壓電驅動裝置及其製造方法、馬達、機器人以及泵與流程
2024-03-02 07:05:15
本發明涉及壓電驅動裝置及其製造方法、馬達、機器人以及泵。
背景技術：
由於使壓電體振動來驅動被驅動體的超聲波馬達不需要磁鐵、線圈，所以在各種領域中被利用(例如參照日本特開2004-320979號公報)。這樣的超聲波馬達一般利用具備塊狀的壓電體的壓電元件(塊壓電元件)(例如參照日特開2008-227123號公報)。
另一方面，作為壓電元件，公知有具備薄膜狀的壓電體的元件(薄膜壓電元件)。薄膜壓電元件主要在噴墨印表機的列印頭中用於進行墨水的射出。
若將上述薄膜壓電元件用於超聲波馬達，則能夠使超聲波馬達和被其驅動的設備小型化的可能性提高。然而，與塊壓電元件相比，薄膜壓電元件的輸出一般都非常小。因此，在現存的薄膜壓電元件中，存在例如在作為驅動機器人的關節的馬達的驅動源利用時無法得到足夠的輸出的情況。
另外，由於使壓電體振動來驅動被驅動體的超聲波馬達不需要磁鐵、線圈，所以在各種領域被利用。例如日本特開平8-237971號公報以及專利第4813708號公報記載了使壓電振動體在基板的厚度方向上層疊而成的壓電驅動裝置。
然而，在上述壓電驅動裝置中，例如，在壓電振動體與用於驅動壓電振動體的驅動電路等的電連接中使用電線等跨接線。因此，在上述壓電驅動裝置中，需要用於拉繞跨接線的空間，存在裝置大型化的情況。
技術實現要素：
本發明的若干實施方式的目的之一是提供能夠實現小型化的壓電驅動裝置。另外，本發明的若干實施方式的目的之一是提供能夠實現小型化的壓電驅動裝置的製造方法。另外，本發明的若干實施方式的目的之一是提供含有上述壓電驅動裝置的馬達、機器人或者泵。
本發明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠通過以下的實施方式或者應用例來實現。
應用例1
本發明的壓電驅動裝置的一實施方式包含：
基板；
壓電元件，其具有設置於上述基板上的第一電極、設置於上述第一電極上的壓電體層、以及設置於上述第一壓電體層上的第二電極；
在俯視面中沿上述基板的外周設置且與上述第一電極電連接的含銅的層；以及
以覆蓋上述含銅的層的方式設置的含鎳和磷的導電層。
在這樣的壓電驅動裝置中，能夠降低將第一電極與壓電驅動裝置的端子電連接的部件的電阻。由此，在這樣的壓電驅動裝置中，能夠實現高輸出化。並且，這樣的壓電驅動裝置包含作為薄膜壓電元件的壓電元件，所以能夠實現小型化。
此外，在本發明的記載中，將「電連接」這樣的詞語例如用於「與特定的部件(以下稱為「a部件」)「電連接」的其它特定的部件(以下稱為「b部件」)」等。在本發明的記載中，在該例那樣的情況下，包含a部件與b部件直接接觸並電連接的情況、和a部件與b部件經由其它部件電連接的情況，使用「電連接」這樣的詞語。
應用例2
在應用例1中，
上述導電層可以具有：含鎳和磷的層、以及
以覆蓋上述含鎳和磷的層的方式設置的金層。
在這樣的壓電驅動裝置中，在與壓電元件電連接的端子的結構和導電層的結構相同，且與端子連接的外部布線的材質為金的情況下，能夠通過金屬結合(au-au結合)，將端子與外部布線接合。
應用例3
在應用例2中，
上述導電層可以具有設置在含鎳和磷的層與金層之間的鈀層。
在這樣的壓電驅動裝置中，利用鈀層，能夠抑制含鎳和磷的層與金層之間的擴散。
應用例4
在應用例1～3的任一例中，
上述導電層可以是無電鍍層。
在這樣的壓電驅動裝置中，能夠容易形成導電層。
應用例5
在應用例1～4的任一例中，
可以是上述基板具有第一面和與上述第一面相反的一側的第二面，
在上述第一面設置上述壓電元件，
在上述第二面設置金屬層，
上述金屬層與上述導電層連接。
在這樣的壓電驅動裝置中，能夠進一步降低將第一電極與壓電驅動裝置的端子電連接的部件的阻力。
應用例6
在應用例5中，
可以包含第一壓電振動體和與上述第一壓電振動體接合的第二壓電振動體，
上述第一壓電振動體以及上述第二壓電振動體包含上述基板、上述壓電元件、以及上述含銅的層，
上述第一壓電振動體的上述含銅的層與上述第二壓電振動體的上述含銅的層接合。
在這樣的壓電驅動裝置中，與僅包含一個壓電振動體的情況相比，能夠進一步實現高輸出化。
應用例7
在應用例6中，
可以是上述第一壓電振動體以及上述第二壓電振動體構成接合體，
上述接合體包含上述金屬層，
上述接合體在上述基板的厚度方向上層疊有多個，
相鄰的上述接合體中，一方的上述接合體的上述金屬層與另一方的上述接合體的上述金屬層接合。
在這樣的壓電驅動裝置中，與僅形成一個接合體的情況相比，能夠進一步實現高輸出化。
應用例8
本發明的壓電驅動裝置的製造方法的一實施方式包含：
在基板上形成第一電極的工序、
在上述第一電極上形成壓電體層的工序、
在上述壓電體層上形成第二電極的工序、
以在俯視面中沿上述基板的外周的方式形成與上述第一電極電連接的含銅的層的工序、以及
以覆蓋上述含銅的層的方式形成無電鍍層的工序。
在這樣的壓電驅動裝置的製造方法中，可製造能夠實現高輸出化的壓電驅動裝置。並且，在這樣的壓電驅動裝置的製造方法中，可製造能夠實現小型化的壓電驅動裝置。
應用例9
本發明的壓電驅動裝置的一實施方式包含：
第一壓電振動體，其具有第一基板、設置於上述第一基板的第一面的第一壓電元件、與上述第一壓電元件電連接的第一布線層；
第二壓電振動體，其具有第二基板、設置於上述第二基板的第一面的第二壓電元件、與上述第二壓電元件電連接的第二布線層；以及
將外部布線與上述第一布線層及上述第二布線層電連接的端子，
以上述第一基板的第一面與上述第二基板的第一面對置的方式接合上述第一壓電振動體與上述第二壓電振動體，
上述端子被設置為與上述第一布線層的側面以及上述第二布線層的側面連接且比上述第一基板的側面以及上述第二基板的側面向外側突出。
在這樣的壓電驅動裝置中，使用軟性基板作為外部布線，例如，能夠使驅動電路與軟性基板電連接。由此，在這樣的壓電驅動裝置中，與使用跨接線將驅動電路與布線層電連接的情況相比，能夠實現小型化。
應用例10
在應用例9中，
上述端子可以是無電鍍層。
在這樣的壓電驅動裝置中，能夠容易形成端子。
應用例11
在應用例9或者10中，
可以包含：
設置在上述第一基板與上述第一布線層之間的第一絕緣部；和
設置在上述第二基板與上述第二布線層之間的第二絕緣部，
上述第一絕緣部的側面以及上述第二絕緣部的側面與上述端子連接。
在這樣的壓電驅動裝置中，能夠抑制端子與基板的接觸。由此，在這樣的壓電驅動裝置中，能夠抑制漏電電流經由端子在第一壓電振動體的基板與第二壓電振動體的基板間流動這樣的情況。
應用例12
在應用例9～11的任一例中，
上述端子可以與上述第一基板以及上述第二基板分離設置。
利用這樣的壓電驅動裝置，能夠抑制漏電電流經由端子在第一壓電振動體的基板與第二壓電振動體的基板間流動這樣的情況。
應用例13
本發明的壓電驅動裝置的製造方法的一實施方式包含：
形成第一壓電振動體的工序，該第一壓電振動體具有第一基板、設置於上述第一基板的第一面的第一壓電元件、與上述第一壓電元件電連接的第一布線層；
形成第二壓電振動體的工序，該第二壓電振動體具有第二基板、設置於上述第二基板的第一面的第二壓電元件、與上述第二壓電元件電連接的第二布線層；
以上述第一基板的第一面與上述第二基板的第一面對置的方式將上述第一壓電振動體與上述第二壓電振動體接合的工序；
以與上述第一布線層的側面以及上述第二布線層的側面連接且比上述第一基板的側面以及上述第二基板的側面向外側突出的方式形成端子的工序。
在這樣的壓電驅動裝置的製造方法中，可製造能夠實現小型化的壓電驅動裝置。
應用例14
在應用例13中，
可以在形成上述端子的工序中，
通過無電鍍法形成上述端子。
在這樣的壓電驅動裝置的製造方法中，能夠容易形成端子。
應用例15
在應用例13或者14中，
可以在形成上述第一壓電振動體的工序中，
以具有第一絕緣部的方式形成上述第一壓電振動體，
在形成上述第二壓電振動體的工序中，
以具有第二絕緣部的方式形成上述第二壓電振動體，
在形成上述端子的工序中，
以與上述第一絕緣部的側面以及上述第二絕緣部的側面連接的方式形成上述端子。
在這樣的壓電驅動裝置的製造方法中，可製造能夠抑制漏電電流經由端子在第一壓電振動體的基板與第二壓電振動體的基板間流動的壓電驅動裝置。
應用例16
在應用例13～15的任一例中，
可以在形成上述端子的工序中，
以與上述第一基板以及上述第二基板分離的方式形成上述端子。
在這樣的壓電驅動裝置的製造方法中，可製造漏電電流經由端子在第一壓電振動體的基板與第二壓電振動體的基板間能夠抑制流動的壓電驅動裝置。
應用例17
本發明的壓電驅動裝置的一實施方式包含多個振動單元，
上述振動單元包含：
振動板，其具有固定部、振動部、將上述固定部和上述振動部連接的連接部；
第一電極，其設置於上述振動部的上方；
第一壓電體層，其設置於上述第一電極的上方；
第二電極，其設置於上述第一壓電體層的上方；
第三電極，其設置於上述固定部的上方；
第二壓電體層，其設置於上述第三電極的上方；以及
第四電極，其設置於上述第二壓電體層的上方，
上述第一電極、上述第一壓電體層以及上述第二電極構成了壓電元件，
上述振動單元在與上述振動板的板面垂直的方向上重疊配置。
這樣的壓電驅動裝置在振動板的固定部形成與壓電元件類似的構造，由此在將多個振動單元重疊時難以在厚度方向上產生彎曲的力，多個振動單元以平坦性良好的狀態層疊，難以產生破損等。由此，振動單元的殘留應力小，難以產生破損等，另外，可以在相同的工序中形成第一壓電體層和第二壓電體層，所以能夠容易製造。
應用例18
在應用例17中，
上述振動單元包含：
設置於上述第二電極和上述第四電極的上方的絕緣層、以及
設置於上述絕緣層的上方的布線層，
上述第二電極以及上述第四電極的至少一方與上述布線層電連接。
這樣的壓電驅動裝置即使在電極由薄膜形成的情況下也能減小布線電阻，能夠高效地驅動。
應用例19
在應用例18中，
相鄰配置的上述振動單元的上述布線層可以相互電連接並構成電感線圈。
根據這樣的壓電驅動裝置，能夠節約設置電感線圈的空間。因此，與在外部設置電感線圈的情況相比能夠提高空間利用效率。
應用例20
在應用例17～19的任一例中，
上述第三電極、上述第二壓電體層以及上述第四電極可以構成電容器。
根據這樣的壓電驅動裝置，能夠節約設置電容器的空間。因此，與在外部設置電容器的情況相比能夠提高空間利用效率。並且，在構成電容器的第二壓電體層與構成壓電元件的第一壓電體層是相同的材質的情況下，電容器的溫度特性與壓電元件的溫度特性類似，並且兩者在空間上接近的位置配置，所以例如能夠簡化用於與溫度變化對應的驅動電路、控制。
應用例21
在應用例20中，
從上述振動單元的電源觀察，上述電容器與上述壓電元件以並聯的方式電連接。
根據這樣的壓電驅動裝置，能夠提高視為電氣元件的情況下的外在的阻抗，能夠進一步提高視為聲學元件的情況下的機械輸出。
應用例22
在應用例17～21的任一例中，
上述布線層可以構成電感線圈。
這樣的壓電驅動裝置能夠節約設置電感線圈的空間。因此，與在外部設置電感線圈的情況相比能夠提高空間利用效率。
應用例23
在應用例22中，
從上述振動單元的電源觀察，上述電感線圈與上述壓電元件可以以並聯的方式電連接。
根據這樣的壓電驅動裝置，能夠提高視為電氣元件的情況下的外在的阻抗，能夠進一步提高視為聲學元件的情況下的機械輸出。
應用例24
本發明的馬達的一實施方式包含：
應用例1～7、9～12、17～23的任一例記載的壓電驅動裝置、和
通過上述壓電驅動裝置旋轉的轉子。
在這樣的馬達中，能夠包含本發明的壓電驅動裝置。
應用例25
本發明的機器人的一實施方式包含：
多個連杆部、
將多個上述連杆部連接的關節部、以及
使多個上述連杆部在上述關節部轉動的應用例1～7、9～12、17～23中任一例記載的壓電驅動裝置。
在這樣的機器人中，能夠包含本發明的壓電驅動裝置。
應用例26
本發明的泵的一實施方式包含：
應用例1～7、9～12、17～23的任一例記載的壓電驅動裝置、
輸送液體的管、以及
通過上述壓電驅動裝置的驅動關閉上述管的多個指部。
在這樣的泵中，能夠包含本發明的壓電驅動裝置。
此外，在本說明書中，在特定的部件x的上方(或者下方)配置(或者形成)特定的部件y時，不限定於在部件x之上(或者下)直接配置(或者形成)部件y的方式，在不妨礙作用效果的範圍，包含在部件x之上(或者下)，經由其它部件配置(或者形成)部件y的方式。
附圖說明
圖1是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的俯視圖。
圖2是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的剖視圖。
圖3是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的圖。
圖4是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的第一壓電振動體的俯視圖。
圖5是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的第一壓電振動體的俯視圖。
圖6是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的第一壓電振動體的剖視圖。
圖7是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的剖視圖。
圖8是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的剖視圖。
圖9是表示用於說明第一實施方式的壓電驅動裝置的等效電路的圖。
圖10是用於說明第一實施方式的壓電驅動裝置的端子與驅動電路的電連接方法的圖。
圖11是用於說明第一實施方式的壓電驅動裝置的動作的圖。
圖12是用於說明第一實施方式的壓電驅動裝置的製造方法的流程圖。
圖13是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的製造工序的剖視圖。
圖14是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的製造工序的剖視圖。
圖15是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的製造工序的剖視圖。
圖16是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置的製造工序的剖視圖。
圖17是示意性表示第一實施方式的變形例的壓電驅動裝置的剖視圖。
圖18是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的俯視圖。
圖19是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的剖視圖。
圖20是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的圖。
圖21是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的第一壓電振動體的俯視圖。
圖22是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的第一壓電振動體的俯視圖。
圖23是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的第一壓電振動體的剖視圖。
圖24是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的剖視圖。
圖25是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的剖視圖。
圖26是用於說明第二實施方式的壓電驅動裝置的端子與驅動電路的電連接方法的圖。
圖27是用於說明第二實施方式的壓電驅動裝置的製造方法的流程圖。
圖28是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的製造工序的剖視圖。
圖29是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的製造工序的剖視圖。
圖30是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置的製造工序的剖視圖。
圖31是示意性表示第二實施方式的變形例的壓電驅動裝置的剖視圖。
圖32是俯視第三實施方式的振動板的示意圖。
圖33是俯視第三實施方式的振動單元的示意圖。
圖34是第三實施方式的振動單元的剖面的示意圖。
圖35是第三實施方式的振動單元的剖面的示意圖。
圖36是第三實施方式的壓電驅動裝置的剖面的示意圖。
圖37是第三實施方式的壓電驅動裝置的剖面的示意圖。
圖38是第三實施方式的壓電驅動裝置的剖面的示意圖。
圖39是俯視第三實施方式的振動單元的示意圖以及驅動電路的概念圖。
圖40是俯視第三實施方式的振動單元的示意圖以及驅動電路的概念圖。
圖41是俯視第三實施方式的振動單元的示意圖以及驅動電路的概念圖。
圖42是俯視第三實施方式的振動單元的示意圖以及驅動電路的概念圖。
圖43是第三實施方式的壓電驅動裝置的示意性立體圖。
圖44是表示驅動第三實施方式的壓電驅動裝置的電路的概念圖的一個例子的圖。
圖45是俯視第三實施方式的馬達的示意圖。
圖46是用於說明第四實施方式的機器人的圖。
圖47是用於說明第四實施方式的機器人的手腕部分的圖。
圖48是用於說明第四實施方式的泵的圖。
具體實施方式
以下使用附圖詳細說明本發明的優選的實施方式。此外，以下說明的實施方式並非不當地限定專利權利要求書所記載的本發明的內容。另外，以下說明的構成的全部未必是本發明的必須構成要件。
1.第一實施方式
1.1.壓電驅動裝置
首先，參照附圖來說明第一實施方式的壓電驅動裝置。圖1是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置100的俯視圖。圖2是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置100的圖1的ii-ii線剖視圖。圖3是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置100的從圖1的箭頭iii方向觀察的圖。
如圖1～圖3所示，壓電驅動裝置100包含第一壓電振動體101、與第一壓電振動體101接合的第二壓電振動體102。此外，在圖2以及圖3中，簡化圖示出了壓電振動體101、102。
這裡，圖4以及圖5是示意性表示第一壓電振動體101的俯視圖。圖6是示意性表示第一壓電振動體101的圖4、圖5的vi-vi線剖視圖。第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102基本具有相同的結構。因此，以下使用圖4～圖6，說明第一壓電振動體101。第一壓電振動體101的說明基本適用於第二壓電振動體102。
如圖4～圖6所示，第一壓電振動體101包含基板10、接觸部20、壓電元件30、第一絕緣層40、第二絕緣層42、第一布線層50、第二布線層52。此外，方便起見，圖4中省略了除基板10、接觸部20以及壓電元件30以外的部件的圖示。另外，圖5中省略了除基板10、接觸部20以及第二布線層52的一部分以外的部件的圖示。
如圖6所示，基板10具有第一面10a、與第一面10a相反的一側的第二面10b、連接第一面10a與第二面10b的第三面(側面)10c。在第一面10a設置有壓電元件30。基板10例如是矽基板。此外，基板10由矽基板、設置於矽基板上的氧化矽層、設置於氧化矽層上的氧化鋯層的層疊體構成。
如圖4以及圖5所示，基板10具有振動體部12、支承部14、第一系列接部16、第二連接部18。振動體部12的俯視形狀(從基板10的厚度方向觀察的形狀)是近似長方形。在振動體部12上設置壓電元件30，振動體部12能夠通過壓電元件30的變形而振動。支承部14經由連接部16、18，支承振動體部12。在圖示的例子中，連接部16、18從振動體部12的長邊方向的中央部，朝正交於該長邊方向的方向延伸突出，並與支承部14連接。
接觸部20設置于振動體部12。在圖示的例子中，在振動體部12設置有凹部12a，接觸部20嵌入並接合(例如粘合)於凹部12a。接觸部20是與被驅動部件接觸從而將振動體部12的動作傳遞至被驅動部件的部件。接觸部20的材質例如是陶瓷(具體而言，氧化鋁(al2o3))，氧化鋯(zro2)、氮化矽(si3n)等)。
壓電元件30設置於基板10上。具體而言，壓電元件30設置于振動體部12上。壓電元件30具有第一電極32、壓電體層34、第二電極36。
第一電極32設置于振動體部12上。在圖示的例子中，第一電極32的俯視形狀為長方形。第一電極32可以由設置于振動體部12上的銥層、和設置於銥層上的鉑層構成。銥層的厚度例如在5nm以上、100nm以下。鉑層的厚度例如在50nm以上、300nm以下。此外，第一電極32也可以是由ti、pt、ta、ir、sr、in、sn、au、al、fe、cr、ni、cu等構成的金屬層，或者將上述2種以上混合或層疊而成。第一電極32是用於對壓電體層34外加電壓的一方的電極。
壓電體層34設置於第一電極32上。在圖示的例子中，壓電體層34的俯視形狀為長方形。壓電體層34的厚度例如在50nm以上、20μm以下，優選為1μm以上、7μm以下。這樣，壓電元件30是薄膜壓電元件。若壓電體層34的厚度小於50nm，則存在壓電驅動裝置100的輸出變小的情況。具體而言，若要增加輸出而提高對壓電體層34的外加電壓，則存在壓電體層34產生絕緣破壞的情況。若壓電體層34的厚度大於20μm，則存在壓電體層34產生裂縫的情況。
使用鈣鈦礦型氧化物的壓電材料作為壓電體層34。具體而言，壓電體層34的材質例如是鋯鈦酸鉛(pb(zr，ti)o3：pzt)，鈮酸鈦酸鋯酸鉛(pb(zr，ti，nb)o3：pztn)。壓電體層34由電極32、36外加電壓，由此能夠變形(伸縮)。
第二電極36設置於壓電體層34上。在圖示的例子中，第二電極36的俯視形狀為長方形。第二電極36可以由設置於壓電體層34上的緊貼層、和設置於緊貼層上的導電層構成。緊貼層的厚度例如在10nm以上、100nm以下。緊貼層例如是tiw層、ti層、cr層、nicr層、或者它們的層疊體。導電層的厚度例如在1μm以上、10μm以下。導電層例如是cu層、au層、al層、或它們的層疊體。第二電極36是用於對壓電體層34外加電壓的另一方的電極。
如圖4所示，壓電元件30設置有多個。在圖示的例子中，壓電元件30設置有5個(壓電元件30a、30b、30c、30d、30e)。在在俯視面中(從基板10的厚度方向觀察)，例如，壓電元件30a～30d的面積相同，壓電元件30e具有比壓電元件30a～30d大的面積。壓電元件30e在振動體部12的短邊方向的中央部，沿振動體部12的長邊方向設置。壓電元件30a、30b、30c、30d設置于振動體部12的四角。在圖示的例子中，在壓電元件30a～30e中，第一電極32被設置為一個連續的導電層。
如圖6所示，第一絕緣層40以覆蓋壓電元件30的方式設置。第一絕緣層40的材質可以是氧化矽、氧化鋁等無機材料，也可以是環氧類樹脂、丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、矽酮系樹脂等有機材料。第一絕緣層40的材質也可以是感光性的材料。
第一布線層50設置於第二電極36上。第一布線層50與第二電極36電連接。在圖示的例子中，第一布線層50在第一絕緣層40上和形成於第一絕緣層40的接觸孔40a設置，並與第二電極36連接。
第一布線層50是含有銅的層。第一布線層50可以由鈦鎢層和設置於鈦鎢層上的銅層構成。在圖示的例子中，第一布線層50被通過無電鍍形成的無電鍍層51覆蓋。無電鍍層51也可以由含有鎳以及磷的層(ni-p層)構成。或者，無電鍍層51也可以由ni-p層、和設置於ni-p層上的金層構成。或者，無電鍍層51也可以由ni-p層、設置於ni-p層上的鈀層、設置於鈀層上的金層構成。
第二絕緣層42以覆蓋第一布線層50的方式設置。在圖示的例子中，第二絕緣層42以經由無電鍍層51覆蓋第一布線層50的方式設置。第二絕緣層42的材質例如與第一絕緣層40的材質相同。
第二布線層52具有與第一電極32電連接的第一部分52a、與第二電極36電連接的第二部分52b。如圖5所示，第一部分52a與第二部分52b電分離。第二布線層52是含有銅的層。第二布線層52也可以由鈦鎢層、設置於鈦鎢層上的銅層構成。
第二布線層52的第一部分52a與第一電極32連接。在圖6所示的例子中，第一部分52a設置於第一電極32的上表面、第一絕緣層40的側面以及第二絕緣層42的上表面以及側面。如圖5所示，第一部分52a在俯視面中沿基板10的外周設置。
如圖5所示，第二布線層52的第一部分52a在在俯視面中從振動體部12通過第一系列接部16延伸突出到支承部14的邊(與接觸部20相反的一側的邊)14a附近。
如圖6所示，第二布線層52的第二部分52b經由無電鍍層51，設置於第一布線層50上。在圖示的例子中，第二部分52b在第二絕緣層42上和形成於第二絕緣層42的接觸孔42a上設置，並與無電鍍層51連接。在圖示的例子中，在第二絕緣層42上，且在第一部分52a與第二部分52b之間，設置有第三絕緣層44。由此，能夠將第一部分52a與第二部分52b更可靠地電分離。
如圖5所示，第二布線層52的第二部分52b進一步分為3部分。即第二布線層52的第二部分52b具有第一部分52b1、第二部分52b2、第三部分52b3。第一部分52b1與壓電元件30a、30d的第二電極36連接。第一部分52b1在在俯視面中從振動體部12通過第一系列接部16延伸突出到支承部14的邊14a附近。第二部分52b2與壓電元件30e的第二電極36連接。第二部分52b2在在俯視面中從振動體部12通過第二連接部18延伸突出到支承部14的邊14a附近。第三部分52b3與壓電元件30b、30c的第二電極36連接。第三部分52b3在在俯視面中從振動體部12通過第二連接部18延伸突出到支承部14的邊14a附近。
圖7是示意性表示壓電驅動裝置100的圖1的vii-vii線剖視圖。如圖7所示，第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102在基板10的厚度方向層疊。第一壓電振動體101的基板10與第二壓電振動體102的基板10之間的距離例如為20μm左右。第一壓電振動體101的第二布線層52、與第二壓電振動體102的第二布線層52接合。在圖示的例子中，第一壓電振動體101的第二布線層52、與第二壓電振動體102的第二布線層52經由粘合劑2接合。粘合劑2例如是導電性粘合劑。由此，能夠使第一壓電振動體101的第二布線層52、與第二壓電振動體102的第二布線層52電連接。
此外，第一壓電振動體101的第二布線層52、與第二壓電振動體102的第二布線層52也可以通過金屬結合(cu-cu接合)來接合。由此，不使用粘合劑，也能夠使壓電振動體101、102牢固地接合。
如圖7所示，壓電驅動裝置100包括含有鎳以及磷的導電層60、金屬層70。
導電層60以覆蓋第二布線層52的端部的方式設置。在圖示的例子中，導電層60設置於壓電振動體101、102的第二布線層52的第一部分52a側方，並與第一部分52a連接。換言之，導電層60在第一壓電振動體101與第二壓電振動體102接合時設置於第二布線層52向側部露出的部分上。
導電層60是通過無電鍍法形成的無電鍍層。導電層60例如具有含有鎳以及磷的層(ni-p層)62、鈀層64、金層66。ni-p層62以覆蓋第一部分52a的方式設置。鈀層64以覆蓋ni-p層62的方式設置。鈀層64設置在ni-p層62與金層66之間。金層66以經由鈀層64覆蓋ni-p層62的方式設置。此外，雖然未圖示，但也可以不設置鈀層64。另外，也可以不設置鈀層64以及金層66。
金屬層70設置於基板10的第二面10b以及第三面10c。金屬層70與導電層60連接。在圖示的例子中，金屬層70與導電層60的金層66連接。金屬層70例如是銅層。
圖8是示意性表示壓電驅動裝置100的圖1的viii-viii線剖視圖。如圖1～圖3、圖8所示，壓電驅動裝置100具有端子80、82、84、86。端子80、82、84、86具有與導電層60相同的構造。如圖1所示，端子80、82、84、86在在俯視面中從支承部14的邊14a向外側突出。端子80、82、84、86的寬度(正交於基板10的厚度方向的方向的長度)例如是200μm左右。相鄰的端子80、82、84、86之間的距離例如是100μm左右。
端子80例如經由第二布線層52的第一部分52a(參照圖5)，與壓電元件30a、30b、30c、30d、30e共用的第一電極32電連接。端子80可以作為地線而具有基準電位。端子82例如經由第二布線層52的第二部分52b的第一部分52b1(參照圖5)，與壓電元件30a、30d的第二電極36電連接。端子86例如經由第二布線層52的第二部分52b的第三部分52b3(參照圖5)，與壓電元件30b、30c的第二電極36電連接。端子84例如經由第二布線層52的第二部分52b的第二部分52b2(參照圖5)，與壓電元件30e的第二電極36電連接。在壓電驅動裝置100中，使端子80、82、84、86與驅動電路連接，由此對壓電元件30a～30e的壓電體層34外加電壓，能夠使振動體部12振動。
端子80例如與金屬層70連接。此外，雖然未圖示，但端子82、84、86不與金屬層70連接。另外，端子80也可以不與金屬層70連接。
在壓電驅動裝置100的壓電振動體101、102中，如圖8所示，在支承部14以及連接部16、18，設置有第一導電層33、絕緣層35、第二導電層37、絕緣層40、42、布線層50、52、以及無電鍍層51。由此，例如在壓電振動體101、102每一個中，能夠減小設置于振動體部12、支承部14、以及連接部16、18上的部件的厚度(高度)的差。即在壓電振動體101、102某一個中，能夠提高厚度的均勻性。因此，在層疊壓電振動體101、102時，能夠抑制在壓電振動體101、102之間產生間隙。由此，能夠提高壓電振動體101、102的接合強度。
此外，第一導電層33、絕緣層35以及第二導電層37的材質分別與第一電極32、壓電體層34、第二電極36的材質相同。第一導電層33、絕緣層35以及第二導電層37分別可以在形成第一電極32、壓電體層34、第二電極36的工序中形成。壓電體層34不被導電層33、37外加電壓。在圖8所示的例子中，第一導電層33與端子80電分離，但第一導電層33也可以與端子80電連接，並且也可以與第一電極32電連接。在第一導電層33與第一電極32以及端子80電連接的情況下，第二導電層37與第二電極36電分離。
圖9是表示用於說明壓電驅動裝置100的等效電路的圖。壓電元件30分為3組。第一組具有兩個壓電元件30a、30d。第二組具有兩個壓電元件30b、30c。第三組具有一個壓電元件30e。如圖9所示，第一組的壓電元件30a、30d相互以並聯的方式連接，並與驅動電路110連接。第二組的壓電元件30b、30c相互以並聯的方式連接，並與驅動電路110連接。第三組的壓電元件30e單獨與驅動電路110連接。
驅動電路110向5個壓電元件30a、30b、30c、30d、30e中的規定的壓電元件例如壓電元件30a、30d、30e的第一電極32與第二電極36之間外加周期性變化的交流電壓或者脈動電壓。由此，壓電驅動裝置100使振動體部12超聲波振動，能夠使與接觸部20接觸的轉子(被驅動部件)沿規定的旋轉方向旋轉。這裡，「脈動電壓」是指對交流電壓附加dc偏移的電壓，脈動電壓的電壓(電場)的方向是從一方的電極朝向另一方的電極的單向。
此外，對於電流的方向而言，從第二電極36朝向第一電極32比從第一電極32朝向第二電極36優選。另外，向壓電元件30b、30c、30e的電極32、36間外加交流電壓或者脈動電壓，由此能夠使與接觸部20接觸的轉子朝相反方向旋轉。
圖10是用於說明壓電驅動裝置100的端子80與驅動電路110的電連接方法的圖。此外，方便起見，在圖10中，簡化圖示出了壓電振動體101、102。
如圖10所示，端子80經由軟性基板120，與驅動電路110電連接。具體而言，軟性基板120具有絕緣基板122和設置於絕緣基板122的布線層124，利用布線層124，能夠使端子80與驅動電路110電連接。布線層124例如是金層、銅層。
此外，端子82、84、86與端子80相同，也經由軟性基板120，與驅動電路110電連接。另外，雖然未圖示，但端子80、82、84、86與驅動電路110的電連接可以使用電線、焊錫進行。
圖11是用於說明壓電驅動裝置100的振動體部12的動作的圖。如圖11所示，壓電驅動裝置100的接觸部20與作為被驅動部件的轉子4的外周接觸。驅動電路110對壓電元件30a、30d的電極32、36間外加交流電壓或者脈動電壓。由此，壓電元件30a、30d沿箭頭x的方向伸縮。由此，振動體部12在振動體部12的平面內彎曲振動(例如，沿在沒有對壓電元件30外加電壓的狀態下的振動體部12的短邊方向彎曲振動)並變形為蜿蜒形狀(s字形狀)。並且，驅動電路110對壓電元件30e的電極32、36間外加交流電壓或者脈動電壓。由此，壓電元件30e沿箭頭y的方向伸縮。由此，振動體部12在振動體部12的平面內縱向振動(例如，沿在沒有對壓電元件30外加電壓的狀態下的振動體部12的長邊方向縱向振動)。通過上述振動體部12的彎曲振動以及縱向振動，接觸部20如箭頭z那樣橢圓運動。其結果是，轉子4繞其中心4a沿規定的方向r(圖示的例中為順時針方向)旋轉。
此外，在驅動電路110對壓電元件30b、30c、30e的電極32、36間外加交流電壓或者脈動電壓的情況下，轉子4沿與方向r相反的方向(逆時針方向)旋轉。
另外，振動體部12的彎曲振動的諧振頻率與縱向振動的諧振頻率優選為相同。由此，壓電驅動裝置100能夠高效地使轉子4旋轉。
如圖11所示，本實施方式的馬達130包含本發明的壓電驅動裝置(圖示的例中為壓電驅動裝置100)和通過壓電驅動裝置100旋轉的轉子4。
壓電驅動裝置100例如具有以下特徵。
壓電驅動裝置100包含在俯視面中沿基板10的外周設置且與第一電極32電連接的第二布線層52、和以覆蓋第二布線層52的方式設置的導電層60。因此，在壓電驅動裝置100中，能夠降低將第一電極32與端子80電連接的部件的阻力。由此，在壓電驅動裝置100中，能夠實現提高到壓電體層34的外加電壓的效率，並且能夠減少將第一電極32與端子80電連接的部件的發熱量。並且，薄膜壓電元件由於電容比塊壓電元件大，所以壓電體層的阻抗變小。在壓電驅動裝置100中，通過降低將第一電極32與端子80電連接的部件的阻力，由此能夠增大壓電體層34的阻抗，能夠增大外加於壓電體層34的電壓。其結果是，壓電驅動裝置100能夠實現高輸出化。
並且，在壓電驅動裝置100中，包含作為薄膜壓電元件的壓電元件30，與包含塊壓電元件的情況相比，能夠實現小型化。
此外，為了形成壓電體層34而在氧環境氣中進行熱處理，但該熱處理在700℃～800℃下進行。因此，第一電極32由包含能夠耐高溫且不被氧化的鉑的材料構成。因此，若加厚第一電極實現第一電極的低阻力化來實現壓電驅動裝置的高輸出化，則成本提高。在本實施方式的壓電驅動裝置100中，能夠抑制成本並且實現高輸出化。
在壓電驅動裝置100中，導電層60具有以覆蓋ni-p層62的方式設置的金層66。因此，在端子80、82、84、86的結構與導電層60的結構相同，且與端子80、82、84、86連接的外部布線(具體而言是軟性基板120的布線層124)的材質是金的情況下，通過金屬結合(au-au結合)，能夠將端子80、82、84、86與外部布線接合。
在壓電驅動裝置100中，導電層60具有設置在ni-p層62與金層66之間的鈀層64。因此，在壓電驅動裝置100中，利用鈀層64，能夠抑制ni-p層62與金層66之間的擴散。
在壓電驅動裝置100中，導電層60是無電鍍層。因此，在壓電驅動裝置100中，例如能夠使作為催化劑的鈀有選擇地附著於第二布線層52的第一部分52a表面，能夠有選擇地能夠形成導電層60。由此，在壓電驅動裝置100中，例如在基板10為晶圓狀態下，也能夠容易形成導電層60。另外，即使第一壓電振動體101的基板10與第二壓電振動體102的基板10之間的距離小到20μm，也能夠容易形成導電層60。例如在通過濺射法等形成導電層60的情況下，需要從正交於基板10的厚度方向的方向進行濺射，存在無法容易形成導電層60的情況。
並且，無電鍍層能夠通過浸入液體來形成。因此，在壓電驅動裝置100中，通過形成導電層60，能夠抑制對第二布線層52造成損傷。另外，在壓電驅動裝置100中，例如能夠以低成本形成導電層60。
在壓電驅動裝置100中，在基板10的第二面10b設置有金屬層70，金屬層70與導電層60連接。因此，在壓電驅動裝置100中，能夠進一步降低將第一電極32與端子80電連接的部件的阻力。
在壓電驅動裝置100中，包含第一壓電振動體101和與第一壓電振動體101接合的第二壓電振動體102。因此，在壓電驅動裝置100中，與僅包含一個壓電振動體的情況相比，能夠進一步實現高輸出化。
在壓電驅動裝置100中，包含以覆蓋第一布線層50的方式設置於的無電鍍層51。因此，在壓電驅動裝置100中，例如，在形成第二絕緣層42時，能夠抑制第一布線層50被氧化。具體而言，在第二絕緣層42的材質是有機材料的情況下，在形成第二絕緣層42時進行熱處理(烘烤)，但由於第一布線層50含有銅，所以由於該熱處理而容易被氧化。然而，在壓電驅動裝置100中，以覆蓋第一布線層50的方式設置無電鍍層51，所以利用無電鍍層51，能夠抑制第一布線層50的氧化。
在馬達130中，包含壓電驅動裝置100。因此，馬達130能夠實現高輸出化以及小型化。
1.2.壓電驅動裝置的製造方法
接下來，參照附圖來說明第一實施方式的壓電驅動裝置100的製造方法。圖12是用於說明第一實施方式的壓電驅動裝置100的製造方法的流程圖。圖13～圖16是示意性表示第一實施方式的壓電驅動裝置100的製造工序的剖視圖。
第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102基本通過相同的製造方法形成。因此，以下使用圖6、圖13、圖14，說明第一壓電振動體101的製造方法。第一壓電振動體101的製造方法的說明基本能夠適用於第二壓電振動體102的製造方法。
如圖13所示，在基板10的振動體部12上形成第一電極32(s1)。第一電極32例如通過濺射法、cvd(chemicalvapordeposition)法、真空蒸鍍法等成膜以及刻畫圖案(基於光刻以及蝕刻的刻畫圖案)形成。在本工序中，可以在基板10的支承部14上以及連接部16、18上形成第一導電層33(參照圖8)。
此外，基板10可以是晶圓狀態。即雖然未圖示，但可以在基板10的周圍設置框部，基板10經由被切斷部連接於框部。在這種情況下，基板10、框部以及被切斷部一體地設置。
接下來，在第一電極32上形成壓電體層34(s2)。壓電體層34例如在反覆基於液相法的前驅體層的形成和該前驅體層的結晶化後，通過刻畫圖案形成。液相法是使用包含薄膜(壓電體層)的結構材料的原料液將薄膜材料成膜的方法，具體而言，有溶膠-凝膠法、mod(metalorganicdeposition)法等。結晶化在氧環境中通過700℃～800℃的熱處理進行。在本工序中，可以在第一導電層33上形成絕緣層35(參照圖8)。
接下來，在壓電體層34形成第二電極36(s3)。第二電極36例如通過與第一電極32相同的方法形成。此外，雖然未圖示，但第二電極36的刻畫圖案與壓電體層34的刻畫圖案可以作為同一工序進行。在本工序中，可以在絕緣層35上形成第二導電層37(參照圖8)。
通過以上的工序，能夠在基板10的振動體部12上形成壓電元件30。
如圖14所示，以覆蓋壓電元件30的方式形成第一絕緣層40(s4)。第一絕緣層40例如通過旋塗法、cvd法形成。接下來，對第一絕緣層40刻畫圖案，形成接觸孔40a。在第一絕緣層40的材質是感光性的材料的情況下，不對第一絕緣層40蝕刻，可以通過曝光、顯影以及烘烤來刻畫圖案。此外，在第一絕緣層40的材質不是感光性的材料的情況下，對第一絕緣層40通過光刻以及蝕刻來刻畫圖案。
接下來，在第二電極36上以及第一絕緣層40上形成第一布線層50(s5)。第一布線層50例如通過電鍍(電解電鍍)法、基於濺射法的成膜以及刻畫圖案等形成。
接下來，以覆蓋第一布線層50的方式形成無電鍍層51(s6)。無電鍍層51通過無電鍍法形成。具體而言，在使作為催化劑的鈀有選擇地附著於第一布線層50的表面後，通過無電鍍法，在第一布線層50的表面有選擇地形成無電鍍層51。
如圖6所示，以覆蓋無電鍍層51的方式形成第二絕緣層42(s7)。接下來，對第二絕緣層42刻畫圖案，形成接觸孔42a。第二絕緣層42以及接觸孔42a例如分別通過與第一絕緣層40以及接觸孔40a相同的方法形成。例如，在烘烤第二絕緣層42的情況下，利用無電鍍層51能夠抑制第一布線層50被氧化。此外，如圖6所示，可以在第二絕緣層42上形成第三絕緣層44。第三絕緣層44例如通過與第一絕緣層40相同的方法形成。
接下來，在電極32、36上以及第二絕緣層42上形成第二布線層52(s8)。第二布線層52例如通過與第一布線層50相同的方法形成。具體而言，以在俯視面中沿基板10的外周的方式，形成與第一電極32電連接的第二布線層52的第一部分52a。並且，形成與第二電極36電連接的第二布線層52的第二部分52b。
通過以上的工序，能夠形成第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102。此外，在基板10是晶圓狀態的情況下，第一壓電振動體101與第二壓電振動體102可以形成為不同的晶圓。
如圖15所示，使第一壓電振動體101與第二壓電振動體102接合(s9)。具體而言，經由粘合劑2將第一壓電振動體101的第二布線層52、與第二壓電振動體102的第二布線層52接合。
如圖16所示，在第二布線層52的第一部分52a的露出的部分，有選擇地附著作為無電鍍法的催化劑的鈀p(s10)。鈀p例如通過公知的方法附著。
如圖7所示，以覆蓋第二布線層52的方式形成導電層60(s11)。具體而言，在第一部分52a的附著有鈀p的部分，有選擇地形成導電層60。導電層60通過無電鍍法形成。導電層60的ni-p層62例如通過利用次磷酸還原鎳層而形成(通過還原型無電鍍法形成)。導電層60的鈀層64以及金層66例如通過置換型無電鍍法形成。
接下來，在基板10的面10b、10c形成金屬層70(s12)。金屬層70以與導電層60連接的方式形成。金屬層70例如通過濺射法形成。
此外，雖然未圖示，但在基板10是晶圓狀態的情況下，在工序(s12)之後，通過蝕刻等將被切斷部切斷，使基板10與框部分離(晶片化)。
通過以上的工序，能夠製造壓電驅動裝置100。
在壓電驅動裝置100的製造方法中，包含以在俯視面中沿基板10的外周的方式形成與第一電極32電連接的第二布線層52的工序(s8)、以覆蓋包含第二布線層在內的層的方式形成作為無電鍍層的導電層60的工序(s11)。因此，在壓電驅動裝置100的製造方法中，可製造能夠實現高輸出化的壓電驅動裝置100。
並且，在壓電驅動裝置100的製造方法中，包含在基板10上形成第一電極32的工序(s1)、在第一電極32上形成壓電體層34的工序(s2)、在壓電體層34上形成第二電極36的工序(s3)，由此，能夠形成作為薄膜壓電元件的壓電元件30。因此，在壓電驅動裝置100的製造方法中，與包含塊壓電元件的情況相比，殼製造能夠實現小型化的壓電驅動裝置100。
1.3.壓電驅動裝置的變形例
接下來，參照附圖來說明第一實施方式的變形例的壓電驅動裝置。圖17是示意性表示第一實施方式的變形例的壓電驅動裝置200的剖視圖。此外，方便起見，在圖17中簡化圖示出了第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102。
以下，在第一實施方式的變形例的壓電驅動裝置200中，具有與第一實施方式的壓電驅動裝置100的結構部件相同功能的部件標註同一附圖標記，省略其詳細的說明。
在上述壓電驅動裝置100中，如圖2所示，各含有一個第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102。與此相對，在壓電驅動裝置200中，分別含有多個第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102。
在壓電驅動裝置200中，第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102構成了接合體210。接合體210具有金屬層70。接合體210設置有多個。在圖示的例子中，接合體210設置有3個。接合體210沿基板10的厚度方向層疊有多個。
在相鄰的接合體210中，一方的接合體210的金屬層70與另一方的接合體210的金屬層70接合。例如，在金屬層70是金層的情況下，一方的接合體210的金屬層70與另一方的接合體210的金屬層70通過金屬結合(au-au接合)而接合。由此，不使用粘合劑，也能夠使相鄰的接合體210牢固接合。此外，雖然未圖示，但一方的接合體210的金屬層70與另一方的接合體210的金屬層70也可以通過導電性粘合劑接合。
在壓電驅動裝置200中，接合體210沿基板10的厚度方向層疊有多個。因此，在壓電驅動裝置200中，與接合體210僅形成有一個的情況相比，能夠進一步實現高輸出化。
2.第二實施方式
2.1.壓電驅動裝置
接下來，參照附圖來說明第二實施方式的壓電驅動裝置。圖18是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置300的俯視圖。圖19是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置300的圖18的xix-xix射線剖視圖。圖20是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置300的圖18的箭頭xx方向觀察的圖。
如圖18～圖20所示，壓電驅動裝置300包含第一壓電振動體101、與第一壓電振動體101接合的第二壓電振動體102。此外，在圖19以及圖20中簡化圖示出了壓電振動體101、102。
這裡，圖21是示意性表示第一壓電振動體101的俯視圖。圖22是示意性表示第一壓電振動體101的俯視圖。圖23是示意性表示第一壓電振動體101的圖21以及圖22的xxiii-xxiii線剖視圖。第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102基本具有相同的結構。因此，以下使用圖21～圖23，說明第一壓電振動體101。第一壓電振動體101的說明基本能夠適用於第二壓電振動體102。
如圖21～圖23所示，第一壓電振動體101包含基板10、接觸部20、壓電元件30、絕緣層340、342、343、布線層350、352。此外，方便起見，圖21中省略了除基板10、接觸部20以及壓電元件30以外的部件的圖示。另外，在圖22中省略了除基板10以及布線層352以外的部件的圖示。
如圖23所示，基板10具有第一面10a、與第一面10a相反的一側的第二面10b、將第一面10a與第二面10b連接的第三面10c。在第一面10a設置有壓電元件30。第三面10c是基板10的側面。
基板10例如由矽基板11a、設置於矽基板11a上的基底層11b構成。基底層11b是絕緣層。基底層11b例如由設置於矽基板11a上的氧化矽層、設置於氧化矽層上的氧化鋯層的層疊體構成。
如圖21所示，基板10具有振動體部12、支承部14、第一系列接部16、第二連接部18。振動體部12的俯視形狀(從基板10的厚度方向觀察的形狀)是近似長方形。在振動體部12上設置壓電元件30，振動體部12能夠通過壓電元件30的變形而振動。支承部14經由連接部16、18，支承振動體部12。在圖示的例子中，連接部16、18從振動體部12的長邊方向的中央部，朝正交於該長邊方向的方向延伸突出，並與支承部14連接。
接觸部20設置于振動體部12。在圖示的例子中，在振動體部12設置有凹部12a，接觸部20嵌入並接合(例如粘合)於凹部12a。接觸部20是與被驅動部件接觸從而將振動體部12的動作傳遞至被驅動部件的部件。接觸部20的材質例如是陶瓷(具體而言是氧化鋁(al2o3))、氧化鋯(zro2)、氮化矽(si3n)等)。
壓電元件30設置於基板10上。壓電元件30設置於基板10的第一面10a。壓電元件30設置于振動體部12上。壓電元件30具有第一電極32、壓電體層34、第二電極36。
第一電極32設置于振動體部12上。在圖示的例子中，第一電極32的俯視形狀為長方形。第一電極32可以由設置于振動體部12上的銥層、設置於銥層上的鉑層構成。銥層的厚度例如在5nm以上、100nm以下。鉑層的厚度例如在50nm以上、300nm以下。此外，第一電極32也可以是ti、pt、ta、ir、sr、in、sn、au、al、fe、cr、ni、cu等構成的金屬層，或者將上述2種以上混合或者層疊而成。第一電極32是用於對壓電體層34外加電壓的一方的電極。
壓電體層34設置於第一電極32上。在圖示的例子中，壓電體層34的俯視形狀為長方形。壓電體層34的厚度例如在50nm以上、20μm以下，優選為1μm以上、7μm以下。這樣，壓電元件30是薄膜壓電元件。若壓電體層34的厚度小於50nm，則在壓電驅動裝置300的輸出變小的情況下。具體而言，若要增大輸出而提高對壓電體層34的外加電壓，則存在壓電體層34產生絕緣破壞的情況下。若壓電體層34的厚度大於20μm，則存在壓電體層34產生裂縫的情況。
使用鈣鈦礦型氧化物的壓電材料作為壓電體層34。具體而言，壓電體層34的材質例如是鋯鈦酸鉛(pb(zr，ti)o3：pzt)、鋯鈦鈮酸鉛(pb(zr，ti，nb)o3：pztn)。壓電體層34被電極32、36外加電壓，由此能夠變形(伸縮)。
第二電極36設置於壓電體層34上。在圖示的例子中，第二電極36的俯視形狀為長方形。第二電極36可以由設置於壓電體層34上的緊貼層、設置於緊貼層上的導電層構成。緊貼層的厚度例如在10nm以上、100nm以下。緊貼層例如是tiw層、ti層、cr層、nicr層或者它們的層疊體。導電層的厚度例如在1μm以上、10μm以下。導電層例如是cu層、au層、al層或者它們的層疊體。第二電極36是用於對壓電體層34外加電壓的另一方的電極。
如圖21所示，壓電元件30設置有多個。在圖示的例子中，壓電元件30設置有5個(壓電元件30a、30b、30c、30d、30e)。在俯視面中(從基板10的厚度方向觀察)，例如，壓電元件30a～30d的面積相同，壓電元件30e具有比壓電元件30a～30d大的面積。壓電元件30e在振動體部12的短邊方向的中央部，沿振動體部12的長邊方向設置。壓電元件30a、30b、30c、30d設置于振動體部12的四角。在圖示的例子中，在壓電元件30a～30e中，第一電極32被設置為一個連續的導電層。
如圖23所示，絕緣層340以覆蓋壓電元件30的方式設置。絕緣層340例如具有設置於壓電元件30上的無機絕緣層341a、設置於無機絕緣層341a上的有機絕緣層341b。無機絕緣層341a的材質例如是氧化矽、氧化鋁等無機材料。有機絕緣層341b的材質例如是環氧類樹脂、丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、矽酮系樹脂等有機材料。有機絕緣層341b的材質也可以是感光性的材料。
布線層350設置於第二電極36上。布線層350與第二電極36電連接。在圖示的例子中，布線層350在絕緣層340上和形成於絕緣層340的接觸孔340b上設置，並與第二電極36連接。
布線層350是含有銅的層。布線層350也可以由鈦鎢層、設置於鈦鎢層上的銅層構成。在圖示的例子中，布線層350被通過無電鍍形成的無電鍍層351覆蓋。無電鍍層351也可以由含有鎳以及磷的層(ni-p層)構成。或者無電鍍層351也可以由ni-p層、設置於ni-p層上的金層構成。或者，無電鍍層351也可以由ni-p層、設置於ni-p層上的鈀層、設置於鈀層上的金層構成。
絕緣層342以覆蓋布線層350的方式設置。在圖示的例子中，絕緣層342以經由無電鍍層351覆蓋布線層350的方式設置。絕緣層342的材質可以是氧化矽，、氧化鋁等無機材料，也可以是環氧類樹脂、丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、矽酮系樹脂等有機材料。絕緣層342的材質也可以是感光性的材料。
絕緣層343設置於絕緣層342上。絕緣層343例如具有用於在絕緣層342上形成布線層352的壁的作用。絕緣層343的材質可以是氧化矽、氧化鋁等無機材料，也可以是環氧類樹脂、丙烯酸系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、矽酮系樹脂等有機材料。絕緣層343的材質也可以是感光性的材料。
布線層352設置於無電鍍層351上。在圖23所示的例子中，布線層352經由無電鍍層351以及布線層350，與第二電極36電連接。即布線層352與壓電元件30電連接。在圖示的例子中，布線層352經由形成於絕緣層342的接觸孔342b，與第二電極36連接。布線層352的材質例如與布線層350的材質相同。
如圖22所示，布線層352具有第一部分353a、第二部分353b、第三部分353c、第四部分353d。第一部分353a與壓電元件30a、30d的第二電極36電連接。第一部分353a在在俯視面中從振動體部12通過第一系列接部16並延伸突出支承部14的邊(與接觸部20相反的一側的邊)14a附近。第二部分353b與壓電元件30e的第二電極36電連接。第二部分353b在在俯視面中從振動體部12通過第二連接部18並延伸突出邊14a附近。第三部分353c與壓電元件30b、30c的第二電極36電連接。第三部分353c在在俯視面中從振動體部12通過第二連接部18並延伸突出到邊14a附近。第四部分353d與第一電極32電連接。第四部分353d在在俯視面中從振動體部12通過第一系列接部16並延伸突出到邊14a附近。
圖24是示意性表示壓電驅動裝置300的圖18的xxiv-xxiv線剖視圖。如圖24所示，第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102沿基板10的厚度方向層疊。壓電振動體101、102以使第一壓電振動體101的第一面10a與第二壓電振動體102的第一面10a對置的方式接合。具體而言，第一壓電振動體101的布線層352、與第二壓電振動體102的布線層352接合。在圖示的例子中，第一壓電振動體101的布線層352、與第二壓電振動體102的布線層352經由粘合劑2接合。粘合劑2例如是導電性粘合劑。由此，能夠將第一壓電振動體101的布線層352、與第二壓電振動體102的布線層352電連接。第一壓電振動體101的基板10與第二壓電振動體102的基板10之間的距離例如是20μm左右。
此外，第一壓電振動體101的布線層352、第二壓電振動體102的布線層352可以通過金屬結合(cu-cu接合或者au-au接合)而接合。由此，不使用粘合劑，也能夠使壓電振動體101、102牢固接合。
圖25是示意性表示壓電驅動裝置300的圖18的xxv-xxv線剖視圖。如圖25所示，壓電振動體101、102的絕緣層340具有側面340a。壓電振動體101、102的絕緣層342具有側面340a和連接的側面342a。壓電振動體101、102的布線層352具有側面342a和連接的側面352a。如圖18～圖20、圖25所示，壓電驅動裝置300具有端子80、82、84、86。
這裡，第一壓電振動體101的基板10是第一基板。第一壓電振動體101的壓電元件30是第一壓電元件。第一壓電振動體101的布線層352是第一布線層。第一壓電振動體101的絕緣層340、342構成了第一絕緣部344。第一絕緣部344設置在第一基板與第一布線層之間。
另外，第二壓電振動體102的基板10是第二基板。第二壓電振動體102的壓電元件30與作為第二壓電元件的第二壓電振動體102的布線層352是第二布線層。第二壓電振動體102的絕緣層340、342構成了第二絕緣部346。第二絕緣部346設置在第二基板與第二布線層之間。
如圖25所示，端子80與壓電振動體101、102的布線層352的側面352a連接。在圖示的例子中，如圖25所示，端子80與壓電振動體101、102的絕緣層340的側面340a的一部分、以及絕緣層342的側面342a連接。即端子80設置於側面340a的一部分以及側面342a、352a。端子80以比壓電振動體101、102的基板10的側面10c更向外側突出的方式設置。即如圖18所示，端子80具有在在俯視面中不與壓電振動體101、102重疊的部分。端子80在在俯視面中從支承部14的邊14a向外側突出。邊14a例如是由側面10c形成的邊。端子80不與壓電振動體101、102的基板10接觸，而分離地設置。端子82、84、86例如具有與端子80相同的形狀以及大小。
端子80、82、84、86是通過無電鍍形成的無電鍍層。端子80～86可以由含有鎳以及磷的層(ni-p層)構成。或者端子80～86可以由ni-p層、和以覆蓋ni-p層的方式設置的金層構成。或者，端子80～86可以由ni-p層、以覆蓋ni-p層的方式設置的鈀層、以覆蓋鈀層的方式設置的金層構成。
此外，如圖24所示，布線層352的設置有端子80、82、84、86的側面352a以外的側面352b例如被絕緣層343覆蓋。因此，在布線層352的側面352b沒有形成端子(無電鍍層)。由此，能夠抑制無電鍍的材料浪費。並且，在不需要的部分不實施無電鍍，所以能夠相應地抑制因無電鍍層阻礙壓電驅動裝置300的動作。
端子80例如經由布線層352的第一部分353a，與壓電元件30a、30d的第二電極36電連接。端子82例如經由布線層352的第二部分353b，與壓電元件30e的第二電極36電連接。端子84例如經由布線層352的第三部分353c，與壓電元件30b、30c的第二電極36電連接。端子86例如經由布線層352的第四部分353d，與壓電元件30a、30b、30c、30d、30e的第一電極32電連接。端子86可以作為地線而具有基準電位。在壓電驅動裝置300中，使端子80～86與驅動電路連接，由此對壓電元件30a～30e的壓電體層34外加電壓，能夠使振動體部12振動。
在壓電驅動裝置300的壓電振動體101、102中，如圖25所示，在支承部14以及連接部16、18設置有第一導電層33、絕緣層35、第二導電層37、絕緣層340、342、布線層350、352、以及無電鍍層351。由此，例如，在各壓電振動體101、102中，能夠減小設置于振動體部12、支承部14、以及連接部16、18上部件的厚度(高度)的差。即在各壓電振動體101、102中，能夠提高厚度的均勻性。因此，在層疊壓電振動體101、102時，能夠抑制在壓電振動體101、102之間產生間隙。由此，能夠提高壓電振動體101、102的接合強度。
此外，第一導電層33、絕緣層35以及第二導電層37的材質分別與第一電極32、壓電體層34第二電極36的材質相同。第一導電層33絕緣層35以及第二導電層37可以分別在形成第一電極32、壓電體層34、第二電極36的工序中形成。壓電體層34不被導電層33、37外加電壓。例如，第一導電層33與第一電極32電分離，第二導電層37與第二電極36電分離。在圖25所示的例子中，第二導電層37與端子80電連接，但第二導電層37也可以與端子80電分離。
圖26是用於說明壓電驅動裝置300的端子80與驅動電路110的電連接方法的圖。此外，方便起見，在圖26中簡化圖示出了壓電振動體101、102。
如圖26所示，端子80與軟性基板(外部布線)120、壓電振動體101、102的布線層352電連接。具體而言，軟性基板120具有絕緣基板122、設置於絕緣基板122的布線層124，端子80將布線層352與布線層124電連接。布線層124例如是金層、銅層。此外，在端子82、84、86中，與端子80相同，將軟性基板(外部布線)120與壓電振動體101、102的布線層352連接。軟性基板120將端子80與驅動電路110電連接。
如圖26所示，軟性基板120壓電振動體101、102例如通過粘合劑3接合。粘合劑3在端子80、82、84、86的周圍設置在軟性基板120與壓電振動體101、102之間。粘合劑3例如有絕緣性。
壓電驅動裝置300例如具有以下特徵。
在壓電驅動裝置300中，端子80、82、84、86與壓電振動體101、102的布線層352的側面352a連接，並且以比壓電振動體101、102的基板10的側面10c更朝外側突出的方式設置。因此，在壓電驅動裝置300中，使用軟性基板120作為外部布線，例如，能夠將驅動電路110與布線層352電連接。由此，在壓電驅動裝置300中，與使用跨接線將驅動電路110與布線層352電連接的情況相比，能夠實現小型化。並且，在壓電驅動裝置300中，能夠簡化外部布線的拉繞，能夠容易進行驅動電路110與布線層352的電連接。例如，在使用跨接線使驅動電路110與布線層352電連接的情況下，在層疊多個壓電振動體的情況下，需要用於拉繞跨接線的空間，存在裝置大型化的情況。
在壓電驅動裝置300中，端子80、82、84、86是無電鍍層。因此，在壓電驅動裝置300中，例如使作為催化劑的鈀有選擇地附著於布線層352的側面352a，能夠有選擇地形成端子80～86。由此，在壓電驅動裝置300中，例如即使基板10是晶圓狀態，也能夠容易形成端子80～86。另外，即使第一壓電振動體101的基板10與第二壓電振動體102的基板10之間的距離小到20μm左右，也能夠容易形成端子80～86。例如在通過濺射法等形成端子80～86的情況下，需要從正交於基板10的厚度方向的方向進行濺射，存在無法容易形成端子80～86的情況。
並且，無電鍍層能夠通過浸入液體來形成。因此，在壓電驅動裝置300中，通過形成端子80～86，能夠抑制對布線層352造成損傷。另外，在壓電驅動裝置300中，例如，能夠以低成本形成端子80～86。
並且，在壓電驅動裝置300中，例如，與使用ag膏作為端子的情況相比，能夠降低阻力。例如，ag膏的電阻率是2ωcm，作為無電鍍層的端子80～86的ni-p層的電阻率是0.7ωcm。
在壓電驅動裝置300中，包含設置在第一壓電振動體101的基板10與布線層352之間的第一絕緣部344、設置在第二壓電振動體102的基板10與布線層352之間的第二絕緣部346，端子80～86與絕緣部344、346的側面340a、342a連接。因此，在壓電驅動裝置300中，在作為無電鍍層的端子80～86從布線層352的側面352a各向同性地生長的情況下，利用絕緣部344、346，能夠抑制端子80～86與壓電振動體101、102的基板10接觸。由此，在壓電驅動裝置300中，在壓電振動體101、102的基板10間，能夠抑制漏電電流經由端子80～86流動。
在壓電驅動裝置300中，基板10由矽基板11a和設置於矽基板11a上的作為絕緣層的基底層11b構成。因此，在壓電驅動裝置300中，即使端子80～86與基板10接觸，在壓電振動體101、102的基板10間也能夠抑制漏電電流經由端子80～86流動。
此外，基板10可以僅由利用高阻力矽(例如超過10000ωcm的矽)構成的矽基板11a構成。在這種情況下，在壓電振動體101、102的基板10間，能夠抑制漏電電流經由端子80～86流動。但是，在使用高阻力矽情況下，與使用通常的矽基板的情況相比，成本提高。
在壓電驅動裝置300中，軟性基板120與壓電振動體101、102通過絕緣性的粘合劑3接合。因此，在壓電驅動裝置300中，在壓電振動體101、102的基板10間，能夠抑制漏電電流經由端子80～86流動。
在壓電驅動裝置300中，端子80～86具有以覆蓋ni-p層的方式設置的金層。因此，在軟性基板120的布線層124的材質是金的情況下，能夠利用金屬結合(au-au結合)，將端子80～86將軟性基板120接合。並且，在壓電驅動裝置300中，例如，通過au-au結合以及粘合劑3，能夠使軟性基板120與壓電振動體101、102牢固地接合。因此，在壓電驅動裝置300中，能夠抑制因振動體部12的振動而使軟性基板120與壓電振動體101、102的連接切斷。因此，壓電驅動裝置300能夠具有很高的可靠性。另外，在壓電驅動裝置300中，能夠提高品質。
在壓電驅動裝置300中，端子80～86具有設置在ni-p層與金層之間的鈀層。因此，在壓電驅動裝置300中，利用鈀層，能夠抑制ni-p層與金層之間的擴散。
2.2.壓電驅動裝置的製造方法
接下來，參照附圖來說明第二實施方式的壓電驅動裝置300的製造方法。圖27是用於說明第二實施方式的壓電驅動裝置300的製造方法的流程圖。圖28～圖30是示意性表示第二實施方式的壓電驅動裝置300的製造工序的剖視圖。此外，圖28以及圖29表示與圖24相同的剖面，圖30表示與圖25相同的剖面。
第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102基本通過相同的製造方法形成。因此，以下使用圖23、如28、圖29，說明第一壓電振動體101的製造方法。第一壓電振動體101的製造方法的說明基本能夠適用於第二壓電振動體102的製造方法。
如圖28所示，在基板10的振動體部12上形成第一電極32(s1)。第一電極32例如通過濺射法、cvd(chemicalvapordeposition)法、基於真空蒸鍍法等成膜、以及刻畫圖案(基於光刻以及蝕刻的刻畫圖案)形成。在本工序中，可以在基板10的支承部14上以及連接部16、18上形成第一導電層33(參照圖25)。此外，例如在矽基板11a上通過濺射法、cvd法形成基底層11b從而得到基板10。
此外，基板10可以是晶圓狀態。即雖然未圖示，但也可以在基板10的周圍設置框部，基板10經由被切斷部連接於框部。在這種情況下，基板10、框部以及被切斷部一體地設置。
接下來，在第一電極32上形成壓電體層34(s2)。壓電體層34例如在反覆基於液相法的前驅體層的形成和該前驅體層的結晶化後，通過刻畫圖案形成。液相法是使用包含薄膜(壓電體層)的結構材料的原料液將薄膜材料成膜的方法，具體而言，有溶膠-凝膠法、mod(metalorganicdeposition)法等。結晶化在氧環境中通過700℃～800℃的熱處理進行。在本工序中，可以在第一導電層33上形成絕緣層35(參照圖25)。
接下來，在壓電體層34形成第二電極36(s3)。第二電極36例如通過與第一電極32相同的方法形成。此外，雖然未圖示，但第二電極36的刻畫圖案與壓電體層34的刻畫圖案可以作為同一工序進行。在本工序中，可以在絕緣層35上形成第二導電層37(參照圖25)。
通過以上的工序，能夠在基板10的振動體部12上形成壓電元件30。
如圖29所示，以覆蓋壓電元件30的方式，形成具有無機絕緣層341a以及有機絕緣層341b的絕緣層340(s4)。無機絕緣層341a以及有機絕緣層341b例如通過旋塗法、cvd法形成。接下來，將絕緣層340刻畫圖案，形成接觸孔340b。
接下來，在第二電極36上以及絕緣層340上形成布線層350(s5)。布線層350例如通過電鍍(電解電鍍)法、基於濺射法的成膜以及刻畫圖案等形成。
接下來，以覆蓋布線層350的方式，形成無電鍍層351(s6)。無電鍍層351通過無電鍍法形成。具體而言，在使作為催化劑的鈀有選擇地附著於布線層350的表面後，通過無電鍍法，在布線層350的表面有選擇地形成無電鍍層351。
如圖23所示，以覆蓋無電鍍層351的方式，形成絕緣層342、343(s7)。具體而言，在形成絕緣層342後，形成絕緣層343。絕緣層342、343例如通過旋塗法、cvd法形成。在絕緣層342、343的材質是感光性的材料情況下，可以不通過蝕刻而是通過曝光、顯影以及烘烤將絕緣層342、343刻畫圖案。例如，在烘烤絕緣層342、343的情況下，能夠抑制布線層350因無電鍍層351而被氧化。此外，在絕緣層342、343的材質不是感光性的材料的情況下，通過光刻以及蝕刻將絕緣層342、343刻畫圖案。
通過以上的工序，能夠形成具有絕緣層340、342的絕緣部344、346(參照圖25)。
接下來，在電極32、36上以及絕緣層342上形成布線層352(s8)。布線層352例如通過與布線層350相同的方法形成。
通過以上的工序，能夠形成第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102。此外，在基板10是晶圓狀態的情況下，第一壓電振動體101與第二壓電振動體102可以形成為不同的晶圓。
如圖24所示，以使第一壓電振動體101的基板10的第一面10a、與第二壓電振動體102的基板10的第一面10a對置的方式，將第一壓電振動體101與第二壓電振動體102接合(s9)。具體而言，經由粘合劑2將第一壓電振動體101的布線層352與第二壓電振動體102的布線層352接合。
如圖30所示，在布線層352的側面352a有選擇地附著作為無電鍍法的催化劑的鈀p(s10)。鈀p例如通過公知的方法附著。
如圖25所示，在布線層352的側面352a形成端子80、82、84、86(s11)。具體而言，在側面352a的附著有鈀p的部分有選擇地形成端子80～86。端子80～86通過無電鍍法形成。在端子80～86具有ni-p層、鈀層以及金層的情況下，的ni-p層例如通過利用次磷酸還原鎳層而形成(通過還原型無電鍍法形成)。鈀層以及金層例如通過置換型無電鍍法形成。
在工序(s11)中，端子80～86以與壓電振動體101、102的布線層352的側面352a連接且比壓電振動體101、102的基板10的側面10c更向外側突出的方式形成。端子80～86以與絕緣部344、346的側面340a、342a連接的方式形成。端子80～86以與壓電振動體101、102的基板10分離的方式形成。
此外，雖然未圖示，但在基板10是晶圓狀態的情況下，在工序(s11)後，通過蝕刻等將被切斷部切斷，使基板10與框部分離(晶片化)。
通過以上的工序，能夠製造壓電驅動裝置300。
在壓電驅動裝置300的製造方法中，包含以與壓電振動體101、102的布線層352的側面352a連接且比壓電振動體101、102的基板10的側面10c更向外側突出的方式形成端子80～86的工序(s11)。因此，在壓電驅動裝置300的製造方法中，可製造能夠實現小型化的壓電驅動裝置300。
2.3.壓電驅動裝置的變形例
接下來，參照附圖來說明第二實施方式的變形例的壓電驅動裝置。圖31是示意性表示第二實施方式的變形例的壓電驅動裝置400的剖視圖。
以下在第二實施方式的變形例的壓電驅動裝置400中，具有與第二實施方式的壓電驅動裝置300的結構部件相同的功能的部件標註相同的附圖標記，省略其詳細的說明。
在上述壓電驅動裝置300中，如圖26所示，各包含一個第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102。與此相對，在壓電驅動裝置400中，如圖31所示，各包含多個第一壓電振動體101以及第二壓電振動體102。
在壓電驅動裝置400中，第一壓電振動體101、第二壓電振動體102、端子80、82、84、86構成了接合體410。接合體410設置有多個。在圖示的例子中，接合體410設置有2個。接合體410沿基板10的厚度方向層疊有多個。
在相鄰的接合體410中，一方的接合體410的第一壓電振動體101的基板10、與另一方的接合體410的第二壓電振動體102的基板10通過粘合劑402接合。粘合劑402例如有絕緣性。
在壓電驅動裝置400中，接合體410沿基板10的厚度方向層疊有多個。因此，在壓電驅動裝置400中，與接合體410僅形成有一個的情況相比，能夠實現高輸出化。
並且，在壓電驅動裝置400中，即使在接合體410層疊有多個的情況下，也能夠使用軟性基板120，能夠簡化外部布線的拉繞。因此，在壓電驅動裝置400中，能夠容易進行驅動電路110與布線層352的電連接。
3.第三實施方式
3.1.壓電驅動裝置
接下來，參照附圖來說明第三實施方式的壓電驅動裝置。
這裡，使壓電體振動來驅動被驅動體的壓電促動器(壓電驅動裝置)不需要磁鐵、線圈，所以在各種領域中被利用。例如在日本特開2004-320979號公報中公開的壓電驅動裝置是在板狀的部件的兩個面的每一個上配置有2行2列的四個壓電元件的結構，成為利用合計為8個壓電元件產生振動的結構。在上述板狀部件的一端設置有用於與作為被驅動體的轉子接觸並使轉子旋轉的突起部。若對配置於四個壓電元件中的對角的兩個壓電元件外加交流電壓，則這兩個壓電元件進行伸縮運動，由此突起部進行往復運動或者橢圓運動。而且，根據該加強板的突起部的往復運動或者橢圓運動，作為被驅動體的轉子朝規定的旋轉方向旋轉。另外，通過將外加交流電壓的兩個壓電元件切換為另外兩個壓電元件，從而能夠使轉子朝相反方向旋轉。
另外，公知有使壓電驅動體(壓電振動體)沿厚度方向重疊來增大輸出的堆疊結構的壓電驅動裝置(例如，日本特開平08-237971號公報)。該壓電驅動裝置的壓電振動體被彈性支承體支承。
例如在利用壓電驅動裝置構成馬達來產生動力的情況下，作為基本要求之一，可舉出提高驅動力(輸出)。作為一個例子，在上述專利文獻2公開的裝置中，進行了利用堆疊結構提高輸出的嘗試。
然而，在使形成有壓電元件的振動體堆疊(層疊)於板狀部件的表面的情況下，在板狀部件的形成有壓電元件的區域、與沒有形成壓電元件的區域產生厚度的差。因此，在製造層疊體的壓接等工序中，板狀部件容易破損。另外，在板狀部件不破損的情況下在板狀部件產生殘留應力的狀態下層疊，振動特性產生不良情況。
另外，在為了將壓電驅動裝置相對於構造件等固定而設置的壓電驅動裝置的固定部分(固定部)、與壓電驅動裝置的振動的部分(振動部)的厚度不同的情況下，在形成層疊體的情況下，在壓接等工序中壓電驅動裝置容易折斷或破裂，另外，殘留應力容易剩餘。因此，特別擔心固定部與振動部之間的區域(連接部等)的破損。
本發明的若干實施方式的目的之一是提供多個振動單元以平坦性良好的狀態層疊而難以產生破損等的壓電驅動裝置、以及具備這樣的壓電驅動裝置的馬達、機器人以及泵。
第三實施方式的壓電驅動裝置500包含多個振動單元501。而且，壓電驅動裝置500以使振動單元501重疊的方式配置而構成。以下在說明了振動單元501之後，說明振動單元501的厚度以及配置等。
3.1.1.振動單元
首先，參照附圖來說明第三實施方式的壓電驅動裝置的振動單元。圖32是示意性表示第三實施方式的振動單元501的振動板510的俯視圖。圖33是示意性表示第三實施方式的振動單元501的俯視圖。圖34是示意性表示第三實施方式的振動單元501的圖33的xxxiv-xxxiv線剖視圖。圖35是示意性表示本實施方式的振動單元501的圖33的xxxv-xxxv線剖視圖。
本實施方式的振動單元501包含振動板510、第一電極532、第一壓電體層534、第二電極536、第三電極542、第二壓電體層544、第四電極546。
3.1.1.1.振動板
圖32是俯視振動板510的示意圖。振動板510包含固定部512、振動部514、連接部516、突起部518。
振動板510具有平板狀的形狀。如圖32所示，振動板510的振動部514是具有長邊方向和與長邊方向正交的短邊方向的形狀。在圖示的例子中，振動板510的振動部514的俯視形狀為長方形。長邊方向是長邊延伸的方向，短邊方向是短邊延伸的方向。在振動部514設置後述的壓電元件(第一電極532、第一壓電體層534以及第二電極536的層疊構造)，驅動該壓電元件從而能夠變形以及振動。振動部514的俯視形狀在圖示的例子中為矩形形狀，但沒有特別限定。另外，振動部514的大小、厚度也沒有特別限定。
在振動板510的長邊方向的一端設置有突起部518。突起部518可以與振動部514一體地設置，也可以獨立地形成並利用粘合劑等將該突起部518粘合于振動部514而設置。突起部518例如與未圖示的轉子(後述)抵接，突起部518以在俯視面中描繪出圓～橢圓的軌跡的方式運動，從而能夠使轉子旋轉。這樣的突起部518的運動通過振動部514的伸縮振動以及彎曲振動來實現。振動部514的振動方式是任意的，通過設置于振動部514的壓電元件實現。突起部518的材質例如是陶瓷(具體而言是氧化鋁(al2o3)、氧化鋯(zro2)、氮化矽(si3n)等)。
另一方面，如圖32所示，振動板510具有固定部512。固定部512是用於將振動單元501固定於其它部件的部位。本實施方式的壓電驅動裝置500包含多個振動單元501，但固定部512設置於每一個振動單元501的振動板510。固定部512也可用於將振動單元501與其它振動單元501重疊並固定。
在圖示的例子中，固定部512在俯視面中分別設置于振動部514的短邊方向的兩側。固定部512的設置位置、個數沒有特別限定。固定部512的大小也沒有特別限定，例如，在不阻礙振動部514的振動的範圍，振動部514可大可小。
在圖示的例子中，在各固定部512分別各形成有三個適於螺紋固定等而形成的孔511。孔511是貫通振動板510的貫通孔。孔511可以用於將多個振動單元501相互固定，也可以利用孔511，在形成壓電驅動裝置500時將振動單元501的組固定於其它部件來使用。此外，在圖示的例子中，例示出了在固定部512形成孔511的實施方式，但只要能夠利用其它方法、結構(例如，夾持部件(夾子等))將多個振動單元501相互固定，或將振動單元501的組固定於其它部件，則未必需要孔511。
利用振動板510的固定部512固定振動單元501，但通過固定振動板510，由此將振動單元501的與固定部512對應的部分(以下，在振動單元501中將附圖標記標為固定部512a。)固定。另外，在本實施方式的振動單元501的振動板510的固定部512形成第三電極542、第二壓電體層544、第四電極546。這樣的結構可以避開孔511而形成(參照圖33)。另外，考慮到絕緣性等也可以將孔511配置為貫通上述結構。
在振動板510形成有將固定部512與振動部514連接的連接部516。連接部516以使固定部512支承振動部514的方式設置。連接部516支承振動部514，優選以不阻礙振動部514的振動(動作)的方式設置。例如，連接部516設置于振動部514振動時的振動的關節附近。另外，例如，如圖所示，連接部516形成為比振動部514細且機械強度變小。然而，振動部514例如被轉子等按壓，所以連接部516被設計為具有不因這樣的作用力而破損的強度。
在圖示的例子中，連接部516從一個振動部514，相對於兩個固定部512，分別各延伸3根而形成。連接部516的設置位置、個數、形狀等沒有不限定，可以根據壓電驅動裝置500的用途適當地設計。
振動板510例如是矽基板。振動板510的材質可以是矽、金屬、氧化物、氮化物等，另外也可以是它們的層疊體、複合材料。可以在振動板510適當地設置作為導電體(電極等)、電介質、壓電體、絕緣體等發揮功能的層。而且，這些層可以設置于振動板510的整個面，也可以設置于振動板510的兩面。
在振動板510形成導電體(電極等)、電介質、壓電體、絕緣體等層。振動板510的厚度不需要均勻。例如，振動板510的連接部516a的厚度可以比振動部514、固定部512的厚度小。另外，振動板510的特定的部分也可以與其它部分的厚度不同。這樣的構造例如在振動板510由矽基板形成的情況下能夠比較容易形成。但是，詳細後述，至少在形成有振動單元501的狀態下，相當于振動板510的固定部512的部分(固定部512a)的振動單元501的厚度優選為與相當于振動部514的部分(以下，在振動單元501中將附圖標記標為振動部514a。)的振動單元501的厚度相同。
此外，在本說明書中，「相同」不僅指完全相同，還包含在考慮測定誤差而相同的情況、以及在不破壞功能的範圍內相同的情況。因此，「一方的厚度與另一方的厚度相同」這樣的表現考慮到測定誤差則是指兩者的厚度的差在一方的厚度的±20％以內，優選為±15％以內，更優選為±10％以內，進一步優選為±5％以內，特別優選為±3％以內。
3.1.1.2.第一電極
第一電極532設置于振動板510的振動部514的上方。可以在第一電極532與振動板510之間形成例如具有緊貼、結晶控制、取向控制、絕緣等功能的層。
第一電極532可以形成于振動部514的整個面，也可以形成于振動部514的一部分。在圖33所示的例子中，第一電極532在振動板510的振動部514以及連接部516的上方整面地形成。另外，在圖33所示的例子中，第一電極532與第三電極542(後述)一體地形成。這樣，第一電極532與第三電極542電連接。
此外，在圖33中，省略畫出位於比第一壓電體層534以及第二壓電體層544、以及第二電極536以及第四電極更靠上方的部件。
第一電極532的設置于振動部514的區域的一部分或者全部與第二電極536對置而配置，在該部分，作為壓電元件的一方的電極發揮功能。第一電極532由金屬、合金、導電性氧化物等具有導電性的材質形成。
第一電極532的厚度例如在10nm以上、1μm以下，優選為20nm以上、800nm以下，更優選為30nm以上、500nm以下，進一步優選為50nm以上、300nm以下。
第一電極532例如可以由銥層、設置於銥層上的鉑層構成。此時，銥層的厚度例如在5nm以上、100nm以下。而且，鉑層的厚度例如在50nm以上、300nm以下。
此外，作為第一電極532的材質例如可以例示出鎳、銥、鉑、ti、ta、sr、in、sn、au、al、fe、cr、cu等各種金屬、它們的導電性氧化物(例如氧化銥等)、鍶和釕的複合氧化物(srruox：sro)、鑭和鎳的複合氧化物(laniox：lno)等。第一電極532可以是例示出的材料的單層構造，也可以是層疊多個材料的構造。另外，雖然沒有例示，但第一電極532可以通過半導體製造等的通用方法進行蝕刻、刻畫圖案。
3.1.1.3.第一壓電體層
第一壓電體層534設置于振動板510的振動部514的上方的第一電極532的上方。可以在第一電極532與第一壓電體層534之間形成例如具有緊貼、結晶控制、取向控制、絕緣等功能的層。這裡作為在設置緊貼層的情況下的緊貼層的材質例如有tiw層、ti層、cr層、nicr層或它們的層疊體。第一壓電體層534位於第一電極532與第二電極536之間。
第一壓電體層534可以形成於第一電極532的整個面的上方，也可以形成於一部分的上方。另外，第一壓電體層534也可以在沒有形成第一電極532的振動板510的上方形成。如圖33～圖35所示，設置于振動板510的振動部514的第一電極532的上方。另外，第一壓電體層534也可以設置於連接部516的上方，但在連接部516構成壓電元件情況下優選考慮振動部514的振動而設置。並且，在第一壓電體層534設置於連接部516的上方的情況下，且在不構成壓電元件的情況下，優選以不使連接部516的剛性變得過高的方式，考慮振動板510的連接部516的厚度、第一壓電體層534的厚度來設置。
在圖33～圖35所示的例子中，第一壓電體層534被刻畫圖案，在沒有構成壓電元件的部分被除去。第一壓電體層534可以在與第二壓電體層544相同的工序中形成。另外，雖然未圖示，但第一壓電體層534與第二壓電體層544可以一體地形成。
第一壓電體層534在被第一電極532以及第二電極536夾著的部分構成壓電元件，從兩電極外加電壓從而能夠通過電氣機械轉換的作用而變形。
第一壓電體層534的厚度例如在50nm以上、20μm以下，優選為1μm以上、7μm以下。因此，第一電極532、第一壓電體層534以及第二電極536重疊地配置而構成的壓電元件是薄膜壓電元件。若第一壓電體層534的厚度在該範圍，則能夠充分得到振動單元501的輸出，即使提高向第一壓電體層534的外加電壓也難以引起絕緣破壞。另外，若第一壓電體層534的厚度在該範圍，則第一壓電體層534難以產生裂縫。
作為第一壓電體層534的材質可舉出鈣鈦礦型氧化物的壓電材料。更具體而言，第一壓電體層534的材質優選用通式abo3表示的鈣鈦礦型氧化物(例如，a含有pb，b含有zr以及ti。)。作為這樣的材料的具體例可舉出鋯鈦酸鉛(pb(zr，ti)o3)(以下將其簡寫為「pzt」)、鋯鈦鈮酸鉛(pb(zr，ti，nb)o3)(以下將其簡寫為「pztn」。)、鈦酸鋇(batio3)、鈮酸鉀鈉((k，na)nbo3)等。這些中，作為第一壓電體層534的材質，因pzt以及pztn壓電特性良好，故特別優選。另外，雖然未例示，但第一壓電體層534可以通過半導體製造等的通用方法進行蝕刻、刻畫圖案。
3.1.1.4.第二電極
第二電極536設置於第一壓電體層534的上方。在第二電極536與第一壓電體層534之間形成有例如具有緊貼、結晶控制、取向控制、絕緣等功能的層。這裡作為設置緊貼層的情況下的緊貼層的材質例如有tiw層、ti層、cr層、nicr層、它們的層疊體。
第二電極536的設置于振動部514的區域的一部分或者全部與第一電極532對置而配置，該部分作為壓電元件的一方的電極發揮功能。
第二電極536與第一電極532以及第一壓電體層534成為組，只要能夠形成壓電元件，可以形成于振動部514的整個面。即若將第一電極532刻畫圖案，則即使第二電極536形成于振動部514的整個面也能夠構成規定的壓電元件的組。即在圖示的例子中，第一電極532作為多個壓電元件的共用電極，第二電極536作為多個壓電元件的單獨電極，但也可以是第二電極536作為多個壓電元件的共用電極，第一電極532作為多個壓電元件的單獨電極。另外，第二電極536可以與第四電極546電連接。第二電極536的厚度例如在1μm以上、10μm以下。第二電極536例如是cu層、au層、al層、它們的層疊體。
3.1.1.5.壓電元件
如上述那樣，利用第一電極532、第一壓電體層534以及第二電極536的組，在振動板510的振動部514的上方構成壓電元件，但上述壓電元件的形狀、個數、配置等只要振動部514能夠產生規定的振動則是任意的。在圖示的例子中，壓電元件在振動部514的上方形成有5個。而且通過未圖示的布線將適當的電壓外加於各壓電元件的電極，由此能夠使振動單元501彎曲振動或伸縮振動。
3.1.1.6.第三電極
振動單元501在固定部512a具有第三電極542。第三電極542設置于振動板510的固定部512的上方。可以在第三電極542與振動板510之間形成例如具有緊貼、結晶控制、取向控制、絕緣等功能的層。
第三電極542可以形成於固定部512的整個面，也可以形成於固定部512的一部分。在圖33所示的例子中，第三電極542形成于振動板510的固定部512的上方。另外，在圖33所示的例子中，第三電極542與第一電極532一體地形成。這樣，第三電極542可以與第一電極532電連接。
第三電極542的設置於固定部512的區域的一部分或者全部與第四電極546對置而配置。第三電極542在該部分可以作為電容器的一方的電極發揮功能。第三電極542由金屬、合金、導電性氧化物等具有導電性的材質形成。第三電極542的厚度以及材質例如可以與第一電極532相同。
3.1.1.7.第二壓電體層
振動單元501在固定部512a具有第二壓電體層544。第二壓電體層544設置于振動板510的固定部512的上方的第三電極542的上方。可以在第三電極542與第二壓電體層544之間形成例如具有緊貼、結晶控制、取向控制、絕緣等功能的層。第二壓電體層544位於第三電極542與第四電極546之間。
第二壓電體層544可以形成於第三電極542的整個面的上方，也可以形成於一部分的上方。另外，第二壓電體層544可以在沒有形成第三電極542的振動板510的上方形成。如圖33、圖35所示，設置于振動板510的固定部512的第三電極542的上方。另外，第二壓電體層544在第一壓電體層534設置於連接部516a的上方情況下也可以與第一壓電體層534一體。
在圖33、圖35所示的例子中，第二壓電體層544被刻畫圖案，在沒有構成電容器部分被除去。第二壓電體層544可以在與第一壓電體層534相同的工序中形成。
第二壓電體層544能夠在被第三電極542以及第四電極546夾著的部分構成電容器。此外，第二壓電體層544設置於固定部512，通過螺釘等構造件被限制所以難以變形，施加的電氣能量難以轉換為機械能量，因此能夠作為良好的電容器(電容)來利用。第二壓電體層544的厚度以及材質與第一壓電體層534相同。
3.1.1.8.第四電極
振動單元501在固定部512a具有第四電極546。第四電極546設置於第二壓電體層544的上方。可以在第四電極546與第二壓電體層544之間形成例如具有緊貼、結晶控制、取向控制、絕緣等功能的層。
第四電極546可以形成於固定部512的整個面。例如，若第三電極542被刻畫圖案，則即使第四電極546形成於固定部512的整個面也能夠構成規定的電容器。在圖示的例子中，第三電極542作為多個電容器的共用電極，第四電極546作為多個電容器的單獨電極，但也可以是第四電極546作為多個電容器的共用電極，第三電極542作為多個電容器的單獨電極。另外，第四電極546可以與第二電極536電連接。
第四電極546的設置於固定部512的區域的一部分或者全部與第三電極542對置而配置，該部分能夠作為電容器的一方的電極發揮功能。第四電極546的厚度以及材質可以與第二電極536相同。
3.1.1.9.其它的結構
第三實施方式的振動單元501可以包含其它結構。作為這樣的結構，例如可以包含層疊布線、用於布線的絕緣體的層、多個振動單元501的用於粘合的層等。以下說明用於設置布線層550的絕緣層560、以及與上述各電極電連接的布線層550。
3.1.1.9.1.布線層
本實施方式的振動單元501包含設置於第二電極536以及第四電極546的上方的布線層550。布線層550設置於絕緣層560(後述)的上方。布線層550在位於下方的絕緣層560、壓電體層設置接觸孔，從而能夠與位於其下方的導電體(電極等)電連接。
布線層550與第二電極536以及第四電極546的至少一個電連接。另外，布線層550可以與第一電極532、第三電極542連接。布線層550被適當地刻畫圖案從而能夠構成布線。例如，布線層550能夠形成布線，另外，也可以形成未圖示的墊(用於與外部連接端子)等。
布線層550的厚度例如在50nm以上、10μm以下，優選為100nm以上、5μm以下，更優選200nm以上、3μm以下，只要具有該程度的厚度，就能夠確保足夠的導電性。
並且，如圖34所示，布線層550在各個第二電極536上方可以以覆蓋第二電極536的方式形成。在圖34所示的例子中，布線層550經由形成於多個接觸孔的通路552相對於第二電極536電連接。這樣，能夠利用布線層550補充第二電極536的導電性。另外，這樣能使布線層550與第二電極536一起作為壓電元件的一方的電極發揮功能。這樣，布線層550的導電性良好，所以能夠提高壓電元件的電氣機械轉換效率，能夠提高振動單元501的可靠性。
布線層550的材質沒有特別限定，例如由鎳、銥、鉑、ti、ta、sr、in、sn、au、al、fe、cr、cu等各種金屬，它們的合金等導電性的材料形成。另外，雖然未例示，但布線層550可以通過半導體製造等的通用方法，進行蝕刻、刻畫圖案。另外，也可以在布線層550的下方形成接觸孔，形成通路552並與下方的導電體電連接等利用半導體製造等的通用方法進行。
布線層550可以設置多層，例如可以構成多層布線。另外，為了使布線層550成為多層布線，可以形成多層下述的絕緣層560。
3.1.1.9.2.絕緣層
絕緣層560至少設置於第二電極536以及第四電極546的上方。絕緣層560也可以設置在各電極與布線層550之間。並且，絕緣層560具有將電極、布線絕緣的功能。另外，絕緣層560也可以設置於布線層550的上方。若在布線層550的上方形成絕緣層560，則例如在鄰接的振動單元501的振動板510有導電性的情況下等，能夠將鄰接的振動單元501間絕緣。
絕緣層560例如是氧化矽、氮化矽、氧化鋁等氧化物絕緣體，能夠利用半導體製造等的通用方法形成。另外，能夠在絕緣層560的規定的位置形成接觸孔，利用半導體製造等的通用方法形成通路由此能夠進行規定的布線的連接。
3.1.1.9.3.其它
在圖33以及圖34所示的例子中，在一個振動單元501形成有1層布線層550，但為了形成規定的布線也可以形成多層布線層550。另外，在圖32～圖35的例子中，在振動板510的一側的主面設置有壓電元件、電容器，但也可以在振動板510雙方的主面設置有上述構成。
3.1.2.振動單元的厚度以及配置
本實施方式的振動單元501形成為在振動板510的固定部512以及振動部514實際成為相同的厚度。例如，如圖35所示，在振動部114a中從下方按順序層疊振動板510、第一電極532、第一壓電體層534、第二電極536、絕緣層560、布線層550以及絕緣層560的合計的厚度(圖中為厚度α)與在固定部512a中從下方按順序層疊振動板510、第三電極542、第二壓電體層544、第四電極546、絕緣層560、布線層550以及絕緣層560的合計的厚度(圖中為厚度β)相同而形成。
即考慮測定誤差，厚度α與厚度β的差例如在厚度α的±20％以內，優選為±15％以內，更優選為±10％以內，進一步優選為±5％以內，特別優選為±3％以內。此外，與在振動板510雙方的面形成壓電元件等的情況相同，使振動部114a的合計的厚度α與固定部512a的合計的厚度β相同而形成。
另外，振動板510、第一電極532、第一壓電體層534、第二電極536、絕緣層560、布線層550以及絕緣層560各自的厚度不需要與振動板510、第三電極542、第二壓電體層544、第四電極546、絕緣層560、布線層550以及絕緣層560各自的厚度相互對應。即例如，振動部114a的第一壓電體層534的厚度可以與固定部512a的第二壓電體層544的厚度不同，通過調節其它結構(例如絕緣層560、振動板510)的厚度，使合計的厚度α與合計的厚度β相同即可。
然而，在製造本實施方式的振動單元501時，振動部514a與固定部512a可以在同一工序中形成各層，所以使各自的厚度一致，由此能夠容易使合計的厚度α以及合計的厚度β相同。
圖36以及圖37是本實施方式的壓電驅動裝置500的剖面的示意圖。圖5以及圖6分別是與圖34以及圖35所示的振動單元501的剖面對應的位置的剖面。本實施方式的振動單元501在形成壓電驅動裝置500時，如圖36以及圖37所示，在與振動板510的板面垂直的方向重疊多個而配置。即振動單元501在形成壓電驅動裝置500時，在俯視面中重疊多個而配置。在圖示的例子中，振動單元501重疊三個而配置。
振動單元501重疊的個數沒有特別限定，根據壓電驅動裝置500的驅動力(輸出)、用途適當地設定。振動單元501重疊配置的方式也沒有特別限定，例如，如圖所示，各振動單元501的固定部512可以以相互重疊的方式配置。
重疊配置振動單元501的方法沒有特別限定，例如，可例示出向振動單元501的孔511插入共用的螺釘而機械固定的方法、利用粘合劑等將多個振動單元501間粘合的方法、對多個振動單元501間進行熱壓的方法等。並且，在將多個振動單元501間粘合的情況下，只要至少將振動單元501的固定部512a粘合就足夠了，但也可以將振動單元501的振動部514a粘合。另外，雖然可以將振動單元501的連接部516a粘合，但此時優選不阻礙振動部514a的振動。
這裡，若振動部514a的合計的厚度α與固定部512a的合計的厚度β不同，則在使多個振動單元501相互壓接時，各振動單元501產生向遠離振動板510的面的方向彎曲的應力。換言之，振動單元501的振動部514a以及固定部512a中，若以使較薄的區域比較厚的區域更接近的方式重疊並壓接，則在它們之間存在的連接部516a產生彎曲的應力。並且振動單元501的連接部516a與振動部514a以及固定部512a比較，在構造上較弱地形成。因此，上述應力容易集中在連接部516a。另外，這樣的彎曲的應力的程度在重疊的振動單元501的個數增加時，厚度的差累積而變得更大。若產生這樣的應力，則在振動單元501發生破壞或振動單元501不破壞的情況下，連接部516a也殘留有應力而形成壓電驅動裝置500。
與此相對，本實施方式的振動單元501中，振動部514a的合計的厚度α、與固定部512a的合計的厚度β相同。由此，在重疊配置時，難以產生彎曲的應力，特別是能夠抑制連接部516a的應力的集中、破壞。因此，在重疊時，振動單元501難以產生破壞，並且能夠在連接部516a難以產生應力的狀態下形成壓電驅動裝置500。另外，這樣的效果在振動單元501的個數增加時很顯著。
此外，振動單元501的振動部514a以及固定部512a的機械強度比連接部516a大。因此在振動部514a內以及固定部512a內，即使振動單元501的厚度不均勻，振動單元501也難以產生應力或發生破損。圖38是在第三實施方式的振動單元501中沿壓電元件的形狀形成絕緣層560的情況下的剖面的示意圖。例如，如圖38所示，在振動部514a沿壓電元件的形狀形成絕緣層560的情況下，振動部514a的合計的厚度α在振動部514a內不均勻，即使這樣，也能抑制應力集中於連接部516a，並且在振動部514a內產生的應力非常小。
3.1.3.電容器
如上述那樣，利用第三電極542、第二壓電體層544以及第四電極546的組，在振動板510的固定部512的上方(振動單元501的固定部512a)形成可作為電容器的構造，但上述電容器的形狀、個數、配置等是任意的。在圖示的例子中，可作為電容器的構造在兩個固定部512分別各形成有2個，合計4個。因此，若將各電極適當地連接，則能夠作為電容(電容器)發揮功能。
此外，第三電極542、第二壓電體層544以及第四電極546的組可以作為電容器發揮功能，但也可以僅被用作構造件。即在第三實施方式的振動單元501中，配置於固定部512a的第三電極542、第二壓電體層544以及第四電極546可以僅用於使固定部512a的厚度β與振動部514a的厚度α相同。換言之，在第三實施方式的振動單元501中，為了容易使固定部512a的厚度β與振動部114a的厚度α相同，在固定部512a也配置有與壓電元件相同的層疊構造體，但上述層疊構造體也能作為電容器使用。
圖39是俯視第三實施方式的振動單元502的示意圖以及驅動電路570的概念圖。在圖39中，省略位於比第二電極536以及第四電極546更靠上方的結構，由布線層550形成的布線通過線條畫示意性畫出。另外，振動單元502可以與上述振動單元501相同地形成突起部518以及孔511，但在圖39中為了便於說明而省略。
圖39所示的振動單元502在振動部514a、固定部512a以及連接部116的整個面形成壓電體的層，第一壓電體層534以及第二壓電體層544存在於被第二電極536以及第四電極546、與第一電極532以及第三電極542夾著的區域。並且，在振動單元502中，第一電極532以及第三電極542在振動板510的上方不是整個面地設置，在俯視面中的兩者的輪廓比振動板510的輪廓小。而且，構成壓電元件的第二電極536、與能夠構成電容器的第四電極546電連接。其它的結構與上述振動單元501相同，標註相同的附圖標記並省略說明。
如圖39所示，在振動單元502中，具有供設置于振動部514a的壓電元件、與設置於固定部512a的電容器共用的電極。因此，在從驅動電路570(電源)觀察的情況下，可以認為壓電元件以及電容器以並聯的方式連接。這樣，由第三電極542、第二壓電體層544以及第四電極546形成構造體可作為電容器使用。
驅動電路570至少具有驅動電壓產生電路572。在圖示的例子中，相互連接的第一電極532以及第三電極542成為接地電位，在驅動電壓產生電路572適當地連接各壓電元件以及電容器。驅動電路570向規定的電極間外加周期性變化的交流電壓或者脈動電壓，由此使振動單元超聲波振動。這裡，「脈動電壓」是指對交流電壓附加dc偏移的電壓，該電壓(電場)的方向是從一方的電極朝向另一方的電極的單向。
3.1.4.電感線圈
第三實施方式的振動單元501在具有布線層550的情況下，可以使用布線層550構成電感線圈。電感線圈除了布線層550之外，也可以形成上述各電極、其它導電層而構成。
電感線圈例如是線圈。線圈沒有特別限定，可舉出電導體的卷線。卷線的方式也可以適當地設計。在第三實施方式的振動單元中，布線層550單層或者多層地形成，在單層形成卷線的情況下，例如可以是俯視呈螺旋狀的方式、卷繞一圈的環狀的方式。另外，卷線在形成多層布線層550的情況下，通過形成通路等並適當地布線，能夠形成將導電體卷繞為筒狀形狀的方式的線圈。並且，利用第三實施方式的振動單元501的重疊配置，使相鄰配置的振動單元的布線層550相互電連接，能夠形成將導電體卷繞為筒狀的形狀的方式的線圈(參照圖43)。
圖40～圖42分別是俯視實施方式的振動單元503、振動單元504、振動單元505的示意圖以及驅動電路570的概念圖。在圖40～圖42中，省略位於比第二電極536以及第四電極546更靠上方的結構，由布線層550形成的布線通過線條畫示意性地畫出。另外，圖40～圖42的振動單元503、振動單元504、振動單元505可以與上述振動單元501相同，也形成有突起部518以及孔511，但在圖40～圖42中為了便於說明而省略。
並且，圖40～圖42所示的各振動單元在振動部114a、固定部512a以及連接部516a的整個面形成壓電體的層，第一壓電體層534以及第二壓電體層544存在於被第二電極536以及第四電極546、與第一電極532以及第三電極542夾著的區域。並且，第一電極532以及第三電極542在振動板510的上方不是整個面地設置，而是在俯視面中的兩者的輪廓比振動板510的輪廓小。而且，構成壓電元件的第二電極536、與可構成電容器的第四電極546的一部分電連接。其它的結構與上述振動單元501相同，標註相同的附圖標記並省略說明。
在圖40所示的振動單元503中，布線層550被刻畫圖案，形成有多個電感線圈554。在圖40的例子中，電感線圈554形成為螺旋形狀。換言之，圖40所示的電感線圈554成為在沿振動單元503的平面的方向具有導電路徑的卷線。另外，雖然沒有詳細圖示，但導線的兩端與布線(多層布線)、電極連接，構成電路的一部分。
在圖40所示的振動單元503中，電感線圈554形成有3個，且都形成于振動部514a。然而，也可以如圖41所示的振動單元504那樣形成於固定部512a。並且，雖然未圖示，但電感線圈554也可以形成于振動部514a以及固定部512a雙方。另外，形成的電感線圈554的個數也是任意的。
電感線圈554的大小、形狀任意，可以適應規定的電路結構來設計。另外，螺旋形狀的電感線圈554例如也可以在形成第一電極532的層形成。然而，電感線圈554為了能夠減小布線阻力，更優選形成於布線層550。
在圖42所示的振動單元505中，多層的布線層550分別被刻畫圖案，它們被通路連接並形成了電感線圈556。因此，在振動單元505的電感線圈556中，利用通路將成為多層布線的兩個布線層550連接，成為絕緣層560存在於卷線的內側的方式。換言之，圖42所示的電感線圈556成為在沿振動單元505的平面的方向以及厚度方向具有導電路徑的卷線。另外，雖然未圖示，但在電感線圈556中，也可以代替通路而在振動單元505的側面適當地設置導電體(導電塗料等)從而將多層布線電連接。並且，電感線圈556也可以形成於固定部512a。
圖43示意性地示出了相鄰配置的振動單元的布線層550相互電連接而構成電感線圈558的例子。在振動單元506中，能夠適當地設計布線層550進行刻畫圖案。而且，如圖43所示，利用通路將相鄰設置的振動單元506的布線層550連接而構成電感線圈558，成為包含振動板510的各結構存在於在卷線的內側的方式。換言之，圖43所示的電感線圈558成為在沿振動單元506的平面的方向以及厚度方向具有導電路徑的卷線。另外，雖然未圖示，但在電感線圈558中，也可以代替通路而在層疊的振動單元506的側面適當地設置導電體(導電塗料等)從而將多層布線電連接。在這種情況下，電感線圈558可以形成於固定部512a以及振動部514a的任一方。
3.1.5.電路結構
圖44是表示驅動第三實施方式的壓電驅動裝置的電路的概念圖的一個例子的圖。圖中，s表示電源，r1表示布線阻力，r2表示阻力(機械損失)，cd表示壓電驅動裝置，l1以及l2表示電感，c1以及c2表示電容。如圖13所示，驅動電路可以被視為將電氣元件e與聲學元件a連接的電路。以下根據這樣的考慮來說明。
壓電驅動裝置cd的機械輸出可被概念性地看作電阻r2(機械損失)。因此，從電源s施加的能量較多地供給至聲學元件a，由此能夠增大壓電驅動裝置cd的機械輸出。換言之，優選減少在電氣元件e消耗的能量。
從電源s供給的電力分配至電氣元件e和聲學元件a。因此，電氣元件e的兩端的阻抗比聲學元件a的兩端的阻抗小就能夠將更多的電力分配至聲學元件a。
這裡，在電氣元件e中，若產生共振(共鳴)，則能夠減小電氣元件e的外在的阻抗。為了產生這樣的共振，配置電感l1以及電容c1，從電源s觀察與觀察壓電驅動裝置cd以並聯的方式連接，形成lc共振電路。另一方面，聲學元件a中，構成了rlc串聯共振電路。
另外，電容c1還具有在電路整體直流電流不流動之類的功能。其理由是因為電源s為了防止壓電驅動裝置cd的極化反轉而使電位為正或者負且電位不反轉地產生具有偏壓的交流電壓。即因為是從電源s對交流電壓附加dc偏移的脈動電壓。
這樣，在圖44所示的電路中，通過減小電氣元件e的外在的阻抗，由此提高向聲學元件a的電力(能量)的供給量，以增大阻力r2(機械輸出)的方式使各結構發揮功能來設計。
在圖44所示的結構中，電感l1以及電容c1從電源s觀察與壓電驅動裝置cd以並聯的方式連接。它們也可以將相對於壓電驅動裝置cd獨立的線圈元件、電容器元件與壓電驅動裝置cd連接而構成驅動電路，但如上述本實施方式的壓電驅動裝置那樣，也可以將電容器、電感線圈一體地設置於壓電驅動裝置來利用。
這樣，能夠將驅動電路所需要的電容器、電感線圈的至少一部分一體地設置於壓電驅動裝置，與將它們獨立設置的情況相比，能夠提高作為整體的空間利用效率。另外，通過將電容器、電感線圈的至少一部分一體地設置於壓電驅動裝置，由此能夠減少布線的長度，能夠減少布線阻力引起的能量損失。
並且，如上述壓電驅動裝置那樣，在將以與構成壓電元件的壓電體相同的壓電體(電介質)為隔離物的電容器一體設置於壓電驅動裝置的情況下，壓電驅動裝置的壓電元件的溫度特性與電容器的溫度特性相同。而且，壓電元件與電容器在空間上接近的位置設置。因此，相對於放置有壓電驅動裝置的環境的溫度的變化，能夠使壓電元件以及電容器在電氣特性上同樣地變化。由此，例如能夠減小在由於環境溫度的變化而使諧振頻率變化時的驅動電路的頻率的調節範圍。因此，相對於環境溫度的變化的穩定性良好，並且能夠更容易進行諧振頻率的調節。
3.2.馬達
圖45是示意性表示使用上述壓電驅動裝置500的馬達507的圖。馬達507所使用的壓電驅動裝置500與上面說明的相同，詳細的說明省略。在圖45中，壓電驅動裝置500的詳細結構省略畫出。此外，圖45中畫出的壓電驅動裝置500是振動單元501沿厚度方向(圖的縱深方向)層疊有多個的結構，包含突起部518在內，全部的結構是重疊的。
在馬達507中，振動單元501的與固定部512a對應的壓電驅動裝置500的部分由貫通孔511的螺釘522固定。如圖45所示，壓電驅動裝置500與轉子(被驅動體)508在突起部518處接觸。轉子508因壓電驅動裝置500而旋轉。轉子508為圓柱形狀，以能夠旋轉的方式設置於中心軸r，壓電驅動裝置500的多個突起部518對側面施力並接觸。
突起部518與轉子508接觸並將振動板510的動作傳遞至轉子508的部件。對壓電驅動裝置500外加適當的脈動電壓由此進行超聲波振動，從而能夠使與突起部518接觸的轉子(被驅動體)508沿規定的旋轉方向旋轉。另外，改變對各壓電元件的脈動電壓的大小、相位，由此能夠使與突起部518接觸的轉子508朝相反方向旋轉。
第三實施方式的馬達507包含上述壓電驅動裝置500，所以壓電驅動裝置500難以破損，可靠性高。
4.第四實施方式
4.1.使用壓電驅動裝置的裝置
本發明的壓電驅動裝置利用共振來對被驅動體施加很大的力，能夠適用於各種裝置。本發明的壓電驅動裝置例如能夠作為機器人(電子部件輸送裝置包含(ic分揀機))、投藥用泵、鐘錶的日曆傳動裝置、印刷裝置的送紙機構等各種機器的驅動裝置使用。以下說明代表性的實施方式。以下，作為本發明的壓電驅動裝置，說明包含壓電驅動裝置100的裝置。
4.1.1.機器人
圖46是用於說明利用壓電驅動裝置100的機器人2050的圖。機器人2050具有臂2010(「臂部」呼)，該臂2010具備多根連杆部2012(也稱為「連杆部件」)、在上述連杆部2012之間以能夠轉動或者彎曲的狀態連接的多個關節部2020。
在各關節部2020內置有壓電驅動裝置100，使用壓電驅動裝置100能夠2關節部2020轉動或者彎曲任意角度。在臂2010的前端連接有機器人臂2000。機器人臂2000具備一對把持部2003。在機器人臂2000也內置有壓電驅動裝置100，使用壓電驅動裝置100能夠開閉把持部2003把持物體。另外，在機器人臂2000與臂2010之間也設置有壓電驅動裝置100，使用壓電驅動裝置100能夠使機器人臂2000相對於臂2010旋轉。
圖47是用於說明圖46所示的機器人2050的手腕部分的圖。手腕的關節部2020夾持手腕轉動部2022，在手腕轉動部2022以能夠繞手腕轉動部2022的中心軸o轉動的方式安裝有手腕的連杆部2012。手腕轉動部2022具備壓電驅動裝置100，壓電驅動裝置100使手腕的連杆部2012以及機器人臂2000繞中心軸o轉動。在機器人臂2000立起設置有多個把持部2003。把持部2003的基端部能夠在機器人臂2000內移動，在該把持部2003的根部搭載有壓電驅動裝置100。因此，通過使壓電驅動裝置100動作，從而能夠使把持部2003移動來把持對象物。此外，機器人並不局限於單臂的機器人，臂的數量為2以上的多臂機器人也能夠應用壓電驅動裝置100。
這裡，在手腕的關節部2020、機器人臂2000的內部除了壓電驅動裝置100之外，還包含向力覺傳感器、陀螺儀傳感器等各種裝置供電的電力線、傳遞信號的信號線等，需要非常多的布線。因此，在關節部2020、機器人臂2000的內部配置布線非常困難。然而，壓電驅動裝置100與通常的電動馬達相比能夠減小驅動電流，所以能夠在關節部2020(特別是臂2010的前端的關節部)、機器人臂2000那樣的小空間配置布線。
4.1.2.泵
圖48是用於說明利用壓電驅動裝置100的送液泵2200的一個例子的圖。送液泵2200在殼體2230內包含儲存箱2211、管2212、壓電驅動裝置100、轉子2222、減速傳遞機構2223、凸輪2202、多個指部2213、2214、2215、2216、2217、2218、2219。
儲存箱2211是用於收納作為輸送對象的液體的收納部。管2212是用於輸送從儲存箱2211送出的液體的管。壓電驅動裝置100的接觸部20以被按壓於轉子2222的側面的狀態設置，壓電驅動裝置100驅動轉子2222旋轉。轉子2222的旋轉力經由減速傳遞機構2223傳遞至凸輪2202。指部2213～2219是用於使管2212關閉的部件。若凸輪2202旋轉，則指部2213～2219被凸輪2202的突起部2202a按順序朝放射方向外側按壓。指部2213～2219從輸送方向上遊側(儲存箱2211側)按順序關閉管2212。由此，管2212內的液體按順序向下遊側輸送。這樣，能夠高精度地輸送極少量的液體，並且能夠實現小型的送液泵2200。
此外，各部件的配置不限定於圖示的情況。另外，也可以不具備指部等部件，而是設置於轉子2222的球等關閉管2212的結構。上述送液泵2200能夠用於向人體注入胰島素等藥液的投藥裝置等。這裡，使用壓電驅動裝置100，由此與通常的電動馬達相比能夠減小驅動電流，所以能夠抑制投藥裝置的消耗電力。因此，在電池驅動投藥裝置的情況下特別有效。
上述實施方式以及變形例是一個例子，並不限定於此。例如，可以適當地組合各實施方式以及各變形例。
本發明包含具有與在實施方式中說明的結構實際相同的結構(例如功能、方法以及結果相同的結構，或者目的以及效果相同的結構)。另外，本發明包含將在實施方式中說明的結構的非本質的部分置換後的結構。另外，本發明包含能夠起到與在實施方式中說明的結構相同的作用效果的結構或者能夠實現同一目的結構。另外，本發明包含在實施方式中說明的結構附加公知技術的結構。
附圖標記的說明
2、3…粘合劑，4…轉子，4a…中心，10…基板，10a…第一面，10b…第二面，10c…第三面，11a…矽基板，11b…基底層，12…振動體部，12a…凹部，14…支承部，14a…邊，16…第一系列接部，18…第二連接部，20…接觸部，30、30a、30b、30c、30d、30e…壓電元件，32…第一電極，33…第一導電層，34…壓電體層，35…絕緣層，36…第二電極，37…第二導電層，40…第一絕緣層，40a…接觸孔，42…第二絕緣層，42a…接觸孔，44…第三絕緣層，50…第一布線層，51…無電鍍層，52…第二布線層，52a…第一部分，52b…第二部分，52b1…第一部分，52b2…第二部分，52b3…第三部分，60…導電層，62…ni-p層，64…鈀層，66…金層，70…金屬層，80、82、84、86…端子，100…壓電驅動裝置，101…第一壓電振動體，102…第二壓電振動體，110…驅動電路，120…軟性基板，122…絕緣基板，124…布線層，130…馬達，200…壓電驅動裝置，210…接合體，300…壓電驅動裝置，340…絕緣層，340a…側面，340b…接觸孔，341a…無機絕緣層，341b…有機絕緣層，342…絕緣層，342a…側面，342b…接觸孔，343…絕緣層，344…第一絕緣部，346…第二絕緣部，350…布線層，351…無電鍍層，352…布線層，352a，352b…側面，353a…第一部分，353b…第二部分，353c…第三部分，353d…第四部分，400…壓電驅動裝置，402…粘合劑，410…接合體，500壓電驅動裝置，501、502、503、504、505、506…振動單元，507…馬達，508…轉子，510…振動板，511…孔，512、512a…固定部，514、514a…振動部，516、516a…連接部，518…突起部，522…螺釘，532…第一電極，534…第一壓電體層，536…第二電極，542…第三電極，544…第二壓電體層，546…第四電極，550…布線層，552…通路，554、556、558…電感線圈，560…絕緣層，570…驅動電路，572…驅動電壓產生電路，2000…機器人臂，2003…把持部，2010…臂，2012…連杆部，2020…關節部，2050…機器人，2200…送液泵，2202…凸輪，2202a…突起部，2211…儲存箱，2212…管，2213、2214、2215、2216、2217、2218、2219…指部，2222…轉子，2223…減速傳遞機構，2230…殼體。