CN102859862B - 振动发电器件 - Google Patents
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Abstract
一种振动发电器件，具备：框架部；配重部，设在框架部的内侧；弯曲部，将框架部与配重部之间连接，由于配重部振动而弯曲；以及发电部，在弯曲部的一方的表面从下层起依次层叠有下部电极、压电层和上部电极，与配重部的揺动相应地产生交流电压；在框架部与配重部之间具备共振频率调节机构。
Description
技术领域
本发明涉及使用MEMS（micro electro mechanical systems：微电子器件）技术将振动能量转换为电能量的振动发电器件。
背景技术
以往有以下的发电器件，该发电器件是将车或人的运动等任意的振动所引起的振动能量转换为电能量的MEMS器件的一种。对这种发电器件进行了各种研究（参照专利文献1）。
上述专利文献1所示的发电器件如图6所示，具备：基板1；配重部2，设在基板1上；磷青铜板3，将基板1与配重部2之间连接，通过配重部2位移而弯曲；以及压电发电部6，在磷青铜板3的两面层叠压电陶瓷板4和电极5，随着配重部2的揺动而产生交流电压。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：特开平7-107752号公报
发明的概要
发明所要解决的课题
但是，在实际应用时，存在压电发电装置无法按照用途的环境振动的频率来调节共振频率的课题。
发明内容
本发明是鉴于上述背景技术而做出的，其课题在于，提供一种能够按照应用固有的共振频率来简单地调节发电器件的共振频率的振动发电器件。
用于解决课题的机构
为了解决上述课题，本发明的振动发电器件的特征在于，具备：框架 部；配重部，设在所述框架部的内侧；弯曲部，将所述框架部与所述配重部之间连接，通过所述配重部振动而弯曲；以及发电部，在所述弯曲部的一方的表面从下层起依次层叠有下部电极、压电层和上部电极，与所述配重部的揺动相应地产生交流电压；在所述框架部与所述配重部之间，具备共振频率调节机构。
另外，在该振动发电器件中，优选为：所述共振频率调节机构由支持梁部构成，该支持梁部与所述弯曲部分别设置，将所述框架部与所述配重部连接；通过改变所述支持梁部的初始形状来调节共振频率。
另外，在该振动发电器件中，优选为：所述共振频率调节机构在包含所述框架部、所述弯曲部和所述配重部排列的方向、以及所述弯曲部和所述配重部的厚度方向的平面内，对称地具有所述支持梁部。
另外，在该振动发电器件中，优选为：所述支持梁部具有在所述框架部与所述配重部之间多次折返的弹簧状构造。
另外，在该振动发电器件中，优选为：所述弹簧状构造在折返的部分具有R。
另外，在该振动发电器件中，优选为：所述共振频率调节机构通过改变所述支持梁部的边的长度来将共振频率调节为规定的值。
另外，在该振动发电器件中，优选为：所述共振频率调节机构通过改变所述支持梁部的边的宽度来将共振频率调节为规定的值。
另外，所述框架部具有长度。所述框架部在长度方向的一端具有第1支持部，在所述长度方向的另一端具有第2支持部。弯曲部优选安装于所述第1支持部。另外，弯曲部优选以所述配重部位于所述框架的内侧的方式支持所述配重部。
另外，共振频率调节机构优选由支持梁部构成。支持梁部形成为连结框架部与配重部。
另外，配重部优选具有长度。配重部在其长度方向的一端具有第1端，在其长度方向的另一端具有第2端。配重部的所述第1端与所述第1支持部由所述弯曲部连结。支持梁部连结所述框架部与所述配重部的第2端。
另外，支持梁部优选具有带片和连结片。带片从所述配重部的所述第2端向所述框架部的第1支持部延伸。带片具有连接部分。连接部分位于所 述配重部的所述配重部的所述第2端与所述框架部的第1支持部之间。连结片形成为连结所述连接部分与所述框架部。
另外，连结片优选形成为连结所述连接部分与所述框架的第2支持部。
另外，配重部具有宽度。配重部的宽度方向的一端定义为第1宽度方向端部。第1宽度方向端部通过间隙与所述框架部分离。带片以及所述连结片优选配置于所述间隙。
另外，带片具有第1端和第2端。所述第2端从带片观察位于所述第1端的相反侧。带片的所述第2端优选与所述配重部的第2端连接。优选为：连结片的一端与所述带片的第1端连接，另一端与所述框架部的第2支持部连接。
另外，配重部具有宽度。配重部的宽度方向的一端定义为第1宽度方向端部，配重部的宽度方向的另一端定义为第2宽度方向端部。第1宽度方向端部优选通过第1间隙与所述框架部分离。第2宽度方向端部通过第2间隙与所述框架部分离。支持梁部由多个支持梁部构成。支持梁部之中的一个配置于所述第1间隙，所述支持梁部之中的另一个配置于所述第2间隙。
发明的效果：
在本发明的振动发电器件中，所述振动发电器件在所述框架部与所述配重部之间具备共振频率调节机构。由此，能够形成将共振频率调节为规定的值的振动发电器件。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的振动发电器件的概略分解立体图。
图2是表示本发明的一个实施方式的振动发电器件中的基板的概略俯视图。
图3是表示本发明的一个实施方式的振动发电器件中的支持梁部的变形例的概略俯视图。
图4是表示本发明的一个实施方式的振动发电器件中的基板的概略分解截面图。
图5是用于说明表示本发明的一个实施方式的振动发电器件中的基板 的制造方法的、图1中的A-A′截面的主要工序截面图。
图6是表示以往例的振动发电器件的概略截面图。
具体实施方式
图1至4表示作为本发明的一个实施方式的振动发电器件。该振动发电器件具备：框架部11；配重部12，设在框架部11的内侧；弯曲部13，将框架部11与配重部12之间连接，通过配重部12位移而弯曲；以及发电部18，在弯曲部13的一方的表面，从下层起依次层叠有下部电极15、压电层16和上部电极17，与配重部12的揺动相应地产生交流电压。另外，在框架部11与配重部12之间，具备共振频率调节机构。另外，该共振频率调节机构由支持梁部20构成，该支持梁部20与弯曲部13分别设置，将框架部11与配重部12连接，通过改变支持梁部20的形状来调节共振频率。另外，共振频率调节机构在包含框架部11、弯曲部13和配重部12排列的方向、以及所述弯曲部和所述配重部的厚度方向的平面内，对称地具有支持梁部20。另外，支持梁部20具有在框架部11与配重部12之间多次折返的弹簧状构造。另外，弹簧状构造在折返的部分具有圆角（R）。另外，共振频率调节机构通过改变支持梁部20的边的长度来将共振频率调节为规定的值。进而，共振频率调节机构通过改变支持梁部20的边的宽度（图2中的L）来将共振频率调节为规定的值。
该振动发电器件的基板25使用SOI基板，SOI基板从下开始依次具有支持层26、绝缘层27和活性层28。在此，构成为：框架部11以及配重部12以支持层26、绝缘层27和活性层28作为主体，弯曲部13以及支持梁部20以绝缘层27和活性层28作为主体。
另外，振动发电器件如图1所示，在基板25的活性层28侧的表面具有发电部18，如果设活性层28侧的表面为一表面，则在所述一表面具有与框架部11固接的第一盖基板29。另外，如果设基板25的支持层26侧的表面为另一表面，则振动发电器件在所述另一表面具有与框架部11固接的第二盖基板30。该第一盖基板29及第二盖基板30使用硅或玻璃等形成。像这样，振动发电器件使用基板25、第一盖基板29和第二盖基板30构成。
以下，具体地详细说明本实施方式中的振动发电器件。
如图2所示，框架部11的俯视下的外形形状为矩形形状。另外，设置在框架部11的内侧的配重部12以及弯曲部13的俯视下的外形形状也与框架部11的外形形状相同，为矩形形状。另外，形成在弯曲部13的上述一表面侧的发电部18的俯视下的外形形状沿着弯曲部13的外形形状，为矩形形状。另外，支持梁部20的俯视下的外形形状将框架部11与配重部12连接，包含折返构造，只要能够控制配重部12的揺动即可，不特别限定形状。另外，支持梁部20按照规定的共振频率的值，决定支持梁部20的长度或者宽度L的初始形状。其中，在此所称的初始形状，指的是对振动发电器件施加加速度等来自外部的力的状态下的形状。另外，支持梁部20优选，在初始形状下，与配重部12的振动动作较大侧附近、即配重部12的前端附近连接，但也可以按照求出的共振频率的值形成在发电部18附近。
另外，如图2所示，框架部11具有长度和宽度。框架部11具有沿着其长度的长度方向。框架部11具有沿着与长度方向交叉的宽度方向的宽度。框架部11具有第1支持部111和第2支持部112。第1支持部111位于框架部11的长度方向的一端，第2支持部112位于框架部11的长度方向的另一端。另外，框架部11在其宽度方向的一端具有第1宽度方向端部113，在其宽度方向的另一端具有第2宽度方向端部114。
另外，弯曲部13安装于第1支持部111。换言之，弯曲部13被第1支持部111支持。另外，弯曲部13以配重部12位于框架部11的内侧的方式支持配重部12。
更详细说明，配重部12具有长度以及宽度。配重部12的长度沿着框架部11的长度方向形成。配重部12的宽度沿着与框架部11的长度方向交叉的方向形成。配重部12在其长度方向的一端具有第1端121，在其长度方向的另一端具有第2端122。配重部12的第1端121与第1支持部111通过所述弯曲部13连结。支持梁部20构成为连结框架部11与配重部12的第2端122。
另外，配重部12在其宽度方向的一端具有第1宽度方向端部123，在其宽度方向的另一端具有第2宽度方向端部124。配重部12的第1宽度方向端部123在从配重部12观察时，与框架部11的第1宽度方向端部113位于相同侧。配重部12的第2宽度方向端部124在从配重部12观察时， 与框架部11的第2宽度方向端部114位于相同侧。配重部12的第1宽度方向端部123隔着第1间隙101与框架部11的第1宽度方向端部113分离。配重部12的第2宽度方向端部124隔着第2间隙102与框架部11的第2宽度方向端部114分离。
另外，该振动发电器件在弯曲部13的上述一表面具备发电部18。发电部18从弯曲部13的上述一表面侧起依次层叠有下部电极15、压电层16、上部电极17。另外，在弯曲部13的上述一表面侧，形成有与下部电极15以及上部电极17分别连接且由金属布线构成的连接布线31a、31c。另外，在弯曲部13的上述一表面侧，形成有经由连接布线31a、31c电连接的下部电极用焊盘32a和上部电极用焊盘32c。
在发电部18中，设计为下部电极15的平面尺寸最大，压电层16的平面尺寸第二大，上部电极17的平面尺寸最小。在本实施方式中，在俯视下，压电层16位于下部电极15的外周线的内侧，上部电极17位于压电层16的外周线的内侧。
另外，在本实施方式的共振频率调节机构中，支持梁部20在初始形状下，在配重部12的所述前端附近对称地具备两个支持梁部20。另外，如图3（a）所示，该支持梁部20通过多次折返而具有弹簧状构造，根据规定的共振频率的值，使该折返的部分的次数增减来形成。另外，该弹簧状构造改变支持梁部20的边的长度或支持梁部20的边的宽度而形成，从而设定为求出的共振频率的值。另外，如图3（b）所示，该折返构造形成为在配重部12的振动时应力集中的折返部分的内缘具有R。其中，也可以在折返部分的外缘也与内缘相同地具有R。
支持梁部20具有弹簧状构造，从其他观点出发对其进行说明，支持梁部20具有带片21和连结片22。如图3（a）所示，带片21从配重部12的第2端122向框架部11的第1支持部111延伸。带片21具有连接部分。该连接部分位于配重部12的第2端122与框架部11的第1支持部111之间。
更详细说明，带片21具有第1端211和第2端212。带片21的第2端212与带片21的第1端211位于相反侧。带片21的第2端212与配重部12的第2端122连接。
连结片22形成为连结连接部分和框架部11。更详细说明，连结片22形成为连结连接部分和框架部11的第2支持部112。进一步详细说明，连结片22的一端与带片21的第1端211连接，连结片22的另一端与框架部11的第2支持部112连接。
另外，连结片22以及带片21位于第1宽度方向端部123与框架部11之间的间隙。更详细说明，连结片22以及带片21配置于第1宽度方向端部123与框架部11的第1宽度方向端部113之间的间隙101，配置于第2宽度方向端部124与框架部11的第2宽度方向端部114之间的间隙102。
另外，如图4所示，发电部18具有：下部电极15，形成在弯曲部13的上述一表面侧；压电层16，形成在下部电极15的与弯曲部13侧相反侧；以及上部电极17，形成在压电层16的与下部电极15侧相反侧。进而，至少从框架部11与弯曲部13的边界到配重部12与弯曲部13的边界为止，形成有发电部18。其中，若发电部18对齐于框架部11与弯曲部13的边界，则即使发电部18振动也不存在对发电没有贡献的部分，实现了发电量的提高，所以是优选的。在基板25的上述一表面侧，用于防止与上部电极17电连接的连接布线31c同下部电极15的短路的绝缘部35，以覆盖下部电极15以及压电层16各自的框架部11侧的端部的方式形成。
其中，绝缘部35由硅氧化膜构成，但不限于硅氧化膜，也可以由硅氮化膜构成。另外，在基板25与下部电极15之间形成有由MgO层构成的种子层（未图示）。另外，在硅基板25的上述一表面侧以及上述另一表面侧，形成有硅氧化膜36、37。
另外，第一盖基板29在基板25侧的一表面侧形成由配重部12以及弯曲部13构成的可动部的位移空间，以该位移空间作为第一凹部38。
第一盖基板29在第一盖基板29的另一表面侧形成有输出用电极40、40，该输出用电极40、40用于将发电部18产生的交流电压向外部供给。各输出用电极40、40与形成在第一盖基板29的一表面侧的连络用电极41、41经由在第一盖基板29的厚度方向贯通设置的贯通孔布线42、42电连接。在此，第一盖基板29的各连络用电极41、41与基板25的下部电极用焊盘32a、上部电极用焊盘32c接合且电连接。其中，各输出用电极40、40以及各连络用电极41、41通过Ti膜与Au膜的层叠膜构成，但不特别限定于 这些材料或层构造。另外，作为各贯通孔布线42、42的材料采用Cu，但不限于此，也可以例如采用Ni、Al等。
在本实施方式中，在作为第一盖基板29使用利用硅的基板的情况下，第一盖基板29为：用于防止两个输出用电极40、40之间的短路的由硅氧化膜构成的绝缘膜43，跨过第一盖基板29的上述一表面侧及上述另一表面侧、以及在内侧形成有贯通孔布线42、42的贯通孔44、44的内周面而形成。其中，在作为第一盖基板29使用玻璃基板那样的绝缘性基板的情况下，不需要设置这样的绝缘膜43。
另外，第二盖基板30在基板25侧的一表面侧形成由配重部12以及弯曲部13构成的可动部的位移空间，将该位移空间作为第二凹部39。其中，第二盖基板30也可以使用玻璃基板那样的绝缘性基板。
另外，在上述的基板25的上述一表面侧，形成有用于与第一盖基板29接合的第一接合用金属层46，在第一盖基板29上形成有与第一接合用金属层46接合的第二接合用金属层（未图示）。在此，作为第一接合用金属层46的材料，采用与下部电极用焊盘32a、上部电极用焊盘32c相同的材料，第一接合用金属层46在基板25的一表面上形成为与下部电极用焊盘32a、上部电极用焊盘32c相同的厚度。
基板25、第一盖基板29和第二盖基板30通过常温接合法接合，但不限于常温接合法，例如也可以通过阳极接合法、使用环氧树脂等的树脂接合法等接合。其中，本实施方式的振动发电器件利用MEMS器件的制造技术等形成。
以上，在说明的本实施方式的振动发电器件中，发电部18由下部电极15、压电层16和上部电极17构成，因此压电层16由于弯曲部13的振动而受到应力，在下部电极15和上部电极17中产生电荷的偏差，在发电部18中产生交流电压。另外，此时，支持梁部20进行运动，以控制配重部12不过于振动。
在此，如果设振动发电器件的压电层16所使用的压电材料的相对介电常数为ε、发电指数为P，则P∝e312/ε的关系成立，发电指数P越大则发电效率越大。考虑作为振动发电器件所使用的代表性的压电材料PZT以及AlN各自的压电常数e31、相对介电常数ε的一般性的值，采用压电常 数e31较大的PZT能够使发电指数P较大，其中，压电常数e31以平方对发电指数P以平方产生贡献。本实施方式中的振动发电器件作为压电层16的压电材料采用作为铅系压电材料的一种的PZT，但铅系压电材料不限于PZT，例如也可以采用PZT-PMN（：Pb（Mn、Nb）O3）或添加了其他杂质的PZT。其中，压电层16的压电材料不限于铅系压电材料，也可以采用其他压电材料。
以下，参照图5说明本实施方式的振动发电器件的制造方法，图5（a）至（g）表示与图1的A-A′截面对应的部位。
首先，通过进行绝缘膜形成工序得到图5（a）所示的构造，在绝缘膜形成工序中，在使用硅形成的硅基板25的上述一表面侧和上述另一表面侧通过热氧化法等形成硅氧化膜36、37。
然后，进行金属层形成工序，在金属层形成工序中，在基板25的上述一表面的整个面，通过溅射法或CVD法等形成作为下部电极15、连接布线31a以及下部电极用焊盘32a的基础的由Pt层构成的金属层50。接下来，通过进行压电膜形成工序得到图5（b）所示的构造，在压电膜形成工序中，在基板25的上述一表面的整个面，通过溅射法、CVD法或胶体溶液凝胶法等形成由压电材料（例如PZT等）构成的作为压电层16的基础的压电膜51（例如PZT膜等）。其中，金属层50不限于Pt层，例如既可以是Al层或Al-Si层，也可以由Pt层和介于该Pt层与种子层之间的密接性改善用的Ti层构成。在此，密接层的材料不限于Ti，也可以是Cr、Nb、Zr、TiN、TaN等。
在上述的压电膜形成工序之后，通过进行压电膜构图（patterning）工序得到图5（c）所示的构造，在压电膜构图工序中，利用光刻技术以及蚀刻技术对压电膜51进行构图，形成由压电膜51的一部分构成的压电层16。
然后，通过进行金属层构图工序得到图5（d）所示的构造，在金属层构图工序中，利用光刻技术以及蚀刻技术对上述的金属层50进行构图，形成分别由金属层50的一部分构成的下部电极15、连接布线31a、下部电极用焊盘32a。其中，在本实施方式的金属层构图工序中，通过对金属层50进行构图，与下部电极15一起形成连接布线31a以及下部电极用焊盘32a， 但不限于此，也可以在金属层构图工序中通过对金属层50进行构图而仅形成下部电极15，另外设置形成连接布线31a以及下部电极用焊盘32a的布线形成工序。另外，也可以分别设置形成连接布线31a的连接布线形成工序和形成下部电极用焊盘32a的下部电极用焊盘形成工序。另外，在蚀刻金属层50时，例如采用RIE法或离子蚀刻法等即可。
在通过上述的金属层构图工序形成下部电极15、连接布线31a以及下部电极用焊盘32a之后，通过在基板25的上述一表面侧形成绝缘部35的绝缘部形成工序，得到图5（e）所示的构造。在绝缘部形成工序中，在基板25的上述一表面侧的整个面通过CVD法等对绝缘层进行成膜之后，利用光刻技术以及蚀刻技术进行构图，但也可以利用剥离法来形成绝缘部35。
在上述的绝缘部形成工序之后，在例如利用EB蒸镀法、溅射法、CVD法等薄膜形成技术、光刻技术、蚀刻技术来形成上部电极17的上部电极形成工序的同时，通过进行利用EB蒸镀法、溅射法、CVD法等薄膜形成技术、光刻技术、蚀刻技术来形成连接布线31c以及上部电极用焊盘32c的布线形成工序，得到图5（f）所示的构造。换言之，在本实施方式中，在上部电极形成工序中，与上部电极17一起形成连接布线31c以及上部电极用焊盘32c，但不限于此，也可以分别进行上部电极形成工序和布线形成工序。另外，关于布线形成工序，也可以分别设置形成连接布线31c的连接布线形成工序和形成上部电极用焊盘32c的上部电极用焊盘形成工序。其中，上部电极17的蚀刻优选RIE法等干法蚀刻，但也可以是湿法蚀刻，例如，通过碘化钾水溶液对Au膜进行湿法蚀刻，通过双氧水对Ti膜进行湿法蚀刻即可。其中，上部电极17使用Pt、Al、Al-Si等构成。
如上形成上部电极17、连接布线31c、上部电极用焊盘32c之后，通过进行利用光刻技术以及蚀刻技术等形成框架部11、配重部12、弯曲部13和支持梁部20的基板加工工序，得到图5（g）所示的构造。在此，在基板加工工序中进行表面槽形成工序，在表面槽形成工序中，利用光刻技术以及蚀刻技术等，从基板25的上述一表面侧直到到达绝缘层27为止，对基板25之中的框架部11、配重部12、弯曲部13和支持梁部20以外的部位进行蚀刻，从而形成表面槽。接下来进行背面槽形成工序，在背面槽形成工序中，利用光刻技术以及蚀刻技术等，对于基板25，从上述另一表面侧 直到到达绝缘层27为止，对框架部11以及配重部12以外的部位进行蚀刻，从而形成背面槽。接下来，通过对绝缘层27进行蚀刻，使表面槽与背面槽连通，并且形成框架部11、配重部12、弯曲部13和支持梁部20。通过进行该蚀刻工序，得到图5（g）所示的构造的发电器件。
然而，在本实施方式中，在基板加工工序的表面槽形成工序以及背面槽形成工序中，使用能够垂直深掘的感应耦合等离子（ICP）型的蚀刻装置对基板25进行蚀刻，因此能够使弯曲部13的背面与框架部11的内侧面所成的角度成为大致90度。其中，基板加工工序的表面槽形成工序以及背面槽形成工序不限于使用ICP型的干法蚀刻装置的干法蚀刻，只要能够进行各向异性高的蚀刻即可，也可以使用其他干法蚀刻装置。另外，在基板25的上述一表面为（110）面的情况下，也可以是使用TMAH水溶液或KOH水溶液等的碱系溶液的湿法蚀刻（结晶各向异性蚀刻）。
其中，本实施方式的发电器件到基板加工工序结束为止以晶片级别进行，之后通过进行切割工序来分割为各个振动发电器件。
在本实施方式中，具备第一盖基板29和第二盖基板30，因此在形成上述的弯曲部13的蚀刻工序之后，进行接合各盖基板29、30的覆盖接合工序。在该情况下，到覆盖接合工序结束为止以晶片级别进行，之后通过进行切割工序来分割为各个发电器件即可。在此，各盖基板29、30通过适当地适用光刻工序、蚀刻工序、薄膜形成工序、电镀工序等的公知的工序来形成即可。
然而，在发电部18中，在下部电极15上形成有压电层16，但也可以在下部电极15与压电层16之间，通过介有成为压电层16成膜时的基底的缓冲层（未图示），来进一步提高压电层16的结晶性。作为缓冲层的材料，采用作为导电性氧化物材料的一种的SrRuO3、（Pb、Ra）TiO3、PbTiO3等即可。
因此，在本实施方式的振动发电器件中，在框架部11与配重部12之间具备共振频率调节机构。由此，振动发电器件能够在初始形状下将共振频率调节为规定的值来形成。
另外，在本实施方式的振动发电器件中，共振频率调节机构由支持梁部20构成，该支持梁部20与弯曲部13分别配置，将框架部11与配重部 12连接，通过改变支持梁部20的形状来调节共振频率。由此，振动发电器件能够在初始形状下将共振频率调节为规定的值来形成。进而，在过大的加速度施加在振动发电器件上时，能够抑制配重部12的位移急剧扩大而振动发电器件破损。
另外，在本实施方式的振动发电器件中，共振频率调节机构在包含框架部11、弯曲部13和配重部12排列的方向、以及所述弯曲部和所述配重部的厚度方向的平面内，对称地形成支持梁部20。由此，在初始形状下将支持梁部20设为对称的支持状态，能够不容易对振动发电器件的振动特性造成影响，提高振动状态的稳定性。
另外，在本实施方式的振动发电器件中，支持梁部20具有在框架部11与配重部12之间多次折返的弹簧状构造。由此，对由于施加在振动发电器件上的加速度而振动的配重部12的振幅进行限制，能够抑制振动发电器件的破损。另外，根据折返部分的次数，能够在初始形状下将共振频率调节为规定的值来形成振动发电器件。
进而，在本实施方式的振动发电器件中，弹簧状构造在折返的部分具有R。由此，支持梁部20缓和应力集中，提高耐加速度性。
进而，在本实施方式的振动发电器件中，共振频率调节机构通过改变支持梁部20的边的长度，将共振频率调节为规定的值，来形成振动发电器件。由此，仅通过改变支持梁部20的长度的初始形状来形成，就能够制作能够简单地改变共振频率的振动发电器件。
另外，在本实施方式的振动发电器件中，共振频率调节机构通过改变支持梁部20的边的宽度，将共振频率调节为规定的值，来形成振动发电器件。由此，仅通过改变支持梁部20的宽度的初始形状来形成，就能够制作能够简单地改变共振频率的振动发电器件。
另外，该振动发电器件通过具备支持梁部20，在湿法蚀刻或除去抗蚀剂时的浸泡的工序等中，抑制对脆弱的弯曲部13施加负荷而造成破损，抑制弯曲部13的破损。另外，抑制加工得较薄的弯曲部13仅由于发电部18的压电层16的残留应力或配重部12的重力的影响而变形。
另外，框架部11具有长度。框架部11在长度方向的一端具有第1支持部111，在所述长度方向的另一端具有第2支持部112。弯曲部13被所 述第1支持部111支持。弯曲部13以所述配重部12位于所述框架部11的内侧的方式支持所述配重部12。
另外，配重部12具有长度。配重部12在其长度方向的一端具有第1端121，在其长度方向的另一端具有第2端122。配重部12的所述第1端121与所述第1支持部111通过所述弯曲部13连结。支持梁部20将所述框架部11与所述配重部12的第2端122连结。
另外，支持梁部20具有带片21和连结片22。所述带片21从所述配重部12的所述第2端122向所述框架部11的第1支持部111延伸。带片21具有连接部分。连接部分位于所述配重部12的所述第2端122与所述框架部11的第1支持部111之间。连结片22形成为连结所述连接部分与所述框架部11。由此，由于对振动发电器件施加的加速度而振动的配重部12的振幅得到限制。更具体说明，由于对振动发电器件施加的加速度而振动的配重部12的、沿着框架部11的厚度方向的振动得到限制。因此，配重部12的沿着框架部11的厚度方向的振幅得到限制。由此，能够抑制振动发电器件的破损。
另外，连结片22形成为连结所述连接部分与所述框架部11的第2支持部112。由此，由于对振动发电器件施加的加速度而振动的配重部12的振幅得到限制。更具体说明，由于对振动发电器件施加的加速度而振动的配重部12的、沿着框架部11的厚度方向的振动得到限制。因此，配重部12的沿着框架部11的厚度方向的振幅得到限制。由此，能够抑制振动发电器件的破损。
另外，配重部12具有宽度。配重部12的宽度方向的一端定义为第1宽度方向端部123。第1宽度方向端部123通过第1间隙101与所述框架部11分离。支持梁部20配置于所述第1间隙101。由此，支持梁部20妨碍配重部12在沿着配重部12的宽度方向的方向上振动。结果，能够减轻沿着配重部12的宽度方向对弯曲部13施加的力。即，能够防止弯曲部13的破损。
另外，带片21具有第1端211和第2端212。带片21的第2端212位于带片21的第1端211的相反侧。带片21的所述第2端212与所述配重部12的第2端122连接。连结片22的一端与所述带片21的第1端211连 接，另一端与所述框架部11的第2支持部112连接。因此，配重部12的沿着框架部11的厚度方向的振幅得到限制。由此，能够抑制振动发电器件的破损。
另外，配置于第1间隙101的所述支持梁部20与配置于所述第2间隙102的所述支持梁部20相对于所述配重部12对称。因此，配重部12的沿着框架部11的厚度方向的振幅得到限制。由此，能够抑制振动发电器件的破损。
另外，框架部11在宽度方向的一端具有第1宽度方向端部113，在宽度方向的另一端具有第2宽度方向端部114。配重部12在宽度方向的一端具有第1宽度方向端部123，在宽度方向的另一端具有第2宽度方向端部124。框架部11的第1宽度方向端部113从配重部12观察时，与配重部12的第1宽度方向端部123位于相同侧。框架部11的第2宽度方向端部114从配重部12观察时，与配重部12的第2宽度方向端部124位于相同侧。配重部12的第1宽度方向端部123通过第1间隙101与框架部11的第1宽度方向端部113分离。配重部12的第2宽度方向端部124通过第2间隙102与框架部11的第2宽度方向端部114分离。支持梁部20由多个支持梁部20构成。支持梁部20之中的一个配置于所述第1间隙101，所述支持梁部20之中的另一个配置于所述第2间隙102。因此，配重部12的沿着框架部11的厚度方向的振幅得到限制。由此，能够抑制振动发电器件的破损。
其中，在实施方式中，振动发电器件具有两个支持梁部20。但是，其数量不限于两个。可以是一个，也可以是三个以上。即，支持梁部20的数量为一个以上即可。
附图标记说明
11 框架部
12 配重部
13 弯曲部
15 下部电极
16 压电层
17 上部电极
18 发电部
20 支持梁部
25 基板
29 第一盖基板
30 第二盖基板
31a、31c 连接布线
32a 下部电极用焊盘
32c 上部电极揺焊盘
40 输出用电极
46 第一接合用金属
Claims (15)
1.一种振动发电器件，其特征在于，具备：
框架部；
配重部，设在所述框架部的内侧；
弯曲部，将所述框架部与所述配重部之间连接，由于所述配重部振动而弯曲；以及
发电部，在所述弯曲部的一方的表面从下层起依次层叠有下部电极、压电层和上部电极，与所述配重部的揺动相应地产生交流电压；
在所述框架部与所述配重部之间，具备共振频率调节机构，
所述共振频率调节机构由支持梁部构成，该支持梁部与所述弯曲部分别配置，将所述框架部与所述配重部连接，通过改变所述支持梁部的初始形状来调节共振频率。
2.如权利要求1记载的振动发电器件，其特征在于，
所述共振频率调节机构在包含所述框架部、所述弯曲部和所述配重部排列的方向、以及所述弯曲部和所述配重部的厚度方向在内的平面内，对称地具有所述支持梁部。
3.如权利要求1或2记载的振动发电器件，其特征在于，
所述支持梁部是在所述框架部与所述配重部之间多次折返的弹簧状构造。
4.如权利要求3记载的振动发电器件，其特征在于，
所述弹簧状构造在折返的部分具有圆角。
5.如权利要求1或2记载的振动发电器件，其特征在于，
所述共振频率调节机构通过改变所述支持梁部的边的长度来将共振频率调节为规定的值。
6.如权利要求1或2记载的振动发电器件，其特征在于，
所述共振频率调节机构通过改变所述支持梁部的边的宽度来将共振频率调节为规定的值。
7.一种振动发电器件，其特征在于，具备：
框架部；
配重部，设在所述框架部的内侧；
弯曲部，将所述框架部与所述配重部之间连接，由于所述配重部振动而弯曲；以及
发电部，在所述弯曲部的一方的表面从下层起依次层叠有下部电极、压电层和上部电极，与所述配重部的揺动相应地产生交流电压；
在所述框架部与所述配重部之间，具备共振频率调节机构，
所述框架部具有长度，
所述框架部在长度方向的一端具有第1支持部，在所述长度方向的另一端具有第2支持部，
所述弯曲部被所述第1支持部支持，
所述弯曲部以所述配重部位于所述框架部的内侧的方式支持所述配重部。
8.如权利要求7记载的振动发电器件，其特征在于，
所述共振频率调节机构由支持梁部构成，
所述支持梁部形成为连结框架部与配重部。
9.如权利要求8记载的振动发电器件，其特征在于，
所述配重部具有长度，
所述配重部在其长度方向的一端具有第1端，在其长度方向的另一端具有第2端，
所述配重部的所述第1端与所述第1支持部由所述弯曲部连结，
所述支持梁部连结所述框架部与所述配重部的第2端。
10.如权利要求9记载的振动发电器件，其特征在于，
所述支持梁部具有带片和连结片，
所述带片从所述配重部的所述第2端向所述框架部的第1支持部延伸，
所述带片具有连接部分，
所述连接部分位于所述配重部的所述第2端与所述框架部的第1支持部之间，
所述连结片形成为连结所述连接部分与所述框架部。
11.如权利要求10记载的振动发电器件，其特征在于，
所述连结片形成为连结所述连接部分与所述框架部的第2支持部。
12.如权利要求11记载的振动发电器件，其特征在于，
所述配重部具有宽度，
所述配重部的宽度方向的一端定义为第1宽度方向端部，
所述第1宽度方向端部通过第1间隙与所述框架部分离，
所述支持梁部配置于所述第1间隙。
13.如权利要求11记载的振动发电器件，其特征在于，
所述配重部具有宽度，
所述配重部的宽度方向的一端定义为第1宽度方向端部，所述配重部的宽度方向的另一端定义为第2宽度方向端部，
所述第1宽度方向端部通过第1间隙与所述框架部分离，
所述第2宽度方向端部通过第2间隙与所述框架部分离，
所述支持梁部由多个支持梁部构成，
所述支持梁部之中的至少一个配置于所述第1间隙，所述支持梁部之中的其余的支持梁部配置于所述第2间隙。
14.如权利要求12或13记载的振动发电器件，其特征在于，
所述带片具有第1端和第2端，所述带片的第2端位于所述带片的第1端的相反侧，
所述带片的第2端与所述配重部的第2端连接，
所述连结片的一端与所述带片的第1端连接，另一端与所述框架部的第2支持部连接。
15.如权利要求13记载的振动发电器件，其特征在于，
配置于所述第1间隙的所述支持梁部与配置于所述第2间隙的所述支持梁部相对于所述配重部对称。
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