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公開番号
2025088076
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2025-06-11
出願番号
2023202526
出願日
2023-11-30
発明の名称
圧電素子ユニット、圧電駆動装置、および圧電素子ユニットの製造方法
出願人
セイコーエプソン株式会社
代理人
個人
,
個人
,
個人
主分類
H10N
30/20 20230101AFI20250604BHJP()
要約
【課題】製造コストの上昇を抑え、複数の圧電素子間の導通をとる技術を提供する。
【解決手段】圧電素子ユニットは、第1主面と、第2主面と、第1主面と第2主面とを接続する端部とを有する半導体基板と、第1主面上に形成されている圧電素子と、圧電素子上に形成されている第1絶縁膜であって、端部上まで延在する第1絶縁膜と、第1絶縁膜上に形成され、圧電素子と電気的に接続されている配線層と、第2主面上に形成されている第2絶縁膜と、を備え、第1絶縁膜は、端部上に形成されている第1絶縁膜端部領域を有し、配線層は、第1絶縁膜端部領域上まで延在し、第1絶縁膜端部領域上に形成されている配線層端部領域を有し、端部は、第1主面と交差する端面と、端面と第2主面との間に、端面よりも外方に突出する突出部と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
圧電素子ユニットであって、
第1主面と、前記第1主面とは反対側に位置する第2主面と、前記第1主面と前記第2主面とを接続する端部とを有する半導体基板と、
前記第1主面上に形成されている圧電素子と、
前記圧電素子上に形成されている第1絶縁膜であって、前記端部上まで延在する第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成され、前記圧電素子と電気的に接続されている配線層と、
前記第2主面上に形成されている第2絶縁膜と、を備え、
前記第1絶縁膜は、前記端部上に形成されている第1絶縁膜端部領域を有し、
前記配線層は、前記第1絶縁膜端部領域上まで延在し、前記第1絶縁膜端部領域上に形成されている配線層端部領域を有し、
前記端部は、前記第1主面と交差する端面と、前記端面と前記第2主面との間に、前記端面よりも外方に突出する突出部と、を有する、圧電素子ユニット。
続きを表示(約 1,500 文字)
【請求項2】
請求項1に記載の圧電素子ユニットであって、
前記端面には、前記第1主面から前記第2主面に向かう方向に凹凸構造が並ぶスキャロップが形成されている、圧電素子ユニット。
【請求項3】
請求項1または2に記載の圧電素子ユニットであって、
前記突出部は、前記端面と前記突出部の先端とを接続する上面を有し、
前記上面は、前記端面と前記突出部との接続部から前記先端に向かって曲線を描くように湾曲している、圧電素子ユニット。
【請求項4】
請求項1に記載の圧電素子ユニットと、
前記圧電素子の振動により楕円運動する接触部と、
前記接触部により駆動される被駆動体と、を備える、圧電駆動装置。
【請求項5】
請求項4に記載の圧電駆動装置であって、
前記第2絶縁膜は、前記配線層端部領域上まで延在し、前記配線層端部領域上に形成されている第2絶縁膜端部領域を有する、圧電駆動装置。
【請求項6】
請求項5に記載の圧電駆動装置であって、
前記配線層端部領域は、前記第1主面から前記第2主面に向かう方向における端面である配線端面を有し、
前記配線端面は、前記第2主面から前記第1主面に向かう方向に、前記第2主面よりも後退している、圧電駆動装置。
【請求項7】
請求項4から6のいずれかに記載の圧電駆動装置であって、
前記圧電素子ユニットを複数備え、
前記複数の前記圧電素子ユニットは、積層されている、圧電駆動装置。
【請求項8】
請求項7に記載の圧電駆動装置であって、
前記複数の前記圧電素子ユニットは、第1の前記圧電素子ユニットと、前記第1の前記圧電素子ユニットに積層される第2の前記圧電素子ユニットとを含み、
前記第1の前記圧電素子ユニットの前記圧電素子は、前記第2の前記圧電素子ユニットの前記圧電素子と対向している、圧電駆動装置。
【請求項9】
請求項4に記載の圧電駆動装置であって、
基板配線が形成されている回路基板をさらに備え、
前記回路基板は、前記端部に沿って配置され、前記基板配線は、前記配線層と電気的に接続されている、圧電駆動装置。
【請求項10】
第1主面と、前記第1主面とは反対側に位置する第2主面と、前記第1主面と前記第2主面とを接続する端部とを有する半導体基板と、前記第1主面の上に形成されている圧電素子とを備える積層体を準備する準備工程と、
前記半導体基板の前記第1主面に第1溝を形成する第1溝形成工程と、
前記第1溝の底面に第2溝を形成する第2溝形成工程と、
前記圧電素子と、前記第1溝の第1露出面と、前記第2溝の第2露出面とを覆う第1絶縁膜を形成する第1絶縁膜形成工程と、
前記第1絶縁膜を覆う配線層を形成する配線層形成工程と、
前記第1主面と対向するように支持基板を配置して、前記積層体と前記支持基板とを接着剤を介して接着する支持基板接着工程と、
前記第2主面を研削して、前記第2溝を貫通させる研削工程と、
前記第2主面を処理面としてエッチングして、前記研削工程によって前記第2主面側に露出した前記配線層の配線端面を後退させるエッチング工程と、
前記第2主面と、前記配線端面とを覆うように、第2絶縁膜を形成する第2絶縁膜形成工程と、
前記接着剤を除去する接着剤除去工程と、を備える、圧電素子ユニットの製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本開示は、圧電素子ユニット、圧電駆動装置、および圧電素子ユニットの製造方法に関する。
続きを表示(約 2,600 文字)
【背景技術】
【0002】
従来、複数の半導体素子が積層されて構成されているデバイスにおいて、半導体素子同士を電気的に接続させるために、TSV(Through-silicon via)の技術が用いられている(例えば特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018-81945号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、デバイスの製造にTSVの技術を用いる場合、製造工程の工程数は、多くならざるを得ず、製造コストを下げることが難しい。この課題は、半導体素子だけでなく、圧電素子にも共通する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一形態によれば、圧電素子ユニットが提供される。この圧電素子ユニットは、第1主面と、前記第1主面とは反対側に位置する第2主面と、前記第1主面と前記第2主面とを接続する端部とを有する半導体基板と、前記第1主面上に形成されている圧電素子と、前記圧電素子上に形成されている第1絶縁膜であって、前記端部上まで延在する第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成され、前記圧電素子と電気的に接続されている配線層と、前記第2主面上に形成されている第2絶縁膜と、を備え、前記第1絶縁膜は、前記端部上に形成されている第1絶縁膜端部領域を有し、前記配線層は、前記第1絶縁膜端部領域上まで延在し、前記第1絶縁膜端部領域上に形成されている配線層端部領域を有し、前記端部は、前記第1主面と交差する端面と、前記端面と前記第2主面との間に、前記端面よりも外方に突出する突出部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
圧電素子ユニットの斜視図である。
圧電素子ユニット積層体の断面図である。
圧電素子ユニットの製造工程のフローチャートである。
準備工程から第2溝形成工程までを説明する図である。
第1絶縁膜形成工程から研削工程までを説明する図である。
アッシング工程から接着剤除去工程までを説明する図である。
第2実施形態に係る圧電駆動装置の構成を示す説明図である。
図7のVIII-VIII線断面図である。
圧電素子ユニットの概略構成を示す平面図である。
配線層のパターンを示す平面図である。
図9のXI-XI線断面図である。
図10のXII-XII線断面図である。
図9のXIII-XIII線断面図である。
振動アクチュエーターの製造工程のフローチャートである。
振動アクチュエーターの電気的構成を示す説明図である。
駆動信号および検出信号の波形を示す図である。
圧電素子ユニットの変形の様子を説明する図である。
第3実施形態に係るロボットを示す説明図である。
圧電駆動装置の他の実施形態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
A.第1実施形態:
A1.圧電素子ユニットの構造:
図1は、圧電素子ユニット6の斜視図である。図2は、圧電素子ユニット6を積層し、回路基板4を接合した圧電素子ユニット積層体1006の断面図である。図1には、互いに直交するX,Y,Z方向を示す矢印が示されている。X,Y,Z方向を示す矢印は、他の図においても、図示の方向が図1と対応するように適宜、図示してある。以下の説明において、方向の向きを特定する場合には、各図において矢印が指し示す方向を「+」、その反対の方向を「-」として、方向表記に正負の符合を併用する。なお、図1以降に示された模式図は、圧電素子ユニット6の技術的特徴をわかりやすく示すための図であり、各部の寸法を正確に示すものではない。
【0008】
圧電素子ユニット6は、半導体基板20と、圧電素子40と、第1絶縁膜50と、第2絶縁膜60と、配線層70と、上絶縁膜80とを備える。半導体基板20は、第1主面21と、第1主面21とは反対側に位置する第2主面22と、第1主面21と第2主面22とを接続する端部23とを有する。半導体基板20として、シリコン基板、炭化ケイ素基板、化合物半導体基板などを用いることができる。本実施形態では、半導体基板20として、シリコン基板が用いられている。半導体基板20は、第1主面21に形成された酸化膜と、第2主面22に形成された酸化膜とを含んでいるが、図1ではこの酸化膜の図示は省略されている。図2以降の図についても同様に半導体基板20が含む酸化膜の図示は省略されている。以下の説明において、第1絶縁膜50と、第2絶縁膜60と、圧電素子40を構成する各層と、配線層70と、上絶縁膜80とを総称して「層」という場合がある。第1主面21における、層の積層方向がZ方向である。
【0009】
端部23は、第1主面21と交差する端面としての第1端面23aと、突出部24とを有する。ここで、本開示において「交差」とは、2つの面が実際に交わる場合と、2つの面のそれぞれの延長された仮想面が交差する場合とを含む。突出部24は、第1端面23aと第2主面22との間に配置されている。突出部24は、第1端面23aよりも外方に突出している。突出部24は、上面としての第2端面23bと、突出部24の先端としての第3端面23cとを含む。第2端面23bは、第1端面23aと第2端面23bとを接続している。突出部24が形成されていることにより、後に詳述するように、圧電素子ユニット6に、回路基板4を接着するための接合剤8の接合力を向上させることができる。
【0010】
第1端面23aのZ方向の長さは、数十μmから数百μm程度である。本実施形態では、半導体基板20の厚さは、60μm程度である。また、第1端面23aのZ方向の長さと、第2端面23bのY方向の長さと、第3端面23cのZ方向の長さとは、いずれも30μm程度である。なお、第1端面23aから第3端面23cのそれぞれの長さはこれに限定されない。
(【0011】以降は省略されています)
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