CN101661989A - 压电装置、角速度传感器、电子设备以及压电装置制造方法 - Google Patents
压电装置、角速度传感器、电子设备以及压电装置制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101661989A CN101661989A CN200910167553A CN200910167553A CN101661989A CN 101661989 A CN101661989 A CN 101661989A CN 200910167553 A CN200910167553 A CN 200910167553A CN 200910167553 A CN200910167553 A CN 200910167553A CN 101661989 A CN101661989 A CN 101661989A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- piezoelectric film
- piezoelectric
- planar orientation
- piezo
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 56
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 179
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 24
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 12
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 12
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 11
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011469 building brick Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000002999 depolarising effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
- B81B3/0081—Thermal properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2041—Beam type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2041—Beam type
- H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/304—Beam type
- H10N30/306—Cantilevers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0207—Bolometers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0228—Inertial sensors
- B81B2201/0235—Accelerometers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/03—Microengines and actuators
- B81B2201/032—Bimorph and unimorph actuators, e.g. piezo and thermo
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/302—Sensors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/42—Piezoelectric device making
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了压电装置、角速度传感、电子设备以及压电装置制造方法,其中,压电装置包括:基板、第一电极膜、压电膜和第二电极膜。第一电极膜形成在基板上。压电膜通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0≤Y≤0.55)来表示并且通过X射线衍射法测量的烧绿石相的峰值强度相对于钙钛矿相的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向以及(111)平面取向的峰值强度的和为10%以下,压电膜以400nm以上1,000nm以下的膜厚形成在第一电极膜上。第二电极膜层压在压电膜上。通过本发明,由于具有了良好的压电特性和耐热性,所以可以提供高可靠性。
Description
相关申请的交叉参考
本发明包含于2008年8月25日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2008-215367的主题,其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及诸如角速度传感器、压电致动器和热电红外线传感器的压电装置及其制造方法以及配备有该压电装置的电子设备。
背景技术
过去,锆钛酸铅(下文中称作PZT)被用作在诸如角速度传感器的压电装置中所使用的压电膜。为了改善PZT的压电特性、铁电特性、热电特性等,提出了各种技术。
日本专利申请公开第Hei 06-350154号(下文称作专利文献1)公开了其晶体结构为菱形的PZT薄膜,其中,当锆钛酸铅由Pb1+Y(ZrXTi1-X)O3+Y表示时,PbO过剩组成比Y在0≤Y≤0.5的范围内,以及Zr组成比X在0≤X≤0.55的范围内。
日本专利申请公开第2005-5689号(下文称作专利文献2)公开了由第一电极膜、第二电极膜以及夹置在第一电极膜和第二电极膜之间的压电薄膜构成的压电元件。压电薄膜由相对于化学计量组成具有大于0%且小于等于10%的氧损失的氧化物压电薄膜构成。此外,配备有具有这种氧损失的压电薄膜的压电元件具有比具有化学计量组成的氧化物压电薄膜更强的压电特性。
日本专利申请公开第2007-116091号(下文称作专利文献3)公开了包括当没有被施加电场时具有晶体取向性的第一铁电物质晶体的铁电体,铁电体具有以下特性:由于施加了预定电场强度以上的电场,所以第一铁电物质晶体的至少一部分经历向具有与第一铁电物质晶体的不同晶系的第二铁电物质晶体的相变。根据该铁电体,可以稳定地获得较大的扭曲位移量。
发明内容
顺便提及,当加热时,已知压电材料的压电性能劣化(被称作去极化)。然而,因为通常在将电子组件安装在配线基板上的过程中执行通过回流焊(solder reflow)等的热处理,所以存在压电材料的压电性能由于加热而劣化的问题。
特别是近年来,回流焊温度由于考虑到环境问题的无铅焊接而增加,并且由回流焊引起的热量会导致压电材料的压电性能劣化,这是成问题的。然而,以上的专利文献1~3并没有考虑热量的影响。
鉴于上述情况,需要一种具有良好耐热性的压电装置、角速度传感器、电子设备以及电子设备制造方法。
根据本发明的实施例,提供了一种压电装置,包括基板、第一电极膜、压电膜和第二电极膜。
第一电极膜形成在基板上。压电膜通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0≤Y≤0.55)来表示并且通过X射线衍射法测量的烧绿石相(pyrochlore phase)的峰值强度相对于钙钛矿相(perovskite phase)的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向以及(111)平面取向的峰值强度的总和(下文称为“钙钛矿相的X涉嫌衍射峰值强度的总和”)为10%以下。压电膜以400nm以上1,000nm以下的膜厚形成。
第二电极膜用于将电压施加给压电膜并且被层压在压电膜上。
就都是过渡金属氧化物的观点来说,钙钛矿相和烧绿石是共通的,但是其性能大大不同。具体地,虽然压电体的压电特性可单独地有助于膜中钙钛矿相的丰度,但是烧绿石相并不具有有助于压电特性的性能,而是用于排除由钙钛矿相给出的压电特性。因此,烧绿石相在压电膜中的比率增加引起压电常数降低或者介电损失增加,因而导致了压电膜所需特性的劣化。在这点上,本发明的发明人已发现烧绿石相在膜中存在还会影响压电装置的耐热性并且已完成本发明。
具体地,在由以400nm以上1,000nm以下的厚度形成的锆钛酸铅形成的压电膜中,烧绿石相的X射线衍射峰值强度与钙钛矿相的X射线衍射峰值强度的和的比率被设为10%以下。因此,与强度比率超过10%的情况相比,压电特性在高温条件下并不劣化并且能够明显提高耐热性。
应注意,在压电膜中,过渡金属元素(Zr和/或Ti)的一部分可以被在Cr、Mn、Fe、Ni、Mg、Sn、Cu、Ag、Nb、Sb和N的元素中的至少一种元素所替代。同样适用于以下描述。
钙钛矿相可以被形成为在(100)/(001)方向上具有60%以上的取向率。
因此,即使压电膜被暴露给高温环境,仍能够抑制压电特性的劣化并且稳定维持期望的压电特性。
应注意,在本说明书中,“取向率”被定义为通过Lotgerling法测量的取向率F(参见F.K.Lotgerling:J.Inorg,Nucl.Chem.,9(1959).113)。
具体地,取向率F通过以下表达式来表示。
F(%)=[(P-P0)/(1-P0)]*100...(i)
在表达式(i)中,P为从取向平面的反射强度的和与总反射强度的和的比率。在(001)取向的情况下,P为来自(001)的反射强度I(001)的和∑I(001)与来自所有晶体平面(hk1)的反射强度I(hk1)的和∑I(hk1)的比率({∑I(001)/∑I(hk1)})。例如,在钙钛矿晶体中的(001)取向的情况下,建立P=I(001)/[I(001)+I(100)+I(101)+I(110)+I(111)]。
P0表示示出完全随机取向的样本的P。当示出了完全随机取向(P=P0)时,F为0%。当为完全取向(P=1)时,F为100%。
压电膜经受用于消除在膜中的烧绿石相的热处理。
因此,由于在膜中的烧绿石相的丰度降低,所以能够增强压电膜的耐热性。
压电膜可以由通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0≤Y≤0.55)表示的锆钛酸铅或钛酸铅形成的薄膜构成。
因此,可以稳定地获得具有高特性的压电膜。
压电膜可以由溅射膜构成,溅射膜由形成在第一电极膜上的锆钛酸铅或钛酸铅形成。
因此,能够形成相对于第一电极膜具有高粘性的高强度压电膜。
根据本发明的实施例,提供了一种压电装置制造方法,包括:在基板上形成电极膜。在电极膜上,通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0≤Y≤0.55)表示的、其钙钛矿相在(100)/(001)方向上具有60%以上取向率的压电膜以400nm以上1,000nm以下的膜厚形成。为了消除在压电膜中的烧绿石相,压电膜在5℃/sec以上的温度上升速率、600℃以上900℃以下的保持温度以及10分钟以上的保持时间的条件下经受热处理。
为了消除在刚沉积之后的膜中的烧绿石相,执行在压电膜上的热处理。由于热处理,可以将通过X射线衍射法测量的烧绿石相的峰值强度抑制到相对应钙钛矿相的X射线衍射峰值强度的和为10%以下。因此,能够制造具有良好耐热性并且其压电特性不会在高温在劣化的压电装置。
压电膜可以通过溅射法形成。
因此,可以形成相对于电极膜具有良好粘性的高强度压电膜。
在形成压电膜的过程中,可以将基板加热至400℃以上600℃以下的温度。
因此,可以促进晶体锆钛酸铅在基板上的形成。
根据本发明实施例的电子设备包括如此构造的压电装置。
此外,根据本发明实施例的电子设备包括具有上述结构的角速度传感器。
由于压电装置和角速度传感器具有良好的压电特性和耐热性,所以可以提供高可靠性的电子设备。
如上所述,根据本发明的实施例,可以获得包括具有良好耐热性的压电膜的压电装置和角速度传感器。
如附图所示,根据本发明的最佳实施方式的以下详细描述,本发明的这些和其他目的、特征和优点将更加显而易见。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的角速度传感器的示意性结构的示图,图1A是安装表面侧上的整体透视图,图1B是示出主要部分的截面图;
图2是示出构成角速度传感器装置的PZT薄膜的热处理之前的在PbO组成比(X)、压电常数(d31)以及介电损失(tanδ)之间的关系的实验结果;
图3是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的热处理之后的在PbO组成比(X)、压电常数(d31)以及介电损失(tanδ)之间的关系的实验结果;
图4是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的热处理之前的在Zr组成比(Y)、压电常数(d31)以及介电损失(tanδ)之间的关系的实验结果;
图5是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的热处理之后的在Zr组成比(Y)、压电常数(d31)以及介电损失(tanδ)之间的关系的实验结果;
图6是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜中的Zr组成比(Y)与耐热性之间的关系的实验结果;
图7是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜中的烧绿石相的X射线衍射峰值强度比与压电常数(d31)之间的关系的实验结果;
图8是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜中的烧绿石相的X射线衍射峰值强度比与耐热性之间的关系的实验结果;
图9是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜中的钙钛矿相的(100)/(001)取向率和耐热性之间的关系的实验结果;
图10是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的膜厚与压电常数(d31)之间的关系的实验结果;
图11是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的膜厚和与耐热性之间的关系的实验结果;
图12是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜上所执行的热处理中的温度上升速率与膜中烧绿石相的X射线衍射峰值强度比之间的关系的实验结果;
图13是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜上所执行的热处理中的温度与膜中的烧绿石相的X射线衍射峰值强度比之间的关系的实验结果;
图14是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的热处理之前的X射线衍射图样的实例的示图;
图15是示出在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的热处理之后X射线衍射图样的实例的示图;
图16是在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的热处理之前执行的耐热性评价的实验结果;
图17是在构成角速度传感器装置的PZT薄膜的热处理之后执行的耐热性评价的实验结果;
图18是示出安装表面侧上的示意性结构的、根据本发明另一个实施例的角速度传感器装置的平面图;以及
图19是沿图18中的线(A)-(A)截取的截面图。
具体实施方式
下文将参照附图描述本发明的实施例。
图1A是示出根据本发明实施例的角速度传感器装置(压电装置)的透视图。角速度传感器装置31包括:基体130和从基体130延伸出并能够振动的振动臂132。图1B是与角速度传感器装置31的振动臂132的纵轴(Z轴)垂直的表面的截面图。
角速度传感器装置31包括由诸如硅(Si)的非压电材料制成的基板133和设置在基板133上的压电功能层139。以图中所示形状从硅基板上切出基板133,并在基板133的振动臂132上形成压电功能层139。
角速度传感器装置31的各个部分的尺寸大致如下;总长度(Z轴)为3mm,基体130的厚度(Y轴)和宽度(X轴)分别为300μm和1mm,以及振动臂132的厚度、长度和宽度分别为100μm、2.5mm和100μm。振动臂132在Y轴方向上的纵向谐振频率约为40kHz。应注意,以上数值仅为实例,可以基于装置的尺寸和所用频率来任意设置以上数值。
如图1B所示,压电功能层139包括:形成在基板133的表面上的第一电极膜34a、形成在第一电极膜34a上的压电膜33以及形成在压电膜33上的第二电极膜34b和一对检测电极34c和34d。将检测电极34c和34d设置在压电膜33上,以夹置第二电极膜34b。这些膜是通过溅射法形成的。
金属材料被用于第一电极膜34a,并将多层Ti和Pt用在该实施例中。为了增强形成在其上的压电膜的晶体取向而形成Pt膜。为了增强在由硅形成的基板133和Pt膜之间的粘性而形成Ti膜。第一电极膜34a的膜厚没有具体限制,在本实施例中,Ti膜被形成为30nm以及Pt膜被形成为100nm。应注意,构成第一电极膜34a的金属膜并不仅限于上述的Ti/Pt膜。金属膜的实例为单层膜或Ir、Au、Ru等的层压膜。
第二电极膜34b和检测电极34c和34d可以由与第一电极膜34a相同的金属材料形成。第二电极膜34b以及检测电极34c和34d可以通过对形成在压电膜33上的电极层进行图样蚀刻来形成。电极层的厚度没有具体限制,电极层可以形成有与第一电极膜34a相同的厚度或者可以被形成为比第一电极膜34a更厚。
压电膜33可以通过由Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X表示的锆钛酸铅(PZT)或钛酸铅构成。通过将以上的X设置为0以上0.3以下以及将以上的Y设置为0以上0.55以下,可以获得具有高压电特性和良好耐热性的压电膜。应注意,在压电膜中,过渡金属元素(Zr和/或Ti)的一部分可以被Cr、Mn、Fe、Ni、Mg、Sn、Cu、Ag、Nb、Sb和N元素中的至少一种元素所替代。
图2是示出在由Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(Y=0.5)表示的压电膜上的热处理之前关于压电常数(d31)和介电损失(tanδ)的过剩PbO量(X)的组成依赖性的实验结果。这里,表示压电常数的“d31”指示当施加电压时沿电极表面的方向上的膨胀/收缩量(扭曲/电场(单位:pm/V))(同样适用于以下描述)。因此,随着压电常数的增加,可以获得更加良好的压电特性。
从图2可以看出,在由Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X表示的压电膜中,在热处理之前,可以在0≤X≤0.3范围内获得作为有利于角速度传感器的压电常数和介电损失(dielectric loss)。当X小于0时,介电损失低但是压电常数也低。当X超过0.3时,介电损失增加但压电常数低。考虑到这是因为压电特性由于由PbO含量的增加所引起的压电膜的绝缘性能的劣化而劣化。
图3示出了在热处理之后的压电膜的特性。热处理条件被设置使温度上升的速率为20℃/sec以及热处理温度为700℃。尽管稍微增强了压电特性,但是可以看到在处理之前和之后组成依赖性几乎没有任何差异。
图4是示出在由Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X表示的压电膜的热处理之前关于压电常数(d31)和介电损失(tanδ)的Zr(Y)的含量的组成依赖性(X=0.04)的实验结果。从图4可以看出,关于压电常数,当Y接近0.5时可以获得最大压电常数,并且可以在0.4≤Y≤0.55的范围内获得良好的压电常数。另外,介电损失的增加速率在0.6≤Y的范围内增加。
图5示出了在热处理之后的压电膜的特性。热处理条件被设置为使温度上升速率为20℃/sec以及热处理温度为700℃。尽管稍微增强了压电特性,但是可以看到在处理之前和处理之后组成依赖性几乎没有任何差异。
图6示出了在由Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X表示的压电膜的热处理之后压电膜的Zr组成比(Y)与耐热性(X=0.04)之间的关系。通过角速度传感器装置31的振动臂132的幅度变化率来评价压电膜的耐热性。这里,通过在向压电膜施加240℃的热负载并使其冷却至室温之后振动臂132的幅度与在向压电膜施加240℃的热负载之前其在室温时的幅度的比来定义幅度变化率。因此,幅度变化率越接近1,由于加热而带来的变化越小,结果是可以获得更有利的耐热性。
从图6可以看出,幅度比在0.55<Y范围内急剧下降。此外,尽管可以从图4的结果中在Y≤0.4的范围内识别出压电常数的降低,但在图6的结果中在Y≤0.4的范围内几乎不能识别出幅度比的变化,这暗示尽管当Zr的含量超过预定值时耐热性急剧下降,但是当Zr的含量为预定值以下时仍可以维持高耐热性。因此,从图4和图6的结果可以看出,可以获得良好耐热性的PZT膜中的Zr组成比(Y)的范围为0以上0.55以下。
如后所述,压电膜33经受用于降低膜中的烧绿石相的丰度(abundance ratio)的热处理。由于该热处理,将通过X射线衍射法测量的压电膜33中的烧绿石相的峰值强度抑制到相对于钙钛矿相的X射线衍射峰值强度的和为10%以下。
就过渡金属氧化物的观点来说,包括Pb(Zr,Ti)O3型晶体结构的钙钛矿相和包括Pb2(Zr,Ti)2O7型晶体结构的烧绿石相是共通的,但是它们性能大大不同。具体地,虽然压电体的压电特性仅有助于膜中的钙钛矿相的丰度,但是烧绿石相并不具有有助于压电特性而是用于消除由钙钛矿相给出的压电特性的性能。因此,压电膜中的烧绿石相的比例增加引起压电常数的降低或介电损失的增加,因此,导致压电膜所需特性的劣化。此外,确认膜中的烧绿石相的存在还影响压电装置的耐热性。因此,通过将烧绿石相相对于钙钛矿相的丰度抑制为10%以下,能够在获得如稍后所述的良好耐热性的同时,获得适用于诸如角速度传感器的压电装置的压电特性。
图7示出了在压电常数(d31)和烧绿石相的峰值强度与在通过X射线衍射法测量的晶体取向平面中的钙钛矿相的峰值强度的和的比率之间的关系(辐射源:CuKα,装置:RAD-IIC,来自Rigaku公司,同样适用于以下描述)(下文称作“烧绿石相的X射线衍射峰值强度比”)。从图7可以看出,随着烧绿石相的X射线衍射峰值强度比降低,可以获得更加良好的压电特性。此外,可以识别出,压电常数在烧绿石相的X射线衍射峰值强度比超过0.1(10%)的附近显著下降。
图8示出了烧绿石相的X射线衍射峰值强度比与压电膜的耐热性之间的关系。通过角速度传感器装置31的振动臂132的幅度变化率来评价压电膜的耐热性。这里,通过向压电膜施加240℃的热负载并且使其冷却至室温之后振动臂132的幅度与向压电膜施加240℃的热负载之前其在室温下的幅度的比率来定义幅度变化率。从图8可以看出,在烧绿石相的X射线衍射峰值强度比很小的范围内可以获得良好的耐热性。此外,还可以识别出,耐热性在烧绿石相的X射线衍射峰值强度比超过0.1(10%)的附近显著降低。
可以从图7和图8的结果中看出,通过将烧绿石相的X射线衍射峰值强度比抑制为10%以下,可以形成具有良好的压电特性和耐热性的压电膜。
压电膜33被形成以使钙钛矿相在(100)/(001)方向上具有60%以上的取向率。因此,即使将压电膜暴露给高温环境,仍能够抑制压电特性的劣化并稳定地维持期望的压电特性。这里,(100)/(001)方向上的取向率表示:通过X射线衍射法测量的钙钛矿相的(100)/(001)平面取向的峰值强度相对于钙钛矿相的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向和(111)平面取向的和为60%以上。此外,(100)/(001)的描述指(100)方向和/或(001)方向。这是因为通过X射线衍射法测量的(100)方向和(001)方向彼此非常接近,因此难以将这两个方向分离以及从另一个方向确定一个方向。因此,在将这两个方向分离并且从另一个方向确定一个方向中没有显著重要性。
应注意,在本说明书中,以2θ(°)、以分别约22.0°、21.4°、31.4°、30.9°和38.3°获得钙钛矿相的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向和(111)平面取向的X射线衍射峰值。此外,以2θ(°)、以约29.5°获得烧绿石相的X射线衍射峰值。
图9示出了钙钛矿相在(100)/(001)方向上的取向率和压电膜的耐热性之间的关系。通过角速度传感器装置31的振动臂132的幅度变化率来评价压电膜的耐热性。这里,通过向压电膜施加240℃的热负载并使其冷却至室温之后振动臂132的幅度与向压电膜施加240℃的热负载之前其在室温下的幅度的比率来定义幅度变化率。从图9可以看出,(100)/(001)方向上的钙钛矿相的取向率很大程度上取决于压电膜的耐热性。特别是,当在(100)/(001)方向上的取向率为60%以上时,可以稳定地维持高耐热性。
压电膜的压电特性和耐热性也很大程度上与压电膜的膜厚有关。在本实施例中,压电膜33具有400nm以上1,000nm以下的厚度。这是因为在压电膜33的厚度小于400nm且其厚度大于1,000nm的情况下,与膜厚在以上范围内的情况相比,压电常数显著降低,并且几乎不能获得期望的压电特性。
图10示出了在压电膜33的膜厚和压电常数(d31)之间的关系。可以看出,与其他范围相比,当膜厚在400nm以上1,000nm以下的范围内时,可以获得良好的压电特性。
图11示出了压电膜33的膜厚与其耐热性的关系。通过角速度传感器装置31的振动臂132的幅度变化率来评价压电膜的耐热性。这里,通过向压电膜施加240℃的热负载并使其冷却至室温之后振动臂132的幅度与向压电膜施加240℃的热负载之前其在室温下的幅度的比率来定义幅度变化率。从图11可以看出,当膜厚为400nm以上时,可以稳定地维持良好的耐热性。
从图10和图11的结果可以看出,可以同时获得良好压电特性和耐热性的压电膜33的膜厚的范围为400nm以上1,000nm以下的范围。
角速度传感器装置31的基体130包括:包括引线136、电极焊盘138、突起134a~134d等的引导电极。突起134b连接至第二电极膜34b,以及突起134c和134d分别连接至第一检测电极34c和第二检测电极34d。另外,突起134a连接至第一电极膜34a。例如,突起134a~134d均由金形成,但是并不限于此。
角速度传感器装置31经由突起134a~134d安装在配线基板(未示出)上。角速度传感器装置31和配线基板构成角速度传感器,并且例如,角速度传感器被封装作为传感器模块。此外,角速度传感器经由配线基板连接至电子设备(未示出)的控制电路。电子设备的实例包括数码相机、便携式信息终端、便携式游戏装置以及手持型显示设备。
接下来,将描述角速度传感器装置31的典型操作实例。
压电功能层139的第一电极膜34a连接至参考电极(接地电位或预定偏置电位),并且第二电极膜34b施加有预定频率的AC电压作为来自控制电路的驱动信号。结果,电压被施加给插在第一电极膜34a和第二电极膜34b之间的压电膜33,因此,导致振动臂132沿垂直方向(在图1中的Y方向)弯曲移动。
一旦相对于如图1A所示的振动臂132的弯曲移动绕振动臂132施加角速度ω0,在振动臂132中就生成科里奥利力。在与振动臂132的弯曲移动的方向(Y方向)垂直的方向(主要X方向)上生成科里奥利力,振动臂132的幅度与所施加的角速度ω0的值成比例。通过压电膜33将科里奥利力转换成电信号,并且通过检测电极34c和34d来检测转换后的信号。
接下来,在具体描述角速度传感器装置31的制造方法的同时,将给出关于压电膜33的压电性能、耐热性等的描述。应注意,将主要描述在臂基底133上形成压电功能层139的方法。
首先,制备硅晶片。可以通过热氧化处理在硅晶片上形成氧化保护膜。
例如,通过用溅射法在硅晶片上沉积30nm的Ti然后沉积100nm的Pt来形成第一电极膜34a。在这种情况下,沉积方法并不仅限于溅射法,而是可以使用真空汽相沉积法或者其他沉积法。
接下来,通过例如用溅射法在第一电极膜34a上形成PZT薄膜来形成压电膜33。压电膜33的膜厚为400nm以上1,000nm以下。溅射条件没有具体限制,而是可以根据沉积设备的结构和规格来将溅射条件设为最佳条件。以磁控管溅射设备为例,例如,可以在被设置为使气压为0.2~3Pa、大气为Ar和氧的混合气体大气以及RF功率为0.1~5kW的条件下,在室温下通过使用Pb1.04(Zr0.50Ti0.50)O3.04(即,X=0.04,Y=0.50)作为目标来形成压电膜。
压电膜33的沉积方法并不仅限于溅射法,并且替代地,可以使用诸如真空汽相沉积法、PLD(脉冲激光沉积)法、溶胶-凝胶法、气溶胶沉积法等的沉积法。
此外,通过在压电膜33的沉积期间对硅晶片进行加热,可以促进PZT薄膜的结晶化。可以将加热温度设置为400℃以上600℃以下。
在刚沉积之后的压电膜33中,钙钛矿相和烧绿石相共同存在。如上所述,为了增强压电膜的压电特性和耐热性,必需降低在压电膜中烧绿石相的丰度。在这点上,在本实施例中,在形成压电膜33之后,为了消除膜中的烧绿石相而执行压电膜33的热处理。为了消除烧绿石相,在热处理中的温度上升的速率和温度为重要参数。
图12示出了在PZT膜的热处理中温度上升速率(℃/sec)和膜中烧绿石相的X射线衍射峰值强度比之间的关系。横坐标轴上的温度上升的速率为对数标度。图13示出了在PZT膜的热处理温度和膜中烧绿石相的X射线衍射峰值强度比之间的关系。热处理大气为在降低压力条件下的氧气大气,并且在热处理温度的保持时间为10分钟以上。
从图12可以看出,随着温度上升速率的增加,烧绿石相的X射线衍射峰值强度比降低。换句话说,随着温度上升速率的增加,烧绿石相更趋向于消失。此外,如图13所示,当热处理温度在600℃以上900℃以下的范围内时,能够将烧绿石相的X射线衍射峰值强度比抑制为10%以下。
因此,能够将在PZT膜中烧绿石相的X相衍射峰值强度比为10%以下的热处理条件为5℃/sec以上的温度上升速率和600℃以上900℃以下的热处理温度(10分钟以上的保持时间)。
应注意,在以上实例中,已在降低压力条件下执行用于消除烧绿石相的热处理。可选地,可以在大气压力条件下执行热处理。另外,尽管热处理大气是氧气大气,但是只要包括氧气,就可以是大气等。
图14和图15示出了在热处理之前和之后PZT膜的X射线衍射图样的实例。图14示出了在热处理之前的样本以及图15示出了在热处理之后的样本。热处理条件被设置为使温度上升速率为20℃/sec以及热处理温度为700℃。如从图14和图15显而易见,确认在沉积之后存在的烧绿石相(2θ=29°)几乎由于热处理而完全消失。
图16和图17为在热处理之前和之后对PZT膜的耐热性的评价的实验结果。图16示出了热处理之前的样本以及图17示出了热处理之后的样本。热处理条件被设置为使温度上升速率为20℃/sec以及热处理温度为700℃。通过角速度传感器装置31的振动臂132的幅度变化率来评价压电膜的耐热性。这里,通过施加热负载之后的幅度与热处理之前的幅度的比来定义幅度变化率。热负载温度为240℃、270℃以及300℃。
可以从图16中看出,在压电膜没有经受热处理的情况下,压电特性在施加热负载之后显著下降。随着热负载温度的上升,压电特性的下降变得更大。这是由于在膜中存在烧绿石相。这时,烧绿石相的X射线衍射峰值强度比为54%。另一方面,如图17所示,在压电膜经受热处理的情况下,识别出压电特性没有劣化直到240℃的热负载。作为实例,典型无铅焊接材料的回流温度对应于240℃的热负载。这意味着在这种情况下,即使通过回流将角速度传感器装置31安装在配线基板上,压电膜的压电特性仍不会随着回流温度而改变。此外,可以看到,即使相对于超过240℃的热负载,幅度的变化量远远小于在热处理之前的样本(图16)。
一旦形成角速度传感器装置31的压电膜33,就通过溅射法在作为电极层的压电膜33上形成具有200nm的膜厚的Pt膜。此外,通过图样化Pt膜,形成第二电极膜34b和检测电极34c和34d。Pt膜的沉积方法并不仅限于溅射法,并且替代地,可以使用真空汽相沉积法或者其他沉积方法。
通过在加热至240℃的大气条件下将电压施加给第一电极膜34a和第二电极膜34b,执行压电膜33的极化处理。可以将在极化处理中施加在第一电极膜34a和第二电极膜34b之间的电压设置为矫顽电场Ec的1~20倍。此外,与压电膜的居里温度(℃)相比,极化处理的温度为居里温度的1/16~5/4,更期望1/4~1倍的居里温度。应注意,可以在空气大气、氧大气和氮大气中的任何一种大气中执行极化处理。
如上所述制造角速度传感器装置31。
由于根据本实施例可以显著降低压电膜33的烧绿石相的丰度,所以在维持良好的压电特性的同时,压电膜可以被赋予良好的耐热性。结果,即使在制造角速度传感器装置31并且通过回流将角速度传感器装置31安装至配线基板之后,仍可以确保良好的压电特性,并且可以改善角速度传感器的特性。
此外,由于根据本实施例可以增强压电膜33的耐热性,所以即使在电子设备内的严峻温度条件下仍能够抑制角速度的检测灵敏度的降低,结果是可以提高电子设备的可靠性。
随后,将参照图18和图19描述本发明的另一个实施例。
图18为示出根据本实施例的角速度传感器装置的平面图,以及图19为沿图18中的线A-A截取的角速度传感器装置的截面图。
如图所示,角速度传感器装置200包括:基体214、设置在基体214一侧上的臂保持部215以及设置在臂保持部215的尖端侧上的振动臂部216。
振动臂部216包括:第一振动臂211以及在第一振动臂211的两侧上的第二和第三振动臂212和213。第一振动臂211由臂基底210a和形成在其上的压电功能层239a构成,第二振动臂212由臂基底210b和形成在其上的压电功能层239b构成,以及第三振动臂213由臂基底210c和形成在其上的压电功能层239c构成。换句话说,根据本实施例的角速度传感器装置200为所谓的三分支音叉型角速度传感器装置。
例如,第一~第三振动臂211~213具有相同的长度、宽度以及厚度。此外,第一和第二振动臂211和212之间的空隙和第一和第三振动臂211和213之间的空隙相同。
如图19所示,在臂基底210a~210c上分别形成第一电极膜221和223,并且在第一电极膜221~223上分别层压均作为压电膜的PZT薄膜231~233。此外,在PZT薄膜231~233上分别层压均作为驱动电极的第二电极膜241~243。此外,在振动臂部216中间的第一振动臂211的压电薄膜231上层压第一检测电极251和第二检测电极252。
PZT薄膜231~233的每一个的膜厚和PZT的PbO过剩组成比X和Zr的组成比Y与根据第一实施例的PZT薄膜33相同。此外,如在压电膜33中,在PZT薄膜231~233中,将通过X射线衍射法测量的烧绿石相的峰值强度设置为相对于钙钛矿相的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向以及(111)平面取向的峰值强度的和10%以下。
包括在各个压电功能层239中的多个电极221~223、241~243、251以及252分别连接至导线261~268。引线261~268通过臂保持部215的表面以分别连接至设置在基体214的表面上的引线端271~278。沿X方向在基体214的表面的两侧上均设置四个导线端271~278。
接下来,将描述根据本实施例的角速度传感器装置200的操作。
当在第一电极膜221和第二电极膜241之间施加电压时,导致第一振动臂211沿图19的垂直方向弯曲移动。同时,当将电压分别施加在第一电极膜222和223和第二电极膜242和243之间时,导致第二和第三振动臂212和213沿与第一振动臂211相反相位的垂直方向弯曲移动。
具体地,当第一振动臂211向上移动时,第二和第三振动臂212和213向下移动,以及当第一振动臂211向下移动时,第二和第三振动臂212和213向上移动。此外,通过被引起以第一振动臂211的幅度一半的幅度弯曲移动的第二和第三振动臂212和213,消除了通过第一~第三振动臂211~213生成的力矩。
已确认,如上所述构成的角速度传感器装置200的压电功能层239也具有与第一实施例的角速度传感器装置31的压电功能层139相同的压电性能和耐热性。
到此已描述了本发明的实施例,但是本发明当然并不仅限于此,而是可以基于本发明的技术理念进行各种变型。
例如,尽管以上实施例已举例说明了作为压电装置的角速度传感器(角速度传感器装置),但是本发明并不仅限于此,而是可以将本发明热电红外线传感器、液体注射设备、半导体存储设备等。
以上实施例已分别示出了所谓的单分支音叉型角速度传感器装置31和三分支音叉型角速度传感器装置200。然而,振动臂的数量可以为2个,或者大于3个。可选地,尽管角速度传感器装置31和200均具有悬臂结构,但是传感器可以均具有中央叶轮结构。
本领域的技术人员应理解,根据设计要求和其他因素,可以有多种修改、组合、再组合和改进,均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围之内。
Claims (14)
1.一种压电装置,包括:
基板;
第一电极膜,形成在所述基板上;
通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0≤Y≤0.55)表示的压电膜,通过X射线衍射法测量的其烧绿石相的峰值强度相对于钙钛矿相的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向和(111)平面取向的峰值强度的总和为10%以下,所述压电膜以400nm以上1,000nm以下的膜厚形成在所述第一电极膜上;以及
第二电极膜,层压在所述压电膜上。
2.根据权利要求1所述的压电装置,
其中,所述钙钛矿相在(100)/(001)方向上具有60%以上的取向率。
3.根据权利要求1所述的压电装置,
其中,所述压电膜通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0.4≤Y≤0.55)来表示。
4.根据权利要求1所述的压电装置,
其中,所述压电膜经受600℃以上900℃以下的热处理。
5.根据权利要求4所述的压电装置,
其中,所述热处理中的温度上升速率为5℃/sec以上。
6.根据权利要求1所述的压电装置,
其中,所述基板在所述压电膜的沉积期间经受400℃并以上600℃以下温度的热处理。
7.根据权利要求1所述的压电装置,
其中,所述压电膜由溅射膜构成。
8.一种角速度传感器,包括:
基板;
第一电极膜,形成在所述基板上;
通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0≤Y≤0.55)表示的压电膜,通过X射线衍射法测量的其烧绿石相的峰值强度相对于钙钛矿相的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向和(111)平面取向的峰值强度的总和为10%以下,所述压电膜以400nm以上1,000nm以下的膜厚形成在所述第一电极膜上;以及
第二电极膜,层压在所述压电膜上。
9.一种安装有角速度传感器的电子设备,所述角速度传感器包括:
基板;
第一电极膜,形成在所述基板上;
通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0≤Y≤0.55)表示的压电膜,通过X射线衍射法测量的其烧绿石相的峰值强度相对于钙钛矿相的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向和(111)平面取向的峰值强度的总和为10%以下,所述压电膜以400nm以上1,000nm以下的膜厚形成在所述第一电极膜上;以及
第二电极膜,层压在所述压电膜上。
10.一种压电装置制造方法,包括:
在基板上形成电极膜;
在所述电极膜上形成通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0≤Y≤0.55)表示、具有400nm以上1,000nm以下的膜厚的压电膜;以及
在所述压电膜的形成之后,以5℃/sec以上的速率来将所述压电膜加热至600℃以上900℃以下的温度。
11.根据权利要求10所述的压电装置的制造方法,
其中,通过Pb1+X(ZrYTi1-Y)O3+X(0≤X≤0.3,0.4≤Y≤0.55)表示所述压电膜。
12.根据权利要求10所述的压电装置的制造方法,
使所述压电膜在600℃以上900℃以下的温度下保持10分钟以上。
13.根据权利要求10所述的压电装置的制造方法,
其中,通过溅射法形成所述压电膜。
14.根据权利要求10所述的压电装置的制造方法,
其中,在所述压电膜的沉积期间,将所述基板加热到400℃以上600℃以下的温度。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008-215367 | 2008-08-25 | ||
JP2008215367 | 2008-08-25 | ||
JP2008215367A JP5444662B2 (ja) | 2008-08-25 | 2008-08-25 | 圧電デバイスの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101661989A true CN101661989A (zh) | 2010-03-03 |
CN101661989B CN101661989B (zh) | 2011-10-12 |
Family
ID=41695703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009101675535A Active CN101661989B (zh) | 2008-08-25 | 2009-08-24 | 压电装置、角速度传感器、电子设备以及压电装置制造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8004162B2 (zh) |
JP (1) | JP5444662B2 (zh) |
CN (1) | CN101661989B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104518705A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 大陆汽车有限公司 | 电容执行器充电和放电电路装置的运行方法 |
CN112714963A (zh) * | 2018-08-30 | 2021-04-27 | 富士胶片株式会社 | 压电器件及压电器件的制造方法 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5549340B2 (ja) * | 2010-04-13 | 2014-07-16 | セイコーエプソン株式会社 | 振動片、振動片の製造方法、振動デバイスおよび電子機器 |
JP5552878B2 (ja) * | 2010-04-14 | 2014-07-16 | セイコーエプソン株式会社 | 振動片、振動デバイスおよび電子機器 |
JP5601899B2 (ja) * | 2010-06-25 | 2014-10-08 | 富士フイルム株式会社 | 圧電体膜および圧電素子 |
JP2012253161A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Seiko Epson Corp | 圧電素子及び液体噴射ヘッド並びに液体噴射装置 |
GB201121660D0 (en) * | 2011-12-15 | 2012-01-25 | Cambridge Entpr Ltd | Measurement method using a sensor, sensor system and sensor |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2676304B2 (ja) * | 1992-06-03 | 1997-11-12 | アネルバ株式会社 | 強誘電体薄膜作製方法 |
JP3341357B2 (ja) | 1993-06-08 | 2002-11-05 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電体薄膜素子 |
JPH07316781A (ja) * | 1994-05-20 | 1995-12-05 | Anelva Corp | Pzt薄膜の作製方法 |
DE69517417T2 (de) * | 1994-12-27 | 2000-10-26 | Seiko Epson Corp., Tokio/Tokyo | Piezoelektrische dünnschichtanordnung, verfahren zur herstellung derselben und einen diese anordnung enthaltenden tintenstrahldruckkopf |
JP2003031863A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-31 | Sony Corp | 圧電体薄膜素子 |
FR2829757B1 (fr) * | 2001-09-20 | 2004-07-09 | Commissariat Energie Atomique | Procede de preparation d'un sol stable de zircono-titanate de plomb et procede de preparation de films a partir dudit sol |
US6548937B1 (en) * | 2002-05-01 | 2003-04-15 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Array of membrane ultrasound transducers |
JP4130600B2 (ja) * | 2003-03-24 | 2008-08-06 | 日本電信電話株式会社 | 地物属性情報配信システムおよび地物属性情報配信方法 |
JP2005005689A (ja) | 2003-05-20 | 2005-01-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧電体素子およびその製造方法 |
US7102274B2 (en) * | 2003-05-20 | 2006-09-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Piezoelectric device and its manufacturing method |
JP2007527836A (ja) * | 2003-07-04 | 2007-10-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 前駆体溶液、前駆体溶液を準備する方法、及び前駆体溶液の使用 |
JP3996594B2 (ja) * | 2004-05-10 | 2007-10-24 | 松下電器産業株式会社 | 圧電素子、インクジェットヘッド、及びインクジェット式記録装置 |
JP2005340631A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Sony Corp | 圧電素子部品及び電子装置 |
JP4407497B2 (ja) * | 2004-11-30 | 2010-02-03 | Tdk株式会社 | 誘電体磁器組成物及び電子部品 |
JP4237208B2 (ja) | 2005-09-26 | 2009-03-11 | 富士フイルム株式会社 | 圧電素子及びその駆動方法、圧電装置、液体吐出装置 |
JP2007154275A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Canon Inc | 成膜方法および圧電体薄膜 |
EP1795260A1 (fr) * | 2005-12-07 | 2007-06-13 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Catalyseur constitué d'un support solide, d'un oxyde, et d'une phase active métallique greffée sur l'oxyde, procédé pour sa préparation et application |
JP2007258389A (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-04 | Fujifilm Corp | 圧電膜とその製造方法、及び圧電素子 |
JP4142705B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2008-09-03 | 富士フイルム株式会社 | 成膜方法、圧電膜、圧電素子、及び液体吐出装置 |
JP4142726B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2008-09-03 | 富士フイルム株式会社 | 成膜方法、圧電膜、及び圧電素子 |
DE102007022048A1 (de) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Schott Ag | Optokeramiken, daraus hergegestellte optische Elemente bzw. deren Verwendung sowie Abbildungsoptik |
-
2008
- 2008-08-25 JP JP2008215367A patent/JP5444662B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-08-21 US US12/545,524 patent/US8004162B2/en active Active
- 2009-08-24 CN CN2009101675535A patent/CN101661989B/zh active Active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104518705A (zh) * | 2013-09-27 | 2015-04-15 | 大陆汽车有限公司 | 电容执行器充电和放电电路装置的运行方法 |
CN104518705B (zh) * | 2013-09-27 | 2018-03-02 | 大陆汽车有限公司 | 电容执行器充电和放电电路装置的运行方法 |
US10181736B2 (en) | 2013-09-27 | 2019-01-15 | Continental Automotive Gmbh | Method for operating a circuit arrangement for charging and discharging a capacitive actuator |
CN112714963A (zh) * | 2018-08-30 | 2021-04-27 | 富士胶片株式会社 | 压电器件及压电器件的制造方法 |
US12063864B2 (en) | 2018-08-30 | 2024-08-13 | Fujifilm Corporation | Piezoelectric device and method of manufacturing piezoelectric device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5444662B2 (ja) | 2014-03-19 |
US20100045144A1 (en) | 2010-02-25 |
CN101661989B (zh) | 2011-10-12 |
US8004162B2 (en) | 2011-08-23 |
JP2010050388A (ja) | 2010-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101661989B (zh) | 压电装置、角速度传感器、电子设备以及压电装置制造方法 | |
JP5539430B2 (ja) | 電子機器の製造方法 | |
US10608162B2 (en) | Stacked film, electronic device substrate, electronic device, and method of fabricating stacked film | |
JP4218350B2 (ja) | 強誘電体薄膜素子およびその製造方法、これを用いた薄膜コンデンサ並びに圧電アクチュエータ | |
JP5790759B2 (ja) | 強誘電体薄膜およびその製造方法 | |
TW201705558A (zh) | 強介電體薄膜層合基板、強介電體薄膜元件、及強介電體薄膜層合基板之製造方法 | |
JPWO2015178197A1 (ja) | 圧電薄膜、圧電薄膜素子及びターゲット並びに圧電薄膜及び圧電薄膜素子の製造方法 | |
CN101436642B (zh) | 压电元件、角速度传感器、以及压电元件的制造方法 | |
TWI389360B (zh) | 壓電裝置、角速度感測器及製造壓電裝置之方法 | |
JP4998652B2 (ja) | 強誘電体薄膜、強誘電体薄膜の製造方法、圧電体素子の製造方法 | |
JP5743203B2 (ja) | 圧電膜素子及び圧電膜デバイス | |
CN104628380A (zh) | 压电组合物和压电元件 | |
JP4735639B2 (ja) | 圧電素子、角速度センサ、及び圧電素子の製造方法 | |
WO2004051760A1 (ja) | 焦電体素子及びその製造方法並びに赤外線センサ | |
JP7464360B2 (ja) | 圧電積層体、圧電素子および圧電積層体の製造方法 | |
CN100433394C (zh) | 压电体元件及其制造方法 | |
JP4737185B2 (ja) | 圧電素子、角速度センサ、及び圧電素子の製造方法 | |
JP4736021B2 (ja) | 圧電素子 | |
WO2024202318A1 (ja) | 圧電積層体、圧電積層体の製造方法、及び圧電素子 | |
EP3276687B1 (en) | Ferroelectric thin-film laminate substrate, ferroelectric thin-film element, and manufacturing method of ferroelectric thin-film laminate substrate | |
TWI395825B (zh) | 多層膜形成方法及裝置 | |
JPH0670258U (ja) | 圧電体素子 | |
JP6994372B2 (ja) | Pzt素子製造方法 | |
JPH11284242A (ja) | 圧電性薄膜およびその製造方法 | |
JP2001284167A (ja) | 強誘電体薄膜の作成方法および強誘電体薄膜の製造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170116 Address after: Kanagawa Japan Atsugi Asahi 4-14-1 Patentee after: SONY semiconductor solutions Address before: Tokyo, Japan Patentee before: Sony Corp. |