JP2020178109A - Piezoelectric element - Google Patents

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Hiroyuki Kouchi
博行 口地
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Abstract

To provide a piezoelectric element having high sensitivity and an improved signal-to-noise ratio while suppressing an influence of residual stress of a piezoelectric film.SOLUTION: The piezoelectric element includes a diaphragm 2 made of piezoelectric films 5a, 5b supported by a support substrate 3 and a diaphragm 2, penetrating the piezoelectric films, partitioned by a slit 1 for partitioning the piezoelectric films as diaphragms. The slit is filled with an ionic liquid 11. The ionic liquid can keep the slit closed by following a vibration of the piezoelectric films and configure a piezoelectric element without deterioration of characteristics.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は圧電素子に関し、特に高感度、低雑音となる圧電型MEMSマイクロフォン等に利用可能な圧電素子に関する。 The present invention relates to a piezoelectric element, and particularly to a piezoelectric element that can be used for a piezoelectric MEMS microphone or the like having high sensitivity and low noise.

近年、急速に需要が拡大しているスマートフォンには、小型、薄型で、組立のハンダリフロー工程の高温処理耐性を有するMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いたマイクロフォンが多く使われている。さらにMEMSマイクロフォンに限らず、その他のMEMS素子が様々な分野で急速に普及してきている。 In recent years, smartphones, whose demand is rapidly expanding, are often used for microphones using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, which are small and thin and have resistance to high temperature processing in the solder reflow process of assembly. Furthermore, not only MEMS microphones but also other MEMS devices are rapidly becoming widespread in various fields.

この種のMEMS素子の多くは、音響圧力等による振動板の変位を対向する固定板との容量変化としてとらえ、電気信号に変換して出力する容量素子である。しかし容量素子は、振動板と固定板との間隙の空気の流動によって生じる音響抵抗のために、信号雑音比の改善が限界になりつつある。そこで、圧電材料からなる薄膜(圧電膜)で構成される単一の振動板の歪みにより音響圧力等を電圧変化として取り出すことができる圧電素子が注目されている。 Most of these types of MEMS elements are capacitive elements that capture the displacement of the diaphragm due to acoustic pressure or the like as a capacitance change with the opposing fixed plate, convert it into an electric signal, and output it. However, the improvement of the signal-to-noise ratio of the capacitive element is becoming a limit due to the acoustic resistance caused by the flow of air in the gap between the diaphragm and the fixing plate. Therefore, attention has been paid to a piezoelectric element capable of extracting acoustic pressure or the like as a voltage change due to distortion of a single diaphragm made of a thin film (piezoelectric film) made of a piezoelectric material.

従来の圧電素子は、圧電膜に図6に示すような所望の形状のスリット1を形成して片持ち梁構造の振動板を形成している。図6(a)では四角形の2枚の振動板2が、図6(b)では三角形の4枚の振動板2が形成されている。この種の圧電素子は、例えば特許文献1に開示されている。 In the conventional piezoelectric element, a slit 1 having a desired shape as shown in FIG. 6 is formed in the piezoelectric film to form a diaphragm having a cantilever structure. In FIG. 6A, two quadrangular diaphragms 2 are formed, and in FIG. 6B, four triangular diaphragms 2 are formed. This type of piezoelectric element is disclosed in, for example, Patent Document 1.

図7は圧電素子の断面図である。図7に示すように支持基板となるシリコン基板3上に絶縁膜4を介して多層構造の圧電膜5a、5bが支持固定され、圧電膜5aは電極6aと電極6bにより、圧電膜5bは電極6bと電極6cによりそれぞれ挟み込まれた構造となっている。シリコン基板3には空孔7が形成されており、スリット1により区画された圧電膜および電極は、一端がシリコン基板3に固定され、他端が開放端となる振動板2を構成している。 FIG. 7 is a cross-sectional view of the piezoelectric element. As shown in FIG. 7, a multilayer structure piezoelectric film 5a and 5b is supported and fixed on a silicon substrate 3 serving as a support substrate via an insulating film 4, the piezoelectric film 5a is supported and fixed by electrodes 6a and 6b, and the piezoelectric film 5b is an electrode. The structure is sandwiched between the 6b and the electrode 6c, respectively. A pore 7 is formed in the silicon substrate 3, and the piezoelectric film and electrodes partitioned by the slit 1 form a diaphragm 2 in which one end is fixed to the silicon substrate 3 and the other end is an open end. ..

このような圧電素子では、振動板2が音響圧力等を受けると圧電膜5aが歪み、その内部に分極が起こり、電極6aに接続する配線金属8aと、電極6bに接続する配線金属8bから電圧信号を取り出すことが可能となる。同様に圧電膜5bが歪むとその内部に分極が起こり、電極6cに接続する配線金属8aと、電極6bに接続する配線金属8bから電圧信号を取り出すことが可能となる。 In such a piezoelectric element, when the vibrating plate 2 receives acoustic pressure or the like, the piezoelectric film 5a is distorted and polarization occurs inside the piezoelectric film 5a, and a voltage is generated from the wiring metal 8a connected to the electrode 6a and the wiring metal 8b connected to the electrode 6b. It becomes possible to take out a signal. Similarly, when the piezoelectric film 5b is distorted, polarization occurs inside the piezoelectric film 5b, and it becomes possible to extract a voltage signal from the wiring metal 8a connected to the electrode 6c and the wiring metal 8b connected to the electrode 6b.

ところで、このような片持ち梁構造の圧電膜は、残留応力が解放され反りが生じ、スリット1の開口幅が広がってしまう。このような反りによりスリットの開口幅が設計値以上となった状態の圧電素子をマイクロフォンとして使用すると、音響抵抗が低下し、低周波感度低下等の特性劣化を招いてしまう。 By the way, in such a piezoelectric film having a cantilever structure, residual stress is released and warpage occurs, and the opening width of the slit 1 is widened. If a piezoelectric element in which the opening width of the slit is equal to or larger than the design value due to such warpage is used as a microphone, the acoustic resistance is lowered and the characteristics such as low frequency sensitivity are deteriorated.

そこで本願出願人は、図8に示すように振動板上に薄膜9を積層形成した圧電素子を提案した(特許文献2)。 Therefore, the applicant of the present application has proposed a piezoelectric element in which a thin film 9 is laminated and formed on a diaphragm as shown in FIG. 8 (Patent Document 2).

特許第5936154号公報Japanese Patent No. 5936154 特開2018−137297号公報JP-A-2018-137297

本願出願人が先に提案した圧電素子は、薄膜9を備える構造とすることで圧電膜の残留応力に起因するスリット1の開口幅の広がりと、それに伴う特性劣化を抑制することができる。しかしながら、その製造工程においては、スリット1を形成した後、そのスリット1に連通するように薄膜9の開口を形成するため、製造工程のばらつき(位置合わせのずれ)を考慮し、薄膜9の開口幅をスリット1の開口幅より広く形成してしまうと、薄膜9は振動板の弾性係数を大きくすることにより振動板の変形を抑制するという効果は得られるものの、薄膜9を形成しても振動板の変形が完全に抑えられない場合には、スリット1の開口幅が設計値以上となってしまう。このような圧電素子をマイクロフォンとして使用した場合に、音響抵抗を低下させ、低周波感度低下等の特性劣化を完全に抑制することができなかった。本発明はこのような課題を解決し、圧電膜の残留応力の影響を抑制するとともに、高感度で信号雑音比を改善した圧電素子を提供することを目的とする。 Since the piezoelectric element previously proposed by the applicant of the present application has a structure including the thin film 9, it is possible to suppress the expansion of the opening width of the slit 1 due to the residual stress of the piezoelectric film and the accompanying deterioration of characteristics. However, in the manufacturing process, after the slit 1 is formed, the opening of the thin film 9 is formed so as to communicate with the slit 1, so that the opening of the thin film 9 is taken into consideration in consideration of the variation in the manufacturing process (misalignment). If the width is formed wider than the opening width of the slit 1, the thin film 9 has the effect of suppressing the deformation of the diaphragm by increasing the elastic modulus of the diaphragm, but even if the thin film 9 is formed, it vibrates. If the deformation of the plate cannot be completely suppressed, the opening width of the slit 1 will exceed the design value. When such a piezoelectric element is used as a microphone, it is not possible to reduce the acoustic resistance and completely suppress the deterioration of characteristics such as the decrease in low frequency sensitivity. An object of the present invention is to solve such a problem and to provide a piezoelectric element which suppresses the influence of residual stress of a piezoelectric film and has high sensitivity and an improved signal-to-noise ratio.

上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、少なくとも一端が支持基板に支持された圧電膜からなる振動板と、前記圧電膜を挟んで配置する一対の電極と、前記圧電膜を貫通し該圧電膜を前記振動板として区画するスリットとを備えた圧電素子において、前記スリット内にイオン液体を充填したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 penetrates the piezoelectric film, a vibrating plate made of a piezoelectric film having at least one end supported by a support substrate, a pair of electrodes arranged with the piezoelectric film interposed therebetween. A piezoelectric element provided with a slit for partitioning the piezoelectric film as the vibrating plate is characterized in that the slit is filled with an ionic liquid.

請求項2に係る発明は、請求項1記載の圧電素子において、前記スリットに沿ってダム部を配置し、該ダム部で挟まれた前記スリット内、あるいは前記ダム部で囲まれた前記スリット内にイオン液体を充填したことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the piezoelectric element according to claim 1, in which a dam portion is arranged along the slit, and the inside of the slit sandwiched between the dam portions or the inside of the slit surrounded by the dam portion. It is characterized in that it is filled with an ionic liquid.

請求項3に係る発明は、請求項1または2いずれか記載の圧電素子において、前記スリットの対向する側面に連通する液溜を配置し、該液溜を含む前記スリット内にイオン液体を充填したことを特徴とする。 In the invention according to claim 3, in the piezoelectric element according to any one of claims 1 or 2, a liquid reservoir communicating with the opposite side surface of the slit is arranged, and the slit including the liquid reservoir is filled with an ionic liquid. It is characterized by that.

本発明の圧電素子は、スリット内にイオン液体を充填させることで、圧電膜の振動に追従して変形するイオン液体によりスリットを塞いだ状態を保つことができ、所望の特性の圧電素子を提供することが可能となる。 By filling the slit with an ionic liquid, the piezoelectric element of the present invention can maintain a state in which the slit is closed by the ionic liquid that deforms following the vibration of the piezoelectric film, and provides a piezoelectric element having desired characteristics. It becomes possible to do.

スリットに沿って配置したダム部で囲まれた領域にイオン液体を充填することで、確実にスリットを塞ぐことが可能となる。また、スリットに連通する液溜を配置し、この液溜を含むスリット内にイオン液体を充填することでも、確実にスリットを塞ぐことが可能となる。また、スリットの一部をイオン液体を充填しない空隙としても、圧電素子の特性改善を図ることができる。 By filling the area surrounded by the dam portion arranged along the slit with the ionic liquid, the slit can be reliably closed. Further, by arranging a liquid reservoir communicating with the slit and filling the slit containing the liquid reservoir with an ionic liquid, the slit can be reliably closed. Further, even if a part of the slit is a void that is not filled with the ionic liquid, the characteristics of the piezoelectric element can be improved.

本発明の第1の実施例の圧電素子の説明図である。It is explanatory drawing of the piezoelectric element of the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例の圧電素子の説明図である。It is explanatory drawing of the piezoelectric element of the 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例の圧電素子の説明図である。It is explanatory drawing of the piezoelectric element of the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例の圧電素子の説明図である。It is explanatory drawing of the piezoelectric element of the 3rd Example of this invention. 本発明の第4の実施例の圧電素子の説明図である。It is explanatory drawing of the piezoelectric element of the 4th Example of this invention. 従来の圧電素子の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional piezoelectric element. 従来の圧電素子の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional piezoelectric element. 従来の別の圧電素子の説明図である。It is explanatory drawing of another conventional piezoelectric element.

本発明に係る圧電素子は、支持基板に支持された圧電膜を所望の形状のスリットで区画した振動板を備え、スリット内にイオン液体を充填した構成としている。イオン液体は、圧電膜の振動に追従してスリットを塞ぐ状態を保つことができ、特性劣化のない圧電素子を構成することができる。イオン液体は、スリット上にイオン液体を滴下することでスリット内に充填することができる。また、スリットとその近傍の形状を種々変更することで、スリット内へのイオン液体の充填を簡便にすることができる。以下、スリットとその近傍の形状を変更した実施例について詳細に説明する。 The piezoelectric element according to the present invention is provided with a diaphragm in which a piezoelectric film supported by a support substrate is partitioned by slits having a desired shape, and the slits are filled with an ionic liquid. The ionic liquid can keep the state of closing the slit by following the vibration of the piezoelectric film, and can form a piezoelectric element without deterioration of characteristics. The ionic liquid can be filled in the slit by dropping the ionic liquid onto the slit. Further, by variously changing the shape of the slit and its vicinity, it is possible to simplify the filling of the ionic liquid into the slit. Hereinafter, an embodiment in which the shape of the slit and its vicinity is changed will be described in detail.

本発明の第1の実施例について説明する。本発明の圧電素子は、先に従来例で説明した図6に示すような所望の形状のスリット1を形成して、片持ち梁構造の圧電素子としている。さらに本発明は、スリット1上からスリット1内にイオン液体を滴下することでスリット1内にイオン液体を充填するため、ダム部10を備えた構成としている。 A first embodiment of the present invention will be described. The piezoelectric element of the present invention forms a slit 1 having a desired shape as shown in FIG. 6 described above in a conventional example to form a piezoelectric element having a cantilever structure. Further, in the present invention, the slit 1 is filled with the ionic liquid by dropping the ionic liquid into the slit 1 from above the slit 1, so that the dam portion 10 is provided.

図1は、本実施例の圧電素子の断面図である。図1に示すように、支持基板となるシリコン基板3上に絶縁膜4を介して多層構造の圧電膜5a、5bが支持固定され、圧電膜5aは電極6aと電極6bにより、圧電膜5bは電極6bと電極6cによりそれぞれ挟み込まれた構造となっている。シリコン基板3には空孔7が形成されているので、スリット1により区画された圧電膜および電極は、一端がシリコン基板3に固定され、他端が開放端となる振動板2を構成することになる。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the piezoelectric element of this embodiment. As shown in FIG. 1, a multilayer structure piezoelectric film 5a and 5b are supported and fixed on a silicon substrate 3 serving as a support substrate via an insulating film 4, the piezoelectric film 5a is supported and fixed by electrodes 6a and 6b, and the piezoelectric film 5b is formed by electrodes 6a and 6b. The structure is sandwiched between the electrodes 6b and 6c, respectively. Since the silicon substrate 3 is formed with holes 7, the piezoelectric film and electrodes partitioned by the slit 1 form a diaphragm 2 in which one end is fixed to the silicon substrate 3 and the other end is an open end. become.

このような圧電素子では、振動板2が音響圧力等を受けて変位すると圧電膜5aが歪み、その内部に分極が起こり、電極6aに接続する配線金属8aと、電極6bに接続する配線金属8bから電圧信号を取り出すことが可能となる。同様に圧電膜5bが歪むとその内部に分極が起こり、電極6cに接続する配線金属8aと、電極6bに接続する配線金属8bから電圧信号を取り出すことが可能となる。 In such a piezoelectric element, when the vibrating plate 2 is displaced by receiving acoustic pressure or the like, the piezoelectric film 5a is distorted and polarization occurs inside the piezoelectric film 5a, so that the wiring metal 8a connected to the electrode 6a and the wiring metal 8b connected to the electrode 6b are connected. It is possible to take out the voltage signal from. Similarly, when the piezoelectric film 5b is distorted, polarization occurs inside the piezoelectric film 5b, and it becomes possible to extract a voltage signal from the wiring metal 8a connected to the electrode 6c and the wiring metal 8b connected to the electrode 6b.

ここで本実施例では、スリット1に沿って圧電膜上にダム部10を配置している。図1に示すようにダム部10は、内部にイオン液体11が充填できる程度の高さに設定されている。 Here, in this embodiment, the dam portion 10 is arranged on the piezoelectric film along the slit 1. As shown in FIG. 1, the dam portion 10 is set to a height sufficient to fill the inside with the ionic liquid 11.

ダム部10は、図2に示すように配置することができる。図2(a)に示す圧電素子は、四角形の2枚の振動板2を形成するスリット1の周囲にダム部10を配置し、その内側にイオン液体11を充填した構造となっている。また図2(b)に示す圧電素子は、三角形の4枚の振動板2を形成するスリット1の周囲にダム部10を配置し、その内側にイオン液体11を充填した構造となっている。 The dam portion 10 can be arranged as shown in FIG. The piezoelectric element shown in FIG. 2A has a structure in which a dam portion 10 is arranged around a slit 1 forming two square diaphragms 2 and an ionic liquid 11 is filled inside the dam portion 10. Further, the piezoelectric element shown in FIG. 2B has a structure in which a dam portion 10 is arranged around a slit 1 forming four triangular diaphragms 2 and an ionic liquid 11 is filled inside the dam portion 10.

スリット1に充填されるイオン液体は、不揮発性、難燃性、高耐熱性を有している。イオン液体は、構成するカチオンとアニオンにより所望の粘度とすることができる。またイオン液体を含む混合液として、スリット内に充填するのに好適な特性に調整することも可能である。スリット1内に充填されたイオン液体は、振動板2の動きに追従して変形し、スリット1を塞いだ状態に保つことができる。 The ionic liquid filled in the slit 1 has non-volatility, flame retardancy, and high heat resistance. The ionic liquid can have a desired viscosity depending on the constituent cations and anions. Further, as a mixed liquid containing an ionic liquid, it is possible to adjust the characteristics to be suitable for filling the slit. The ionic liquid filled in the slit 1 is deformed following the movement of the diaphragm 2, and the slit 1 can be kept in a closed state.

図2に示すようにスリット1全体をイオン液体11で塞ぐ構成とすると、スリット1の幅が変動することに起因する特性変動等がなくなる。このような圧電素子をマイクロフォンとして使用した場合、音響抵抗の低下や低周波感度低下等の特性劣化のないマイクロフォンを構成でき好ましい。 If the entire slit 1 is closed with the ionic liquid 11 as shown in FIG. 2, characteristic fluctuations and the like caused by fluctuations in the width of the slits 1 are eliminated. When such a piezoelectric element is used as a microphone, it is preferable to configure a microphone that does not deteriorate in characteristics such as a decrease in acoustic resistance and a decrease in low frequency sensitivity.

次に第2の実施例について説明する。上述の第1の実施例では、スリット1の周囲全体を囲むようにダム部10を形成した例を説明した。しかしながらスリット1を完全に塞がない構造であっても、圧電素子の特性改善を図ることができる。例えば図3に示すようにダム部10をスリット1の一部を残して配置することも可能である。図3(a)に示す圧電素子は、四角形の2枚の振動板2を形成するスリット1のうち、図面上下方向に延出するスリット1を挟んで両端にダム部10を配置し、その内側のみにイオン液体11を充填した構造となっている。この場合、図面左右方向に延出するスリット1にはイオン液体が充填されておらず、空隙12が残ることになる。また図3(b)に示す圧電素子は、三角形の4枚の振動板2を形成するスリット1を挟んで両端にダム部10を配置し、その内側のみにイオン液体11を充填する構造となっている。この場合、スリット1の端部にはイオン液体が充填されておらず、空隙12が残ることになる。 Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment described above, an example in which the dam portion 10 is formed so as to surround the entire periphery of the slit 1 has been described. However, even if the structure does not completely block the slit 1, the characteristics of the piezoelectric element can be improved. For example, as shown in FIG. 3, the dam portion 10 can be arranged leaving a part of the slit 1. In the piezoelectric element shown in FIG. 3A, dam portions 10 are arranged at both ends of the slits 1 forming the two quadrangular diaphragms 2 with the slits 1 extending in the vertical direction of the drawing interposed therebetween. It has a structure in which only the ionic liquid 11 is filled. In this case, the slit 1 extending in the left-right direction of the drawing is not filled with the ionic liquid, and the void 12 remains. Further, the piezoelectric element shown in FIG. 3B has a structure in which dam portions 10 are arranged at both ends of the slit 1 forming the four triangular diaphragms 2 and the ionic liquid 11 is filled only inside the dam portions 10. ing. In this case, the end portion of the slit 1 is not filled with the ionic liquid, and the void 12 remains.

スリット1に空隙12を残すように充填されるため、イオン液体あるいはイオン液体を含む混合液は適宜選択あるいは調整すれば良い。 Since the slit 1 is filled so as to leave a void 12, the ionic liquid or the mixed liquid containing the ionic liquid may be appropriately selected or adjusted.

図3に示すようにスリット1をイオン液体11で塞ぐ構成とすると、スリット1の幅が変動することに起因する特性変動等が抑制される。このような圧電素子をマイクロフォンとして使用した場合、音響抵抗の低下や低周波感度低下等の特性劣化を抑制したマイクロフォンを構成でき好ましい。特に本実施例では空隙12を備える構成とすることができ、この空隙12をベントホールとして機能させることができる。 When the slit 1 is closed with the ionic liquid 11 as shown in FIG. 3, characteristic fluctuations and the like caused by fluctuations in the width of the slits 1 are suppressed. When such a piezoelectric element is used as a microphone, it is preferable to configure a microphone that suppresses characteristic deterioration such as a decrease in acoustic resistance and a decrease in low frequency sensitivity. In particular, in this embodiment, the structure may include a gap 12, and the gap 12 can function as a vent hole.

次に第3の実施例について説明する。図4は、本実施例の圧電素子の断面図である。図4に示すようにスリット1内へ充填されるイオン液体11の量を多くするため、スリット1に液溜13を配置することも可能である。この液溜13は、振動板2の間に形成することができる。例えば一例として、圧電膜5aを形成した後、一部を除去し液溜形成予定領域に犠牲膜を形成し、この犠牲膜上に圧電膜5bを形成する。スリット1を形成した後、犠牲膜を選択的に除去すれば、液溜13を形成することができる。あるいは圧電膜5aの一部を除去することなく、犠牲層を形成し、その後除去しても良い。 Next, a third embodiment will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of the piezoelectric element of this embodiment. As shown in FIG. 4, in order to increase the amount of the ionic liquid 11 filled in the slit 1, it is possible to arrange the liquid reservoir 13 in the slit 1. The liquid reservoir 13 can be formed between the diaphragms 2. For example, as an example, after forming the piezoelectric film 5a, a part of the piezoelectric film 5a is removed to form a sacrificial film in the region where the liquid pool is to be formed, and the piezoelectric film 5b is formed on the sacrificial film. If the sacrificial film is selectively removed after the slit 1 is formed, the liquid reservoir 13 can be formed. Alternatively, the sacrificial layer may be formed without removing a part of the piezoelectric film 5a, and then removed.

本実施例の液溜13は、振動板2の内部に、スリット1に連通するように形成することができ、第1の実施例のダム部の配置のようにスリット1全体に形成したり、第2の実施例のダム部の配置のようにスリット1の一部に形成したりすることができる。あるいは独立した液溜13を複数形成する構成とすることもできる。 The liquid reservoir 13 of this embodiment can be formed inside the diaphragm 2 so as to communicate with the slit 1, and can be formed in the entire slit 1 as in the arrangement of the dam portion of the first embodiment. It can be formed in a part of the slit 1 as in the arrangement of the dam portion in the second embodiment. Alternatively, a plurality of independent liquid reservoirs 13 may be formed.

このような液溜13を配置することで、スリット1内に留まるイオン液体11の量を多くすることができ、振動板2の大きな動きに対しても追従して変形し、スリット1を塞いだ状態を保つことが可能となる。 By arranging such a liquid reservoir 13, the amount of the ionic liquid 11 staying in the slit 1 can be increased, and the diaphragm 1 is deformed following a large movement of the diaphragm 2 to close the slit 1. It becomes possible to keep the state.

次の第4の実施例について説明する。図5は、本実施例の圧電素子の断面図である。図5に示すようにスリット1内へのイオン液体11の充填を簡便にするため、スリット1に形成する液溜13を振動板2の表面に配置することも可能である。この液溜13は、振動板2の表面の一部を除去することで形成することができる。例えば一例として、圧電膜5bを形成した後、表面の一部を除去し液溜13を形成した後、スリット1を形成すれば良い。あるいはスリット1を形成した後、液溜13を形成しても良い。 The next fourth embodiment will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view of the piezoelectric element of this embodiment. As shown in FIG. 5, in order to simplify the filling of the ionic liquid 11 into the slit 1, the liquid reservoir 13 formed in the slit 1 can be arranged on the surface of the diaphragm 2. The liquid reservoir 13 can be formed by removing a part of the surface of the diaphragm 2. For example, after forming the piezoelectric film 5b, a part of the surface may be removed to form a liquid reservoir 13, and then the slit 1 may be formed. Alternatively, after forming the slit 1, the liquid reservoir 13 may be formed.

本実施例の液溜13も、スリット1に連通するように形成することができ、第1の実施例のダム部の配置のようにスリット1全体に形成したり、第2の実施例のダム部の配置のようにスリット1の一部に形成したりすることができる。あるいは独立した液溜13を複数形成する構成とすることもできる。 The liquid reservoir 13 of this embodiment can also be formed so as to communicate with the slit 1, and can be formed in the entire slit 1 as in the arrangement of the dam portion of the first embodiment, or the dam of the second embodiment. It can be formed in a part of the slit 1 like the arrangement of the portions. Alternatively, a plurality of independent liquid reservoirs 13 may be formed.

このような液溜13を配置することで、スリット1内に留まるイオン液体11の量を多くすることができ、振動板2の大きな動きに対しても追従して変形し、スリット1を塞いだ状態を保つことが可能となる。 By arranging such a liquid reservoir 13, the amount of the ionic liquid 11 that stays in the slit 1 can be increased, and the diaphragm 2 is deformed following a large movement of the diaphragm 2 to close the slit 1. It becomes possible to keep the state.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、ダム部と液溜とを両方備える構成としても良い。 Although the examples of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples. For example, it may be configured to include both a dam portion and a liquid reservoir.

1: スリット、2:振動板、3:シリコン基板、4:絶縁膜、5a、5b:圧電膜、6a、6b、6c:電極、7:空孔、8a、8b:配線金属、9:薄膜、10:ダム部、11:イオン液体、12:空隙、13:液溜 1: Slit, 2: Diaphragm, 3: Silicon substrate, 4: Insulating film, 5a, 5b: Piezoelectric film, 6a, 6b, 6c: Electrode, 7: Pore, 8a, 8b: Wiring metal, 9: Thin film, 10: Dam part, 11: Ionic liquid, 12: Void, 13: Liquid reservoir

Claims (3)

少なくとも一端が支持基板に支持された圧電膜からなる振動板と、前記圧電膜を挟んで配置する一対の電極と、前記圧電膜を貫通し該圧電膜を前記振動板として区画するスリットとを備えた圧電素子において、
前記スリット内にイオン液体を充填したことを特徴とする圧電素子。
A vibrating plate made of a piezoelectric film having at least one end supported by a support substrate, a pair of electrodes arranged with the piezoelectric film interposed therebetween, and a slit penetrating the piezoelectric film to partition the piezoelectric film as the vibrating plate. In the piezoelectric element
A piezoelectric element characterized in that the slit is filled with an ionic liquid.
請求項1記載の圧電素子において、
前記スリットに沿ってダム部を配置し、該ダム部で挟まれた前記スリット内、あるいは前記ダム部で囲まれた前記スリット内にイオン液体を充填したことを特徴とする圧電素子。
In the piezoelectric element according to claim 1,
A piezoelectric element in which a dam portion is arranged along the slit, and an ionic liquid is filled in the slit sandwiched between the dam portions or in the slit surrounded by the dam portion.
請求項1または2いずれか記載の圧電素子において、
前記スリットの対向する側面に連通する液溜を配置し、該液溜を含む前記スリット内にイオン液体を充填したことを特徴とする圧電素子。
In the piezoelectric element according to any one of claims 1 or 2.
A piezoelectric element characterized in that a liquid reservoir communicating with the opposite side surface of the slit is arranged, and the slit containing the liquid reservoir is filled with an ionic liquid.
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