CN115428175A - 压电装置 - Google Patents

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Abstract

连接部(130)以在一对梁部(120)之间折回的方式设置。连接部(130)包含第1连结部、第2连结部以及架桥部。第1连结部沿着狭缝延伸且与一对梁部(120)中的一个连接。第2连结部沿着狭缝延伸且与一对梁部(120)中的另一个连接。架桥部位于狭缝与开口部之间且与第1连结部和第2连结部分别连接。多个梁部(120)分别位于被在相互交叉的方向上延伸的狭缝夹着的位置，并且经由连接部(130)在环状的基部(110)的周向上相互连接。

Description

压电装置
技术领域
本发明涉及一种压电装置。
背景技术
作为公开了压电装置的结构的文献，有美国发明专利申请公开第2019/0110132号说明书(专利文献1)。专利文献1所记载的压电装置包含多个板和多个弹簧。多个弹簧分别将两个相邻的板相互连接。多个弹簧分别包含将两个相邻的板之间的缝隙夹在彼此之间的第1弹簧臂和第2弹簧臂。第1弹簧臂和第2弹簧臂分别包含将板的蚀刻的部分包围的部分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国发明专利申请公开第2019/0110132号说明书
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所公开的压电装置中，弹簧的根部配置于作为梁部的板的与固定端侧相反的那一侧的顶端。在弹簧的根部产生应力集中，因此当在板的顶端在相互交叉的两个端缘分别配置有弹簧且两个弹簧的根部彼此靠近的情况下，存在在该根部彼此之间产生龟裂而激励特性降低的可能性。
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于，提供一种压电装置，该压电装置能够通过在多个梁部各自中使应力集中部位相互分离来抑制激励特性的降低。
用于解决问题的方案
基于本发明的压电装置包括环状的基部、多个梁部以及连接部。多个梁部具有与基部连接的固定端部和位于与固定端部相反的那一侧的顶端部，从固定端部朝向顶端部延伸。连接部将多个梁部中的在基部的周向上彼此相邻的一对梁部连接。多个梁部分别是包含多个层的压电振动部。在上述一对梁部之间设有狭缝和开口部。狭缝由上述一对梁部的彼此相邻的一对端缘的局部形成。开口部与狭缝隔开间隔且位于与上述一对梁部各自的顶端部相邻的位置，由上述一对端缘的另一局部形成。连接部以在上述一对梁部之间折回的方式设置。连接部包含第1连结部、第2连结部以及架桥部。第1连结部沿着狭缝延伸且与一对梁部中的一个连接。第2连结部沿着狭缝延伸且与一对梁部中的另一个连接。架桥部位于狭缝与开口部之间且与第1连结部和第2连结部分别连接。多个梁部分别位于被在相互交叉的方向上延伸的狭缝夹着的位置，并且经由连接部在上述周向上相互连接。
发明的效果
根据本发明，能够通过在多个梁部各自中使应力集中部位相互分离来抑制压电装置的激励特性的降低。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的压电装置的俯视图。
图2是从Ⅱ-Ⅱ线箭头方向观察图1的压电装置而得到的剖视图。
图3是放大地表示图1的Ⅲ部的局部俯视图。
图4是本发明的实施方式1的第1变形例的压电装置的局部俯视图。
图5是本发明的实施方式1的第2变形例的压电装置的俯视图。
图6是从Ⅵ-Ⅵ线箭头方向观察图5所示的压电装置而得到的局部剖视图。
图7是本发明的实施方式1的第3变形例的压电装置的俯视图。
图8是从Ⅷ-Ⅷ线箭头方向观察图7所示的压电装置而得到的局部剖视图。
图9是从Ⅸ-Ⅸ线箭头方向观察图7所示的压电装置而得到的局部剖视图。
图10是示意性地表示本发明的实施方式1的压电装置的梁部的局部的剖视图。
图11是示意性地表示本发明的实施方式1的压电装置的驱动时的梁部的局部的剖视图。
图12是对于本发明的实施方式1的压电装置通过模拟表示在基本振动模式下振动的状态的立体图。
图13是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中在压电单晶基板设置第2电极层的状态的剖视图。
图14是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中设置第1支承部的状态的剖视图。
图15是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中使层叠体接合于第1支承部的状态的剖视图。
图16是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中切削压电单晶基板而形成压电体层的状态的剖视图。
图17是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中在压电体层设置第1电极层的状态的剖视图。
图18是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中设置槽部和凹部的状态的剖视图。
图19是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中设置第1连接电极层和第2电极连接层的状态的局部剖视图。
图20是本发明的实施方式2的压电装置的俯视图。
图21是从ⅩⅩⅠ-ⅩⅩⅠ线箭头方向观察图20的压电装置而得到的剖视图。
图22是表示本发明的实施方式2的压电装置的连接部的结构的局部俯视图。
图23是表示模拟分析结果的图表。
图24是表示本发明的实施方式2的第1变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。
图25是表示本发明的实施方式2的第2变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。
图26是表示本发明的实施方式2的第3变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。
图27是表示本发明的实施方式2的第4变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。
图28是表示本发明的实施方式2的第5变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。
图29是表示本发明的实施方式2的第6变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。
图30是表示本发明的实施方式2的第7变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的各实施方式的压电装置。在以下的实施方式的说明中，对图中的相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1的压电装置的俯视图。图2是从Ⅱ-Ⅱ线箭头方向观察图1的压电装置而得到的剖视图。图3是放大地表示图1的Ⅲ部的局部俯视图。
如图1～图3所示，本发明的实施方式1的压电装置100包括环状的基部110、多个梁部120以及连接部130。对于本实施方式的压电装置100而言，多个梁部120分别能够弯曲振动，能够用作超声波换能器。
如图1所示，本发明的实施方式1的压电装置100包括作为多个梁部120的4个梁部120和作为连接部130的4个连接部130。4个梁部120分别位于沿着同一平面内的位置。4个梁部120分别朝向环状的基部110的中心延伸，并且，在基部110的周向上彼此相邻。4个连接部130在4个梁部120中的彼此相邻的梁部120彼此之间分别配置有一个而将相邻的一对梁部120连接。
在本实施方式中，4个梁部120以关于基部110的中心相互旋转对称的方式构成。4个连接部130也以关于基部110的中心相互旋转对称的方式构成。
基部110与多个梁部120各自的固定端部121连接。基部110在从后述的多个层的层叠方向观察时具有环状的形状，具体来说，具有矩形环状的形状。此外，从上述层叠方向观察基部110时的形状只要是环状就没有特别限定。基部110在从上述层叠方向观察时外周侧面也可以是多边形状或圆形状，内周侧面也可以是多边形状或圆形状。
如图2所示，多个梁部120分别是包含多个层10的压电振动部。此外，在图1中，未图示多个层10的各层。关于多个层10的结构的详情见后述。
如图1所示，多个梁部120分别具有固定端部121和顶端部122。固定端部121连接于基部110。多个梁部120各自的固定端部121位于同一假想平面内。多个梁部120各自的固定端部121在从上述层叠方向观察时连接于环状的基部110的内周面。多个梁部120各自的固定端部121在从上述层叠方向观察时在上述内周面上位于彼此相邻的位置。在本实施方式中，多个梁部120各自的固定端部121在从上述层叠方向观察时位于与基部110的矩形环状的内周面的多个边分别一对一地对应的位置。
在本实施方式中，多个梁部120各自的顶端部122在从上述层叠方向观察时位于环状的基部110的中心附近。多个梁部120分别从固定端部121朝向顶端部122延伸。即，在多个梁部120各自的延伸方向上，顶端部122位于与固定端部121相反的那一侧的端部。在本实施方式中，多个梁部120分别在压电装置100未驱动的状态下以沿着同一假想平面的方式延伸。
如图1所示，多个梁部120分别在从上述层叠方向观察时具有尖细的外形。具体来说，多个梁部120分别在从上述层叠方向观察时具有大致三角形状的外形。多个梁部120各自的延伸方向是将固定端部121的中心与顶端部122连结的方向。
在本实施方式中，从使弯曲振动容易的观点来看，优选的是，多个梁部120各自的延伸方向的长度是多个梁部120各自的上述层叠方向上的厚度的尺寸的至少5倍以上。此外，在图2中，示意性地表示多个梁部120各自的厚度。
如图1和图3所示，在多个梁部120中的在基部110的周向上彼此相邻的一对梁部120之间设有狭缝141和开口部142。在本实施方式中还设有外周狭缝143。
狭缝141由一对梁部120的彼此相邻的一对端缘的局部形成。在从上述层叠方向观察时，狭缝141位于沿着从多个梁部120各自的大致三角形状的外形中的固定端部121朝向顶端部122延伸的两边的位置。
开口部142与狭缝141隔开间隔且位于与一对梁部120各自的顶端部122相邻的位置，由一对梁部120的彼此相邻的一对端缘的另一局部形成。在从上述层叠方向观察时，开口部142位于狭缝141的延长线上。在从上述层叠方向观察时，开口部142位于环状的基部110的中心上。
外周狭缝143与狭缝141隔开间隔而沿着后述的第1连结部132A和第2连结部132B分别延伸且与开口部142连通。具体来说，外周狭缝143由将连接部130夹在彼此之间而并行地延伸的两条狭缝构成。
从上述层叠方向观察时的狭缝141和外周狭缝143各自的宽度优选为10μm以下，更优选为1μm以下。
如图1和图3所示，连接部130将多个梁部120中的在基部110的周向上彼此相邻的一对梁部120连接。连接部130以在一对梁部120之间折回的方式设置。
连接部130具有第1端部133A和第2端部133B。连接部130在第1端部133A处与一对梁部120中的一个连接。连接部130在第2端部133B处与一对梁部120中的另一个连接。第2端部133B在一对梁部120排列的方向上与第1端部133A隔开间隙地排列。在本实施方式中，连接部130具有仅一个第1端部133A，并且，具有仅一个第2端部133B。
具体来说，连接部130包含第1连结部132A、第2连结部132B以及架桥部131。第1连结部132A沿着狭缝141延伸且与一对梁部120中的一个连接。第2连结部132B沿着狭缝141延伸且与一对梁部120中的另一个连接。
架桥部131位于狭缝141与开口部142之间且与第1连结部132A和第2连结部132B分别连接。架桥部131以沿着彼此相邻的第1连结部132A和第2连结部132B排列的方向的方式延伸。
第1连结部132A与架桥部131的位于一对梁部120的一梁部侧的部分连接。第2连结部132B与架桥部131的位于一对梁部120的另一梁部侧的部分连接。
在本实施方式中，在从上述层叠方向观察时，架桥部131、第1连结部132A以及第2连结部132B分别具有矩形状的外形，但架桥部131、第1连结部132A以及第2连结部132B各自的外形形状没有特别限定。在从上述层叠方向观察时，第1连结部132A和第2连结部132B各自的外形也可以是大致椭圆形状，也可以是多边形状。也可以是，在架桥部131、第1连结部132A以及第2连结部132B各自中，在上述层叠方向上延伸的侧面在从上述层叠方向观察时弯曲。
如图3所示，在本实施方式中，第1连结部132A和第2连结部132B各自的长度L的尺寸彼此大致相同。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸彼此大致相同。第1连结部132A和第2连结部132B各自的长度L的尺寸比第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸大。第1连结部132A和第2连结部132B各自的长度L的尺寸比从架桥部131到基部110的中心的最短长度b的尺寸大。第1连结部132A和第2连结部132B各自的长度L的尺寸比架桥部131的最大宽度a的尺寸大。架桥部131的最大宽度a的尺寸比第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸大。
第1连结部132A和第2连结部132B各自的长度L的尺寸越小，一对梁部120相互越牢固地连接，一对梁部120的振动偏差越小。第1连结部132A和第2连结部132B各自的长度L的尺寸越大，越能够抑制一对梁部120各自的振动的共振频率变高。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸越大，一对梁部120相互越牢固地连接。从架桥部131到基部110的中心的最短长度b的尺寸越小，一对梁部120相互越牢固地连接，并且越能够降低在压电装置100的激励时通过开口部142的空气的量，因此能够降低压电装置100的损耗。架桥部131的最大宽度a的尺寸影响连接部130振动时的连接部130的共振频率。
在本实施方式中，第1连结部132A和第2连结部132B各自的长度L的尺寸例如是10μm以上且200μm以下。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸例如是10μm。从架桥部131到基部110的中心的最短长度b的尺寸例如是25μm。架桥部131的最大宽度a的尺寸例如是15μm。
在此，说明连接部的形状不同的本发明的实施方式1的第1变形例的压电装置。
图4是本发明的实施方式1的第1变形例的压电装置的局部俯视图。在图4中，示出与图3所示的本发明的实施方式1的压电装置100同样的部分。
如图4所示，在本发明的实施方式1的第1变形例的压电装置100a中，架桥部131的与开口部142接触的侧面弯曲。通过这样架桥部131的上述侧面弯曲，能够降低连接部130处的内部应力。
另外，在压电装置100a中，外周狭缝143的与开口部142侧相反的那一侧的端部以具有第1连结部132A的宽度随着靠近第1端部133A而变大的部分且具有第2连结部132B的宽度随着靠近第2端部133B而变大的部分的方式相互分离地弯曲。
接着，说明多个层10。如图2所示，在本实施方式中，多个层10具有压电体层11、第1电极层12以及第2电极层13。
压电体层11由单晶压电体构成。适当选择压电体层11的切割方位以体现期望的装置特性。在本实施方式中，压电体层11通过使单晶基板薄化而成，单晶基板具体来说是旋转Y切割基板。旋转Y切割基板的切割方位具体来说是30°。压电体层11的厚度例如是0.3μm以上且5.0μm以下。单晶压电体具有极化轴。关于极化轴的轴向的详情见后述。
适当选择构成压电体层11的材料以使压电装置100体现期望的装置特性。在本实施方式中，压电体层11由无机材料构成。具体来说，压电体层11由碱性铌酸盐系的化合物或碱性钽酸盐系的化合物构成。在本实施方式中，碱性铌酸盐系的化合物或碱性钽酸盐系的化合物所含有的碱金属由锂、钠以及钾中的至少一种构成。在本实施方式中，压电体层11由铌酸锂(LiNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)构成。
如图2所示，第1电极层12在多个层10的层叠方向上配置于压电体层11的一侧。第2电极层13以隔着压电体层11而与第1电极层12的至少局部相对的方式配置于压电体层11的另一侧。
在本实施方式中，在第1电极层12与压电体层11之间、第2电极层13与压电体层11之间以及第2电极层13与压电体层11之间分别配置有未图示的密合层。另外，在多个梁部120各自中，第1电极层12和第2电极层13分别以与狭缝141、开口部142以及外周狭缝143分别不面对的方式设置。
在本实施方式中，第1电极层12和第2电极层13分别由Pt构成。第1电极层12和第2电极层13分别也可以由Al等其他材料构成。密合层由Ti构成。密合层也可以由NiCr等其他材料构成。第1电极层12、第2电极层13以及上述密合层分别也可以是外延生长膜。在压电体层11由铌酸锂(LiNbO3)构成的情况下，从抑制构成密合层的材料向第1电极层12或第2电极层13扩散的观点来看，优选的是，密合层由NiCr构成。由此，压电装置100的可靠性提高。
在本实施方式中，第1电极层12和第2电极层13各自的厚度例如是0.05μm以上且0.2μm以下。密合层的厚度例如是0.005μm以上且0.05μm以下。
多个层10还包含支承层14。支承层14配置于压电体层11的与第1电极层12侧相反的那一侧和第2电极层13的与压电体层11侧相反的那一侧。支承层14具有第1支承部14a和在第1支承部14a的与压电体层11侧相反的那一侧层叠的第2支承部14b。在本实施方式中，第1支承部14a由SiO2构成，第2支承部14b由单晶Si构成。在本实施方式中，从多个梁部120的弯曲振动的观点来看，优选的是，支承层14的厚度比压电体层11的厚度厚。此外，关于多个梁部120的弯曲振动的机理见后述。
另外，如图2所示，在本实施方式中，连接部130通过构成多个梁部120中的各梁部的多个层10在与层叠方向正交的正交方向上连续而构成。不过，在本实施方式中，连接部130的多个层10不包含第1电极层12和第2电极层13。
而且，说明构成基部110的构件。如图2所示，在本实施方式中，基部110包含与多个梁部120同样的多个层10。基部110的多个层10通过多个梁部120的多个层10连续而构成。具体来说，构成基部110的压电体层11、第1电极层12、第2电极层13以及支承层14以与构成多个梁部120的压电体层11、第1电极层12、第2电极层13以及支承层14分别连续的方式构成。并且，基部110还包含基板层15、第1连接电极层20以及第2连接电极层30。
基板层15在环状的基部110的中心轴的轴向上连接于支承层14的与压电体层11侧相反的那一侧。基板层15包含第1基板层15a和在上述中心轴的轴向上在第1基板层15a的与支承层14侧相反的那一侧层叠的第2基板层15b。在本实施方式中，第1基板层15a由SiO2构成，第2基板层15b由单晶Si构成。
如图2所示，第1连接电极层20经由未图示的密合层与第1电极层12电连接且暴露于外部。具体来说，第1连接电极层20配置于基部110的第2电极层13的与支承层14侧相反的那一侧。
第1连接电极层20和第2连接电极层30各自的厚度例如是0.1μm以上且1.0μm以下。与第1连接电极层20连接的密合层和与第2连接电极层30分别连接的密合层的厚度例如是0.005μm以上且0.1μm以下。
在本实施方式中，第1连接电极层20和第2连接电极层30分别由Au构成。第1连接电极层20和第2连接电极层30也可以由Al等其他导电材料构成。与第1连接电极层20连接的密合层和与第2连接电极层30连接的密合层分别例如由Ti构成。这些密合层也可以由NiCr构成。
如图2所示，在本实施方式的压电装置100中形成有在上述层叠方向上向与压电体层11侧相反的那一侧开口的孔部101。在本实施方式中，孔部101是被基部110、多个梁部120、多个连接部130以及狭缝141、开口部142以及外周狭缝143包围的空间。
在此，说明构成压电体层11的单晶压电体的极化轴的轴向。优选的是，将单晶压电体的极化轴从上述层叠方向投影到与上述层叠方向正交的假想平面上时的假想轴的轴向在多个梁部120中的任一个中均沿着同一方向延伸，并且，在从上述层叠方向观察时，与多个狭缝141各自的延伸方向所成的角不是45度或135度。
更具体来说，在本实施方式中，更优选的是，上述假想轴的轴向在从上述层叠方向观察时与多个狭缝141各自的延伸方向所成的角为0度以上且5度以下、85度以上且95度以下或175度以上且小于180度。
另外，更优选的是，在从上述层叠方向观察时，多个梁部120各自的延伸方向与从上述层叠方向观察时的上述假想轴的轴向所成的角为40度以上且50度以下或130度以上且140度以下。优选的是，本实施方式的压电装置100的上述假想轴的轴向相对于狭缝141和架桥部131中的任一个均成立上述的关系。关于与上述假想轴相关的各角度存在优选的范围的理由见后述。
在本实施方式中，上述假想轴的轴向朝向特定的方向，但上述假想轴的轴向没有特别限定。
另外，在本实施方式中，单晶压电体具有极化轴，因此由于在多个梁部120产生热应力，有时多个梁部120分别在从与上述层叠方向正交的正交方向观察时翘曲。以下说明多个梁部120分别翘曲的变形例。
图5是本发明的实施方式1的第2变形例的压电装置的俯视图。图6是从Ⅵ-Ⅵ线箭头方向观察图5所示的压电装置而得到的局部剖视图。
如图5所示，在本发明的实施方式1的第2变形例的压电装置100b中，在从上述层叠方向观察时，上述假想轴的轴向与多个狭缝141分别所成的角为45度。
因此，在本变形例中，从上述层叠方向观察时的上述假想轴的轴向上的从连接部130的中央到一对梁部120中的一个梁部120的相反侧的端部的长度L1与从连接部130的中央到一对梁部120中的另一个梁部120的相反侧的端部的长度L2彼此不同。另外，从上述层叠方向观察时的上述假想轴的轴向上的一对梁部120中的一个梁部120的位于与连接部130的中央侧相反的那一侧的端部不是固定端部121。另一方面，从上述层叠方向观察时的上述假想轴的轴向上的从上述层叠方向观察时的上述假想轴的轴向上的另一个梁部120的位于与连接部130的中央侧相反的那一侧的端部是固定端部121。因此，在对多个梁部120施加热应力的情况下，在连接部130附近，一对梁部120以彼此不同的方式翘曲。
在本变形例的压电装置100b中，对多个梁部120施加上述的热应力。作为结果，如图6所示，在压电装置100b未驱动的状态下，连接部130的中央附近的一对梁部120各自的端部位于在上述层叠方向上彼此不同的位置。
图7是本发明的实施方式1的第3变形例的压电装置的俯视图。图8是从Ⅷ-Ⅷ线箭头方向观察图7所示的压电装置而得到的局部剖视图。图9是从Ⅸ-Ⅸ线箭头方向观察图7所示的压电装置而得到的局部剖视图。
如图7所示，在本发明的实施方式1的第3变形例的压电装置100c中，在从上述层叠方向观察时，单晶压电体的上述假想轴的轴向与多个狭缝141分别所成的角是0度或90度。
因此，在本变形例中，从上述层叠方向观察时的上述假想轴的轴向上的从连接部130的中央到一对梁部120中的一个梁部120的相反侧的端部的长度L1与从连接部130的中央到一对梁部120中的另一个梁部120的相反侧的端部的长度L2彼此相同。另外，在从上述层叠方向观察时的上述假想轴的轴向上，一对梁部120中的一个梁部120的从连接部130的中央附近的端部到固定端部121的距离与另一个梁部120的从连接部130的中央附近的端部到固定端部121的距离彼此相同。
而且，在本变形例的压电装置100c中，通过对多个梁部120施加热应力而多个梁部120分别翘曲。作为结果，如图8所示，在压电装置100c未驱动的状态下，连接部130的中央附近的一对梁部120的连接部130的中央侧的端部在上述层叠方向上位于彼此大致相同的位置。这样，在本变形例中，在多个梁部120分别由于热应力而翘曲的情况下，也能够抑制连接部130破损，特别是抑制架桥部131破损。
如上述那样，通过对比本发明的实施方式1的第2变形例的压电装置100b与第3变形例的压电装置100c可知，相对于在从上述层叠方向观察时上述假想轴的轴向与多个狭缝141各自的延伸方向所成的角为45度或135度的状态，越接近0度或90度，越能够抑制由一对梁部120的热应力引起的位移的差变大的情况。
此外，如图9所示，在本发明的实施方式1的第3变形例的压电装置100c中，在从狭缝141侧观察一对梁部120中的各梁部时，一对梁部120分别向上述层叠方向的任一方向倾斜。
本发明的实施方式1的压电装置100以多个梁部120分别能够弯曲振动的方式构成。在此，说明多个梁部120的弯曲振动的机理。
图10是示意性地表示本发明的实施方式1的压电装置的梁部的局部的剖视图。图11是示意性地表示本发明的实施方式1的压电装置的驱动时的梁部的局部的剖视图。此外，在图10和图11中未图示第1电极层和第2电极层。
如图10和图11所示，在本实施方式中，在多个梁部120中，压电体层11作为能够在与上述层叠方向正交的面内方向上伸缩的伸缩层发挥功能，压电体层11以外的层作为约束层发挥功能。在本实施方式中，主要支承层14作为约束层发挥功能。这样，约束层在伸缩层的伸缩方向的正交方向上层叠于伸缩层。此外，多个梁部120也可以包含反向伸缩层来代替约束层，该反向伸缩层能够在伸缩层在面内方向上伸长时在面内方向上收缩，在伸缩层在面内方向上收缩时在面内方向上伸长。
并且，当作为伸缩层的压电体层11将要在上述面内方向上伸缩时，作为约束层的主要部分的支承层14在与压电体层11的接合面上约束压电体层11的伸缩。另外，在本实施方式中，在多个梁部120各自中，作为伸缩层的压电体层11仅位于多个梁部120各自的应力中立面N的一侧。主要构成约束层的支承层14的重心的位置位于应力中立面N的另一侧。由此，如图10和图11所示，在作为伸缩层的压电体层11在上述面内方向上伸缩时，多个梁部120分别在与上述面内方向正交的正交方向上弯曲。此外，应力中立面N与压电体层11的分离距离越长，多个梁部120分别弯曲时的多个梁部120各自的位移量越大。另外，压电体层11将要伸缩的应力越大，上述位移量越大。这样，多个梁部120分别在上述面内方向的正交方向上以固定端部121为起点而弯曲振动。
而且，在本实施方式的压电装置100中，通过设有连接部130，容易产生基本振动模式下的振动，抑制复合振动模式下的振动的产生。基本振动模式是指多个梁部120分别弯曲振动时的相位一致，多个梁部120整体向上下中的任一方向位移的模式。另一方面，复合振动模式是指在多个梁部120分别弯曲振动时多个梁部120中的至少一个的相位与其他梁部120的相位不一致的模式。
图12是对于本发明的实施方式1的压电装置通过模拟表示在基本振动模式下振动的状态的立体图。具体来说，在图12中，示出多个梁部120分别向第1电极层12侧位移的状态的压电装置100。另外，在图12中，多个梁部120分别向第1电极层12侧位移的位移量越大，颜色越浅。此外，在图12中未图示构成多个层10的各层。
如图12所示，对于多个梁部120中的各梁部，彼此相邻的一对梁部120利用连接部130相互连接，因此抑制复合振动模式的产生。
而且，在本实施方式的压电装置100的连接部130中，第1端部133A和第2端部133B分别位于距一对梁部120的顶端部122的距离比距固定端部121的距离近的位置。由此，多个梁部120分别比较牢固地相互连接，因此多个梁部120各自的振动的相位更容易一致。另外，本实施方式的压电装置100的连接部130包含架桥部131，连接部130在一对梁部120之间折回且连接。因此，连接部130在多个梁部120振动时第1连结部132A和第2连结部132B像板簧那样发挥功能，连接部130将一对梁部120相互连接，并且第1连结部132A和第2连结部132B经由架桥部131串联地连接，连接部130的作为板簧的长度变长，由此能够抑制其连接力变得过于牢固。
本实施方式的压电装置100容易产生基本振动模式下的振动，抑制复合振动模式的产生，因此特别是用作超声波换能器时的装置特性提高。以下，说明将本实施方式的压电装置100用作超声波换能器时的压电装置100的功能作用。
首先，在由压电装置100产生超声波的情况下，对图2所示的第1连接电极层20与第2连接电极层30之间施加电压。并且，对与第1连接电极层20连接的第1电极层12和与第2连接电极层30连接的第2电极层13之间施加电压。而且，在多个梁部120各自中也是，经由压电体层11向彼此相对的第1电极层12与第2电极层13之间施加电压。这样，压电体层11沿着与上述层叠方向正交的面内方向伸缩，因此根据上述的机理，多个梁部120分别沿着上述层叠方向弯曲振动。由此，通过对压电装置100的多个梁部120的周边的介质施加力，进而介质振动，从而产生超声波。
另外，在本实施方式的压电装置100中，多个梁部120分别具有固有的机械共振频率。因此，在施加的电压是正弦波电压且正弦波电压的频率接近上述共振频率的值的情况下，多个梁部120分别弯曲时的位移量变大。
在利用压电装置100检测超声波的情况下，由于超声波，多个梁部120各自的周边的介质振动，从该周边的介质对多个梁部120分别施加力，多个梁部120分别弯曲振动。当多个梁部120分别弯曲振动时，对压电体层11施加应力。通过对压电体层11施加应力，在压电体层11中引发电荷。利用在压电体层11引发的电荷，在隔着压电体层11而相对的第1电极层12与第2电极层13之间产生电位差。在与第1电极层12连接的第1连接电极层20和与第2电极层13连接的第2连接电极层30中检测该电位差。由此，能够在压电装置100中检测超声波。
另外，在成为检测的对象的超声波包含较多特定的频率分量且该频率分量接近上述共振频率的值的情况下，多个梁部120分别弯曲振动时的位移量变大。通过该位移量变大，上述电位差变大。
这样，在将本实施方式的压电装置100用作超声波换能器的情况下，多个梁部120的共振频率的设计变得重要。上述共振频率根据多个梁部120各自的延伸方向的长度、上述中心轴的轴向上的厚度和从该轴向观察时的固定端部121的长度以及构成多个梁部120的材料的密度和弹性模量而变化。另外，优选的是，多个梁部分别具有彼此相同的共振频率。例如，在多个梁部120各自的上述厚度彼此不同的情况下，通过调整多个梁部120各自的延伸方向的长度，多个梁部120分别具有彼此相同的共振频率。
例如，在图1～图3所示的本发明的实施方式1的压电装置100中，在将多个梁部120各自的共振频率设计为40kHz附近的情况下，对于多个梁部120，分别将压电体层11的结构材料设为铌酸锂，将压电体层11的厚度设为1μm，将第1电极层12和第2电极层13各自的厚度设为0.1μm，将第1支承部14a的厚度设为0.8μm，将第2支承部14b的厚度设为1.4μm，将多个梁部120各自的从固定端部121到顶端部122的最短距离设为400μm，将从上述层叠方向观察时的固定端部121的长度设为800μm即可。
此外，本实施方式的压电装置100通过具备具有上述的结构的连接部130，容易产生基本振动模式下的振动，抑制复合振动模式的产生。因此，在将压电装置100用作超声波换能器的情况下，即使在检测具有与共振频率相同的频率分量的超声波时，也能够抑制多个梁部120各自的振动的相位不同。进而，能够抑制由于多个梁部120各自的振动的相位不同而在多个梁部120各自的压电体层11产生的电荷在第1电极层12或第2电极层13相互抵消的情况。
这样，在压电装置100中，作为超声波换能器的装置特性提高。
以下，说明本发明的实施方式1的压电装置100的制造方法。图13是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中在压电单晶基板设置第2电极层的状态的剖视图。在图13和以下所示的图14～图19中，以与图2同样的剖视进行图示。
如图13所示，首先，在压电单晶基板11a的下表面设置未图示的密合层，然后在密合层的与压电单晶基板11a侧相反的那一侧设置第2电极层13。第2电极层13通过蒸镀剥离法而形成为具有期望的图案。也可以是，通过溅射而在压电单晶基板11a的下表面的整面层叠，然后通过蚀刻法而形成期望的图案，从而形成第2电极层13。第2电极层13和密合层也可以外延生长。
图14是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中设置第1支承部的状态的剖视图。如图14所示，通过CVD(Chemical Vapor Deposition)法或PVD(PhysicalVapor Deposition)法等，在压电单晶基板11a和第2电极层13各自的下表面设置第1支承部14a。在刚刚设置第1支承部14a之后，第1支承部14a的下表面中的位于第1支承部14a的与第2电极层13侧相反的那一侧的部分隆起。因此，通过化学机械抛光(CMP：ChemicalMechanical Polishing)等，切削第1支承部14a的下表面而使其平坦化。
图15是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中使层叠体接合于第1支承部的状态的剖视图。如图15所示，通过表面活化接合或原子扩散接合，将由第2支承部14b和基板层15构成的层叠体16接合于第1支承部14a的下表面。在本实施方式中，层叠体16是SOI(Silicon on Insulator)基板。此外，通过预先利用CMP等使第2支承部14b的上表面平坦化，压电装置100的成品率提高。另外，在第2支承部14b由低电阻的Si构成的情况下，能够使第2支承部14b作为下部电极层发挥功能，在该情况下，能够不需要第2电极层13的形成和第1支承部14a的下表面的CMP。
图16是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中切削压电单晶基板而形成压电体层的状态的剖视图。如图15和图16所示，通过利用磨床磨削压电单晶基板11a的上表面而使其变薄。通过利用CMP等对变薄的压电单晶基板11a的上表面进一步抛光，使压电单晶基板11a成形为压电体层11。
此外，也可以是，通过在压电单晶基板11a的上表面侧预先注入离子来形成剥离层，通过剥离上述剥离层而使压电单晶基板11a成形为压电体层11。另外，也可以是，通过利用CMP等对剥离上述剥离层之后的压电单晶基板11a的上表面进一步抛光，使压电单晶基板11a成形为压电体层11。
图17是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中在压电体层设置第1电极层的状态的剖视图。如图17所示，在压电体层11的上表面设置未图示的密合层，然后在密合层的与压电体层11侧相反的那一侧设置第1电极层12。第1电极层12通过蒸镀剥离法而形成为具有期望的图案。也可以是，通过溅射而在压电体层11的上表面的整面层叠，然后通过蚀刻法而形成期望的图案，从而形成第1电极层12。第1电极层12和密合层也可以外延生长。
图18是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中设置槽部和凹部的状态的剖视图。如图18所示，在从上述层叠方向观察时，在相当于比压电装置100的基部110靠内侧的区域的区域中，通过利用RIE(Reactive Ion Etching)等进行干蚀刻，在压电体层11和第1支承部14a形成狭缝。上述狭缝也可以通过使用氟硝酸等进行湿蚀刻而形成。而且，利用DRIE(Deep Reactive Ion Etching)，对暴露于上述狭缝的第2支承部14b进行蚀刻以使上述狭缝到达基板层15的上表面。由此，形成相当于图1和图2所示的压电装置100的狭缝141、开口部142以及外周狭缝143的图18所示的槽部17。
而且，如图18所示，在相当于压电装置100的基部110的部分中，通过上述干蚀刻或上述湿蚀刻，对压电体层11进行蚀刻以使第2电极层13的局部暴露。由此，形成凹部18。
图19是表示在本发明的实施方式1的压电装置的制造方法中设置第1连接电极层和第2电极连接层的状态的局部剖视图。并且，如图19所示，在相当于基部110的部分中，在第1电极层12和第2电极层13分别设置未图示的密合层，然后通过蒸镀剥离法而在各密合层的上表面设置第1连接电极层20和第2连接电极层30。也可以是，通过溅射而在压电体层11、第1电极层12以及暴露的第2电极层13的整面层叠，然后通过蚀刻法而形成期望的图案，从而形成第1连接电极层20和第2连接电极层30。
最后，利用DRIE去除基板层15中的第2基板层15b的局部，然后利用RIE去除第1基板层15a的局部。由此，如图2所示，设置孔部101，并且形成多个梁部120和连接部130。
通过上述的工序，制造图1～图3所示那样的本发明的实施方式1的压电装置100。
如上述那样，在本发明的实施方式1的压电装置100中，连接部130以在一对梁部120之间折回的方式设置。连接部130包含第1连结部132A、第2连结部132B以及架桥部131。第1连结部132A沿着狭缝141延伸且与一对梁部120中的一个连接。第2连结部132B沿着狭缝141延伸且与一对梁部120中的另一个连接。架桥部131位于狭缝141与开口部142之间且与第1连结部132A和第2连结部132B分别连接。多个梁部120分别位于被在相互交叉的方向上延伸的狭缝141夹着的位置，并且经由连接部130在环状的基部110的周向上相互连接。
根据该结构，在多个梁部120各自中，能够使作为应力集中部位的第1端部133A彼此或第2端部133B彼此相互分离，能够抑制压电装置100的激励特性的降低。
另外，在如本发明的实施方式1的第1变形例的压电装置100a那样在外周狭缝143的与开口部142侧相反的那一侧的端部以相互分离的方式弯曲的情况下，与在专利文献1所记载的压电装置中在板的顶端相互交叉的两个端缘分别配置有弹簧且两个弹簧的根部彼此靠近的情况相比，也能够使多个梁部120各自的应力集中部位即与外周狭缝143的与开口部142侧相反的那一侧的端部相邻的部分的第1端部133A彼此或第2端部133B彼此相互分离，能够抑制压电装置100a的激励特性的降低。
在本实施方式中还设有与狭缝141隔开间隔而沿着第1连结部132A和第2连结部132B分别延伸且与开口部142连通的外周狭缝143。
由此，架桥部131的形成变得容易，并且能够抑制在多个梁部120的振动时连接部130特别是架桥部131的动作被一对梁部120阻碍。
在本实施方式中，多个层10具有压电体层11、第1电极层12以及第2电极层13。压电体层11由单晶压电体构成。第1电极层12在多个层10的层叠方向上配置于压电体层11的一侧。第2电极层13以隔着压电体层11而与第1电极层12的至少局部相对的方式配置于压电体层11的另一侧。将单晶压电体的极化轴从上述层叠方向投影到与上述层叠方向正交的假想平面上时的假想轴的轴向在多个梁部120中的任一个中均沿着同一方向延伸，并且，在从上述层叠方向观察时，与多个梁部120各自的延伸方向交叉。
由此，在压电体层11由具有极化轴的单晶压电体构成的压电装置100中，即使在假设在一对梁部120分别产生热应力的情况下，也能够减小在连接部130产生的应力分布的偏差而抑制连接部130的破损。
在本发明的实施方式1的压电装置100中，在从上述层叠方向观察时，多个梁部120各自的延伸方向与上述假想轴的轴向所成的角均为40度以上且50度以下或130度以上且140度以下。
由此，即使在假设在多个梁部120产生热应力的情况下，多个梁部120也分别在延伸方向上具有大致相同的应力分布，因此多个梁部120各自的翘曲方式也大致相同。进而，能够抑制压电装置100的装置特性的降低。
在本实施方式中，压电体层11由铌酸锂(LiNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)构成。
由此，能够提高压电体层11的压电特性，因此能够提高压电装置100的装置特性。
(实施方式2)
以下，说明本发明的实施方式2的压电装置。本发明的实施方式2的压电装置在规定第1连结部和第2连结部各自的延伸长度、最小宽度以及厚度的尺寸关系这一点上与本发明的实施方式1的压电装置100不同。因此，对与本发明的实施方式1的压电装置100同样的结构不重复说明。
图20是本发明的实施方式2的压电装置的俯视图。图21是从ⅩⅩⅠ-ⅩⅩⅠ线箭头方向观察图20的压电装置而得到的剖视图。图22是表示本发明的实施方式2的压电装置的连接部的结构的局部俯视图。在图21中，为了容易观察，较厚地图示各层。
如图20～图22所示，本发明的实施方式2的压电装置200包括基部110、4个梁部120以及4个连接部230。4个梁部120的固定端部121位于在从上述层叠方向观察时呈正方形状的位置。图20所示的在从上述层叠方向观察时4个梁部120的固定端部121中的相对的固定端部121彼此的最短距离M的尺寸是沿着以最短的方式通过具有相对的固定端部121彼此中的一个固定端部121的梁部120的固定端部121与顶端部122的直线测量的尺寸。
连接部230将4个梁部120中的彼此相邻的一对梁部120彼此连接。连接部230具有架桥部131、第1连结部132A以及第2连结部132B。
在本实施方式中，第1连结部132A、第2连结部132B以及架桥部131分别具有恒定的宽度且呈直线状延伸。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸与架桥部131的最大宽度a的尺寸相同。
在压电装置200中，若由连接部230产生的将梁部120彼此连接的力变得过弱，则容易产生复合振动模式。该产生容易度能够由复合振动模式的共振频率和基本振动模式的共振频率定量化。这些共振频率越分离，成为越难以产生复合振动模式的状态。
在此，复合振动模式的共振频率根据4个梁部120与连接部230的面外方向的弯曲刚度的比例而变化。在梁部120和连接部230各自中，弯曲刚度主要取决于厚度、长度以及结构材料的硬度和密度等参数。
4个梁部120和连接部230在梁部120包含第1电极层12而连接部230不包含第1电极层12这一点上彼此不同，但由于具有大致相同的层叠构造，因此厚度、硬度以及密度大致相同，根据彼此的长度的差异，上述弯曲刚度的比例大幅变化。即，通过调整第1连结部132A和第2连结部132B各自的延伸长度L的尺寸相对于固定端部121彼此的最短距离M的尺寸的比例，能够改变复合振动模式的共振频率。
通常，在本实施方式这样的利用较薄的梁部120的弯曲振动的声音装置中，由于由空气阻力产生的负荷，共振时的Q值被抑制在10左右。由此，例如，即使在以从共振频率偏移±5％的频率使用压电装置200的情况下，也能够向压电装置200输入共振时的一半以上的能量，因此能够扩大能够使用频段。特别是，在通过MEMS(Micro Electro MechanicalSystems)加工而大量地制造压电装置200的情况下，有时根据MEMS的加工精度而产生±5％左右的共振频率的偏差，但在如上述那样能够使用频段较大的压电装置200中，能够抑制压电装置200的特性大幅偏差。
然而，当在上述的能够使用频段内存在复合振动模式的共振频率的情况下，向压电装置200输入的能量不是作为基本振动模式的振动能量而是作为复合振动模式的振动能量被吸收。在该情况下，压电装置200的转换效率降低，并且复合振动模式的Q值较高，因此压电装置200的驱动停止后的混响变长。
鉴于该问题点，优选的是，使复合振动模式的共振频率比基本振动模式的共振频率高5％以上。于是，关于第1连结部132A和第2连结部132B各自的延伸长度L的尺寸相对于固定端部121彼此的最短距离M的尺寸的比例与4个梁部120各自的二次共振频率与一次共振频率的差相对于一次共振频率的比例的关系，改变第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸而进行模拟分析。上述的一次共振频率相当于基本振动模式的共振频率，上述的二次共振频率相当于复合振动模式的共振频率。
作为模拟分析条件，在本实施方式的压电装置200中，将固定端部121彼此的最短距离M的尺寸设为800μm，将压电体层11的厚度的尺寸设为1μm，将支承层14的厚度设为2μm。即，将图21所示的厚度T的尺寸设为3μm。该厚度T相当于第1连结部132A和第2连结部132B各自的上述层叠方向上的厚度。将第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸设为6μm、10μm以及15μm这3种。
图23是表示模拟分析结果的图表。在图23中，在纵轴表示4个梁部120各自的二次共振频率fr2与一次共振频率fr1的差相对于一次共振频率fr1的比例(％)，在横轴表示第1连结部132A和第2连结部132B各自的延伸长度L的尺寸相对于固定端部121彼此的最短距离M的尺寸的比例(％)。另外，用实线表示第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸为6μm的数据，用点划线表示第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸为10μm的数据，用虚线表示第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸为15μm的数据。而且，用虚线表示4个梁部各自的二次共振频率fr2与一次共振频率fr1的差相对于一次共振频率fr1的比例为5％的基准线。
如图23所示，确认随着第1连结部132A和第2连结部132B各自的延伸长度L的尺寸相对于固定端部121彼此的最短距离M的尺寸的比例[(L/M)×100(％)]变大，4个梁部120各自的二次共振频率fr2与一次共振频率fr1的差相对于一次共振频率fr1的比例[(fr2－fr1)/fr1)×100(％)]降低的倾向。
在第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸为6μm、10μm以及15μm中的任一者的情况下，在第1连结部132A和第2连结部132B各自的延伸长度L的尺寸相对于固定端部121彼此的最短距离M的尺寸的比例[(L/M)×100(％)]为32％以下的范围内，4个梁部120各自的二次共振频率fr2与一次共振频率fr1的差相对于一次共振频率fr1的比例[(fr2－fr1)/fr1)×100(％)]均为5％以上。
于是，在本实施方式中，在从上述层叠方向观察时，第1连结部132A和第2连结部132B各自的延伸长度L的尺寸相对于4个梁部120的固定端部121中的相对的固定端部121彼此的最短距离M的尺寸的比例为32％以下。由此，难以产生复合振动模式，能够抑制压电装置200的转换效率的降低和压电装置200的驱动停止后的混响变长。
如上述那样，复合振动模式的共振频率根据4个梁部120和连接部230的面外方向的弯曲刚度的比例而变化。在假设第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸比第1连结部132A和第2连结部132B各自的上述层叠方向上的厚度T的尺寸小的情况下，4个梁部120和连接部230的面内方向的弯曲刚度将会比面外方向的弯曲刚度低。在该情况下，复合振动模式的共振频率接近基本振动模式的共振频率，有时难以将[(fr2－fr1)/fr1)×100(％)]确保在5％以上。
于是，在本实施方式中，第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸比第1连结部132A和第2连结部132B各自的上述层叠方向上的厚度T的尺寸大。由此，难以产生复合振动模式，能够抑制压电装置200的转换效率的降低和压电装置200的驱动停止后的混响变长。
此外，能够应用由上述的参数进行的限定的连接部230的形状不限于上述形状。在此，说明能够应用由上述的参数进行的限定的变形例的连接部的形状。在以下的变形例的说明中，对与本发明的实施方式2的压电装置200的连接部230相同的结构不重复说明。
图24是表示本发明的实施方式2的第1变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。如图24所示，在本发明的实施方式2的第1变形例中，连接部230a的架桥部131具有以狭缝141的顶端为中心且半径为a的半圆状的形状。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸与架桥部131的最大宽度a的尺寸相同。
图25是表示本发明的实施方式2的第2变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。如图25所示，在本发明的实施方式2的第2变形例中，连接部230b的第1连结部132A、第2连结部132B以及架桥部131分别具有恒定的宽度且呈直线状延伸。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸比架桥部131的最大宽度a的尺寸小。此外，架桥部131的最大宽度a的尺寸是第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的2倍的尺寸以下。
图26是表示本发明的实施方式2的第3变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。如图26所示，在本发明的实施方式2的第3变形例中，连接部230c的架桥部131具有以狭缝141的顶端为中心且半径为a的半圆状的形状。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸比架桥部131的最大宽度a的尺寸小。此外，架桥部131的最大宽度a的尺寸是第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的2倍的尺寸以下。
图27是表示本发明的实施方式2的第4变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。如图27所示，在本发明的实施方式2的第4变形例中，连接部230d的第1连结部132A和第2连结部132B的架桥部侧的部分以及架桥部131分别具有沿着以狭缝141的顶端为中心的一边的长度为2a的假想正方形的形状。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸比架桥部131的最大宽度a的尺寸小。此外，架桥部131的最大宽度a的尺寸是第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的2倍的尺寸以下。
图28是表示本发明的实施方式2的第5变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。如图28所示，在本发明的实施方式2的第5变形例中，连接部230e的第1连结部132A和第2连结部132B的架桥部侧的部分以及架桥部131分别具有沿着以狭缝141的顶端为中心的半径为a的假想圆的形状。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸比架桥部131的最大宽度a的尺寸小。此外，架桥部131的最大宽度a的尺寸是第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的2倍的尺寸以下。
图29是表示本发明的实施方式2的第6变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。如图29所示，在本发明的实施方式2的第6变形例中，在狭缝141的顶端形成有直径r的圆形的开口141r。直径r的尺寸比狭缝141的宽度的尺寸大，并且，是第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸以下。连接部230f的第1连结部132A和第2连结部132B的架桥部侧的部分以及架桥部131分别具有沿着以开口141r的中心为中心的一边的长度为(2a+r)的假想正方形的形状。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸是架桥部131的最大宽度a的尺寸以下。此外，架桥部131的最大宽度a的尺寸是第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的2倍的尺寸以下。
图30是表示本发明的实施方式2的第7变形例的压电装置的连接部的形状的局部俯视图。如图30所示，在本发明的实施方式2的第6变形例中，在狭缝141的顶端形成有直径r的圆形的开口141r。直径r的尺寸比狭缝141的宽度的尺寸大，并且，是第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸以下。连接部230g的第1连结部132A和第2连结部132B的架桥部侧的部分以及架桥部131分别具有沿着以开口141r的中心为中心的半径为(a+r/2)的假想圆的形状。第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的尺寸是架桥部131的最大宽度a的尺寸以下。此外，架桥部131的最大宽度a的尺寸是第1连结部132A和第2连结部132B各自的最小宽度W的2倍的尺寸以下。
应该认为本次公开的实施方式在所有的方面为例示而并非限制。本发明的范围由权利要求书表示而不由上述的说明表示，意图包含在与权利要求书等同的含义和范围内的所有的变更。
附图标记说明
10、多个层；11、压电体层；11a、单晶基板；12、第1电极层；13、第2电极层；14、支承层；14a、第1支承部；14b、第2支承部；15、基板层；15a、第1基板层；15b、第2基板层；16、层叠体；17、槽部；18、凹部；20、第1连接电极层；30、第2连接电极层；100、100a、100b、100c、200、压电装置；101、孔部；110、基部；120、梁部；121、固定端部；122、顶端部；130、230、230a、230b、230c、230d、230e、230f、230g、连接部；131、架桥部；132A、第1连结部；132B、第2连结部；133A、第1端部；133B、第2端部；141、狭缝；141r、开口；142、开口部；143、外周狭缝。

Claims (7)

1.一种压电装置，其中，
该压电装置包括：
环状的基部；
多个梁部，其具有与所述基部连接的固定端部和位于与该固定端部相反的那一侧的顶端部，从所述固定端部朝向所述顶端部延伸；以及
连接部，其将所述多个梁部中的在所述基部的周向上彼此相邻的一对梁部连接，
所述多个梁部分别是包含多个层的压电振动部，
在所述一对梁部之间设有：狭缝，其由所述一对梁部的彼此相邻的一对端缘的局部形成；以及开口部，其与该狭缝隔开间隔且位于与所述一对梁部各自的所述顶端部相邻的位置，由所述一对端缘的另一局部形成，
所述连接部以在所述一对梁部之间折回的方式设置，
所述连接部包含：第1连结部，其沿着所述狭缝延伸且与所述一对梁部中的一个连接；第2连结部，其沿着所述狭缝延伸且与所述一对梁部中的另一个连接；以及架桥部，其位于所述狭缝与所述开口部之间且与所述第1连结部和所述第2连结部分别连接，
所述多个梁部分别位于被在相互交叉的方向上延伸的所述狭缝夹着的位置，并且经由所述连接部在所述周向上相互连接。
2.根据权利要求1所述的压电装置，其中，
该压电装置还设有与所述狭缝隔开间隔而沿着所述第1连结部和所述第2连结部分别延伸且与所述开口部连通的外周狭缝。
3.根据权利要求1或2所述的压电装置，其中，
所述多个层具有：
压电体层，其由单晶压电体构成；
第1电极层，其在所述多个层的层叠方向上配置于所述压电体层的一侧；以及
第2电极层，其以隔着所述压电体层而与所述第1电极层的至少局部相对的方式配置于所述压电体层的另一侧，
将所述单晶压电体的极化轴从所述层叠方向投影到与所述层叠方向正交的假想平面上时的假想轴的轴向在所述多个梁部中的任一个中均沿着同一方向延伸，并且，在从所述层叠方向观察时，与所述多个梁部各自的延伸方向交叉。
4.根据权利要求3所述的压电装置，其中，
在从所述层叠方向观察时，所述假想轴的轴向与所述多个梁部各自的延伸方向所成的角为40度以上且50度以下或130度以上且140度以下。
5.根据权利要求3或4所述的压电装置，其中，
所述压电体层由铌酸锂(LiNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的压电装置，其中，
该压电装置包括作为所述多个梁部的4个梁部，
所述4个梁部的所述固定端部位于在从所述层叠方向观察时呈正方形状的位置，
在从所述层叠方向观察时，所述第1连结部和所述第2连结部各自的延伸长度的尺寸相对于所述4个梁部的所述固定端部中的相对的固定端部彼此的最短距离的尺寸的比例为32％以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的压电装置，其中，
所述第1连结部和所述第2连结部各自的最小宽度的尺寸比所述第1连结部和所述第2连结部各自的所述层叠方向上的厚度的尺寸大。
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