸缩器件10的优势在于，传感器灵敏度可通过适当控制在相对的保持部13之间或相对的薄板部12之间保持的物体尺寸来容易地调节。
下面将描述制造上述压电/电致伸缩器件10的方法。优选地，压电/电致伸缩器件10的基底部分(其不包括压电/电致伸缩元件14，即其包括固定部11、薄板部12和保持部13)通过陶瓷坯板层压法来制造。同时，优选地，压电/电致伸缩元件14通过薄膜形成工序来制造，该工序适于形成薄的薄膜、厚的薄膜或类似薄膜。
陶瓷坯板层压法允许一体化形成压电/电致伸缩器件10的基底部分的部件。因此，陶瓷坯板层压法的使用允许部件间的连接部分的状态几乎不随时间而变化，因而增强了连接部分的可靠性，并确保了刚性。在基底部分由层压金属板形成时，扩散连接法的使用允许部件间的连接部分的状态几乎不随时间而变化，从而确保了连接部分的可靠性及刚性。
在根据本实施例的图1的压电/电致伸缩器件10中，薄板部12和固定部11之间的边界部分(连接部分)以及薄板部12和相应的保持部13之间的边界部分(连接部分)用作显示位移的支点。因此，连接部分的可靠性是确定压电/电致伸缩器件10的特性的重要因素。
下述制造方法的特征是高生产率和良好的成形性，因此可在短时间内以高再现性生产具有预定形状的压电/电致伸缩器件10。
在下面的描述中，将通过层压多个陶瓷坯板而获得的层压体定义为陶瓷坯板层压体22(参见图5)，且将通过烧结陶瓷坯板层压体22而得到的一体化主体定义为陶瓷层压体23(参见图6)。
该制造方法期望通过以下步骤实现准备等同于图6中纵向及横向布置的多个陶瓷层压体的单个基板；对应于在压电/电致伸缩元件14中形成的多个层压体(参见图7)的层压体24连续地形成在该基板的表面上的预定区域中；且将该基板切割，从而可在同一工序中制造多个压电/电致伸缩器件10。此外，理想的是，产生两个或多个具有单个窗口(包括图4中所示的Wd1等)的压电/电致伸缩器件10。为简要描述，下面的描述叙述了一种用于通过切割陶瓷层压体来从陶瓷层压体得到单个压电/电致伸缩器件10的方法。
首先，将粘合剂、溶剂、分散剂、可塑剂等与氧化锆等陶瓷粉末混合，从而制备浆料。将浆料去除泡沫。使用去除泡沫的浆料，通过逆转辊涂工艺、刮刀工艺等类似工艺来形成具有预定厚度的矩形陶瓷坯板。
接着，如图4所示，如果需要，则通过用冲模冲裁、激光加工或类似加工而由上述制备的陶瓷坯板形成多个陶瓷坯板21a到21f。
在图4的例子中，矩形窗口Wd1到Wd4分别形成在陶瓷坯板21b到21e中。窗口Wd1和Wd4具有几乎相同的形状，且窗口Wd2和Wd3具有几乎相同的形状。每一个陶瓷坯板21a和21f包括形成于薄板部12中的部分。值得注意的是，该陶瓷坯板的数量仅作为实例给出。在所示的实例中，陶瓷坯板21c和21d可由具有预定厚度的单个陶瓷坯板或者层压来获得预定厚度的多个陶瓷坯板或具有预定厚度的陶瓷坯板层压体替换。
因此，如图5中所示，将陶瓷坯板21a到21f层压并压接来由此形成陶瓷坯板层压体22。然后，将陶瓷坯板层压体烧结来由此形成图6中所示的陶瓷层压体23。
对形成陶瓷坯板层压体22(一体化层压体)的数量和压接操作的顺序没有特别限定。在存在有压力不能通过压力的单轴作用(单个方向上施加压力)而充分传递的部分的情况下，理想的是，将压接重复多次，或者在压接中使用填充压力传递物。此外，例如，窗口Wd1到Wd4的形状和陶瓷坯板的数量及厚度可根据待制造的压电/电致伸缩器件10的结构和功能来适当地确定。
当用于一体化层压的上述压接在热作用下完成时，获得了更可靠的层压状态。当将含有预定量陶瓷粉末和粘合剂并用作连接辅助层的糊状物、浆料等在陶瓷坯板压接前通过涂抹或印刷而施于陶瓷坯板上时，陶瓷坯板之间的界面处的连接状态被加强。在该情况下，考虑到连接的可靠性，优选的是，用作连接辅助的陶瓷粉末具有与在陶瓷坯板21a到21f中使用的陶瓷材料相同或相类似的成分。此外，在陶瓷坯板21a和21f较薄的情况下，优选使用塑料薄膜(具体为，涂有硅基脱模剂的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)来处理陶瓷坯板21a和21f。当窗口Wd1和Wd4等形成在相对薄的基板，例如陶瓷坯板21b和21e中时，在用于形成窗口Wd1和Wd4等的工序进行之前，每个此类基板可安装到上述的塑料薄膜上。
接着，如图7中所示，压电/电致伸缩层压体24形成在陶瓷层压体23的对应的相对侧，也就是，形成在已烧结的陶瓷坯板21a和21f的相应表面上。用于形成压电/电致伸缩层压体24的方法包括较厚薄膜形成工艺，例如丝网印刷工艺、浸渍工艺、涂层工艺和电泳工艺；以及薄薄膜形成工艺，例如离子束工艺、溅射工艺、真空沉积工艺、离子电镀工艺、化学气相沉积(CVD)工艺和金属镀层工艺。
此类薄膜形成工艺在压电/电致伸缩层压体24形成中的使用允许压电/电致伸缩层压体24和薄板部12一体化连接(配置)而不使用粘接剂，因而确保了可靠性和再现性，且便于集成。
在该情况下，更优选的是，厚薄膜形成工艺用于形成压电/电致伸缩层压体24。在薄膜形成中，厚薄膜形成工艺允许使用含有压电陶瓷微粒或粉末作为主成分的糊状物、浆料、悬浮液、乳状液、溶胶等，该微粒或粉末具有0.01到5μm的平均粒径，优选为0.05到3μm。通过烧结如此形成的薄膜而得到的压电/电致伸缩层压体24表现出良好的压电/电致伸缩特性。
电泳法具有的优点是，薄膜可以高密度和高形状精度形成。丝网印刷工艺可同时进行薄膜厚度和图形形成的控制，且因此可简化制造工艺。
形成陶瓷层压体23和压电/电致伸缩层压体24的实例方法将详细进行描述。首先，陶瓷印坯板层压体22在1200到1600℃的温度下整体烧结，因而生成图6中所示的陶瓷层压体23。然后，如图2中所示，将电极14a1在预定位置处印刷在陶瓷层压体23的相应的相对侧，而后进行烧结。随后，印刷压电/电致伸缩层压层14b1并烧结。将电极14a2印刷在相应的压电/电致伸缩层14b1上，随后进行烧结。将此类操作重复预定次数，由此形成压电/电致伸缩层压体24。然后，印刷并烧结用于将电极14a1、14a3和14a5电连接到驱动电路的终端(未图示)以及用于将电极14a2和14a4电连接到驱动电路的终端(未图示)。
或者，压电/电致伸缩层压体24可按照如下步骤形成。印刷并烧结底部电极14a1。随后，印刷压电/电致伸缩层14b1和电极14a2，而后同时烧结。然后，以类似于上述的方式，将印刷并同时烧结单个压电/电致伸缩层和单个电极的工序重复预定次数。
在该情况下，例如，电极14a1、14a2、14a3和14a4由含有以铂(Pt)作为主成分的材料形成，压电/电致伸缩层14b1到14b4由含有钛锆酸铅(PZT)作为主成分的材料形成，电极14a5由金(Au)形成，终端由银(Ag)形成。如此，以其烧结温度在层压体向上的顺序中下降的方式来选择材料。结果，在某烧结阶段，已烧结的一种或多种材料没有进行再烧结，由此避免了问题的产生，例如，电极材料的脱落或粘结。
适当材料的选择允许压电/电致伸缩层压体24的部件和终端被依次印刷，而后在单个烧结操作中被整体烧结。再有，压电/电致伸缩层压体24可按下述步骤形成用于最外层压电/电致伸缩层14b4的烧结温度被控制为高于用于压电/电致伸缩层14b1到14b3的烧结温度，以最终使压电/电致伸缩层14b1到14b4成为相同的烧结状态。
压电/电致伸缩层压体24的部件和终端可通过薄薄膜形成工艺，例如溅射工艺或蒸汽沉积工艺来形成。在该情况下，不一定需要热处理。
可使用以下的同时烧结工艺。压电/电致伸缩层压体24形成于陶瓷坯板层压体22的相应的相对侧上，即形成于陶瓷坯板21a和21f的相应表面上。随后，同时烧结陶瓷坯板层压体22和压电/电致伸缩层压体24。
在用于同时烧结压电/电致伸缩层压体24和陶瓷坯板层压体22的方法的实例中，压电/电致伸缩层压体24的前体通过使用浆料原材料的流延成型工艺或类似工艺来形成，压电/电致伸缩层压体24的前体通过热压接或类似技术被层压在陶瓷坯板层压体22的相应的相对侧上，随后将前体和陶瓷坯板层压体22同时烧结。然而，在该方法中，电极14a1必须通过上述任一薄膜形成工艺提前形成在陶瓷坯板层压体22的相应的相对侧上和/或相应的压电/电致伸缩层压体24上。
在另一方法中，作为压电/电致伸缩层压体24的构成层的电极14a1和14a5及压电/电致伸缩层14b1到14b4被丝网印刷于陶瓷坯板层压体22的至少最终形成为相应的薄板部12的部分上，且将这些构成层和陶瓷坯板层压体22同时烧结。
用于压电/电致伸缩层压体24的构成层的烧结温度基于构成层的材料而适当地确定，但通常为500到1500℃。压电/电致伸缩层14b1到14b4的优选烧结温度是1000到1400℃。在该情况下，优选地，为控制压电/电致伸缩层14b1到14b4的成分，在压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料的蒸发被控制(例如，存在蒸发源)的状态下进行烧结。在压电/电致伸缩层14b1到14b4和陶瓷坯板层压体22同时烧结的情况下，其烧结条件必须互相兼容。压电/电致伸缩层压体24不一定形成在陶瓷层压体23的相应的相对侧或陶瓷坯板层压体22上，而是可仅形成在陶瓷层压体23或陶瓷坯板层压体22的单侧上。
接着，如上所述，将多余部分从其上形成有压电/电致伸缩层压体24的陶瓷层压体23切除(在后面有时将构成压电/电致伸缩器件10的“由陶瓷层压体23和压电/电致伸缩层压体24构成的物件”称为“工件”)。就是说，将工件沿图8中所示的切割线(虚线)C1到C4切割。作为切割方法，可使用机械加工等例如线切割、切片等。
在切割中，沿图8中所示的切割线C3到C4切割该工件包括压电/电致伸缩层压体24的切割，压电/电致伸缩层压体24包括具有相对较低强度的脆性压电/电致伸缩层和具有粘滞延展性的金属，所以期望不采用切割时在工件上施加重加工载荷的切片工艺，而是采用在工件上施加轻加工载荷的其它工艺。特别地，适于同时切割和形成多个压电/电致伸缩器件10并施加较低的加工载荷的线切割适用于此类切割。
此外，在切割包括具有彼此相同或相似机械特性的陶瓷部分的情况下，例如沿切割线C1和C2切割，而不是在切割包括具有彼此不同的机械特性(与切割有关的物理特性)的多个陶瓷、电极和压电/电致伸缩层的复合体的情况下，例如沿切割线C3和C4的切割，可使用除线切割外的其它加工方法。例如，在沿切割线C1和C2切割的情况下优选采用切片。
通过如上述那样沿图8中所示的切割线C1到C4切割工件，而获得了其上还没有形成突部12a且还没有施加将在下面描述的特定处理，但却对应于图1所示的压电/电致伸缩器件10的工件。
接着，使用与用于形成上述陶瓷坯板21a到21f的浆料相同的浆料，在工件的预定位置处，在该工件上分别形成在后面构成突部12a的突起(也就是烧结前的突部12a)。作为用于形成此类突起的方法，以与用于形成压电/电致伸缩层压体24的上述方法相同的方式，也可使用厚薄膜形成工艺，例如丝网印刷工艺、浸渍工艺、涂层工艺以及电泳工艺；和薄薄膜形成法，例如离子束工艺、溅射工艺、真空沉积工艺、离子电镀工艺、化学气相沉积(CVD)工艺和金属镀层法。
接着，将在其上形成突起的工件烧结。因而，形成了与薄板部材料相同的材料一体烧结的突部12a。结果，得到了还没有经受特定处理且对应于图1所示的压电/电致伸缩器件10的工件(下面称为“特定处理前的压电/电致伸缩器件”)。
最后，对与压电/电致伸缩器件10的两个侧端面对应的特定处理前的压电/电致伸缩器件的两个侧端面(也就是沿上述切割线C3和C4的切割面)上施加特定处理。因而制造出图1所示的压电/电致伸缩器件10。
此类特定处理将在下面详细描述。这些特定处理的目的是，在实际使用压电/电致伸缩器件10时，通过有效抑制水分在压电/电致伸缩元件14的侧端面(特别是压电/电致伸缩层14b1到14b4的侧端面，参照图2)的沉积，而有效抑制上述漏电和离子迁移的产生。
更具体地，特定处理的目的是，减少压电/电致伸缩元件14的侧端面(也就是包括压电/电致伸缩层14b1到14b4的侧端面和电极14a1到14a5的侧端面的整个侧端面)的实际表面积(以下称为“实际表面积Sact”)，从而减小压电/电致伸缩元件14的侧端面的实际表面积Sact与压电/电致伸缩元件14的侧端面的正投影面积Spro的比率“Sact/Spro”(也就是表面积增加率Smag)。这根据的事实是，当压电/电致伸缩元件14的侧端面的实际表面积Sact减小(也就是表面积增加率Smag减小)时，水分趋向于难以沉积在压电/电致伸缩元件14的侧端面(也就是压电/电致伸缩层14b1到14b4的侧端面)上。
特定处理通过例如YAG激光加工、准分子激光加工、干冰喷砂处理加工、超声波清洗、热处理、抛光或抛光和热处理的结合。具体处理实例的概要将在下面逐一说明。
第一，YAG激光加工在下面描述的条件下，使用由日本ESI K.K.制造的YAG三级激光器“MicroMachining System Model 4420”，将YAG激光加工应用于例如特定处理前的压电/电致伸缩器件的两个侧端面。这样，压电/电致伸缩元件14的侧端面再次熔化，由此侧端面上的凹凸减少(或一部分凹凸消失)，从而侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)减小。
(YAG激光加工条件)脉冲频率设置为4kHz。加工速度设置为1mm/sec。YAG三级激光波长设置为355nm。
第二，准分子激光加工在下面描述的条件下，使用由三菱电气公司制造的准分子激光器“ExcimerWork System MEX-24-M”，将准分子激光加工应用于例如特定处理前的压电/电致伸缩器件的两个侧端面。这样，压电/电致伸缩元件14的侧端面再次熔化，由此侧端面上的凹凸减少(或一部分凹凸消失)，从而侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)减小。
(准分子激光加工条件)KrF激光波长设置为248nm。
第三，干冰喷砂处理在前面描述的条件下，使用由Alpheus清洁技术公司制造的干冰喷砂处理机“CO2Cleanblast Precision Series Model T-2”，将干冰喷砂处理应用于例如特定处理前的压电/电致伸缩器件的两个侧端面。这样，压电/电致伸缩元件14的侧端面上的微小凸部被刮去，由此侧端面上的凹凸减少，从而侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)减小。
第四，超声波清洗在下面描述的条件下，通过将特定处理前的压电/电致伸缩器件放入混合有下述条件的抛光粉的预定溶液来进行超声波清洗，并在预定条件下将超声波清洗应用到特定处理前的压电/电致伸缩器件的整个表面。这样，压电/电致伸缩元件14的侧端面上的微小凸部被刮去，由此侧端面上的凹凸减少，从而侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)减小。
(超声波清洗的条件)超声波清洗A使用#800Al2O3来作为抛光粉。超声波清洗B使用#1000SiC来作为抛光粉。
第五，热处理在下面描述的条件下，例如在由TOKYO RIKAKIKAI公司制造的空气加热炉“Electric Furnace TMF-3200-R”中，通过加热特定处理前的整个压电/电致伸缩器件来进行热处理。这样，压电/电致伸缩元件14的侧端面再次被熔化(或一定程度再熔化)，由此侧端面上的凹凸减少(或一部分凹凸消失)，从而侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)减小。
(热处理的条件)
热处理A800℃保温一个小时。热处理B900℃保温一个小时。热处理C1000℃保温一个小时。
第六，CMPCMP(化学机械抛光，机械化学抛光)是用于通过研磨或抛光表面来减小表面粗糙度的抛光方法之一，且是使用碱性抛光液和抛光粉，例如平均粒径为100nm或以下的胶状硅来作为研磨剂的抛光方法。
在该抛光方法中，通过能量例如在微小的研磨剂与抛光物体碰撞时所产生的热来使抛光物体和抛光液之间的化学反应在该位置加速而将抛光物体化学溶解。在该方法中，由于加工不是通过用抛光粉进行机械破坏，而是通过化学溶解反应来进行，所以其优点在于，可获得不产生擦痕，从而残留在抛光面上的应力(加工应力、内应力)少或几乎没有的状态。通过在压电/电致伸缩器件的加工中将该方法用于表面处理，可以抑制微粒从加工面产生，也就是微粒从加工面脱离。这样，压电/电致伸缩元件14的侧端面上的微小凸起被溶解并由此减小，因而侧端面上的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)减小。
(CMP的条件)研磨剂Fujimi制造的Clearlite S。抛光布由Fujimi制造的surfin 018-3(小山羊皮)，12英寸，100rpm/min，载荷0.4kg。
在以该条件进行CMP后，压电/电致伸缩层的侧端面的表面粗糙度为Ry0.03μm或以下。这里，在CMP中使用很细的抛光粉(粒径为100nm或以下)。因而，在进行CMP后，需要充分进行冲洗或超声波清洗以除去如此细的抛光粉(微小粒子)。特别地，在进行超声波清洗的情况下，优选使用具有50kHz或以上频率的超声波，优选为100kHz或以上，以减小对压电/电致伸缩元件的损害并确保对微小粒子的清洗作用。
第七，两次热处理两次热处理，例如通过在由TOKYO RIKAKIKAI公司制造的空气加热炉“Electric Furnace TMF-3200-R”中，加热整个特定处理前的压电/电致伸缩器件，以与上述第五热处理同样的方式按顺序进行。该情况下，第一热处理中的温度设置为高于第二热处理中的温度。这样，这样，压电/电致伸缩元件14的侧端面再次被重复烧结(或一定程度再熔化)，由此侧端面上的凹凸减少(或一部分凹凸消失)，从而侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)减小。这里，超声波清洗在第一热处理和第二热处理之间进行。
(两次热处理的条件)第一热处理在800℃到1000℃下保温一个小时。第二热处理600℃保温一个小时。
第八，两次抛光此类压电/电致伸缩器件包括基底部分和如上所述在该基底部分上一体化形成的压电/电致伸缩元件14。就是说，压电/电致伸缩器件包括具有不同的加工性(加工特性)的材料，例如作为构成基底部分的硬材料的氧化锆、作为构成压电/电致伸缩层的相对较软材料的压电/电致伸缩材料以及构成电极的金属材料。
所产生的问题是，如果调整加工条件以适合作为硬材料的氧化锆，则压电/电致伸缩材料趋向于发生过削。另一方面，如果调整加工条件以适合作为相对较软材料的压电/电致伸缩材料，则问题是，由于氧化锆难以加工而需要很长的加工时间。另一问题是，作为相对较软材料的压电/电致伸缩材料(压电/电致伸缩元件)的侧端面趋向于产生裂纹。
为解决该问题，这里进行对压电/电致伸缩元件14的侧端面的角部通过抛光来形成圆角(R形成)或进行倒角的第一抛光工序和其后通过抛光形成压电/电致伸缩元件14以及因而通过抛光精加工压电/电致伸缩元件14的侧端面的平面部(表面)的第二抛光工序。这样，压电/电致伸缩元件14的侧端面上的微小凸部被刮去，由此侧端面上的凹凸减少，从而侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)减小。
该制造方法着眼于，通过对压电/电致伸缩元件14的侧端面的角部(压电/电致伸缩器件的侧端面)施行R形成或倒角(以下简称为“R形成”)而可避免冲击集中在角部。就是说，当将压电/电致伸缩元件14的侧端面(压电/电致伸缩器件的侧端面)抛光时，预先对上述角部施行R形成。已经发现，通过采取如此措施，即使在之后通过抛光将相对较重的载荷作用于侧端面的平面部(表面)上也可避免产生裂纹。还发现可缩短加工时间。
(两次抛光的条件)在第一抛光时(侧端面的角部的抛光)研磨剂平均粒径为1μm的金刚石浆料。抛光布由Fujimi制造的surfin191，12英寸，100rpm/min，载荷0.4kg。
在第二抛光时(侧端面的平面部的抛光)研磨剂平均粒径为0.5μm的金刚石浆料。抛光布由Fujimi制造的K-0013，12英寸，100rpm/min，载荷0.4kg。
这里，压电/电致伸缩层的侧端面的平面部的表面粗糙度在以该条件进行第二抛光后为Ry0.03μm或以下。此外，可使用CMP来作为第一抛光。这样，对可能产生裂纹的侧端面的可能开裂的角部施行低加工应力的CMP，从而可减少侧端面上的碎裂和裂纹。而且，相对于使用金刚石浆料作为研磨剂的情况，抛光的加工速度可以增加，因而可提高工作效率。
第九，两次抛光+两次热处理这里的两次抛光也能以与第八中的两次抛光相同的条件来进行。对压电/电致伸缩元件14的侧端面的角部施行R形成，通过抛光来精加工压电/电致伸缩元件14的侧端面的平面部，然后进行清洗，随后进行热处理(第一热处理)，由此可除去在上述清洗中没能除去的沉淀物中的有机成分。此外，促进压电/电致伸缩元件的侧端面(下面也称为“加工面”)的表面上的微粒的固相反应，由此加工面上的加工应力复原且可减少从压电/电致伸缩元件的加工面脱离的微粒。
同时，沉积物中的无机成分在第一热处理后作为灰而残留，因而必须通过在第一热处理后再进行清洗来除去。在该情况下，通过在第一热处理后进一步再次进行热处理(第二热处理)，而增加了减少微粒从压电/电致伸缩元件的孔中脱离的效果。
(在两次抛光后进行两次热处理的条件)第一热处理600℃保温一个小时。第二热处理600℃保温一个小时。
这里，在抛光后得到的压电/电致伸缩层的侧端面的平面部的表面粗糙度为Ra1μm或以下。
下面将对作为特定处理进行的该热处理进行进一步的说明。当以相对较高的热处理温度来进行该热处理时，作为终端电极(未图示)或最外部电极14a5的材料，例如，优选使用通过向树脂酸金糊状物或树脂酸铂糊状物中添加500ppm或更多氧化锆Zr、铑Rd等而形成基底。这样，构成终端电极和最外部电极14a5的隔膜的热阻提高。
在该情况下，隔膜的厚度优选比不进行热处理的情况厚0.1μm或以上，更优选厚0.5μm或以上，最优选厚1μm或以上。然而，在隔膜厚度增加时，压电/电致伸缩元件14的位移下降。因此，优选根据压电/电致伸缩器件10所需的要素来将热处理温度、隔膜厚度等设置于各最佳值。
此外，当压电/电致伸缩元件14所需的位移较大时，优选使用用于高温的具有高热阻的金糊状物或Pt亦或Pt/PZT金属陶瓷来作为终端电极或最外部电极14a5。
这里，当使用Pt/PZT金属陶瓷时，Pt与PZT的混合比率需要设置为足以确保电极导电性的值。特别地，Pt与PZT的混合比率(体积比)优选为一或以上，更优选为四或以上。
此外，当使用Pt或PZT金属陶瓷来作为用于终端电极或最外部电极14a5的材料时，可对各层或最外部电极14a5单独进行印刷和烧结，且可在压电/电致伸缩层14b4的印刷后印刷终端电极，然后将压电/电致伸缩层14b1到14b4、电极14a1到14a5和终端电极同时烧结。
另外，优选热处理温度设置在800℃到1400℃的范围内。原因在于，如果热处理温度低于800℃，则热处理，例如压电/电致伸缩元件14的侧端面的再烧结的效果就不能被识别，反之，如果热处理温度超过1400℃，则发生PZT的分解。然而，当将热处理温度设置在1000℃或更高时，优选在以下的状态下进行热处理将包括与压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料相同的材料的物质(PZT蒸发源)放入加热炉内，目的是控制压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料(PZT)的蒸汽压力(也就是，目的是控制压电/电致伸缩层14b1到14b4的材料的成分)。
此外，在使用空气加热炉时，优选热处理温度设置在800℃到1000℃的范围内。原因在于，当使用空气加热炉时，如果热处理温度低于800℃，则热处理例如压电/电致伸缩元件14的侧端面的再烧结的效果就不能被识别，反之，如果热处理温度超过1000℃，则发生PZT的分解。这里，当使用空气加热炉时，更优选将热处理温度设置在850℃到950℃范围内。
此外，作为特定处理，优选采用热处理而不是上述激光加工、喷砂和超声波清洗。原因是，热处理可用相对廉价的设备来进行，其可同时大量进行，因此可很好地批量生产。
接着，进行确认第一到第九所示的特定处理的效果的证明测试，且测试的内容和结果在下面描述。证明效果的测试以下列步骤进行。
首先，作为根据本发明的测试样品，准备了由YAG激光加工在上述条件下制造的测试样品(两个YAG激光加工样品)、由准分子激光加工在在上述条件下制造的测试样品(两个准分子激光加工样品)、由干冰喷砂加工在上述条件下制造的测试样品(两个干冰喷砂加工样品)、由超声波清洗A在上述条件下制造的测试样品(一个进行超声波清洗A的样品)、由超声波清洗B在上述条件下制造的测试样品(一个进行超声波清洗B的样品)、由热处理A在上述条件下制造的测试样品(一个进行热处理A的样品)、由热处理B在上述条件下制造的测试样品(一个进行热处理B的样品)、由热处理C在上述条件下制造的测试样品(一个进行热处理C的样品)、由CMP在上述条件下制造的测试样品(一个进行CMP的样品)、由两次热处理在上述条件下制造的测试样品(一个进行两次热处理的样品)、由两次抛光在上述条件下制造的测试样品(一个进行两次抛光的样品)、由两次热处理和两次抛光在上述条件下制造的测试样品(一个进行二次热处理和二次抛光的样品)。作为用于对比的测试样品，准备了特定处理前的压电/电致伸缩器件(两个没有进行特定处理的样品)。
接着，对于各测试样品，测量压电/电致伸缩元件14的侧端面的表面积增加率Smag(＝Sact/Spro)。该测量通过使用OLYMPUS公司制造的共焦扫描激光显微镜“OLS 1100”来进行，并通过图像分析来评估各测试样品的压电/电致伸缩元件14的侧端面的微小凹凸的形状(三维形状)。这里，表面积增加率Smag也可类似地采用取代共焦扫描激光显微镜的可以通过分析表面的图像而识别包括微小凹凸的表面上的三维形状来作为三维位置数据的其它装置来测量。作为此类装置的实例，有原子显微镜(例如，Digital Instruments Inc制造的Nano Scope 4等)。
确认测试的结果在表1中示出。为易于理解特定处理在表面积增加率Smag的减少上的效果，在表1中，不仅表示了每个测试样品的表面积增加率Smag的测量结果，而且表示了每个测试样品的表面积增加率Smag与参照表面积增加率Smagref(＝5)的比率“Smag/Smagref”(下面称作“表面积增加率比率ratioSmag”)，参照表面积增加率Smagref为没有进行特定处理的且具有表面积增加率为5的参照样品的表面积增加率。此外，表面积增加率比率ratioSmag的计算结果在图9中以图表表示。
表1
从表1可知，压电/电致伸缩元件14的侧端面的表面积增加率Smag在没有进行特定处理的测试样品(两个样品)的情况下总是大于“4”，与之相反，在进行特定处理的根据本发明的压电/电致伸缩器件10(15个样品)的情况下总是为“4”或以下。
换言之，虽然通过经线切割进行切割而形成的压电/电致伸缩元件14的侧端面的表面积增加率Smag总是大于“4”，但在进行第一到第九特定处理中任一个时表面积增加率Smag下降到“4”或以下(或者“4.5”或以下，或者“3.7”或以下)。
此外，如从表1可知，当进行YAG激光加工、热处理或抛光来作为特定处理时，表面积增加率Smag约为“3”或以下，并可得到对表面积增加率Smag的减小的较大影响。特别地，当进行CMP、两次抛光或两次抛光加二次热处理时，表面积增加率Smag约为“1.5”或以下，且可得到对表面积增加率Smag的减小的相当大的影响。
这样，证明了特定处理对压电/电致伸缩元件14的侧端面的表面积增加率Smag的减小的影响(也就是对实际表面积Sact的减小的影响)。这里，在该情况(在参照表面积增加率Smagref＝5的情况)下，“表面积增加率Smag＝4”对应于“表面积增加率比率ratioSmag＝0.8”(参照图9)。这里，该表面积在排除与明显非正常表面形状例如表面上的缺陷、空腔等对应的部分的状态下测量。
此外，本发明人已经单独地通过上述耐用性测试、加速度测试等确认，当该压电/电致伸缩器件10在通常使用条件下实际使用时，只要压电/电致伸缩元件14的侧端面的表面积增加率Smag为“4.5”或以下，或者优选为“4”或以下，则水分在其侧端面上的沉积被充分抑制，从而漏电和离子迁移基本上不会发生。
例如，本发明人进行耐用性测试，使用Tabai Espec公司的清洁恒温恒湿器“PCR-3KP”在温度85℃和湿度85％的环境下施加1000小时具有6kHz正弦波的20±20V的电极间电压。上述漏电和离子迁移发生的程度通过测量压电/电致伸缩元件14的电极之间的绝缘电阻R来证明。
表2和图10表示分别对在测量表1(相应地在图9中)所示数据时使用的同一测试样品测量压电/电致伸缩元件14的电极之间的绝缘电阻R的结果。
表2
从表2和图10可知，在没有进行特定处理的测试样品的情况下(一个测试样品)，压电/电致伸缩元件14的电极之间的绝缘电阻R大幅下降，而在进行根据本发明的特定处理的压电/电致伸缩器件10(15个样品)的情况下几乎不下降。就是说，已经证明，当该压电/电致伸缩器件10在通常使用条件下实际使用时，水分在压电/电致伸缩元件14的侧端面上的沉积通过对其侧端面进行特定处理而能够被充分抑制(也就是，高耐电压性)。
下面对特定处理(特别是激光加工和热处理)进行额外评述。上述激光加工、喷砂、超声波清洗和热处理有效防止水分沉积在压电/电致伸缩元件14的侧端面上(特别地，压电/电致伸缩层14b1到14b4的侧端面上，参照图2)。特别地，在激光加工和热处理的情况下，表面改性(化学亲和力变化)在压电/电致伸缩元件14的侧端面上同时发生，从而进一步防止水分沉积。
更具体地，进行激光加工或热处理之前的表面(特定处理之前的压电/电致伸缩器件的两个侧端面)是切割面(加工面)，因而羟基和氢基与表面上的悬空键结合。因此，水分子趋向于通过氢基结合在表面上。反之，在进行激光加工或热处理的表面上(特别地，压电/电致伸缩元件14的侧端面)，悬垂键之间的结合因作用于表面上的能量(例如热能)而产生。结果，结合到悬空键上的羟基和氢基消失，且水分变得难以结合在压电/电致伸缩元件14的侧端面上。
此外，如上所述，进行激光加工或热处理前的表面(特定处理前的压电/电致伸缩器件的两个侧端面)是已处理平面。压电/电致伸缩层包括相对易于处理的陶瓷，且电极包括具有延展性的金属。因此，由于在已处理平面上压电/电致伸缩层和电极之间加工性的不同，电极趋向于具有突出的形状且在电极上易产生毛刺。这里，当电极具有突出的形状时，产生静电聚焦，且压电/电致伸缩元件的耐电压性下降。此外，当在电极上出现毛刺时，置于压电/电致伸缩层间的两个电极之间的最短距离减小，且压电/电致伸缩元件的耐电压性下降。另一方面，当进行激光加工或热处理时，由金属制成的电极比压电/电致伸缩层更早熔化。熔化的金属(电极)收缩以减小表面能并形成球形。因此，电极的突起减小，电极毛刺的长度缩短。结果，发生静电聚焦的地点的数量减少，且电极之间的最短距离增加。这样，压电/电致伸缩元件的耐电压性提高。
而且，如上所述，进行激光加工或热处理前的表面(特定处理前的压电/电致伸缩器件的两个侧端面)是加工平面。因此，通过加工时的应力，晶体结构在压电/电致伸缩层的表面扭曲且压电/电致伸缩层的压电特性变差。反之，当进行激光加工或热处理时，原子的重组因热能而产生。结果，晶体结构重组且压电/电致伸缩层的压电特性恢复。
此外，裂纹有时因加工时的载荷而在压电/电致伸缩层产生。然而，当进行激光加工或热处理时，通过热能而产生再烧结，并表现出修复所产生裂纹的效果。
同时，如上所述，当试图直接测量和评估表面积增加率Smag以阐述特定处理对压电/电致伸缩元件14的侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)的减小的影响时，需要较昂贵且精密的设备例如共焦扫描激光显微镜、原子力显微镜等。为解决该问题，本发明人进行反复研究以找到以低成本方便地评估压电/电致伸缩元件14的侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)的方法。
结果，本发明人发现，压电/电致伸缩元件14的侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)与微小粒子(微粒的脱离在下面被称为“微粒脱离”)从侧端面脱离的程度(已脱离微粒的数量N)有很大关系。
表3和图11显示了分别关于在表1(也就是在图9中)所示数据测量时使用的相同测试样品从压电/电致伸缩元件14的侧端面脱离的微粒的数量N的测量结果。
表3
使用RION公司制造的liquid particle count(LPC)“KL-26”来进行脱离微粒的数量N的该测量。更具体地，每个测试样品被放入装有超纯水的1000ml烧杯中并进行超声波清洗。因此，从测试样品脱离的微粒分散到超纯水中。然后，用LPC测量在超纯水中具有0.5μm粒径或更大的微粒的数量，从而计算从测试样品的压电/电致伸缩元件14的侧端面脱离的微粒的数量N。这里，在超纯水中分散的分离微粒是从压电/电致伸缩元件14的侧端面产生的这一事实通过用过滤器过滤分散的分离微粒并用HORIBA公司制造的EDS(能量扩散X射线光谱仪)“HORIBA XerophyS-298HXI””来分析成分证明。同时，压电/电致伸缩元件层暴露于外侧的整个表面的正投影面积为0.045cm2或以下。
从图11和9之间对比的结果可知，可以说，从压电/电致伸缩元件14的侧端面脱离的微粒的数量N几乎与从压电/电致伸缩元件14的侧端面的表面积增加率Smag(也就是实际表面积Sact)在定性趋势上一致。就是说，特别地，当进行CMP、两次抛光或两次抛光+两次热处理时，得到了对于防止微粒脱离的更好的效果。
可以认为，该结果基于的事实是，通常，在表面上的微小凹凸增加且表面的面积增加时，表面上的微小凸部从表面脱离从而微粒趋向于脱离。
如上所述，从压电/电致伸缩元件14的侧端面脱离的微粒的数量N可通过使用已知的LPC而以低成本容易地测量。此外，已经发现，压电/电致伸缩元件1 4的侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)与从侧端面脱离的微粒的数量N有很大关系。因此，通过测量从压电/电致伸缩元件14的侧端面脱离的微粒的数量N，能够以低成本容易地评估(检测)压电/电致伸缩元件14的侧端面的实际表面积Sact(也就是表面积增加率Smag)。
此外，在加工中，LPC还证明碎屑、灰尘等(碎屑、灰尘等的产生在下面被称为“灰尘产生”)是从压电/电致伸缩器件10产生的。这里，在压电/电致伸缩器件10的一些工作环境中(例如，当器件用作促动器等用以定位半导体制造设备时)必须尽可能避免灰尘产生。根据上述说明可知，通过进行根据本发明的特定处理，不但可表现出对压电/电致伸缩元件14的侧端面的实际表面积Sact减小的影响，还表现出对防止从侧端面脱离的微粒所致的灰尘产生的影响。
同时，作为压电/电致伸缩元件14的构成元件的多个电极14a1到14a5包括例如，具有延展性的金属如铂，且也是作为压电/电致伸缩元件14的构成元件的多个压电/电致伸缩层14b1到14b4包括例如，主要由具有相对低的强度的脆性(易碎)的钛锆酸铅(PZT)构成的压电陶瓷材料。具有相对低的强度的脆性(易碎)材料更可能发生微粒脱离。因此，可以说，最可能在压电/电致伸缩元件14的侧端面上发生微粒脱离的部分是包括压电陶瓷材料的压电/电致伸缩层14b1到14b4的侧端面。换言之，可以认为，脱离微粒的数量N的大部分是从压电/电致伸缩层14b1到14b4的侧端面脱离的微粒的数量。
如上所述，根据本发明的压电/电致伸缩器件不仅可用作多种变换器、多种促动器、频域功能部件(滤波器)、变压器、有源元件例如用于通讯和产生能量的振荡器和散热器、以及鉴别器，还可用作用于多种传感器例如超声波传感器、加速度传感器、角速度传感器、冲击传感器和质量传感器的传感器元件。此外，压电/电致伸缩器件用作多种促动器，这些促动器用于调整多种精密部件、光学器械、精密器械等的位移、位置以及角度调节的机构。
而且，在该压电/电致伸缩器件的情况下，通过对由机械加工(线切割)切割的压电/电致伸缩元件14的侧端面(切割面)进行特定处理，压电/电致伸缩元件14的侧端面的实际表面积Sact与压电/电致伸缩元件14的侧端面的在正投影上的面积Spro的比率(也就是表面积增加率Smag)被控制为“四”或以下。这样，水分在压电/电致伸缩元件14的侧端面上的沉积可被抑制在基本不产生上述漏电和离子迁移的程度，结果，压电/电致伸缩器件的指定操作保持很长时间。换言之，可提供高耐用性的压电/电致伸缩器件。此外，可提供能在应尽可能避免灰尘产生的环境下使用的压电/电致伸缩器件。
本发明不限于上述实施例，且可在本发明的范围内进行多种变形。例如，作为特定处理中的激光加工，在上述实施例中例举了YAG激光加工和准分子激光加工，但也可使用其它激光加工例如等离子轰击(plasma usher)、逆向溅镀等来作为特定处理。
此外，在以上实施例中，作为特定处理中的喷砂，例举了干冰喷砂，但也可以使用其它喷砂，例如包括SiC、SiO2、ZrO2、Al2O3等陶瓷微粒、包括聚乙烯(PET)等有机微粒、金属微粒Al等、或者液态CO2的喷砂来作为特定处理。
再有，在以上实施例中，在作为特定处理的超声波清洗中，使用Al2O3或SiC(陶瓷微粒)来作为抛光粉。然而，也可使用包括SiC、ZrO2等的其它陶瓷微粒、包括聚乙烯(PET)等的有机微粒、或者包括Al等的金属微粒来作为抛光粉。
另外，在以上实施例中，在作为特定处理的热处理中，虽然使用空气加热炉，但也可使用氧或氮气氛亦或真空炉。
此外，在以上实施例中，虽然每个压电/电致伸缩元件14具有多个电极14a1到14a5和多个压电/电致伸缩层14b1到14b4，但压电/电致伸缩元件14也可设计成具有一对电极和插入该一对电极之间的单个压电/电致伸缩层。
另外，当固定部11、薄板部12和保持部13由金属构成，取代图6所示的陶瓷层压体23时，可通过浇铸来形成具有与陶瓷层压体相同形状的金属结构。此外，还可将薄板部制备成与图4所示的陶瓷坯板相同的形状，并可通过用覆层法结合薄板金属(扩散结合)而形成具有与陶瓷层压体23相同形状的金属结构。此外，固定部11、薄板部12和保持部13可通过将具有矩形切割面的金属棒弯曲成U形来构成。
此外，在以上实施例中，压电/电致伸缩器件10的总长度(从保持部13的端部到固定部11端部的长度)通过图6所示的烧结体(陶瓷层压体23)的切割(切片)来确定，但也可在图4所示的陶瓷坯板21a到21f的加工中确定。更具体地，可在陶瓷坯板21a到21f上形成将与保持部13的端面对应的面作为内壁面一部分的开口窗和将与固定部11的端面对应的面作为内壁面一部分的开口窗。这样，可使压电/电致伸缩器件10的总长度比切割厚烧结体的情况更均匀(整个长度由高精度等级确定)。
另外，物体在根据上述实施例的压电/电致伸缩器件10中保持于一对保持部13之间，但当以粘接剂固定的垫块(未图示)插入到该对保持部13之间时，也可保持。此外，可以通过粘接来将物体保持在根据上述实施例的压电/电致伸缩器件的保持部的侧面侧上(在图1中前表面和后表面的一侧)。
此外，如图12中所示，压电/电致伸缩器件可构造成，每一个固定部可通过在上述实施例中切除固定部11的中心部并因而形成一对固定部11a来保持各薄板部，且保持部13a可形成有一体化连接到该对薄板部12的顶部的部分。
对上述第六CMP再进行描述。当进行CMP时，作为LPC评估值的粒径为0.5μm或以上的微粒的数量不大于在测试样品用平均粒径为1μm的金刚石浆料和锡抛光板进行处理的情况下微粒数量的一半。甚至在还没有进行随后的热处理时也可获得该效果。此外，不进行上述R形成也能获得该效果。通过使用该方法，可实现产生少量微粒的高可靠性的压电/电致伸缩器件。此外，通过以650℃在空气中进行一小时热处理，作为LPC评估值的粒径为0.5μm或以上微粒的数量减少到不到一半。
还可将方法进一步与其它方法例如热处理进行结合。即使在不能通过在热处理中升高温度来除去加工应力的方法中，CMP也非常有效，这是由于抛光前的加工所致的表面应力也可用化学方法除去，且机械化学抛光本身不产生应力。
由于抛光时间可以减少，所以在抛光前用抛光板进行研磨从而调整连接到测平板上的器件表面的高度的方法是有效的。在该情况下，作为抛光板，可使用锡、铜或其合成物或者陶瓷抛光板，当在使用树脂抛光板(塑料抛光板)时，可使完成的抛光物体具有很少的裂纹和碎裂。
在还用抛光布进行抛光的情况下，可以通过首先用软抛光布在加工端面，然后是边缘周围，最后用硬布精加工整个表面而得到没有裂纹和碎裂的加工表面。
可组合此类处理。此外，可通过随着加工的进行而减小抛光粉的粒径来减少残留在表面上的加工应力量。
具有较高平面度的压电/电致伸缩器件通过在进行这些加工后使用胶状硅等进行机械化学抛光来实现。
进行机械化学抛光的压电/电致伸缩器件的形状特征是，由于化学抛光的不同所致的在Pt电极材料和压电/电致伸缩层之间台阶。在以上实施例中，已经确认在Pt中有高出约2μm的台阶。
对上述第八处理，即两次抛光再进行描述。在两次抛光的情况下，当在第一抛光(第一抛光处理)中进行圆角形成以对压电/电致伸缩元件的侧端面的角部进行R形成时，优选的是，圆角包括具有曲率半径为2到200μm的圆角。此外，当进行倒角以对压电/电致伸缩元件的侧端面的角部进行R形成时，优选的是，每个角部的边缘处的倒角长度为2到200μm。
在该情况下，在上述第一和第二抛光处理的抛光中，优选使用抛光布。此外，在该情况下，优选的是，在第一抛光处理中使用的抛光布比在第二抛光处理中使用的抛光布软。
如上所述，在抛光压电/电致伸缩元件的侧端面(压电/电致伸缩器件的侧端面的)的情况下，通过不使用硬的抛光板而是使用抛光布，可以减少尤其是在角部的残留应力。此外，也可以减少在压电/电致伸缩元件的侧端面的平面部分(表面)上的残留应力。结果，可减少从压电/电致伸缩元件的侧端面脱离的微粒。
此外，与抛光压电/电致伸缩元件的侧端面的平面部，以及后面的对侧端面的角部进行R形成的情况相比，可容易地得到具有较少碎屑的光滑侧端面。此外，这样做可避免当在操作中施加冲击时冲击集中在角部，结果，可得到易于使用及高可靠性的压电/电致伸缩器件。
另外，通过在R形成后在抛光中不使用硬抛光板而使用抛光布，可以抑制微粒从压电/电致伸缩元件的侧端面(加工面)脱离。
此外，在进行热处理以消除在压电/电致伸缩元件(压电/电致伸缩器件)的加工面上的残留应力的情况下，即使热处理温度没有设置在通常使用的800℃高温，而是约650℃的较低温度，也能表现出优良的阻止微粒脱离的效果。结果，即使在终端材料不限于能承受高温热处理的材料时，也能构成压电/电致伸缩器件。
对上述第九处理，两次抛光+两次热处理(600℃)再进行描述。通过处理，脱离微粒的数量被减少到在进行两次抛光而后一次热处理的情况下的脱离微粒的数量的约一半。对抑制来自压电/电致伸缩元件的孔的微粒脱离的机理推测如下。就是说，在处理(抛光处理)中，抛光粉、在处理过程中被除去的物质等进出压电/电致伸缩元件的孔，结果，因抛光压力等而在孔内部产生应力。此外，没有被清洗除去的异物残留在孔中。
然后，在随后的第一热处理中，由固相反应产生的应力释放被残留物所产生的应力妨碍。基于该原因，通过在第一热处理之后进行清理而后进一步进行第二热处理，孔中的残余物被除去，可以抑制从孔产生微粒。
这里，在上述第九处理，即两次抛光+两次热处理(600℃)中，可以理解，通过取代两次热处理(600℃)而进行一次高温热处理(800℃到1000℃)，也可得到同样的微粒脱离阻止效果。在两次抛光后进行一次高温热处理(800℃到1000℃)的情况的优点是，工序数比进行通常的在两次抛光后进行两次热处理(600℃)的情况少。然而，在该情况下，其缺点是，必须使用适于高温热处理的材料来作为压电/电致伸缩元件的电极材料。这里，由于沉积物中的无机物成分即使在高温热处理后也会以与普通热处理相同的方式作为灰残留，所以需要甚至通过在高温热处理后再次进行清洗来除去灰。
同时，优选的是，将平面的外周配置成较软陶瓷而形成的陶瓷复合体的抛光方法，包括通过第一抛光来仅抛光陶瓷复合体的平面外周的第一抛光工序和随后通过与第一抛光不同的第二抛光来抛光陶瓷复合体的平面的内部的第二抛光工序。
通常，在同时抛光在平面的外周放置较软陶瓷而形成的陶瓷复合体的内部和外周时，损伤例如碎裂趋向于在外周出现。为解决该问题，如上所述，已经发现，在陶瓷复合体外周的损伤可通过首先仅通过第一抛光来抛光陶瓷复合体的平面外周和通过与第一抛光不同的第二抛光来抛光陶瓷复合体的平面的内部而被防止。
此外，在用于通过在外周连接具有较软材料并具有相对于圆形夹具上的参照线左右对称的形状的陶瓷部件，且使圆形夹具相对于圆形抛光机转动来抛光陶瓷部件的方法中，优选的是，陶瓷部件连接到圆形夹具上，从而陶瓷部件对称的参照线被定向为与圆形夹具的圆周方向一致(参照图18B)。
由此发现，与陶瓷部件固定到圆形夹具上从而陶瓷部件的左右参照线被定向为与圆形夹具的圆周方向垂直(也就是径向方向)的情况(参照图18A)相比，在已抛光的陶瓷部件(工件)的左右上的R形状更均匀。
权利要求
1.一种压电/电致伸缩器件，其包括薄板部；固定部，支撑所述薄板部；以及压电/电致伸缩元件，其通过至少在所述薄板部的平面上层压多个电极和至少一个压电/电致伸缩层而形成，并具有由所述多个电极的相应的侧端面和所述至少一个压电/电致伸缩层的侧端面形成的侧端面，其中，压电/电致伸缩元件的侧端面的实际表面积相对于压电/电致伸缩元件的侧端面的正投影的面积的比率为四或以下。
2.根据权利要求1所述的压电/电致伸缩器件，其中所述压电/电致伸缩元件的侧端面通过向切割面施加规定的特定处理而形成，所述切割面通过切割包括所述电极和压电/电致伸缩层的层压体而形成。
3.一种用于制造压电/电致伸缩器件的方法，所述压电/电致伸缩器件包括薄板部；固定部，支撑所述薄板部；以及压电/电致伸缩元件，其通过至少在所述薄板部的平面上层压多个电极和至少一个压电/电致伸缩层而形成，并具有由所述多个电极的相应的侧端面和所述至少一个压电/电致伸缩层的侧端面形成的侧端面，其中，所述方法包括以下步骤切割包括所述电极和压电/电致伸缩层的层压体；以及通过向由切割形成的切割面施加规定的特定处理而形成所述压电/电致伸缩元件的侧端面，以使所述压电/电致伸缩元件的侧端面的实际表面积相对于所述压电/电致伸缩元件的侧端面的正投影的面积的比率可以是四或以下。
4.根据权利要求2所述的压电/电致伸缩器件，或根据权利要求3所述的制造压电/电致伸缩器件的方法，其中所述特定处理是对所述切割面进行YAG激光加工的处理。
5.根据权利要求2所述的压电/电致伸缩器件，或根据权利要求3所述的制造压电/电致伸缩器件的方法，其中所述特定处理是对所述切割面进行准分子激光加工的处理。
6.根据权利要求2所述的压电/电致伸缩器件，或根据权利要求3所述的制造压电/电致伸缩器件的方法，其中所述特定处理是对所述切割面进行喷砂的处理。
7.根据权利要求2所述的压电/电致伸缩器件，或根据权利要求3所述的制造压电/电致伸缩器件的方法，其中所述特定处理是对所述切割面进行超声波清洗的处理。
8.根据权利要求2所述的压电/电致伸缩器件，或根据权利要求3所述的制造压电/电致伸缩器件的方法，其中所述特定处理是对所述切割面进行热处理。
9.一种用于制造压电/电致伸缩器件的方法，所述压电/电致伸缩器件包括薄板部；固定部，支撑所述薄板部；以及压电/电致伸缩元件，其通过至少在所述薄板部的平面上层压多个电极和至少一个压电/电致伸缩层而形成，并具有由所述多个电极的相应的侧端面和所述至少一个压电/电致伸缩层的侧端面形成的侧端面，其中，所述方法包括以下步骤第一抛光工序，通过使用抛光布抛光来使所述压电/电致伸缩元件的侧端面的角部形成圆角和/或倒角；以及随后的第二抛光工序，通过使用抛光布抛光并从而完成所述压电/电致伸缩元件的所述侧端面的平面部分形成所述压电/电致伸缩元件。
10.根据权利要求9所述的制造压电/电致伸缩器件的方法，其中在所述第一抛光工序中使用的抛光布比在所述第二抛光工序中使用的抛光布软。
11.根据权利要求9或10所述的制造压电/电致伸缩器件的方法，其中在所述第一抛光工序中对所述压电/电致伸缩元件的侧端面的角部形成圆角时，所述圆角具有2到200μm范围内的曲率半径。
12.根据权利要求9或10所述的制造压电/电致伸缩器件的方法，其中在所述第一抛光工序中对所述压电/电致伸缩元件的侧端面的角部进行倒角时，在所述角部边缘的倒角长度在2到200μm范围内。
13.一种压电/电致伸缩器件，其由根据权利要求9-12中任一项所述的制造压电/电致伸缩器件的方法来制造。
14.一种对通过在平面外周配置软陶瓷而形成的陶瓷复合体进行抛光的方法，其中，所述方法包括第一抛光工序，通过第一抛光来仅抛光陶瓷复合体的平面外周；以及随后的第二抛光工序，通过与所述第一抛光不同的第二抛光来抛光所述陶瓷复合体的平面内部。
15.一种通过将在外周具有软材料并具有关于参照线左右对称的形状的陶瓷部件固定到圆形夹具上，且使所述圆形夹具在圆形抛光机上相对转动来抛光陶瓷部件的方法，其中，所述陶瓷部件固定到圆形夹具上，以使所述陶瓷部件的对称参照线可被定向为与圆形夹具的圆周方向一致。
16.一种压电/电致伸缩器件，包括薄板部；固定部，支撑所述薄板部；以及压电/电致伸缩元件，其通过至少在所述薄板部的平面上层压多个电极和至少一个压电/电致伸缩层而形成，并具有由所述多个电极的相应的侧端面和所述至少一个压电/电致伸缩层的侧端面形成的侧端面，其中，所述压电/电致伸缩器件通过使用根据权利要求14或15的抛光方法来制造。
17.一种压电/电致伸缩器件，其包括薄板部；固定部，支撑所述薄板部；以及压电/电致伸缩元件，其通过至少在所述薄板部的平面上层压多个电极和至少一个压电/电致伸缩层而形成，并具有由所述多个电极的相应的侧端面和所述至少一个压电/电致伸缩层的侧端面形成的侧端面，所述器件通过以下步骤形成使所述压电/电致伸缩元件的侧端面的角部形成圆角和/或倒角；且通过抛光使所述压电/电致伸缩元件的侧端面的平面部的以Ra表示的表面粗糙度磨光为1μm或以下，其中，重复进行两次或多次随后的热处理。
18.根据权利要求17所述的压电/电致伸缩器件，其中所述重复两次或多次的热处理在600℃或更低的温度范围内进行。
19.一种压电/电致伸缩器件，其包括薄板部；固定部，支撑所述薄板部；以及压电/电致伸缩元件，其通过至少在所述薄板部的平面上层压多个电极和至少一个压电/电致伸缩层而形成，并具有由所述多个电极的相应的侧端面和所述至少一个压电/电致伸缩层的侧端面形成的侧端面，所述器件通过以下步骤形成使所述压电/电致伸缩元件的侧端面的角部形成圆角和/或倒角；并且通过抛光使所述压电/电致伸缩元件的侧端面的平面部的以Ra表示的表面粗糙度磨光为1μm或以下，其中，随后的热处理在800℃到1000℃的温度范围内进行。
20.根据权利要求8所述的压电/电致伸缩器件或制造所述压电/电致伸缩器件的方法，其中，进行两次所述热处理，所述第一次热处理的加热温度设置为高于所述第二次热处理的加热温度的温度，且在所述第一和第二热处理之间进行超声波清洗。
21.根据权利要求2所述的压电/电致伸缩器件，或根据权利要求3所述的制造所述压电/电致伸缩器件的方法，其中所述特定处理是进行机械化学抛光的处理。
22.一种用于制造根据权利要求9-12中任一项所述的压电/电致伸缩器件的方法，其中，在所述第一抛光工序中进行机械化学抛光。
全文摘要
一种压电/电致伸缩器件，具有固定部、由固定部支撑的薄板部以及通过交替层压多个电极和多个压电/电致伸缩层而形成的压电/电致伸缩元件。压电/电致伸缩器件通过切割后来构成下述薄板部的薄板体和包括压电/电致伸缩层的层压主体，且随后对所述切割平面(侧端面)进行规定的特定处理(例如热处理)来制造。这样，压电/电致伸缩元件的侧端面的实际表面积与压电/电致伸缩元件的侧端面的正投影面积的比率为四或以下，并且在侧端面上沉积的水分被抑制到基本上不产生漏电或离子迁移的程度。结果，可提供高耐久的压电/电致伸缩器件。
文档编号H01L41/22GK101065854SQ20058004023
公开日2007年10月31日 申请日期2005年10月17日 优先权日2004年10月25日
发明者池田幸司, 菊田雄也, 野口信爱, 北村和正, 柴田和义 申请人:日本碍子株式会社