JP2020043505A - Piezoelectric device and method for manufacturing piezoelectric device - Google Patents

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浩之 三浦
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通真 菊池
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Abstract

To provide a piezoelectric device that can suitably laminate and join an electrode plate to a piezoelectric material, and a method for manufacturing the piezoelectric device.SOLUTION: A method for manufacturing a piezoelectric device includes: a joint material arrangement step of arranging joint materials 27 while dispersing them to a plurality of portions on one face of a first face of a piezoelectric material 7 and a second face of an electrode plate; and a joining step of, after the joint material arrangement step, at a time point when the temperature of the joint materials 27 reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the joint materials 27, laminating the first face to the second face through fastening of the joint materials 27, while applying pressure to the piezoelectric material 7 and the electrode plate 11 in a direction to bring the first face and the second face into proximity.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、圧力センサ等の圧電デバイス及びその圧電デバイスの製造方法に関する。   The present disclosure relates to a piezoelectric device such as a pressure sensor and a method for manufacturing the piezoelectric device.

圧力センサ等の圧電デバイスとして、圧電体と、圧電体に貼り合わされた電極板とを有するものが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１では、ドーピング又はイオン結合によって水晶板に電極としての金属板を貼り合わせている。特許文献１では、このような構成は、蒸着又はスパッタで電極が設けられる構成に比較して、固着力が高く、劣化しにくいことがあげられている。   BACKGROUND ART As a piezoelectric device such as a pressure sensor, a device having a piezoelectric body and an electrode plate bonded to the piezoelectric body is known (for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, a metal plate as an electrode is bonded to a quartz plate by doping or ionic bonding. Patent Literature 1 states that such a configuration has a higher fixing force and is less likely to deteriorate as compared with a configuration in which electrodes are provided by vapor deposition or sputtering.

特開２００７−２４８４１５号公報JP 2007-248415 A

電極板を好適に圧電体に貼り合わせることができる圧電デバイス及びその圧電デバイスの製造方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a piezoelectric device capable of suitably bonding an electrode plate to a piezoelectric body and a method for manufacturing the piezoelectric device.

本開示の一態様に係る圧電デバイスの製造方法は、圧電体の第一面及び電極板の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材を配置する接合材配置工程と、接合材配置工程の後に、接合材の温度が接合材の融点以上の温度に達した時点で、第一面及び第二面を近接させる方向に圧電体及び電極板を加圧しながら、接合材の固着によって第一面と第二面とを貼り合わせる接合層形成工程と、を有している。   The method for manufacturing a piezoelectric device according to an aspect of the present disclosure includes a bonding material disposing step of disposing a bonding material at a plurality of locations on one of the first surface of the piezoelectric body and the second surface of the electrode plate; After the bonding material disposing step, when the temperature of the bonding material reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the bonding material, the bonding material is pressed while pressing the piezoelectric body and the electrode plate in a direction in which the first surface and the second surface are brought close to each other. And bonding the first surface and the second surface by bonding.

上記の手順又は構成によれば、電極板を好適に圧電体に貼り合わせ接合することができる。   According to the above-described procedure or configuration, the electrode plate can be suitably bonded and joined to the piezoelectric body.

図１（ａ）は実施形態に係る圧電デバイスの一つであるセンサの構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の領域Ｉｂの部分拡大図である。FIG. 1A is a perspective view showing a configuration of a sensor which is one of the piezoelectric devices according to the embodiment, and FIG. 1B is a partially enlarged view of a region Ib in FIG. 1A. 図１のセンサの電極板及び接合材の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an electrode plate and a bonding material of the sensor of FIG. 1. 図１のセンサの製造方法の手順を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating a procedure of a method for manufacturing the sensor of FIG. 1. 図１のセンサのセンサ素子及び冶具を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a sensor element and a jig of the sensor of FIG. 1. 図１のセンサの電極板及び接合材の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an electrode plate and a bonding material of the sensor of FIG. 1. 図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は変形例に係る電極板及び接合材の平面図である。6A, 6B and 6C are plan views of an electrode plate and a bonding material according to a modification. 図１のセンサの製造方法における接合工程の際の温度及び荷重と時間との関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship between temperature, load, and time during a bonding step in the method for manufacturing the sensor of FIG. 1.

（センサの全体構成）
図１（ａ）は、本実施形態に係る圧電デバイスの一つであるセンサの構成を示す斜視図である。なお、以下において、平面視という場合、特に断りがない限りは、センサの軸方向Ｄ１において正側又は負側に見ることをいうものとする。 (Overall configuration of sensor)
FIG. 1A is a perspective view illustrating a configuration of a sensor that is one of the piezoelectric devices according to the present embodiment. In the following, in plan view, unless otherwise specified, it means that the sensor is viewed on the positive side or the negative side in the axial direction D1 of the sensor.

センサ１は、例えば、圧力（別の観点では力）を電気信号（別の観点では電荷、電流又は電圧）に変換するセンサ素子３と、センサ素子３に電気的に接続された配線部４と、配線部４を介してセンサ素子３に電気的に接続され、センサ素子３からの信号に対して所定の処理を施す処理部５とを有している。なお、センサ素子３がセンサ（狭義）と捉えられてもよいし、センサ素子３と配線部４との組み合わせがセンサと捉えられてもよい。   The sensor 1 includes, for example, a sensor element 3 that converts pressure (force from another viewpoint) to an electric signal (charge, current, or voltage from another viewpoint), and a wiring unit 4 electrically connected to the sensor element 3. And a processing unit 5 that is electrically connected to the sensor element 3 via the wiring unit 4 and performs a predetermined process on a signal from the sensor element 3. Note that the sensor element 3 may be regarded as a sensor (in a narrow sense), or a combination of the sensor element 3 and the wiring portion 4 may be regarded as a sensor.

（センサ素子の全体構成）
センサ素子３は、例えば、概略円柱状に構成されており、その円柱の軸方向Ｄ１において受けた圧力に応じた電気信号を出力する。円柱の直径及び高さは適宜に設定されてよい。例えば、直径は、高さよりも大きくてもよいし、同等でもよいし、小さくてもよい。寸法の一例を示すと、直径は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、高さは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。また、例えば、直径は、高さの２倍以上５倍以下である。 (Overall configuration of sensor element)
The sensor element 3 has, for example, a substantially cylindrical shape, and outputs an electric signal corresponding to the pressure received in the axial direction D1 of the cylinder. The diameter and height of the cylinder may be set appropriately. For example, the diameter may be larger, equal, or smaller than the height. As an example of the dimensions, the diameter is 3 mm or more and 10 mm or less, and the height is 1 mm or more and 4 mm or less. Further, for example, the diameter is not less than twice and not more than 5 times the height.

なお、センサ素子３は、いずれの方向が上方又は下方とされてもよいものであるが、以下の説明では、便宜上、図示の軸方向Ｄ１の矢印が指す方向（紙面上方）を上方として、上面又は下面等の語を用いることがある。   Note that the sensor element 3 may have any direction of upward or downward, but in the following description, for convenience, the direction indicated by the arrow of the illustrated axial direction D1 (upper side of the paper) is referred to as upper side, and Alternatively, words such as a lower surface may be used.

センサ素子３は、例えば、圧電体７と、電極板１１と、電極膜９とを有している。圧電体７は、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂによって構成されており、電極板１１は、第一電極板１１Ａ及び第二電極板１１Ｂによって構成されている。このようなセンサ素子３は、軸方向Ｄ１において積層された複数の層状部材から構成されている。複数の層状部材は、例えば、上方から順に、電極膜９、第一圧電体７Ａ、第一電極板１１Ａ、第二圧電体７Ｂ及び第二電極板１１Ｂである。これらの層状部材のうち、互いに重なるもの同士（９と７Ａ、７Ａと１１Ａ、１１Ａと７Ｂ、及び７Ｂと１１Ｂ）は、その対向面において接合されている。   The sensor element 3 has, for example, a piezoelectric body 7, an electrode plate 11, and an electrode film 9. The piezoelectric body 7 includes a first piezoelectric body 7A and a second piezoelectric body 7B, and the electrode plate 11 includes a first electrode plate 11A and a second electrode plate 11B. Such a sensor element 3 is composed of a plurality of layered members stacked in the axial direction D1. The plurality of layered members are, for example, in order from the top, an electrode film 9, a first piezoelectric body 7A, a first electrode plate 11A, a second piezoelectric body 7B, and a second electrode plate 11B. Among these layered members, those overlapping each other (9 and 7A, 7A and 11A, 11A and 7B, and 7B and 11B) are joined at their opposing surfaces.

なお、以下では、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂを区別せずに、単に「圧電体７」ということがある。また、第一電極板１１Ａ及び第二電極板１１Ｂを区別せずに、単に「電極板１１」ということがある。   In the following, the first piezoelectric body 7A and the second piezoelectric body 7B may be simply referred to as "piezoelectric body 7" without distinction. Further, the first electrode plate 11A and the second electrode plate 11B may be simply referred to as “electrode plate 11” without distinction.

センサ素子３に軸方向Ｄ１における圧力が加えられ、ひいては、各圧電体７に軸方向Ｄ１における圧力が加えられると、各圧電体７においては圧力値に応じた強度（例えば電圧値又は電荷量）の電気信号が生じる。この信号は、各圧電体７の両側に重なる一体の電極（電極膜９及び第一電極板１１Ａ、又は第一電極板１１Ａ及び第二電極板１１Ｂ）によって取り出される。   When a pressure in the axial direction D1 is applied to the sensor element 3 and thus a pressure in the axial direction D1 is applied to each piezoelectric body 7, an intensity (for example, a voltage value or a charge amount) corresponding to the pressure value is applied to each piezoelectric body 7. Electric signal is generated. This signal is extracted by an integral electrode (electrode film 9 and first electrode plate 11A, or first electrode plate 11A and second electrode plate 11B) that overlaps on both sides of each piezoelectric body 7.

センサ素子３は、例えば、気体又は液体の圧力を検出することに利用されてもよいし、力（荷重）を検出することに利用されてもよい。また、センサ素子３は、例えば、不図示の他の部材によって挟まれることなどによって、一定の圧力が常に付与されている状態とされ、その一定の圧力からの変動量を検出することに利用されてもよいし、そのような一定の圧力が付与されない状態で利用されてもよい。   The sensor element 3 may be used, for example, to detect the pressure of a gas or a liquid, or may be used to detect a force (load). Further, the sensor element 3 is in a state where a constant pressure is constantly applied, for example, by being sandwiched between other members (not shown), and is used for detecting a variation amount from the constant pressure. It may be used in a state where such a constant pressure is not applied.

センサ素子３を含むセンサは、用途に応じて適宜な構造とされてよい。例えば、センサ素子３は、二つの剛体部材に軸方向Ｄ１において挟まれてもよいし、上面及び／又は下面を外部（気体中又は液体中）に露出させてもよいし、上面及び／又は下面が適宜な厚さの絶縁膜に覆われてもよい。前記の剛体部材は、上面及び／又は下面に対してその全体に当接してもよいし、一部に当接してもよい。   The sensor including the sensor element 3 may have an appropriate structure depending on the application. For example, the sensor element 3 may be sandwiched between two rigid members in the axial direction D1, the upper surface and / or the lower surface may be exposed to the outside (in a gas or a liquid), or the upper surface and / or the lower surface May be covered with an insulating film having an appropriate thickness. The above-mentioned rigid member may be in contact with the entire upper surface and / or the lower surface, or may be in contact with a part thereof.

（圧電体）
圧電体７は、例えば、一様な厚さの層状である。その平面形状は、適宜なものとされてよく、本実施形態では円形である。圧電体７は、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂによって構成されている。第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂの平面形状及び平面方向の寸法は、例えば、互いに同一である。第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂの厚さは、互いに同一でもよいし、互いに異なっていてもよく、例えば、互いに同一である。また、圧電体７の厚さの具体的な値は、適宜に設定されてよく、一例を示すと、４００μｍ以上１６００μｍ以下である。 (Piezoelectric)
The piezoelectric body 7 is, for example, a layer having a uniform thickness. The plane shape may be an appropriate one, and is circular in the present embodiment. The piezoelectric body 7 includes a first piezoelectric body 7A and a second piezoelectric body 7B. The planar shape and planar dimension of the first piezoelectric body 7A and the second piezoelectric body 7B are, for example, the same as each other. The thicknesses of the first piezoelectric body 7A and the second piezoelectric body 7B may be the same or different from each other. For example, they are the same. Further, a specific value of the thickness of the piezoelectric body 7 may be appropriately set, and is, for example, 400 μm or more and 1600 μm or less.

圧電体７は、単結晶によって構成されていてもよいし、多結晶によって構成されていてもよい。第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂは、例えば、互いに同一の材料からなる。第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂが互いに同一の単結晶からなる場合、軸方向Ｄ１と結晶軸とが成す角度は、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂにおいて互いに同一である。なお、軸方向Ｄ１の正負に対する結晶軸の向き、及び平面視における結晶軸の向きは、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂにおいて互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。   The piezoelectric body 7 may be composed of a single crystal, or may be composed of a polycrystal. The first piezoelectric body 7A and the second piezoelectric body 7B are made of, for example, the same material. When the first piezoelectric body 7A and the second piezoelectric body 7B are made of the same single crystal, the angle between the axial direction D1 and the crystal axis is the same in the first piezoelectric body 7A and the second piezoelectric body 7B. In addition, the direction of the crystal axis with respect to the positive / negative direction of the axial direction D1 and the direction of the crystal axis in plan view may be the same or different in the first piezoelectric body 7A and the second piezoelectric body 7B. .

圧電体７は、例えば、水晶（ＳｉＯ２、単結晶）によって構成されている。その他、圧電体７を構成する材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）及びランガサイト系化合物を挙げることができる。 The piezoelectric body 7 is made of, for example, quartz (SiO 2 , single crystal). In addition, examples of the material forming the piezoelectric body 7 include lead zirconate titanate (PZT), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), and lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7). ), Potassium niobate (KNbO 3 ) and langasite-based compounds.

圧電体７は、例えば、その分極軸（単結晶においてはＸ軸（電気軸））が軸方向Ｄ１に概ね平行になるように形成されている。これにより、軸方向Ｄ１において圧電体７に圧力が加えられたときに効率的にその両面に電荷を生じることができる。なお、圧電体７が単結晶である場合において、Ｙ軸（機械軸）及びＺ軸（光軸、ｃ軸）は適宜な方向に向けられてよい。   The piezoelectric body 7 is formed, for example, so that its polarization axis (X axis (electric axis) in a single crystal) is substantially parallel to the axial direction D1. Accordingly, when pressure is applied to the piezoelectric body 7 in the axial direction D1, charges can be efficiently generated on both surfaces thereof. When the piezoelectric body 7 is a single crystal, the Y axis (mechanical axis) and the Z axis (optical axis, c axis) may be directed in appropriate directions.

（電極膜）
電極膜９は、例えば、一様な厚さの層状である。その平面形状及び平面方向の寸法は、例えば、電極膜９が設けられている第一圧電体７Ａの上面のものと同様である。電極膜９は、例えば、圧電体７に比較して薄い。電極膜９の厚さの具体的な値は、適宜に設定されてよく、一例を示すと、１０μｍ以下である。電極膜９は、導電体からなり、例えば、金属によって構成されている。その具体的な材料は適宜に設定されてよく、電極板１１の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、電極膜９は、第一圧電体７Ａの上面に形成される、後述する圧電体側金属膜１５によってその全体が構成されていてもよい。 (Electrode film)
The electrode film 9 is, for example, a layer having a uniform thickness. The planar shape and the dimension in the planar direction are the same as those on the upper surface of the first piezoelectric body 7A on which the electrode film 9 is provided, for example. The electrode film 9 is thinner than the piezoelectric body 7, for example. A specific value of the thickness of the electrode film 9 may be appropriately set, and is, for example, 10 μm or less. The electrode film 9 is made of a conductor, and is made of, for example, a metal. The specific material may be appropriately set, and may be the same as or different from the material of the electrode plate 11. Further, the entire electrode film 9 may be constituted by a later-described piezoelectric body side metal film 15 formed on the upper surface of the first piezoelectric body 7A.

（電極板）
電極板１１は、例えば、一様な厚さの層状（平板状）である。その平面形状及び平面方向の寸法は、適宜なものとされてよく、例えば、概略、貼り合わされる圧電体７の平面形状及び平面方向の寸法と同様である。 (Electrode plate)
The electrode plate 11 is, for example, in a layered (flat) shape having a uniform thickness. The planar shape and the dimension in the planar direction may be appropriately determined. For example, the planar shape and the dimension in the planar direction of the piezoelectric body 7 to be bonded are approximately the same.

なお、電極板１１は、圧電体７と貼り合わされる領域から延び出るリード部１１ｂ（図２参照）を有していてもよい。このリード部１１ｂは、例えば、処理部５との接続に供される。リード部１１ｂは、電極板１１の一部として捉えられてもよいし、配線部４の一部として捉えられてもよい。以下の説明では、便宜上、単に電極板１１という場合、特に断りがない限りは、リード部１１ｂを除いた部分を指すものとする。   In addition, the electrode plate 11 may have a lead portion 11b (see FIG. 2) extending from a region to be bonded to the piezoelectric body 7. The lead portion 11b is used for connection with the processing unit 5, for example. The lead part 11b may be considered as a part of the electrode plate 11 or as a part of the wiring part 4. In the following description, for convenience, the term “electrode plate 11” means a portion excluding the lead portion 11b unless otherwise specified.

電極板１１の厚さは、例えば、電極膜９よりも厚く、圧電体７よりも薄い。ただし、電極板１１は、圧電体７の厚さ以上とされても構わない。また、二つの電極板１１の厚さは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。図示の例では、互いに異なっており、より具体的には、第一電極板１１Ａは、第二電極板１１Ｂよりも厚い。電極板１１の厚さの具体的な値は、適宜に設定されてよく、一例を挙げると、１０μｍ以上８００μｍ以下である。   The thickness of the electrode plate 11 is, for example, thicker than the electrode film 9 and thinner than the piezoelectric body 7. However, the electrode plate 11 may have a thickness greater than the thickness of the piezoelectric body 7. Further, the thicknesses of the two electrode plates 11 may be the same as each other, or may be different from each other. In the illustrated example, they are different from each other, and more specifically, the first electrode plate 11A is thicker than the second electrode plate 11B. A specific value of the thickness of the electrode plate 11 may be appropriately set, and is, for example, not less than 10 μm and not more than 800 μm.

電極板１１は、導電体からなり、例えば、金属によって構成されている。二つの電極板１１の材料は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。電極板１１の具体的な材料は、適宜に設定されてよく、例えば、リン青銅（例えばＪＩＳ（日本工業規格）のＣ５２１０）又はステンレス鋼（例えばＪＩＳのＳＵＳ３０４若しくはＳＵＳ４３０）である。この他、鉄、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、白金、パラジウム若しくはコバルト又はこれらの少なくとも一つを含む合金を挙げることができる。   The electrode plate 11 is made of a conductor, and is made of, for example, a metal. The materials of the two electrode plates 11 may be the same or different from each other. The specific material of the electrode plate 11 may be appropriately set, and is, for example, phosphor bronze (for example, JIS (Japanese Industrial Standards) C5210) or stainless steel (for example, JIS SUS304 or SUS430). Other examples include iron, aluminum, copper, silver, gold, titanium, platinum, palladium, cobalt, and alloys containing at least one of these.

（圧電体と電極板との接合）
図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分拡大図である。なお、図１（ｂ）は、第一電極板１１Ａと第二圧電体７Ｂとの間の構成を示しているが、第一圧電体７Ａと第一電極板１１Ａとの間の構成、及び第二圧電体７Ｂと第二電極板１１Ｂとの間の構成も同様である。 (Joint between piezoelectric body and electrode plate)
FIG. 1B is a partially enlarged view of FIG. Although FIG. 1B shows the configuration between the first electrode plate 11A and the second piezoelectric body 7B, the configuration between the first piezoelectric body 7A and the first electrode plate 11A, and the structure shown in FIG. The same applies to the configuration between the two piezoelectric bodies 7B and the second electrode plate 11B.

互いに重なる圧電体７と電極板１１とは、例えば、その間に介在する導電性の接合層１３によって接着されている。また、図示の例では、圧電体７と接合層１３との間には、圧電体側金属膜１５が介在している。電極板１１と接合層１３との間には、電極板側金属膜１７が介在している。   The piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 overlapping each other are adhered by, for example, a conductive bonding layer 13 interposed therebetween. In the illustrated example, a piezoelectric body-side metal film 15 is interposed between the piezoelectric body 7 and the bonding layer 13. An electrode plate side metal film 17 is interposed between the electrode plate 11 and the bonding layer 13.

（接合層）
接合層１３は、例えば、圧電体７及び電極板１１の互いに貼り合わされる二つの面（第一圧電体７Ａの下面及び第一電極板１１Ａの上面、第一電極板１１Ａの下面及び第二圧電体７Ｂの上面、並びに第二圧電体７Ｂの下面及び第二電極板１１Ｂの上面）の互いに重複する範囲の全体に亘っている。なお、本実施形態では、互いに貼り合わされる二つの面は互いに同一の形状及び大きさであるから、互いに重複する範囲は各面の全体である。 (Joining layer)
The bonding layer 13 includes, for example, two surfaces of the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 that are bonded to each other (the lower surface of the first piezoelectric body 7A and the upper surface of the first electrode plate 11A, the lower surface of the first electrode plate 11A, and the second piezoelectric body 7A). The upper surface of the body 7B, the lower surface of the second piezoelectric body 7B, and the upper surface of the second electrode plate 11B) cover the entire overlapping range. In this embodiment, the two surfaces to be bonded to each other have the same shape and the same size, and thus the range overlapping each other is the entirety of each surface.

接合層１３は、概略、一定の厚さで広がっている。ただし、後述するように、接合層１３は、圧電体側金属膜１５及び／又は電極板側金属膜１７の一部を取り込むことがあり、その影響によって厚さが一様でなくなることもある。接合層１３の厚さは、圧電体７の厚さ及び電極板１１の厚さに比較して薄くされている。一例を挙げると、接合層１３の厚さは１μｍ以上２０μｍ以下である。また、別の観点では、例えば、接合層１３の厚さは、電極板１１の厚さの０．００１倍以上１．０倍以下である。   The bonding layer 13 is generally spread with a constant thickness. However, as will be described later, the bonding layer 13 may take in a part of the piezoelectric body side metal film 15 and / or the electrode plate side metal film 17, and the thickness may not be uniform due to the influence. The thickness of the bonding layer 13 is smaller than the thickness of the piezoelectric body 7 and the thickness of the electrode plate 11. For example, the thickness of the bonding layer 13 is 1 μm or more and 20 μm or less. From another viewpoint, for example, the thickness of the bonding layer 13 is not less than 0.001 times and not more than 1.0 times the thickness of the electrode plate 11.

接合層１３の材料は、例えば、狭義のはんだ（Ｓｎ−Ｐｂ系）又は鉛フリーはんだである。鉛フリーはんだとしては、例えば、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系、Ａｕ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ系、及びＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系を挙げることができる。   The material of the bonding layer 13 is, for example, solder in a narrow sense (Sn-Pb-based) or lead-free solder. Examples of the lead-free solder include an Au-Sn system, an Au-Si system, an Au-Ge system, a Sn-Cu system, a Sn-Ag system, and a Sn-Ag-Cu system.

なお、はんだは、接合前後においてフラックス等のはんだに特有の絶縁材料（合金を構成する非金属元素ではない絶縁材料）を含んでいてよい。ただし、本開示の説明では、そのような絶縁材料の存在を無視することがある。例えば、接合層１３の成分の質量％の説明では、特に断りがない限り、金属の質量のみを考慮している。   Note that the solder may include an insulating material (an insulating material that is not a nonmetal element forming an alloy) specific to the solder such as a flux before and after joining. However, the description of the present disclosure may ignore the presence of such insulating materials. For example, in the description of the mass% of the components of the bonding layer 13, only the mass of the metal is considered unless otherwise specified.

接合層１３の材料は、別の観点では、第一金属と、当該第一金属よりも融点が低い第二金属とを主成分として含む合金によって構成されている。なお、主成分は、例えば、その合金の重量に占める割合が５０％以上の成分をいうものとする。第一金属及び第二金属の合計の質量が占める割合は、例えば、５０％以上又は８０％以上である。   From another viewpoint, the material of the bonding layer 13 is made of an alloy containing a first metal and a second metal having a lower melting point than the first metal as main components. The main component is, for example, a component that accounts for 50% or more of the weight of the alloy. The ratio of the total mass of the first metal and the second metal is, for example, 50% or more or 80% or more.

具体例を挙げると、例えば、第一金属は、Ａｕ（融点：１０６４℃程度）であり、第二金属は、Ｓｎ（融点：２３２℃程度）である。より詳細には、７５質量％以上８０質量％以下のＡｕと、２０質量％以上２５質量％以下（ただし、Ａｕの質量％との合計は１００質量％以下）のＳｎとを含む合金を挙げることができる。ＡｕとＳｎとの質量％の和は、例えば、１００質量％である。なお、以下の説明では、接合層１３の材料として、このＡｕ及びＳｎを含む合金を例に取って説明することがある。   As a specific example, for example, the first metal is Au (melting point: about 1064 ° C.), and the second metal is Sn (melting point: about 232 ° C.). More specifically, an alloy containing 75% by mass or more and 80% by mass or less of Au and 20% by mass or more and 25% by mass or less (provided that the total of Au and 100% by mass is 100% by mass or less) is given. Can be. The sum of the mass% of Au and Sn is, for example, 100 mass%. In the following description, an alloy containing Au and Sn may be described as an example of a material of the bonding layer 13.

（接合層の第一領域及び第二領域）
図２は、電極板１１及び接合材２７（後述）の平面図である。接合層１３は、平面視において、複数の第一領域１３ａ（符号は図５）と、当該複数の第一領域１３ａとは構成が異なる第二領域１３ｂ（符号は図５）とを有している。 (First and second regions of the bonding layer)
FIG. 2 is a plan view of the electrode plate 11 and the bonding material 27 (described later). The bonding layer 13 includes a plurality of first regions 13a (reference numeral is FIG. 5) and a second region 13b (reference numeral is FIG. 5) having a different configuration from the plurality of first regions 13a in plan view. I have.

後述する接合層１３の形成方法から理解されるように、平面視において、第一領域１３ａの位置は、接合材２７の位置に対応しており、第二領域１３ｂの位置は、接合材２７の非配置位置に対応している。従って、以下の説明において、第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂの平面視における位置及び形状等については、図２を参照されたい。ただし、平面視において、第一領域１３ａの面積と接合材２７の面積とは同一とは限らない。   As will be understood from a method of forming the bonding layer 13 described later, in plan view, the position of the first region 13a corresponds to the position of the bonding material 27, and the position of the second region 13b is the position of the bonding material 27. It corresponds to the non-arranged position. Therefore, in the following description, refer to FIG. 2 for the positions and shapes of the first region 13a and the second region 13b in plan view. However, in plan view, the area of the first region 13a and the area of the bonding material 27 are not necessarily the same.

複数の第一領域１３ａと第二領域１３ｂとの構成の相違は、例えば、第一金属及び第二金属の含有割合の相違である。すなわち、第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂのいずれも第一金属及び第二金属によって構成されているところ、第一領域１３ａにおいては、第二領域１３ｂに比較して、第一金属及び第二金属の一方（例えば第二金属（Ｓｎ））の含有割合が多い。   The difference in the configuration between the plurality of first regions 13a and the second regions 13b is, for example, the difference in the content ratio of the first metal and the second metal. That is, although both the first region 13a and the second region 13b are made of the first metal and the second metal, the first region 13a has the first metal and the second metal The content ratio of one of the metals (for example, the second metal (Sn)) is large.

複数の第一領域１３ａは、複数個所に分散されており、第二領域１３ｂは、複数の第一領域１３ａの周囲の領域となっている。複数の第一領域１３ａは、電極板１１の主面（板又は層の最も広い面。表裏。以下、同様。）において、例えば、概略、一様な密度で分布（分散）している。   The plurality of first regions 13a are dispersed at a plurality of locations, and the second regions 13b are regions around the plurality of first regions 13a. The plurality of first regions 13a are distributed (dispersed) at a substantially uniform density, for example, on the main surface of the electrode plate 11 (the widest surface of the plate or layer; front and back; the same applies hereinafter).

より具体的には、例えば、複数の第一領域１３ａは、概略、互いに同様の形状及び大きさを有している。第一領域１３ａの形状は、例えば、概略、円形である。全ての第一領域１３ａが同等の大きさを有している必要は無く、例えば、全ての第一領域１３ａの少なくとも８割以上が同等の大きさを有しているだけでもよい。なお、二つ以上の所定数の第一領域１３ａが同等の大きさを有しているというとき、例えば、その所定数の第一領域１３ａ間の面積の差は、不可避の製造誤差の範囲内、及び／又は複数の第一領域１３ａの平均面積の３０％以下又は１０％以下である。   More specifically, for example, the plurality of first regions 13a have substantially the same shape and size as each other. The shape of the first region 13a is, for example, substantially circular. It is not necessary that all the first regions 13a have the same size. For example, at least 80% or more of all the first regions 13a may have the same size. Note that when two or more predetermined numbers of the first regions 13a have the same size, for example, the difference in area between the predetermined number of the first regions 13a is within an unavoidable manufacturing error range. And / or 30% or less or 10% or less of the average area of the plurality of first regions 13a.

また、例えば、複数の第一領域１３ａは、複数の同心円に沿って配列されている。複数の同心円間の距離（半径方向）は、例えば、概ね一定である。各同心円において、複数の第一領域１３ａ間のピッチ（円周に沿う距離でも、直線距離でもよい。）は、例えば、概ね一定である。また、上記ピッチは、例えば、複数の同心円同士においても、概ね、一定である。複数の同心円間の距離と、各同心円内のピッチとは、互いに異なっていても、互いに同一であってもよく、例えば、概ね、同等である。   In addition, for example, the plurality of first regions 13a are arranged along a plurality of concentric circles. The distance (radial direction) between the plurality of concentric circles is, for example, substantially constant. In each concentric circle, the pitch between the plurality of first regions 13a (which may be a distance along the circumference or a linear distance) is, for example, substantially constant. Further, the pitch is substantially constant, for example, between a plurality of concentric circles. The distance between the plurality of concentric circles and the pitch in each concentric circle may be different from each other or may be the same as each other, and are, for example, substantially equal.

全ての複数の第一領域１３ａについて、上記の配列が成り立つ必要は無く、例えば、全ての第一領域１３ａの少なくとも８割以上について、上記の配列が成り立つだけでもよい。例えば、配列の形状と電極板１１の形状との関係上、電極板１１の中心又は外縁の付近においては、必ずしも意図した配列を実現することができるとは限らない。上記の各種の距離及びピッチは、例えば、各第一領域１３ａの図心（平面図形の重心）を基準として測定されてよい。上記の各種の距離及びピッチについて一定又は同等というとき、例えば、比較される二つ以上の長さ間の差は、不可避の製造誤差の範囲内、及び／又は前記二つ以上の長さの平均の３０％以下又は１０％以下である。   The above arrangement does not need to be established for all the plurality of first regions 13a. For example, the arrangement may be established only for at least 80% or more of all the first regions 13a. For example, due to the relationship between the shape of the arrangement and the shape of the electrode plate 11, the intended arrangement cannot always be realized near the center or the outer edge of the electrode plate 11. The various distances and pitches described above may be measured, for example, with reference to the centroid of each first region 13a (the center of gravity of the planar figure). When said distances and pitches are constant or equal, for example, the difference between two or more lengths to be compared is within an unavoidable manufacturing error and / or the average of the two or more lengths. 30% or less or 10% or less.

複数の第一領域１３ａ（又は後述する接合材２７）が一様な密度で分布しているか否かは、適宜に判定されてよい。例えば、まず、上記のように、一定の距離及び／又は一定のピッチで配列されているような場合においては、一様な密度で分布していると判定されてよい。なお、図２の例のように、同心円状に配置する場合においては、中心側と外周側とで円周の曲率が異なるから、一定の距離及び／又は一定のピッチで配列しても、厳密には一様な密度での分布とはならない。ただし、概念的には、一様な密度で分布させることを意図していると言える。   Whether or not the plurality of first regions 13a (or the bonding material 27 described later) are distributed at a uniform density may be appropriately determined. For example, first, as described above, in the case of being arranged at a fixed distance and / or a fixed pitch, it may be determined that distribution is at a uniform density. In the case of concentric arrangement as in the example of FIG. 2, since the curvature of the circumference differs between the center side and the outer circumference side, even if they are arranged at a fixed distance and / or a fixed pitch, they are strict. Does not have a uniform density distribution. However, conceptually, it can be said that distribution at a uniform density is intended.

また、例えば、複数の第一領域１３ａの面積比の計算から、一様な密度での分布か否か判定されてもよい。具体的には、例えば、平面視において接合層１３を互いに同一の形状及び面積の複数の測定用の領域に分割する。測定用の領域の形状は、単純な形状で、かつ縦横比が１に近いもの（例えば円形又は正方形）とする。また、各測定用の領域の面積は、適宜な数（例えば２０個）の第一領域１３ａが含まれる大きさ、又は接合層１３に対する占有面積が適宜な割合（例えば２割）となる大きさとする。各測定用の領域内に含まれる第一領域１３ａの面積の合計が、複数の測定用の領域間で同等であれば、一様な分布と判定できる。   Further, for example, from the calculation of the area ratio of the plurality of first regions 13a, it may be determined whether or not the distribution is at a uniform density. Specifically, for example, the bonding layer 13 is divided into a plurality of measurement regions having the same shape and area in plan view. The shape of the measurement area is a simple shape and has an aspect ratio close to 1 (for example, a circle or a square). In addition, the area of each measurement region is a size including an appropriate number (for example, 20) of the first regions 13a or a size that occupies an appropriate ratio (for example, 20%) of the bonding layer 13. I do. If the sum of the areas of the first regions 13a included in the respective measurement regions is equal among the plurality of measurement regions, it can be determined that the distribution is uniform.

接合層１３（電極板１１）の全体に亘って一様な分布か否かを判断するに際して、２割程度の領域を除外して判断してもよい。例えば、既述のように、複数の第一領域１３ａの配列の形状と、電極板１１の形状との関係上、電極板１１の中心又は外縁の付近においては、一様な分布の実現が困難であるからである。そのような特異部分は、中心又は外縁以外にも現れうる。   When determining whether the distribution is uniform over the entire bonding layer 13 (electrode plate 11), the determination may be made by excluding about 20% of the area. For example, as described above, it is difficult to achieve a uniform distribution near the center or the outer edge of the electrode plate 11 due to the relationship between the shape of the arrangement of the plurality of first regions 13a and the shape of the electrode plate 11. Because it is. Such singularities may appear beyond the center or outer edge.

（接合層の第一層及び第二層）
上記の説明では、第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂの構成の相違を第一金属及び第二金属の含有割合の相違で捉えたが、第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂの構成の相違は、別の観点で捉えられてもよい。具体的には、以下のとおりである。 (First and second layers of the bonding layer)
In the above description, the difference in the configuration between the first region 13a and the second region 13b is grasped by the difference in the content ratio of the first metal and the second metal, but the difference in the configuration between the first region 13a and the second region 13b is as follows. , May be captured from another viewpoint. Specifically, it is as follows.

図５は、接合層１３及びその周辺の断面を撮像した拡大画像の例を示す図である。紙面左側は、第一領域１３ａにおける断面画像を示しており、紙面右側は、第二領域１３ｂにおける断面画像を示している。このような画像は、例えば、電子顕微鏡を用いることによって得られる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an enlarged image obtained by imaging a cross section of the bonding layer 13 and the periphery thereof. The left side of the drawing shows a cross-sectional image in the first area 13a, and the right side of the drawing shows a cross-sectional image in the second area 13b. Such an image is obtained, for example, by using an electron microscope.

この図では、圧電体側金属膜１５及び電極板側金属膜１７については、電極板側金属膜１７に含まれる下層２３（後述）のみが示されている。圧電体側金属膜１５及び電極板側金属膜１７の他の部分（後述）については、接合層１３に取り込まれている、薄くて画像には殆ど現れていない、又は薄いことから図示を省略している、と捉えられてよい。   In this drawing, as for the piezoelectric body side metal film 15 and the electrode plate side metal film 17, only the lower layer 23 (described later) included in the electrode plate side metal film 17 is shown. The other portions (described later) of the piezoelectric body side metal film 15 and the electrode plate side metal film 17 are omitted from the drawing because they are incorporated in the bonding layer 13, are thin and hardly appear in the image, or are thin. May be considered.

接合層１３は、図５に示すように、第一層４１と、第一層４１に対して圧電体７側に重なっている第二層４３とを有している。第一層４１及び第二層４３は、互いに材料が異なる。具体的には、例えば、第一層４１及び第二層４３は、いずれも第一金属及び第二金属を含む合金によって構成されているが、第一金属及び第二金属の含有割合が互いに相違している。例えば、第一層４１は、第二層４３に比較して、第二金属（例えばＳｎ）の含有割合が大きい。   As shown in FIG. 5, the bonding layer 13 has a first layer 41 and a second layer 43 overlapping the first layer 41 on the piezoelectric body 7 side. The materials of the first layer 41 and the second layer 43 are different from each other. Specifically, for example, the first layer 41 and the second layer 43 are both made of an alloy containing the first metal and the second metal, but the content ratios of the first metal and the second metal are different from each other. are doing. For example, the first layer 41 has a higher content of the second metal (for example, Sn) than the second layer 43.

第一層４１及び第二層４３に関して、第一領域１３ａと第二領域１３ｂとを比較すると、例えば、第一領域１３ａにおいては、第二領域１３ｂに比較して、第一層４１と第二層４３との界面、及び第二層４３と圧電体７との界面の界面粗さ（例えば任意の断面における算術平均粗さ）が大きくなっている（平坦でなくなっている、凹凸が生じている）。   When comparing the first region 13a and the second region 13b with respect to the first layer 41 and the second layer 43, for example, in the first region 13a, the first layer 41 and the second region 13b are compared with the second region 13b. The interface roughness between the interface with the layer 43 and the interface between the second layer 43 and the piezoelectric body 7 (for example, arithmetic average roughness in an arbitrary cross section) is large (not flat, irregularities are generated). ).

また、第一領域１３ａの各種の界面と、第二領域１３ｂの各種の界面と、これらの界面に付した線Ｌｎ１〜Ｌｎ４との比較から理解されるように、第一領域１３ａは、第二領域１３ｂに比較して、第一層４１の厚さが大きい。なお、厚さを比較するときは、上記の凹凸を均した平均的な表面を想定してよい（平均の厚さを比較してよい。）。   Further, as can be understood from comparison between various interfaces of the first region 13a, various interfaces of the second region 13b, and lines Ln1 to Ln4 attached to these interfaces, the first region 13a The thickness of the first layer 41 is larger than that of the region 13b. When comparing the thickness, an average surface with the above-mentioned unevenness may be assumed (the average thickness may be compared).

なお、第一領域１３ａと第二領域１３ｂとで含有割合を比較する場合、その厚さ全体における含有割合同士を比較してよい。従って、例えば、第二層４３の厚さが第一領域１３ａと第二領域１３ｂとで概ね同等であり（又は第一領域１３ａの全体の厚さと第二領域１３ｂの全体の厚さとが概ね同等であり）、第一層４１が第一領域１３ａにおいて第二領域１３ｂにおけるよりも厚く、かつ第二金属（例えばＳｎ）の含有割合が第一層４１において第二層４３におけるよりも大きい場合、第一領域１３ａは、第二領域１３ｂに比較して、第二金属の含有割合が大きい。   When comparing the content ratios of the first region 13a and the second region 13b, the content ratios in the entire thickness may be compared. Therefore, for example, the thickness of the second layer 43 is substantially equal between the first region 13a and the second region 13b (or the entire thickness of the first region 13a is substantially equal to the entire thickness of the second region 13b). If the first layer 41 is thicker in the first region 13a than in the second region 13b and the content of the second metal (for example, Sn) is larger in the first layer 41 than in the second layer 43, The first region 13a has a larger content of the second metal than the second region 13b.

（金属膜）
図１（ｂ）に戻って、圧電体側金属膜１５は、例えば、圧電体７と接合層１３との接合強度の向上に寄与している。圧電体側金属膜１５は、例えば、各圧電体７の両主面に形成されている。すなわち、本実施形態では、合計で四層の圧電体側金属膜１５が設けられている。ただし、圧電体側金属膜１５は、接合層１３と接合されない主面（第一圧電体７Ａの上面）には形成されていなくてもよい。複数の圧電体側金属膜１５の構成（材料及び厚さ）は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよく、例えば、互いに同一である。 (Metal film)
Returning to FIG. 1B, the piezoelectric body side metal film 15 contributes to, for example, an improvement in the bonding strength between the piezoelectric body 7 and the bonding layer 13. The piezoelectric body side metal film 15 is formed on both main surfaces of each piezoelectric body 7, for example. That is, in the present embodiment, a total of four layers of the piezoelectric-side metal films 15 are provided. However, the piezoelectric body-side metal film 15 may not be formed on the main surface (the upper surface of the first piezoelectric body 7A) that is not joined to the joining layer 13. The configurations (materials and thicknesses) of the plurality of piezoelectric body side metal films 15 may be the same or different from each other, for example, the same.

同様に、電極板側金属膜１７は、例えば、電極板１１と接合層１３との接合強度の向上に寄与している。電極板側金属膜１７は、例えば、各電極板１１の接合層１３と接合される主面に形成されている。すなわち、本実施形態では、合計で４層の圧電体側金属膜１５が設けられている。ただし、電極板側金属膜１７は、接合層１３と接合されない主面にも形成されてよい。複数の電極板側金属膜１７の構成（材料及び厚さ）は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよく、例えば、互いに同一である。   Similarly, the electrode plate-side metal film 17 contributes to, for example, an improvement in the bonding strength between the electrode plate 11 and the bonding layer 13. The electrode plate side metal film 17 is formed on, for example, a main surface of each electrode plate 11 that is bonded to the bonding layer 13. That is, in this embodiment, a total of four piezoelectric body side metal films 15 are provided. However, the electrode plate side metal film 17 may be formed also on the main surface that is not bonded to the bonding layer 13. The configurations (materials and thicknesses) of the plurality of electrode plate-side metal films 17 may be the same or different from each other, for example, the same.

各金属膜（１５、１７）は、同一の材料からなる一層の金属層によって構成されていてもよいし、互いに異なる材料からなる複数層の金属層によって構成されていてもよい。図示の例では、圧電体側金属膜１５は、圧電体７に重なる下層１９と、当該下層１９に重なる上層２１との二層の金属層によって構成されている。また、電極板側金属膜１７は、電極板１１に重なる下層２３と、当該下層２３に重なる上層２５との二層の金属層によって構成されている。   Each metal film (15, 17) may be composed of a single metal layer made of the same material, or may be composed of a plurality of metal layers made of different materials. In the illustrated example, the piezoelectric body-side metal film 15 is composed of two metal layers: a lower layer 19 overlapping the piezoelectric body 7 and an upper layer 21 overlapping the lower layer 19. The electrode plate side metal film 17 is composed of two metal layers: a lower layer 23 overlapping the electrode plate 11 and an upper layer 25 overlapping the lower layer 23.

圧電体側金属膜１５（下層１９及び上層２１のそれぞれ）は、例えば、概略、圧電体７の主面の全面に亘って一定の厚さで形成されている。同様に、電極板側金属膜１７（下層２３及び上層２５のそれぞれ）は、例えば、概略、電極板１１の主面の全面（リード部１１ｂを含んでもよいし、含まなくてもよい）に亘って一定の厚さで形成されている。圧電体側金属膜１５及び電極板側金属膜１７それぞれの厚さは、例えば、接合層１３の厚さよりも薄くてもよいし、同等でもよいし、厚くてもよい。その厚さの具体的な値は、適宜に設定されてよい。一例を挙げると、例えば、圧電体側金属膜１５及び電極板側金属膜１７それぞれの厚さは、０．０４μｍ以上６μｍ以下であり、別の観点では、接合層１３の厚さの０．００１倍以上５倍以下である。   The piezoelectric body-side metal film 15 (each of the lower layer 19 and the upper layer 21) is formed, for example, with a constant thickness over the entire main surface of the piezoelectric body 7. Similarly, the electrode plate side metal film 17 (each of the lower layer 23 and the upper layer 25), for example, generally covers the entire main surface of the electrode plate 11 (which may or may not include the lead portion 11 b). It is formed with a constant thickness. The thickness of each of the piezoelectric body side metal film 15 and the electrode plate side metal film 17 may be, for example, smaller than, equal to, or larger than the thickness of the bonding layer 13. The specific value of the thickness may be set appropriately. As an example, for example, the thickness of each of the piezoelectric body side metal film 15 and the electrode plate side metal film 17 is 0.04 μm or more and 6 μm or less, and from another viewpoint, 0.001 times the thickness of the bonding layer 13. More than 5 times.

下層１９の材料及び上層２１の材料並びにその組み合わせは、適宜に設定されてよい。同様に、下層２３の材料及び上層２５の材料並びにその組み合わせは、適宜に設定されてよい。例えば、下層１９又は下層２３の材料としては、Ｃｒ、Ｔｉ及びＮｉ並びにこれらを含む合金を挙げることができる。また、上層２１又は上層２５の材料としては、Ａｕ及びＡｇ並びにこれらを含む合金を挙げることができる。   The material of the lower layer 19, the material of the upper layer 21, and the combination thereof may be appropriately set. Similarly, the material of the lower layer 23, the material of the upper layer 25, and the combination thereof may be appropriately set. For example, examples of the material of the lower layer 19 or the lower layer 23 include Cr, Ti, and Ni, and alloys containing these. In addition, examples of the material of the upper layer 21 or the upper layer 25 include Au and Ag and alloys containing them.

なお、図示の例では圧電体側金属膜１５は二層からなるが、圧電体７側から順に、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ又はＣｒ／Ｃｕ／Ａｕのように、三層以上から構成されてもよい。電極板側金属膜１７についても同様である。圧電体側金属膜１５又は電極板側金属膜１７を一層によって構成する場合の材料としては、例えば、Ａｕ−Ｃｒ合金を挙げることができる。   In the illustrated example, the piezoelectric body-side metal film 15 is composed of two layers, but in order from the piezoelectric body 7 side, three or more layers such as Cr / Ni / Au, Cr / Pt / Au or Cr / Cu / Au. It may be configured. The same applies to the electrode plate side metal film 17. As a material when the piezoelectric body side metal film 15 or the electrode plate side metal film 17 is composed of one layer, for example, an Au-Cr alloy can be used.

以下の説明では、下層１９がＣｒであり、上層２１がＡｕであり、下層２３がＮｉであり、上層２５がＡｕである場合を例に取ることがある。なお、この例では、接合層１３が第一金属としてＡｕを含む場合において、上層２１及び上層２５は、第一金属（又は第一金属を含む合金）によって構成されていることになる。   In the following description, a case where the lower layer 19 is Cr, the upper layer 21 is Au, the lower layer 23 is Ni, and the upper layer 25 is Au may be taken as an example. In this example, when the bonding layer 13 contains Au as the first metal, the upper layer 21 and the upper layer 25 are made of the first metal (or an alloy containing the first metal).

下層１９の厚さ及び上層２１の厚さは、いずれが他方よりも大きくてもよいし、これらの層の具体的な値は適宜に設定されてよい。下層２３及び上層２５についても同様である。例えば、下層１９がＣｒであり、上層２１がＡｕである場合、例えば、下層１９の厚さは、０．００１μｍ以上０．１μｍ以下であり、上層２１の厚さは、０．０３μｍ以上５．０μｍ以下である。また、下層２３がＮｉであり、上層２５がＡｕである場合、例えば、下層２３の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下であり、上層２５の厚さは、０．００５μｍ以上０．５μｍ以下である。別の観点では、接合層１３が含む第一金属を含む上層２１又は２５の厚さは、例えば、接合層１３の厚さの０．０００５倍以上０．５倍以下である。   Either the thickness of the lower layer 19 or the thickness of the upper layer 21 may be larger than the other, and specific values of these layers may be appropriately set. The same applies to the lower layer 23 and the upper layer 25. For example, when the lower layer 19 is Cr and the upper layer 21 is Au, for example, the thickness of the lower layer 19 is 0.001 μm or more and 0.1 μm or less, and the thickness of the upper layer 21 is 0.03 μm or more and 5.0 μm or less. 0 μm or less. When the lower layer 23 is Ni and the upper layer 25 is Au, for example, the thickness of the lower layer 23 is 0.5 μm or more and 5 μm or less, and the thickness of the upper layer 25 is 0.005 μm or more and 0.5 μm or less. It is. From another viewpoint, the thickness of the upper layer 21 or 25 containing the first metal included in the bonding layer 13 is, for example, not less than 0.0005 times and not more than 0.5 times the thickness of the bonding layer 13.

（配線部４及び処理部５）
図１（ａ）に示す配線部４は、例えば、電極膜９と第二電極板１１Ｂとを接続している。そして、電極膜９及び第二電極板１１Ｂとの組み合わせと、第一電極板１１Ａとを処理部５の不図示の互いに異なる端子に接続している。すなわち、第一圧電体７Ａを含むセンサ素子（符号省略）と、第二圧電体７Ｂを含むセンサ素子（符号省略）とは、処理部５に対して並列接続されている。このような接続関係の場合においては、圧電体７の分極軸の向きは、例えば、第一圧電体７Ａと第二圧電体７Ｂとで逆向きとされてよい。 (Wiring unit 4 and processing unit 5)
The wiring section 4 shown in FIG. 1A connects, for example, the electrode film 9 and the second electrode plate 11B. The combination of the electrode film 9 and the second electrode plate 11B and the first electrode plate 11A are connected to different terminals (not shown) of the processing unit 5. That is, the sensor element including the first piezoelectric body 7A (reference number is omitted) and the sensor element including the second piezoelectric body 7B (reference number is omitted) are connected to the processing unit 5 in parallel. In the case of such a connection relationship, the direction of the polarization axis of the piezoelectric body 7 may be, for example, opposite between the first piezoelectric body 7A and the second piezoelectric body 7B.

配線部４は、電極膜９の適宜な位置に接続されていてよい。例えば、配線部４は、電極膜９の上面に接続されていてよい。また、配線部４は、例えば、電極板１１のリード部１１ｂに接続されている。配線部４の構造は、適宜なものとされてよい。例えば、配線部４は、ケーブル、ボンディングワイヤー及び／又は回路基板に形成された導体パターンによって構成されてよい。その材料も適宜に選択されてよい。   The wiring section 4 may be connected to an appropriate position on the electrode film 9. For example, the wiring section 4 may be connected to the upper surface of the electrode film 9. The wiring part 4 is connected to, for example, the lead part 11b of the electrode plate 11. The structure of the wiring section 4 may be made appropriate. For example, the wiring section 4 may be configured by a cable, a bonding wire, and / or a conductor pattern formed on a circuit board. The material may be appropriately selected.

処理部５は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）によって構成されている。特に図示しないが、例えば、処理部５は、センサ素子３からの信号を増幅する増幅器、センサ素子３からの信号をフィルタリングするフィルタ、センサ素子３からの信号を他の形式の信号に変換する変換部（例えばＡＤ変換器及び／又は変調器）、及び／又はセンサ素子３からの信号に含まれる情報に対して所定の演算を施す演算部を有している。また、処理部５は、例えば、前記のような処理（増幅、フィルタリング、形式変換及び／又は演算）が施された信号を他の機器へ出力する出力部を有している。   The processing unit 5 is configured by, for example, an IC (Integrated Circuit). Although not particularly shown, for example, the processing unit 5 includes an amplifier that amplifies the signal from the sensor element 3, a filter that filters the signal from the sensor element 3, and a conversion that converts the signal from the sensor element 3 into a signal of another format. (For example, an AD converter and / or a modulator) and / or an operation unit that performs a predetermined operation on information included in a signal from the sensor element 3. Further, the processing unit 5 includes, for example, an output unit that outputs a signal on which the above-described processing (amplification, filtering, format conversion, and / or operation) has been performed to another device.

（センサの製造方法）
図３を参照して、圧電デバイスの一つであるセンサ素子の製造方法について説明する。該製造方法は、圧電体７の第一面及び電極板１１の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材２７を配置する接合材配置工程（図３の接合材形成工程）と、接合材配置工程の後に、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度に達した時点で、第一面及び第二面を近接させる方向に圧電体７及び電極板１１を加圧しながら、接合材２７の固着によって第一面と第二面とを貼り合わせることで接合層１３を形成する接合層形成工程と、を有している。 (Sensor manufacturing method)
With reference to FIG. 3, a method for manufacturing a sensor element which is one of the piezoelectric devices will be described. The manufacturing method includes a bonding material arranging step of arranging the bonding material 27 at a plurality of locations on one of the first surface of the piezoelectric body 7 and the second surface of the electrode plate 11 (bonding material formation in FIG. 3). Step) and after the bonding material arranging step, when the temperature of the bonding material 27 reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the bonding material 27, the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 are moved in a direction in which the first surface and the second surface are brought close to each other. And a bonding layer forming step of forming the bonding layer 13 by bonding the first surface and the second surface by fixing the bonding material 27 while applying pressure.

（圧電体形成工程）
圧電体形成工程は、例えば、人工水晶を所定のカット角でスライスして得られたウェハに対してエッチングが行われ、これにより、水晶からなる圧電体７が形成される。なお、圧電体７は、例えば、この圧電体形成工程で個片化されても構わない。 (Piezoelectric body forming step)
In the piezoelectric body forming step, for example, a wafer obtained by slicing artificial quartz at a predetermined cut angle is etched, whereby the piezoelectric body 7 made of quartz is formed. In addition, the piezoelectric body 7 may be divided into individual pieces in this piezoelectric body forming step, for example.

（圧電体側金属膜形成工程）
圧電体側金属膜形成工程（図３では「圧電体側」は省略）は、圧電体側金属膜１５を圧電体７の両面に形成する工程である。例えば、各面毎に、蒸着又はスパッタリングによって、下層１９となる金属及び上層２１となる金属が順に成膜されることで圧電体側金属膜１５が形成される。 (Piezoelectric-side metal film forming step)
The step of forming the piezoelectric body-side metal film (the “piezoelectric body side” is omitted in FIG. 3) is a step of forming the piezoelectric body-side metal film 15 on both surfaces of the piezoelectric body 7. For example, for each surface, the metal to be the lower layer 19 and the metal to be the upper layer 21 are sequentially formed by vapor deposition or sputtering, so that the piezoelectric body side metal film 15 is formed.

（表裏判定工程）
表裏判定工程は、圧電体７の表裏の判定を行う工程である。すなわち、表裏判定工程は、分極軸（電気軸）の正負と、圧電体７の二つの主面との対応関係を特定する。この判定は、例えば、圧電体７の両主面に電圧を印加して歪変形を検出することによって行われる。または、圧電体７を歪変形させた状態で、電極の両主面にかかる電圧を読み取ることでも検出することによって行われる。 (Front / back determination process)
The front / back determination step is a step of determining the front / back of the piezoelectric body 7. That is, in the front / back determination step, the correspondence between the polarity of the polarization axis (electric axis) and the two main surfaces of the piezoelectric body 7 is specified. This determination is performed, for example, by applying a voltage to both main surfaces of the piezoelectric body 7 and detecting distortion deformation. Alternatively, the detection is performed by reading the voltage applied to both main surfaces of the electrodes in a state where the piezoelectric body 7 is deformed and deformed.

このように表裏判定を行うことで、二つの圧電体７を重ねあわせる際に、圧電体７の軸方向Ｄ１の正負に対する結晶軸の向き、及び平面視における結晶軸の向きを設計に沿って合わせることができるため、生産性を向上させることができる。   By performing the front / back determination in this way, when the two piezoelectric bodies 7 are overlapped, the direction of the crystal axis with respect to the positive / negative in the axial direction D1 of the piezoelectric body 7 and the direction of the crystal axis in plan view are matched in accordance with the design. Therefore, productivity can be improved.

（電極板形成工程）
電極板形成工程は、金属板より電極板１１を形成する工程である。例えば、まず、電極板１１が多数個取りされる金属板が圧延加工によって作製される。そして、その金属板に対して打ち抜き又はエッチングが行われることにより、電極板１１が形成される。但し、電極板１１は、例えば、電極板形成工程では、外縁の一部（例えばリード部１１ｂ）が金属板の捨て代（枠状部分）に連結されていることにより、個片化されていない。 (Electrode plate formation process)
The electrode plate forming step is a step of forming the electrode plate 11 from a metal plate. For example, first, a metal plate from which a large number of the electrode plates 11 are formed is manufactured by rolling. Then, by punching or etching the metal plate, the electrode plate 11 is formed. However, the electrode plate 11 is not singulated in the electrode plate forming step, for example, because a part of the outer edge (for example, the lead portion 11b) is connected to the metal plate disposing margin (frame-shaped portion). .

（電極板側金属膜形成工程）
また、電極板側金属膜形成工程（不図示）は、電極板１１の両主面に電極板側金属膜１７を形成する工程である。例えば、蒸着又はスパッタリングによって、下層２３となる金属及び上層２５となる金属が順に成膜される。なお、電極板側金属膜１７の形成は、上記の打ち抜き又はエッチングの前に行われてもよいし、後に行われてもよい。 (Electrode plate side metal film forming process)
The electrode plate side metal film forming step (not shown) is a step of forming the electrode plate side metal film 17 on both main surfaces of the electrode plate 11. For example, a metal to be the lower layer 23 and a metal to be the upper layer 25 are sequentially formed by vapor deposition or sputtering. The formation of the electrode plate-side metal film 17 may be performed before or after the above-described punching or etching.

（接合材配置工程）
接合材配置工程は、接合層１３となる接合材２７（図２参照）を電極板１１に配置する工程である。接合材２７は、後に詳述するように、電極板１１の複数個所に分散して配置される。接合材２７の配置は、例えば、スクリーン印刷又はディスペンサ、又はインクジェットによってなされてよい。なお、電極板１１に代えて、圧電体７に接合材２７を配置することも可能である。 (Bonding material placement process)
The bonding material arranging step is a step of arranging the bonding material 27 (see FIG. 2) to be the bonding layer 13 on the electrode plate 11. As will be described later in detail, the bonding materials 27 are dispersedly arranged at a plurality of positions on the electrode plate 11. The arrangement of the bonding material 27 may be performed by, for example, screen printing or a dispenser, or inkjet. In addition, it is also possible to arrange the bonding material 27 on the piezoelectric body 7 instead of the electrode plate 11.

（個片化工程）
個片化工程は、電極板１１を個片化する工程である。例えば、電極板１１のリード部１１ｂと金属板の捨て代との間を打ち抜きによって切断する。なお、個片化工程は、接合材配置工程の前に行われたり、電極板形成工程において電極板１１の外縁の形成と同時に行われたりしてもよい。 (Individualization process)
The singulation step is a step of singulating the electrode plate 11 into individual pieces. For example, the gap between the lead portion 11b of the electrode plate 11 and the allowance of the metal plate is cut by punching. The singulation step may be performed before the bonding material arranging step, or may be performed simultaneously with the formation of the outer edge of the electrode plate 11 in the electrode plate forming step.

（治具配置工程）
治具配置工程は、圧電体７及び電極板１１を冶具２９（図４参照）に配置する工程である。治具配置工程により、例えば、センサ素子３を構成する全ての圧電体７及び電極板１１が積層される。 (Jig placement process)
The jig disposing step is a step of disposing the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 on the jig 29 (see FIG. 4). In the jig disposing step, for example, all the piezoelectric bodies 7 and the electrode plates 11 constituting the sensor element 3 are stacked.

（接合層形成工程）
接合層形成工程は、接合材２７の固着によって第一面及び第二面を貼りあわせる。具体的には、加熱処理によって接合材２７が溶融され、その後、冷却（単に加熱を終了するだけも含む）が行われることによって接合材２７が凝固する。これにより、圧電体７と電極板１１とが融着され接合される。 (Joining layer forming step)
In the bonding layer forming step, the first surface and the second surface are bonded together by fixing the bonding material 27. Specifically, the bonding material 27 is melted by the heat treatment, and then the bonding material 27 is solidified by performing cooling (including simply ending the heating). Thereby, the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 are fused and joined.

図４は、接合層形成工程における、センサ素子３及び冶具２９を示す模式図である。接合工程において融着による接合を行う際には、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度に達した時点で、圧電体７及び電極板１１の積層方向かつ圧縮方向である矢印ｙ１が示す方向にセンサ素子３の加圧が行われる。すなわち、接合材２７が溶融している状態で、互いに貼り合わされるべき圧電体７の主面と電極板１１の主面とを近接させる方向に加圧が行われる。これにより、複数の接合材２７は、これらの主面によって押し広げられて互いに当接し、さらには、複数の接合材２７間の隙間が無くなる。そして、この状態で、複数の接合材２７は凝固し、互いに固着する。その結果、電極板１１及び圧電体７の重複範囲全体に広がる接合層１３が形成される。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the sensor element 3 and the jig 29 in the bonding layer forming step. When performing the joining by fusion in the joining step, when the temperature of the joining material 27 reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the joining material 27, an arrow y1 which is a laminating direction and a compressing direction of the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 is used. The sensor element 3 is pressurized in the direction indicated by. That is, in a state where the bonding material 27 is molten, pressure is applied in a direction in which the main surface of the piezoelectric body 7 and the main surface of the electrode plate 11 to be bonded to each other are brought close to each other. Thereby, the plurality of bonding materials 27 are pushed and spread by these main surfaces and abut against each other, and further, a gap between the plurality of bonding materials 27 is eliminated. Then, in this state, the plurality of bonding materials 27 solidify and adhere to each other. As a result, a bonding layer 13 extending over the entire overlapping range of the electrode plate 11 and the piezoelectric body 7 is formed.

図７は、接合層形成工程における温度及び荷重と時間との関係の一例を示すグラフである。同図において、横軸は時間（分）を示している。左側の縦軸は接合材２７の温度（℃）を示している。右側の縦軸はセンサ素子３に加えられる荷重（ｋｇ）を示している。図中にプロットされた実線は時間と温度との関係を示し、図中にプロットされた一点鎖線は時間と荷重との関係を示している。   FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between temperature, load, and time in the bonding layer forming step. In the figure, the horizontal axis indicates time (minute). The left vertical axis indicates the temperature (° C.) of the bonding material 27. The vertical axis on the right side indicates the load (kg) applied to the sensor element 3. The solid line plotted in the figure shows the relationship between time and temperature, and the dashed line plotted in the figure shows the relationship between time and load.

この図に示されているように、センサ素子３の加圧は、例えば、接合材２７の温度が所定温度（図示の例では３００℃）に到達したときに開始される。当該所定温度は、接合材２７の融点以上の高さである。また、センサ素子３の加圧は、例えば、上記の所定温度が維持されている間、継続される。その後、例えば、上記の所定温度の下降開始と概ね同時に加圧が終了される。   As shown in this figure, pressurization of the sensor element 3 is started, for example, when the temperature of the bonding material 27 reaches a predetermined temperature (300 ° C. in the illustrated example). The predetermined temperature is higher than the melting point of the bonding material 27. The pressurization of the sensor element 3 is continued, for example, while the above-mentioned predetermined temperature is maintained. Thereafter, for example, the pressurization is terminated almost at the same time as the start of the decrease in the predetermined temperature.

図示の例において、上記所定温度（ここでは３００℃）が接合材２７の融点であるものと仮定する。この場合、図示の例は、接合材２７の温度が融点に達した時点で加圧を開始する態様、接合材２７の温度が融点に維持されている時間に加圧を行っている態様、及び接合材２７の温度が融点よりも下がった時点で加圧を終了する態様それぞれの一例である。   In the illustrated example, it is assumed that the predetermined temperature (here, 300 ° C.) is the melting point of the bonding material 27. In this case, in the illustrated example, a mode in which pressing is started when the temperature of the bonding material 27 reaches the melting point, a mode in which pressing is performed while the temperature of the bonding material 27 is maintained at the melting point, and This is an example of a mode in which pressing is terminated when the temperature of the bonding material 27 falls below the melting point.

また、図示の例において、上記所定温度（ここでは３００℃）が接合材２７の融点よりも高いと仮定する。この場合、図示の例は、接合材２７の温度が融点よりも高い温度に達した時点で加圧を開始する態様、接合材２７の温度が融点よりも高い温度（一定であってもよいし（図示の例）、一定でなくてもよい）に維持されている時間に加圧を行っている態様、及び接合材２７の温度が融点よりも高い所定温度よりも下がった時点で加圧を終了する態様それぞれの一例である。   In the illustrated example, it is assumed that the predetermined temperature (here, 300 ° C.) is higher than the melting point of the bonding material 27. In this case, in the illustrated example, the pressing is started when the temperature of the bonding material 27 reaches a temperature higher than the melting point, and the temperature of the bonding material 27 is higher than the melting point (the temperature may be constant. (Example shown in the figure, the pressure is not necessarily constant) The pressure is applied during the time maintained, and the pressure is applied when the temperature of the bonding material 27 falls below a predetermined temperature higher than the melting point. It is an example of each end mode.

図示の例とは異なり、温度の上昇途中（融点未満であってもよいし、融点以上であってもよい。）で加圧が開始されたり、一定に維持される温度（融点以上。図示の例では３００℃）に到達してから所定時間経過後に加圧が開始されたり、一定の温度が維持されている間に加圧が終了されたり、温度の下降途中（融点未満であってもよいし、融点以上であってもよい。）で加圧が終了されたりしても構わない。加圧を開始する温度（第一温度）と、加圧を終了する温度（第二温度）とは異なっていてもよく、いずれが他方よりも高くてもよい。   Unlike the example shown in the figure, pressurization is started while the temperature is increasing (the temperature may be lower than the melting point or higher than the melting point), or the temperature is kept constant (above the melting point. (In the example, 300 ° C.), pressurization is started after elapse of a predetermined time, pressurization is terminated while a constant temperature is maintained, or the temperature may be decreasing (below the melting point). However, the pressure may be higher than the melting point.). The temperature at which pressurization starts (first temperature) and the temperature at which pressurization ends (second temperature) may be different, and either may be higher than the other.

図示の例では、温度変化を示す線は台形状（別の観点では直線の組み合わせ）となっている。ただし、温度変化を示す線は、一部又は全部が曲線状となっていてもよいし、一定の温度（図示の例では３００℃）が維持される部分を有していなくてもよい。   In the illustrated example, the line indicating the temperature change has a trapezoidal shape (a combination of straight lines from another viewpoint). However, the line indicating the temperature change may be partially or entirely in a curved line, or may not have a portion that maintains a constant temperature (300 ° C. in the illustrated example).

図示の例では、荷重の変化を示す線は矩形状（より厳密には台形状）となっている。ただし、荷重の変化を示す線は、一部又は全部が曲線状となっていてもよいし、一定の荷重（図示の例では約１６３ｋｇ）が維持される部分を有していなくてもよい。また、図示の例では、荷重が大きくなっていくときの変化率及び荷重が小さくなっていくときの変化率（絶対値）が比較的大きくなっている。ただし、図示の例よりも緩やかに荷重を大きくしたり、及び／又は図示の例よりも緩やかに荷重を小さくしたりしてもよい。   In the illustrated example, the line indicating the change in load has a rectangular shape (more precisely, a trapezoidal shape). However, the line indicating the change in the load may be partially or entirely curved, and may not have a portion where a constant load (about 163 kg in the illustrated example) is maintained. In the illustrated example, the rate of change when the load increases and the rate of change (absolute value) when the load decreases become relatively large. However, the load may be increased more gradually than in the illustrated example, and / or the load may be reduced more gradually than in the illustrated example.

図示の例のように、荷重を大きくしていくときの変化率が比較的大きい場合においては、「加圧が開始された」と捉えられる時点は、荷重の上昇開始時点であってもよいし、荷重の上昇終了時点であってもよい。同様に、荷重を小さくしていくときの変化率（絶対値）が比較的大きい場合においては、「加圧が終了された」と捉えられる時点は、荷重の下降開始時点であってもよいし、荷重の下降終了時点であってもよい。例えば、図７のように一定の荷重が維持される時間帯が存在する場合においては、当該時間帯の長さの１０％以下又は１％以下の時間内で荷重の上昇又は下降が終了する場合においては、荷重の上昇開始時点及び荷重の上昇終了時点のいずれが加圧の開始時点と捉えられてもよいし、荷重の下降開始時点及び荷重の下降終了時点のいずれが加圧の終了時点と捉えられてもよい。上記において、一定の荷重が維持される時間帯の長さに代えて、接合材２７の温度が融点以上に維持される時間帯の長さを用いてもよい。   In the case where the rate of change when increasing the load is relatively large, as in the example shown in the figure, the point in time at which “pressurization is started” may be the point in time at which the load starts increasing. Alternatively, it may be a time point at which the rise of the load ends. Similarly, when the rate of change (absolute value) when the load is reduced is relatively large, the point in time at which “the pressurization is completed” may be the point in time at which the load starts decreasing. Alternatively, it may be a time point at which the load has ended falling. For example, as shown in FIG. 7, when there is a time zone in which a constant load is maintained, when the rise or fall of the load ends within 10% or less of the length of the time zone or 1% or less. In the case, any of the start time of the rise of the load and the end time of the rise of the load may be regarded as the start time of pressurization, and the start time of the fall of the load and the end time of the fall of the load may be regarded as the end time of the pressurization. May be caught. In the above description, instead of the length of the time period during which the constant load is maintained, the length of the time period during which the temperature of the bonding material 27 is maintained at or above the melting point may be used.

一方、変化率（絶対値）が小さい場合においては、加圧の開始時点及び終了時点は、合理的に判断されてよい。例えば、図７のように一定の荷重が維持される時間帯が存在する場合においては、荷重の上昇終了時点を加圧の開始時点と捉えてよく、また、荷重の下降開始時点を加圧の終了時点と捉えてよい。換言すれば、一定の荷重が維持されている状態が、加圧が行われている状態と捉えられてよい。一定の荷重が維持される時間帯が存在しない、又は当該時間帯と融点以上の温度が維持される時間帯とに大きな乖離がある場合においては、例えば、一定の荷重に代えて、温度が融点となっている接合材２７を押し潰して接合層１３を形成することができる荷重、又は接合材２７の温度が融点以上とされた時間帯に加えられた平均荷重を用いて、当該荷重に到達した時点を加圧の開始時点と捉え、当該荷重を下回った時点を加圧の終了時点と捉えてよい。換言すれば、そのような荷重が加えられている状態が、加圧が行われている状態と捉えられてよい。   On the other hand, when the rate of change (absolute value) is small, the start point and end point of pressurization may be rationally determined. For example, when there is a time period in which a constant load is maintained as shown in FIG. 7, the end point of the rise of the load may be regarded as the start point of the pressurization, and the start point of the decrease of the load may be regarded as the start point of the pressurization. It may be regarded as the end point. In other words, a state in which a constant load is maintained may be regarded as a state in which pressurization is performed. If there is no time period during which a constant load is maintained, or if there is a large divergence between the time period and the time period during which a temperature equal to or higher than the melting point is maintained, for example, the temperature may be changed to the melting point instead of the constant load. The load is reached by using a load capable of crushing the bonding material 27 and forming the bonding layer 13 or an average load applied during a time period when the temperature of the bonding material 27 is equal to or higher than the melting point. The time at which the pressing is performed may be regarded as the start time of the pressurization, and the time at which the load falls below the load may be regarded as the end time of the pressurization. In other words, a state in which such a load is applied may be regarded as a state in which pressurization is being performed.

加圧開始前又は加圧開始後において、後述する押圧部材３１の自重等に起因する荷重がセンサ素子３に加えられていても構わない。ただし、この荷重は、比較的小さいものとする。例えば、当該荷重は、１０ｋｇ未満及び／又は加圧時の最大荷重（図示の例では約１６３ｋｇ）の１０％以下である。   Before or after the start of pressurization, a load due to the weight of the pressing member 31 described below may be applied to the sensor element 3. However, this load is relatively small. For example, the load is less than 10 kg and / or 10% or less of the maximum load when pressed (about 163 kg in the example shown).

なお、加圧するときの荷重は、センサ１個当たりにつき１０〜２００ｋｇの値になるよう設定されている。荷重が１０ｋｇより小さい場合には、接合材２７が溶け広がりにくくなり、ところどころで隙間を生じてしまう虞がある。また荷重が２００ｋｇより大きい場合には、接合材２７が溶け広がり過ぎて、圧電体７の側面まで被着してしまう虞がある。よって、センサ１個当たりについての荷重が１０〜２００ｋｇであることにより、圧電体７と電極板１１との接合が接着面に対して均一になるように確実に行うことが可能となる。   The load at the time of pressurization is set to a value of 10 to 200 kg per sensor. When the load is smaller than 10 kg, the joining material 27 is less likely to melt and spread, and there is a possibility that a gap may be formed in some places. If the load is larger than 200 kg, the bonding material 27 may be excessively melted and spread, and may adhere to the side surface of the piezoelectric body 7. Therefore, when the load per sensor is 10 to 200 kg, the bonding between the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 can be reliably performed so as to be uniform to the bonding surface.

また、加圧する時間が、１〜１２０分になるように設定されている。加圧する時間が１分よりも短い場合には、接合材２７が溶け広がりにくくなり、接合材２７にボイドが形成されてしまうおそれがある。また、接合材２７内にボイドが形成されてしまうことで、接合された箇所およびされていない箇所が圧電体７に散在することになるため、圧電体７内に引っ張り応力が働き、圧電体７が割れてしまうおそれがある。また、加圧する時間が１２０分よりも長い場合には、接合材２７が溶け広がり過ぎて、圧電体７の側面まで被着してしまうおそれがある。よって、加圧する時間が、１〜１２０分であることにより、圧電体７と電極板１１との接合が接着面に対して均一になるように確実に行うことが可能となる。   The time for pressurization is set to be 1 to 120 minutes. If the pressing time is shorter than 1 minute, the bonding material 27 is less likely to melt and spread, and a void may be formed in the bonding material 27. In addition, since voids are formed in the bonding material 27, the bonded and unbonded portions are scattered in the piezoelectric body 7, so that tensile stress acts in the piezoelectric body 7 and the piezoelectric body 7 May be broken. If the pressing time is longer than 120 minutes, the bonding material 27 may be excessively melted and spread, and may adhere to the side surface of the piezoelectric body 7. Therefore, when the pressing time is 1 to 120 minutes, the bonding between the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 can be reliably performed so as to be uniform to the bonding surface.

接合材２７が、第一金属と、第一金属よりも融点が低い第二金属を含む場合においては、接合材２７の温度は、例えば、第二金属の融点よりも高く、第一金属の融点よりも低い温度まで加熱され、これにより、融着が行われる。別の観点では、例えば、接合材２７を溶融して凝固させるまでの間に亘って、接合材２７の温度は、第一金属の融点を超えない。一例を挙げると、第一金属がＡｕ（融点：１０６４℃程度）であり、第二金属がＳｎ（融点：２３２℃程度）であり、Ｓｎの含有割合が２０質量％以上２５質量％以下である場合、加圧が行われる時間の少なくとも一部（すなわち一部又は全部）に亘って（又はそれ以上の時間に亘って）、接合材２７の温度は、例えば、２７０℃以上３３０℃以下とされる。   When the bonding material 27 includes the first metal and the second metal having a lower melting point than the first metal, the temperature of the bonding material 27 is, for example, higher than the melting point of the second metal and the melting point of the first metal. To a lower temperature, which causes fusion. From another viewpoint, for example, the temperature of the bonding material 27 does not exceed the melting point of the first metal until the bonding material 27 is melted and solidified. To give an example, the first metal is Au (melting point: about 1064 ° C.), the second metal is Sn (melting point: about 232 ° C.), and the content ratio of Sn is 20% by mass or more and 25% by mass or less. In this case, the temperature of the bonding material 27 is set to, for example, 270 ° C. or more and 330 ° C. or less over at least a part (that is, part or all) of the time when the pressing is performed (or over a longer time). You.

この接合材２７が例えば、ＡｕＳｎを用いた場合には、融点に達した温度である２７０℃以上３３０℃以下の状態で、加圧を行っている。融点に達していない状況で加圧をした場合（この態様も本開示に係る技術に含まれてよい。）には、接合材２７を起点にして圧電体７が割れてしまうおそれがある。よって、接合材２７の融点に達した温度で加圧を開始することで、圧電体７の割れを低減することが可能となる。   When AuSn is used as the bonding material 27, for example, the pressing is performed at a temperature of 270 ° C. or more and 330 ° C. or less, which is the temperature at which the melting point is reached. When pressure is applied in a state where the melting point has not been reached (this aspect may also be included in the technology according to the present disclosure), the piezoelectric body 7 may be broken starting from the bonding material 27. Accordingly, cracking of the piezoelectric body 7 can be reduced by starting pressurization at a temperature at which the melting point of the bonding material 27 is reached.

上記のような温度で融着を行う場合、第一金属よりも第二金属が先に溶融して広がりやすい。その結果、接合材２７の当初の配置位置（例えばその中心）を概ね中心として、第一金属及び第二金属の一方の含有割合が相対的に高い第一領域１３ａが形成されるとともに、その周囲に第一金属及び第二金属の一方の含有割合が相対的に低い第二領域１３ｂが形成される。   When fusion is performed at the above-described temperature, the second metal is more likely to melt and spread before the first metal. As a result, the first region 13a in which the content ratio of one of the first metal and the second metal is relatively high is formed around the initial arrangement position (for example, the center) of the bonding material 27, and the periphery thereof is formed. Then, a second region 13b in which the content ratio of one of the first metal and the second metal is relatively low is formed.

具体的には、例えば、第一金属がＡｕであり、第二金属がＳｎであり（接合材２７がＡｕＳｎの化合物であり）、かつ圧電体側金属膜１５の上層２１がＡｕである場合を考える。この場合、第二金属であるＳｎが接合材２７の当初の配置位置から優先的に外側へ広がる。このＳｎは、上層２１を構成するＡｕを取り込み、Ａｕ５Ｓｎの化合物を形成する。その結果、第二領域１３ｂにおいては、第一領域１３ａに比較してＡｕの含有割合が大きくなる。 Specifically, for example, a case is considered where the first metal is Au, the second metal is Sn (the bonding material 27 is a compound of AuSn), and the upper layer 21 of the piezoelectric-side metal film 15 is Au. . In this case, Sn as the second metal spreads preferentially outward from the initial arrangement position of the bonding material 27. This Sn takes in the Au constituting the upper layer 21 to form a compound of Au 5 Sn. As a result, the second region 13b has a higher Au content than the first region 13a.

なお、上記の例から理解されるように、厳密には、接合層１３は、その全体が接合材２７によって構成されているとは限らない。また、上記においては、圧電体側金属膜１５の上層２１が、接合材２７の第一金属と同じ成分を含む場合について説明したが、電極板側金属膜１７の上層２５が、接合材２７の第一金属と同じ成分を含む場合についても同様である。また、例えば、上層２１及び／又は上層２５が接合材２７の第一金属と同じ成分を含んでいない、若しくはその量が少ない場合においては、上記の例とは逆に、第二領域１３ｂにおいて、第一領域１３ａに比較して第二金属の含有割合が大きくなることがある。   Strictly speaking, the entire bonding layer 13 is not always formed of the bonding material 27 as understood from the above example. Further, in the above description, the case where the upper layer 21 of the piezoelectric body side metal film 15 contains the same component as the first metal of the bonding material 27 has been described, but the upper layer 25 of the electrode plate side metal film 17 The same applies to the case where the same component as one metal is included. Further, for example, when the upper layer 21 and / or the upper layer 25 do not contain the same component as the first metal of the bonding material 27 or the amount thereof is small, in the second region 13b, contrary to the above example, The content ratio of the second metal may be larger than that of the first region 13a.

加熱及び加圧は、適宜な装置によってなされてよい。例えば、融着の際にセンサ素子３を保持する冶具２９は、伝熱性が高い材料（例えば金属）によって構成されている。そして、不図示のヒータから冶具２９を介してセンサ素子３に熱が伝えられることによって接合材２７は加熱される。   Heating and pressurization may be performed by an appropriate device. For example, the jig 29 for holding the sensor element 3 at the time of fusion is made of a material having high heat conductivity (for example, metal). Then, heat is transmitted from the heater (not shown) to the sensor element 3 via the jig 29, so that the bonding material 27 is heated.

また、例えば、冶具２９は、センサ素子３が嵌合する凹部を有している。当該凹部の深さは、センサ素子３全体の厚さよりも小さい。そして、センサ素子３は、冶具２９の凹部に嵌合された状態で、凹部の上方から押圧部材３１によって押圧されることによって加圧される。なお、押圧部材３１も不図示のヒータからの熱をセンサ素子３へ伝えることに寄与してもよい。   Further, for example, the jig 29 has a concave portion into which the sensor element 3 is fitted. The depth of the concave portion is smaller than the thickness of the entire sensor element 3. The sensor element 3 is pressurized by being pressed by the pressing member 31 from above the concave portion in a state fitted in the concave portion of the jig 29. Note that the pressing member 31 may also contribute to transmitting heat from a heater (not shown) to the sensor element 3.

接合材２７の温度が接合材２７の融点に達したか否か、及び接合材２７の温度が接合材２７の融点以上に維持されているか否か等は、適宜に判断されてよい。例えば、センサ素子３、冶具２９、押圧部材３１、及び／又は不図示のヒータの温度を検出する不図示の温度センサを設け、その温度センサの検出値から接合材２７の温度が推定されてよい。また、例えば、ヒータに供給する電力と、電力を供給している時間とに基づいて接合材２７の温度が推定されてもよい。なお、温度センサの検出値をそのまま接合材２７の温度とみなすことも、温度センサの検出値に基づく接合材２７の温度の推定の一種である。   Whether or not the temperature of the bonding material 27 has reached the melting point of the bonding material 27 and whether or not the temperature of the bonding material 27 is maintained at or above the melting point of the bonding material 27 may be appropriately determined. For example, a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the sensor element 3, the jig 29, the pressing member 31, and / or the heater (not shown) may be provided, and the temperature of the bonding material 27 may be estimated from the detected value of the temperature sensor. . Further, for example, the temperature of the bonding material 27 may be estimated based on the power supplied to the heater and the time during which the power is supplied. Note that assuming the detected value of the temperature sensor as the temperature of the bonding material 27 as it is is a kind of estimation of the temperature of the bonding material 27 based on the detected value of the temperature sensor.

図７に示したような接合材２７の温度変化は、適宜に実現されてよい。例えば、上記の温度センサの検出値、又は当該検出値に基づいて特定された接合材２７の温度に基づいて、フィードバック制御がなされてよい。また、ヒータに供給される電力が時間経過に対して予め定められた変化を生じるように電力を制御するオープン制御がなされてもよい。   The temperature change of the bonding material 27 as shown in FIG. 7 may be appropriately realized. For example, feedback control may be performed based on the detected value of the temperature sensor or the temperature of the bonding material 27 specified based on the detected value. Further, open control for controlling the power so that the power supplied to the heater causes a predetermined change with the passage of time may be performed.

融着は、真空雰囲気下において行われてよい。この場合、複数の接合材２７が押し広げられて互いに固着する過程において、接合層１３内（複数の接合材２７間）にボイドが形成されるおそれを低減することができる。なお、真空雰囲気は、大気圧よりも低ければよく、真空度は適宜に設定されてよい。   The fusion may be performed under a vacuum atmosphere. In this case, it is possible to reduce the possibility that voids are formed in the bonding layer 13 (between the plurality of bonding materials 27) in the process where the plurality of bonding materials 27 are spread and fixed to each other. The vacuum atmosphere may be lower than the atmospheric pressure, and the degree of vacuum may be set as appropriate.

真空雰囲気下で融着を行う装置は適宜に構成されてよい。図示の例では、センサ素子３、冶具２９及び押圧部材３１は、チャンバ３３内に配置されている。そして、矢印ｙ２で示すように、チャンバ３３内の気体が不図示の真空装置によって排気されている。   An apparatus for performing fusion in a vacuum atmosphere may be appropriately configured. In the illustrated example, the sensor element 3, the jig 29 and the pressing member 31 are arranged in a chamber 33. Then, as indicated by an arrow y2, the gas in the chamber 33 is exhausted by a vacuum device (not shown).

図２は、接合材配置工程における、接合材２７が配置された電極板１１を示す平面図である。接合材２７は、既述のように電極板１１の複数個所に分散して配置される。接合材２７の位置（例えば中心位置）の分布は、図２を参照して説明した第一領域１３ａの位置（例えば中心位置）の分布と同様である。従って、第一領域１３ａの配置位置についての説明は、接合材２７の配置位置の説明としてよい。   FIG. 2 is a plan view showing the electrode plate 11 on which the bonding material 27 is disposed in the bonding material arranging step. The bonding materials 27 are dispersedly arranged at a plurality of positions on the electrode plate 11 as described above. The distribution of the position (for example, the center position) of the bonding material 27 is the same as the distribution of the position (for example, the center position) of the first region 13a described with reference to FIG. Therefore, the description of the position of the first region 13a may be the description of the position of the bonding material 27.

ただし、接合材２７の厚さは、第一領域１３ａ（接合層１３）の厚さよりも大きく、また、複数の接合材２７の総量は、接合層１３（複数の第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂ）の総量と同等である。平面視した際の接合材２７の形状は、例えば、第一領域１３ａの形状と、概略、同様（相似）である。なお、第一領域１３ａの平面視における大きさは、例えば、第一領域１３ａと第二領域１３ｂとを区別する第一金属（又は第二金属）の質量％の閾値によって異なる。   However, the thickness of the bonding material 27 is larger than the thickness of the first region 13a (the bonding layer 13), and the total amount of the plurality of bonding materials 27 is equal to the bonding layer 13 (the plurality of first regions 13a and the second region 13a). 13b). The shape of the bonding material 27 when viewed in a plan view is substantially similar (similar) to, for example, the shape of the first region 13a. The size of the first region 13a in plan view differs depending on, for example, a threshold value of the mass% of the first metal (or the second metal) that distinguishes the first region 13a from the second region 13b.

複数の接合材２７の大きさ（例えば体積）は、互いに同等でもよいし、互いに異なっていてもよく、例えば、互いに同等である。なお、同等は、例えば、比較対象の二つ以上の接合材２７の体積の差が不可避の製造誤差の範囲内の状態、及び／又は二つ以上の接合材２７の平均体積の３０％以下又は１０％以下の状態である。   The sizes (for example, volumes) of the plurality of bonding materials 27 may be equal to each other or may be different from each other. For example, they are equal to each other. Note that, for example, a state in which the difference between the volumes of two or more bonding materials 27 to be compared is within an unavoidable manufacturing error range and / or 30% or less of the average volume of the two or more bonding materials 27 It is a state of 10% or less.

なお、チャンバ３３に代えて、例えば、冶具２９の凹部に排気ポートを設けて凹部内の排気を行う装置を構成し、これにより、真空雰囲気下での融着を実現してもよい。また、融着だけでなく、センサ素子３を冶具２９に配置する工程も、チャンバ３３内又は冶具２９の凹部内の真空引きがなされている状態で行われてよい。   Instead of the chamber 33, for example, a device for providing an exhaust port in the concave portion of the jig 29 and exhausting the concave portion may be configured, thereby realizing fusion in a vacuum atmosphere. In addition to the fusion, the step of disposing the sensor element 3 on the jig 29 may be performed in a state where the chamber 33 or the concave portion of the jig 29 is evacuated.

以上のとおり、本実施形態では、圧電体７の第一面及び電極板１１の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材２７を配置する接合材配置工程と、接合材配置工程の後に、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度に達した時点で、第一面及び第二面を近接させる方向に圧電体７及び電極板１１を加圧しながら、接合材２７の固着によって第一面と第二面とを貼り合わせることで接合層１３を形成する接合層形成工程と、を有している。   As described above, in the present embodiment, the bonding material disposing step of disposing the bonding material 27 at a plurality of locations on one of the first surface of the piezoelectric body 7 and the second surface of the electrode plate 11, After the material placement step, when the temperature of the bonding material 27 reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the bonding material 27, while pressing the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 in a direction in which the first surface and the second surface approach each other, A bonding layer forming step of forming the bonding layer 13 by bonding the first surface and the second surface by fixing the bonding material 27.

従って、例えば、複数の接合材２７を任意の広さの領域及び／又は任意の形状の領域（例えば電極板１１の全面）に塗布することが容易である。また、例えば、各接合材２７の大きさ及び／又は複数の接合材２７の数によって、複数の接合材２７の総量を調整することが可能であり、ひいては、例えば、接合層１３の厚さ及び／又は接合強度を調整することが容易である。   Therefore, for example, it is easy to apply the plurality of bonding materials 27 to a region having an arbitrary size and / or a region having an arbitrary shape (for example, the entire surface of the electrode plate 11). Further, for example, it is possible to adjust the total amount of the plurality of bonding materials 27 by the size of each bonding material 27 and / or the number of the plurality of bonding materials 27. It is easy to adjust the bonding strength.

また、本実施形態では、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の第一温度（図７の例では３００℃）に達した時点で、圧電体７及び電極板１１の加圧を開始する。従って、例えば、既述のように、接合材２７を起点として圧電体７が割れるおそれが低減される。   Further, in the present embodiment, when the temperature of the bonding material 27 reaches the first temperature (300 ° C. in the example of FIG. 7) which is equal to or higher than the melting point of the bonding material 27, the pressing of the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 is started. I do. Therefore, for example, as described above, the possibility that the piezoelectric body 7 is cracked starting from the bonding material 27 is reduced.

また、本実施形態では、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度（一定であってもよいし（図示の例）、一定でなくてもよい。）を維持している時間に圧電体７及び電極板１１を加圧する。従って、例えば、より確実に接合材２７を押し潰して接合材２７の圧電体７及び電極板１１に対する密着面積を増加させることができる。   Further, in the present embodiment, the time during which the temperature of the bonding material 27 is maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the bonding material 27 (may be constant (the illustrated example) or not constant). The piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 are pressed. Therefore, for example, it is possible to more reliably crush the bonding material 27 and to increase the contact area of the bonding material 27 with the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11.

また、本実施形態では、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の第二温度（図７の例では３００℃。また、図７の例では加圧開始時の第一温度と同じ。）を下回った時点で、圧電体７及び電極板１１の加圧を終了する。従って、例えば、接合材２７を押し潰す効果が期待できない時間帯に無駄に加圧が行われるおそれを低減することができる。   In the present embodiment, the temperature of the bonding material 27 is equal to or higher than the melting point of the bonding material 27 (in the example of FIG. 7, 300 ° C .; in the example of FIG. 7, it is the same as the first temperature at the start of pressurization). When the value falls below (), the pressurization of the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 is terminated. Therefore, for example, it is possible to reduce the possibility that pressurization is performed uselessly during a time period in which the effect of crushing the bonding material 27 cannot be expected.

また、本実施形態の接合材配置工程では、圧電体７及び電極板１１の互いに重複する範囲の全体に一様な密度で分布している複数個所に接合材２７を配置する。   Further, in the bonding material arranging step of the present embodiment, the bonding material 27 is arranged at a plurality of positions distributed at a uniform density over the entire overlapping range of the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11.

これにより、例えば、一様な厚さで全面に亘る接合層１３を形成することができる。ここで、圧電体７と電極板１１との接合層１３を介した接合方法としては、例えば、接合層となる金属板を圧電体７と電極板１１との間に配置し、リフロー炉等で加熱を行う方法が考えられる。しかし、このような方法の場合、接合層１３が圧電体７と電極板１１との重複部分の全体に広がらないおそれがある。そして、接合層１３の非配置領域が生じると、電極板１１と圧電体７との間の熱応力のバランスが崩れ、接合層１３とその非配置領域との境界において圧電体７に割れが生じるおそれがある。しかし、本実施形態では、複数の接合材２７を電極板１１の全面に塗布することが容易であり、ひいては、上記のような熱応力のバランスが崩れるおそれを低減できる。また、別の観点では、接合層１３の非配置領域が生じたとしても、非配置領域は、圧電体７と電極板１１との重複領域の一部に偏在するのではなく、重複領域の全体に存在することになることから、熱応力のバランスが崩れるおそれを低減することができる。   Thereby, for example, the bonding layer 13 can be formed over the entire surface with a uniform thickness. Here, as a joining method of the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 via the joining layer 13, for example, a metal plate serving as a joining layer is disposed between the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11, and a reflow furnace or the like is used. A method of performing heating is conceivable. However, in the case of such a method, there is a possibility that the bonding layer 13 does not spread over the entire overlapping portion of the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11. When the non-arranged region of the bonding layer 13 occurs, the balance of the thermal stress between the electrode plate 11 and the piezoelectric body 7 is broken, and a crack occurs in the piezoelectric body 7 at the boundary between the bonding layer 13 and the non-arranged region. There is a risk. However, in the present embodiment, it is easy to apply the plurality of bonding materials 27 to the entire surface of the electrode plate 11, and it is thus possible to reduce the risk that the thermal stress balance as described above is lost. From another viewpoint, even if a non-arranged region of the bonding layer 13 is generated, the non-arranged region is not unevenly distributed in a part of the overlap region of the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11, but is formed in the entire overlap region. , It is possible to reduce the risk that the balance of thermal stress will be lost.

また、本実施形態の圧電デバイスの製造方法の接合層形成工程では、圧電体７及び電極板１１を近接させる方向にこれらを加圧して、複数個所に分散している接合材２７を押し広げて互いに固着させることで接合層１３を形成する。   In the bonding layer forming step of the method for manufacturing a piezoelectric device according to the present embodiment, the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 are pressed in a direction in which they approach each other, and the bonding material 27 dispersed at a plurality of locations is expanded. The bonding layer 13 is formed by being fixed to each other.

従って、接合材２７の圧電体７及び電極板１１に対する接合面積を増大させて接合強度を向上させることができる。また、別の観点では、所定の接合面積を実現する接合材２７の配置数を減らすことができる。また、例えば、複数の接合材２７が個々の外周全体を互いに固着させ、複数の接合材２７間の隙間が実質的に存在しない接合層１３を形成することもできる。ここで、圧力センサであるセンサ素子３においては、接合層１３にボイドが存在すると、例えば、第二電極板１１Ｂに湾曲が生じるおそれがある。この場合、例えば、圧力が軸方向Ｄ１に対して傾斜した方向に加えられことになり、出力電圧が低下してしまうおそれがある。しかし、加圧によって複数の接合材２７間の隙間を無くし、ベタ状でボイドが実質的に存在しない接合層１３を形成することによって、上記のような不都合を解消することができる。   Therefore, the bonding area of the bonding material 27 to the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 can be increased, and the bonding strength can be improved. Further, from another viewpoint, the number of the bonding materials 27 that realize a predetermined bonding area can be reduced. In addition, for example, the plurality of bonding materials 27 can fix the entire outer periphery of each other to each other, and the bonding layer 13 in which the gap between the plurality of bonding materials 27 does not substantially exist can be formed. Here, in the sensor element 3 which is a pressure sensor, if a void exists in the bonding layer 13, for example, the second electrode plate 11B may be curved. In this case, for example, pressure is applied in a direction inclined with respect to the axial direction D1, and the output voltage may be reduced. However, by eliminating the gap between the plurality of bonding materials 27 by applying pressure and forming the bonding layer 13 which is solid and substantially free of voids, the above-described inconvenience can be solved.

また、本実施形態では、接合材２７は、第一金属（例えばＡｕ）と、第一金属よりも融点が低い第二金属（例えばＳｎ）とを主成分として含む合金である。接合層形成工程では、第二金属の融点よりも高く、第一金属の融点よりも低い温度で接合材２７を溶融している状態で、圧電体７及び電極板１１を近接させる方向にこれらを加圧する。   In the present embodiment, the bonding material 27 is an alloy containing, as main components, a first metal (for example, Au) and a second metal (for example, Sn) having a lower melting point than the first metal. In the bonding layer forming step, in a state where the bonding material 27 is melted at a temperature higher than the melting point of the second metal and lower than the melting point of the first metal, the bonding material 27 is moved in a direction in which the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 are brought close to each other. Apply pressure.

従って、例えば、既述のように、複数の接合材２７が押し広げられて互いに固着して形成された接合層１３に、複数の第一領域１３ａが複数個所に分散して形成される。上述したように、複数の接合材２７に代えて、接合層となる金属板を配置した場合、上記のような温度で融着を行うと、第一金属及び第二金属の一方が外縁の一部に集中するおそれがある。その結果、例えば、熱応力のバランスが崩れるおそれがある。また、外縁に集中した成分によっては、外縁の接合強度が低下するおそれがある。しかし、本実施形態では、第一金属及び第二金属を一定の密度で分布させることが容易であり、そのような不都合を解消することが容易である。   Therefore, for example, as described above, the plurality of first regions 13a are dispersedly formed at a plurality of places in the bonding layer 13 formed by pressing and expanding the plurality of bonding materials 27 and fixing each other. As described above, in the case where a metal plate serving as a bonding layer is disposed instead of the plurality of bonding materials 27, when fusion is performed at the above-described temperature, one of the first metal and the second metal becomes one of the outer edges. There is a risk of concentration in the department. As a result, for example, there is a possibility that the balance of thermal stress may be lost. In addition, depending on the components concentrated on the outer edge, the joining strength of the outer edge may be reduced. However, in the present embodiment, it is easy to distribute the first metal and the second metal at a constant density, and it is easy to eliminate such inconvenience.

また、本実施形態の製造方法は、接合材２７が配置される前の一方の面（本実施形態では電極板１１の主面）、一方の面と接合される前の、第一面及び第二面の他方の面（本実施形態では圧電体７の主面）のうちの少なくとも一つの面（本実施形態では双方）に、接合材２７の第一金属（例えばＡｕ）を含む金属膜（圧電体側金属膜１５の上層２１又は電極板側金属膜１７の上層２５）を形成する金属膜形成工程を更に有している。接合層形成工程では、複数個所から広がった接合材２７の第二金属（例えばＳｎ）と金属膜の第一金属との化合物（例えばＡｕ５Ｓｎ）を形成する。 Further, the manufacturing method according to the present embodiment includes the first surface (the main surface of the electrode plate 11 in the present embodiment) before the bonding material 27 is disposed, the first surface and the first surface before being bonded to the one surface. At least one surface (both in the present embodiment) of the other two surfaces (the main surface of the piezoelectric body 7 in the present embodiment) includes a metal film (for example, Au) of the bonding material 27 containing the first metal (for example, Au). The method further includes a metal film forming step of forming the upper layer 21 of the piezoelectric body side metal film 15 or the upper layer 25) of the electrode plate side metal film 17. In the bonding layer forming step, forming a second metal bonding material 27 that has spread from the plurality of locations (e.g., Sn) with a compound of the first metal of the metal film (e.g., Au 5 Sn).

従って、接合層１３は、第二領域１３ｂにおいて、第一金属の含有割合の減少が低減され、又は第一金属の含有割合が増加する。その結果、例えば、第二領域１３ｂにおける固相線温度の低下の抑制が期待され、又は固相線温度の上昇が期待される。また、第一金属が接合強度の向上を目的として選択された材料である場合においては、第二領域１３ｂにおける接合強度の低下の抑制が期待され、又は第二領域１３ｂにおける接合強度の向上が期待される。   Therefore, in the bonding layer 13, in the second region 13b, the decrease in the content of the first metal is reduced, or the content of the first metal is increased. As a result, for example, suppression of a decrease in the solidus temperature in the second region 13b is expected, or an increase in the solidus temperature is expected. Further, when the first metal is a material selected for the purpose of improving the bonding strength, it is expected that the reduction in the bonding strength in the second region 13b is suppressed, or the improvement in the bonding strength in the second region 13b is expected. Is done.

また、本実施形態に係るセンサの製造方法では、接合層形成工程は、真空雰囲気下で圧電体７及び電極板１１を近接させる方向にこれらを加圧する。従って、接合層１３にボイドが生じる蓋然性をより低減することができる。ひいては、上述のように、軸方向Ｄ１に傾斜した方向に圧力が加えられるおそれを低減して、検出感度を向上させることができる。   In the method for manufacturing a sensor according to the present embodiment, in the bonding layer forming step, these are pressed in a direction in which the piezoelectric body 7 and the electrode plate 11 are brought close to each other in a vacuum atmosphere. Therefore, the probability that voids will occur in the bonding layer 13 can be further reduced. As a result, as described above, the possibility that pressure is applied in the direction inclined in the axial direction D1 can be reduced, and the detection sensitivity can be improved.

また、別の観点では、本実施形態に係るセンサ１又はセンサ素子３は、圧電体７と、電極板１１と、圧電体７の主面と電極板１１の主面との間に介在してこれらの面を接合している接合層１３と、を有している。接合層１３は、第一金属（例えばＡｕ）と、第一金属よりも融点が低い第二金属（例えばＳｎ）とを主成分として含む合金によって構成されている。かつ接合層１３は、第一金属及び第二金属の一方（例えばＳｎ）の含有割合がその周囲（第二領域１３ｂ）よりも大きい第一領域１３ａを複数個所に分散して有している。   Further, from another viewpoint, the sensor 1 or the sensor element 3 according to the present embodiment is interposed between the piezoelectric body 7, the electrode plate 11, and the main surface of the piezoelectric body 7 and the main surface of the electrode plate 11. And a bonding layer 13 for bonding these surfaces. The bonding layer 13 is made of an alloy mainly containing a first metal (for example, Au) and a second metal (for example, Sn) having a lower melting point than the first metal. Further, the bonding layer 13 has first regions 13a in which the content ratio of one of the first metal and the second metal (for example, Sn) is larger than the surrounding area (the second region 13b) at a plurality of locations.

このセンサ素子３においては、例えば、既に述べたように、熱応力のバランスを取りやすく、また、外縁に剥離が生じやすい部分が形成されるおそれを低減しやすい。   In the sensor element 3, for example, as described above, it is easy to balance the thermal stress, and it is easy to reduce the possibility that a portion where the peeling is likely to be formed on the outer edge.

また、本実施形態に係わるセンサ１又はセンサ素子３は、第一面を有している圧電体７と、第二面を有している電極板と、第一面と前記第二面との間に介在してこれらの面を接合している接合層１３と、を有しており、接合層は、第一金属と、第一金属よりも融点が低い第二金属とを主成分として含む合金によって構成されており、接合層の厚みに対して、接合層の厚みバラつきが５０％以下である。接合層１３の厚みバラつきを、接合層１３の厚みに対して５０％より大きくすると（この態様も本開示に係る技術に含まれてよい。）、電極板１１と圧電体７との間の熱応力のバランスが崩れ、圧電体７に割れが生じるおそれがある。よって、接合層の厚みバラつきを５０％以下にすることによって、熱応力のバランスを保ち、圧電体７が割れてしまうことを抑えることができる。   In addition, the sensor 1 or the sensor element 3 according to the present embodiment includes a piezoelectric body 7 having a first surface, an electrode plate having a second surface, and a first surface and a second surface. And a bonding layer 13 interposed therebetween to bond these surfaces, and the bonding layer mainly includes a first metal and a second metal having a melting point lower than that of the first metal. The thickness of the joining layer is 50% or less of the thickness of the joining layer. If the thickness variation of the bonding layer 13 is larger than 50% of the thickness of the bonding layer 13 (this aspect may also be included in the technology according to the present disclosure), the heat between the electrode plate 11 and the piezoelectric body 7 can be reduced. The balance of the stress may be lost, and the piezoelectric body 7 may be cracked. Therefore, by keeping the thickness variation of the bonding layer at 50% or less, the balance of the thermal stress can be maintained and the breakage of the piezoelectric body 7 can be suppressed.

（変形例）
複数の接合材２７（第一領域１３ａ）の配置は、実施形態のものに限定されない。以下では、代表的な変形例をいくつか示す。 (Modification)
The arrangement of the plurality of bonding materials 27 (first regions 13a) is not limited to the embodiment. Hereinafter, some typical modified examples will be described.

図６（ａ）では、複数の接合材２７は、縦横に配列されている。換言すれば、複数の接合材２７は、特に符号を付さないが、互いに平行な複数の縦線と、複数の縦線に直交する複数の横線との複数の交点に配置されている。複数の縦線のピッチは一定であり、複数の横線のピッチは一定である。この変形例の配列は、複数の接合材２７が一様な密度で分布しているといえる配列の例である。なお、縦線のピッチと横線のピッチとは互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよく、図示の例では互いに異なっている。   In FIG. 6A, the plurality of bonding materials 27 are arranged vertically and horizontally. In other words, the plurality of joining members 27 are arranged at a plurality of intersections of a plurality of vertical lines parallel to each other and a plurality of horizontal lines orthogonal to the plurality of vertical lines, although not particularly denoted by reference numerals. The pitch of the plurality of vertical lines is constant, and the pitch of the plurality of horizontal lines is constant. The arrangement of this modification is an example of an arrangement in which a plurality of bonding materials 27 can be said to be distributed at a uniform density. Note that the vertical line pitch and the horizontal line pitch may be the same or different from each other, and are different from each other in the illustrated example.

図６（ｂ）では、複数の接合材２７は、斜めに配列されている。換言すれば、複数の接合材２７は、特に符号を付さないが、互いに平行な複数の第一線と、複数の第一線に一定の角度で交差する複数の第二線との複数の交点に配置されている。複数の第一線のピッチは一定であり、複数の第二線のピッチは一定である。第一線と第二線とは直交しておらず、互いに傾斜している点が図６（ａ）と相違する。その傾斜角は、適宜に設定されてよい。この変形例の配列は、複数の接合材２７が一様な密度で分布しているといえる配列の例である。第一線のピッチと第二線のピッチとは互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよく、図示の例では互いに同一である。   In FIG. 6B, the plurality of bonding materials 27 are arranged diagonally. In other words, the plurality of bonding materials 27 are not particularly denoted by a reference numeral, but are formed by a plurality of first lines parallel to each other and a plurality of second lines intersecting the plurality of first lines at a certain angle. It is located at the intersection. The pitch of the plurality of first lines is constant, and the pitch of the plurality of second lines is constant. 6A is different from FIG. 6A in that the first line and the second line are not orthogonal to each other and are inclined to each other. The inclination angle may be appropriately set. The arrangement of this modification is an example of an arrangement in which a plurality of bonding materials 27 can be said to be distributed at a uniform density. The pitch of the first line and the pitch of the second line may be the same or different from each other, and are the same in the illustrated example.

図６（ｃ）では、複数の接合材２７は、放射状に配列されることを基本としている。ただし、この場合、放射状に延びる線同士の間隔が外周側ほど大きくなるので、放射状に延びる線間にも適宜に接合材２７が配置されている。この変形例のように、複数の接合材２７は、一様な密度で分布していなくてもよい。なお、この変形例では、外周側ほど接合材２７の隙間が大きいことから、例えば、複数の接合材２７を押し広げる過程で、中央側の気体を外周側へ逃がしやすい。   In FIG. 6C, the plurality of bonding materials 27 are basically arranged radially. However, in this case, since the interval between the radially extending lines becomes larger toward the outer peripheral side, the bonding material 27 is appropriately disposed between the radially extending lines. As in this modification, the plurality of bonding materials 27 need not be distributed at a uniform density. In this modification, since the gap between the joining members 27 is larger on the outer peripheral side, for example, in the process of expanding the plurality of joining members 27, the gas on the center side can easily escape to the outer peripheral side.

なお、以上の実施形態及び変形例において、センサ１又はセンサ素子３は、圧電デバイスの一例である。第一圧電体７Ａの下面及び第一電極板１１Ａの上面の組み合わせ、第二圧電体７Ｂの上面及び第一電極板１１Ａの下面の組み合わせ、並びに第二圧電体７Ｂの下面及び第二電極板１１Ｂの上面の組み合わせはそれぞれ、圧電体の第一面及び電極板の第二面の一例である。電極膜９、第一電極板１１Ａ及び第二電極板１１Ｂそれぞれは、対向電極の一例である。   In the above embodiments and modifications, the sensor 1 or the sensor element 3 is an example of a piezoelectric device. Combination of lower surface of first piezoelectric body 7A and upper surface of first electrode plate 11A, combination of upper surface of second piezoelectric body 7B and lower surface of first electrode plate 11A, and lower surface of second piezoelectric body 7B and second electrode plate 11B Are examples of the first surface of the piezoelectric body and the second surface of the electrode plate, respectively. Each of the electrode film 9, the first electrode plate 11A, and the second electrode plate 11B is an example of a counter electrode.

本開示に係る技術は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。例えば、圧電デバイスは、圧力センサに限定されない。例えば、超音波を生成するデバイス又はインクを吐出させるデバイスのように、逆圧電効果によって気体、液体又は固体に圧力（荷重）を付与するアクチュエータであってもよい。電極板が貼り合わされる圧電体の第一面は、主面（板状の圧電体の表裏）以外の面であってもよい。   The technology according to the present disclosure is not limited to the above embodiments and modified examples, and may be implemented in various modes. For example, a piezoelectric device is not limited to a pressure sensor. For example, an actuator that applies pressure (load) to a gas, liquid, or solid by the inverse piezoelectric effect, such as a device that generates ultrasonic waves or a device that ejects ink, may be used. The first surface of the piezoelectric body to which the electrode plate is bonded may be a surface other than the main surface (the front and back surfaces of the plate-like piezoelectric body).

また、実施形態のセンサは、互いに重ねられた２枚の圧電体を有していた。ただし、センサは、１枚の圧電体のみを有していてもよいし、３枚以上の圧電体を有していてもよい。また、積層された圧電体は、並列接続ではなく、直列接続されてもよい。   In addition, the sensor according to the embodiment has two piezoelectric bodies stacked on each other. However, the sensor may have only one piezoelectric body, or may have three or more piezoelectric bodies. Further, the stacked piezoelectric bodies may be connected in series instead of being connected in parallel.

接合材は、金属からなるものに限定されない。例えば、圧電デバイスの使用環境（圧力及び温度等）によっては、接合材は、導電性フィラーを含有した樹脂（例えば熱可塑性樹脂）によって構成されていてもよい。また、金属からなる接合材は、純金属によって構成されていてもよい。   The joining material is not limited to those made of metal. For example, depending on the use environment (pressure and temperature, etc.) of the piezoelectric device, the bonding material may be made of a resin containing a conductive filler (for example, a thermoplastic resin). Further, the joining material made of metal may be made of pure metal.

実施形態では、複数の接合材は、圧電体及び電極板の互いに重複する範囲の全面に一様な密度で分布されたが、必ずしもその必要はない。また、実施形態では、複数の接合材は、それぞれの全周が互いに密着してベタ状の接合層とされたが、必ずしもその必要は無い。   In the embodiment, the plurality of bonding materials are distributed at a uniform density over the entire area where the piezoelectric body and the electrode plate overlap with each other, but this is not necessary. Further, in the embodiment, the plurality of bonding materials are solidly bonded to each other over their entire circumferences, but are not necessarily required.

１…センサ（圧電デバイス）
３…センサ素子（圧電デバイス）
７Ａ…第一圧電体
７Ｂ…第二圧電体
１１Ａ…第一電極板
１１Ｂ…第二電極板
２７…接合材 1 .... Sensor (piezoelectric device)
3. Sensor element (piezoelectric device)
7A: first piezoelectric body 7B: second piezoelectric body 11A: first electrode plate 11B: second electrode plate 27: joining material

Claims (9)

圧電体の第一面及び電極板の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材を配置する接合材配置工程と、
前記接合材配置工程の後に、前記接合材の温度が前記接合材の融点以上の温度に達した時点で、前記第一面及び前記第二面を近接させる方向に前記圧電体及び前記電極板を加圧しながら、前記接合材の固着によって前記第一面と前記第二面とを貼り合わせることで接合層を形成する接合層形成工程と、
を有している圧電デバイスの製造方法。 A bonding material arranging step of arranging a bonding material dispersed at a plurality of locations on one of the first surface of the piezoelectric body and the second surface of the electrode plate,
After the bonding material arranging step, when the temperature of the bonding material reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the bonding material, the piezoelectric body and the electrode plate are moved in a direction in which the first surface and the second surface approach each other. While applying pressure, a bonding layer forming step of forming a bonding layer by bonding the first surface and the second surface by fixing the bonding material,
A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising: 請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合層形成工程の際に、前記接合材の温度が前記接合材の融点以上の第一温度に達した時点で、前記圧電体及び前記電極板の加圧を開始する圧電デバイスの製造方法。 It is a manufacturing method of the piezoelectric device according to claim 1,
A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising: starting pressurizing the piezoelectric body and the electrode plate when the temperature of the bonding material reaches a first temperature equal to or higher than the melting point of the bonding material during the bonding layer forming step. 請求項１又は２記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合層形成工程の際に、前記接合材の温度が前記接合材の融点以上の温度を維持している時間に前記圧電体及び前記電極板を加圧する圧電デバイスの製造方法。 It is a manufacturing method of the piezoelectric device according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising: pressing the piezoelectric body and the electrode plate during a time when the temperature of the bonding material is maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the bonding material during the bonding layer forming step. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合層形成工程の際に、前記接合材の温度が前記接合材の融点以上の第二温度を下回った時点で、前記圧電体及び前記電極板の加圧を終了する圧電デバイスの製造方法。 It is a manufacturing method of the piezoelectric device according to any one of claims 1 to 3,
A method for manufacturing a piezoelectric device, comprising, when the temperature of the bonding material falls below a second temperature equal to or higher than the melting point of the bonding material, in the bonding layer forming step, pressing of the piezoelectric body and the electrode plate is stopped. 請求項１〜４のいずれか１項記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合材は、第一金属と、前記第一金属よりも融点が低い第二金属とを主成分として含む合金であり、
前記接合層形成工程では、前記第二金属の融点よりも高く、前記第一金属の融点よりも低い温度で前記接合材を溶融している状態で、前記第一面及び前記第二面を近接させる方向に前記圧電体及び前記電極板を加圧する圧電デバイスの製造方法。 It is a manufacturing method of the piezoelectric device according to any one of claims 1 to 4,
The bonding material is an alloy containing, as a main component, a first metal and a second metal having a lower melting point than the first metal,
In the bonding layer forming step, in a state where the bonding material is melted at a temperature higher than the melting point of the second metal and lower than the melting point of the first metal, the first surface and the second surface are brought close to each other. A method for manufacturing a piezoelectric device in which the piezoelectric body and the electrode plate are pressed in a direction in which the piezoelectric device is caused to move. 請求項５記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記第一金属がＡｕであり、
前記第二金属がＳｎである圧電デバイスの製造方法。 It is a manufacturing method of the piezoelectric device of Claim 5, Comprising:
The first metal is Au,
A method for manufacturing a piezoelectric device, wherein the second metal is Sn. 請求項１〜６のいずれか１項記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合層形成工程では、真空雰囲気下で前記第一面及び前記第二面を近接させる方向に前記圧電体及び前記電極板を加圧する圧電デバイスの製造方法。 It is a manufacturing method of the piezoelectric device according to any one of claims 1 to 6,
In the bonding layer forming step, a method of manufacturing a piezoelectric device in which the piezoelectric body and the electrode plate are pressed in a direction in which the first surface and the second surface approach each other in a vacuum atmosphere. 請求項１〜６のいずれか１項記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記圧電デバイスが、
前記圧電体と、
前記電極板と、
前記電極板と前記圧電体の分極軸方向において前記圧電体を挟んで対向する対向電極と、を有する圧力センサである圧電デバイスの製造方法。 It is a manufacturing method of the piezoelectric device according to any one of claims 1 to 6,
The piezoelectric device,
The piezoelectric body,
The electrode plate;
A method of manufacturing a piezoelectric device, which is a pressure sensor, comprising: the electrode plate; and a counter electrode that faces the piezoelectric body with the piezoelectric body interposed therebetween in the polarization axis direction. 第一面を有している圧電体と、
第二面を有している電極板と、
前記第一面と前記第二面との間に介在してこれらの面を接合している接合層と、
を有しており、
前記接合層は、
第一金属と、前記第一金属よりも融点が低い第二金属とを主成分として含む合金によって構成されており、かつ
接合層の厚みに対して、接合層の厚みバラつきが５０％以下である圧電デバイス。 A piezoelectric body having a first surface,
An electrode plate having a second surface,
A bonding layer interposed between the first surface and the second surface to bond these surfaces,
Has,
The bonding layer,
It is made of an alloy containing a first metal and a second metal having a melting point lower than that of the first metal as a main component, and the thickness variation of the bonding layer with respect to the thickness of the bonding layer is 50% or less. Piezo device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI734476B (en) * 2020-05-14 2021-07-21 研能科技股份有限公司 Reinforcement method of thin-type pump
CN113432763A (en) * 2021-06-17 2021-09-24 中北大学 Vacuum environment pressing device and method of sandwich type PVDF pressure gauge

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