特許ウォッチ

公開番号2024151549
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-25
出願番号2023064987
出願日2023-04-12
発明の名称圧電素子
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ,日清紡マイクロデバイス株式会社
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H10N 30/88 20230101AFI20241018BHJP()
要約【課題】共振ピークの強度を低減することができる圧電素子を提供する。
【解決手段】圧電素子は、基板10と、基板10に積層された下部電極と、下部電極に積層された圧電膜と、圧電膜に積層された上部電極16と、を備え、基板10のうち下部電極とは反対側の面に形成された凹部17と、下部電極、圧電膜、上部電極16を貫通する貫通孔19とによって、下部電極、圧電膜、上部電極16で構成され、基板10に片持ち支持された複数の薄膜部181、182、183、184が形成されており、複数の薄膜部181、182、183、184のうち少なくとも2つの薄膜部は、共振周波数が互いに異なる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
圧電素子であって、
基板（１０）と、
前記基板に積層された下部電極（１２）と、
前記下部電極に積層された圧電膜（１３、１５）と、
前記圧電膜に積層された上部電極（１６）と、を備え、
前記基板のうち前記下部電極とは反対側の面に形成された凹部（１７）と、前記下部電極、前記圧電膜、前記上部電極を貫通する貫通孔（１９）とによって、前記下部電極、前記圧電膜、前記上部電極で構成され、前記基板に片持ち支持された複数の薄膜部（１８１、１８２、１８３、１８４）が形成されており、
複数の前記薄膜部のうち少なくとも２つの前記薄膜部は、共振周波数が互いに異なる圧電素子。
続きを表示（約 410 文字）【請求項２】
少なくとも２つの前記薄膜部は、形状の差異により共振周波数が互いに異なる請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
少なくとも２つの前記薄膜部は、質量の差異により共振周波数が互いに異なる請求項１に記載の圧電素子。
【請求項４】
少なくとも２つの前記薄膜部は、ヤング率の差異により共振周波数が互いに異なる請求項１に記載の圧電素子。
【請求項５】
複数の前記薄膜部のうちの２つは台形状とされている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧電素子。
【請求項６】
前記薄膜部よりもヤング率が低く、少なくとも２つの前記薄膜部を覆う低ヤング率膜（２０）を備える請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧電素子。
【請求項７】
隣り合う２つの前記薄膜部の距離は１μｍ以下とされている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧電素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子に関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
マイクロフォン等として用いられる圧電素子は、基板と、基板に積層された下部電極、圧電膜、上部電極とを備えている。そして、基板の一部が除去され、下部電極、圧電膜、上部電極を貫通するスリットが形成されることにより、下部電極、圧電膜、上部電極の一部は、基板によって片持ち支持された薄膜部とされている。このような圧電素子において、残留応力によって薄膜部が上方または下方に反ると、薄膜部と基板によって支持された部分との隙間が大きくなり、感度が低下するおそれがある。
【０００３】
例えば特許文献１に記載のＭＥＭＳトランスデューサは、同じ三角形状の４つの薄膜部を備えており、４つの薄膜部は、固定端と反対側の先端部が１箇所に集まるように、隣り合って配置されている。これによれば、残留応力によって薄膜部が変形する場合、隣り合う薄膜部も同様に変形するため、薄膜部同士の隙間の拡大が抑制され、感度の低下が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５９３６１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の薄膜部を同じ形状とすると、各薄膜部の共振周波数が等しくなるため、複数の薄膜部で共振が強め合い、共振ピークの強度が大きくなり、共振ピークが雑音となるおそれがある。したがって、共振ピークの強度を低減する必要がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、共振ピークの強度を低減することができる圧電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧電素子であって、基板（１０）と、基板に積層された下部電極（１２）と、下部電極に積層された圧電膜（１３、１５）と、圧電膜に積層された上部電極（１６）と、を備え、基板のうち下部電極とは反対側の面に形成された凹部（１７）と、下部電極、圧電膜、上部電極を貫通する貫通孔（１９）とによって、下部電極、圧電膜、上部電極で構成され、基板に片持ち支持された複数の薄膜部（１８１、１８２、１８３、１８４）が形成されており、複数の薄膜部のうち少なくとも２つの薄膜部は、共振周波数が互いに異なる。
【０００８】
これによれば、少なくとも２つの薄膜部が互いに異なる共振周波数を有しているため、共振ピークが分散され、圧電素子全体での共振ピーク強度を低減することができる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態にかかる圧電素子の上面図である。
図１のII－II断面図である。
比較例の上面図である。
第２実施形態にかかる圧電素子の上面図である。
第３実施形態にかかる圧電素子の上面図である。
比較例の共振ピークを示す図である。
第３実施形態の共振ピークを示す図である。
先端幅と共振周波数差との関係を示す図である。
先端幅と感度との関係を示す図である。
第４実施形態にかかる圧電素子の上面図である。
第５実施形態にかかる圧電素子の上面図である。
第６実施形態にかかる圧電素子の上面図である。
第７実施形態にかかる圧電素子の上面図である。
第８実施形態にかかる圧電素子の上面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許