JP4696754B2 - 圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータ - Google Patents
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本発明の第1の実施の形態による圧電薄膜振動子およびその製造方法、並びにそれを用いた駆動装置および圧電モータについて図1乃至図8を用いて説明する。図1は本実施の形態による圧電薄膜振動子の構成を示す斜視図である。図2は、本実施の形態による圧電薄膜振動子6の平面図である。また、図3は図2のA−A線で切断した圧電薄膜振動子6の断面図である。図4は図2のB−B線で切断した断面を模式的に示す図である。図1乃至図3に示すように本実施の形態による圧電薄膜振動子6は、進行波を発生させるレゾネータ4と、レゾネータ4の表面に形成された下部電極(第1電極層)3と、下部電極3上に形成された第1圧電薄膜2と、第1圧電薄膜2上に形成された複数の上部電極(複数に区画された第2電極層)1a〜1dおよび11a〜11dとで構成された積層構造を備えた圧電素子部9と、レゾネータ4の裏面に形成され、積層構造のいずれか1層と同一の積層構造を備え、圧電素子部9に生じる内部応力を補償する応力補償膜8とを有している。
本発明の第2の実施の形態による圧電薄膜振動子16について図9を用いて説明する。図9は本実施の形態による圧電薄膜振動子16の構成を示す断面図である。なお、本実施の形態による圧電薄膜振動子16の説明において、第1の実施の形態と同一の機能、作用を奏する構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
1a、1b、1c、1d、11a、11b、11c、11d 上部電極
2、2a、2b、2c、2d、2e 圧電薄膜
3 下部電極
4 レゾネータ
5 貫通孔
6、16 圧電薄膜振動子
6a 圧電薄膜振動子の外周円
7 ロータ
7a ロータの外周円
8,18 応力補償膜
9 圧電素子部
14 シリコン単結晶基板
14a シリコン単結晶基板表面
17 スリット
19 積層構造
21 第2金属層
22 第2圧電薄膜
23、33 第1金属層
40 接着層
41 第2電極層
51 交流電源部
51a、51b、51c、51d 交流電源
53a、53b、53c、53d 引き出し電極
55a、55b、55c、55d、57 電極端子
121 台形状の上部電極
131 矩形状の上部電極
Claims (16)
- 進行波を発生させるレゾネータと、
前記レゾネータの表面に形成された第1電極層と、前記第1電極層上に形成された第1圧電薄膜と、前記第1圧電薄膜上に円周状に形成され、前記円周状の外周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極と、前記円周状の内周側に形成された引き出し電極と電気的に接続されて前記上部電極と交互に並んで配置された上部電極とを有する複数に区画された第2電極層とで構成された積層構造を備えた圧電素子部と、
前記レゾネータの裏面に形成され、前記積層構造のいずれか1層と同一の積層構造を備え、前記圧電素子部に生じる内部応力を補償する応力補償膜と
を有することを特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項1記載の圧電薄膜振動子であって、
前記応力補償膜の前記積層構造は、前記レゾネータ裏面から前記複数に区画された第2電極層と同一の材料で形成された第2導電層と、前記第1圧電薄膜と同一の材料で形成された第2圧電薄膜と、前記第1電極層と同一の材料で形成された第1導電層とを有すること
を特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項1又は2に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記応力補償膜は、前記レゾネータの反りをなくすこと
を特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記応力補償膜の厚さは、前記圧電素子部の厚さとほぼ等しいこと
を特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記レゾネータと前記応力補償膜との間に接着層を有すること
を特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項2乃至5のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記第1導電層は前記レゾネータの板面に垂直な方向に見て前記複数に区画された第2電極層のそれぞれと重なる位置にパターニングされて複数形成されていること
を特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記第1圧電薄膜は、前記第1電極上に形成されたエピタキシャル成長した膜であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記外周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極を2等分し、前記円周状の中心から半径方向に延びる仮想直線と、前記内周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極を2等分し、前記中心から半径方向に延びる仮想直線との成す角度は、ほぼπ/5であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子であって、
前記複数に区画された第2電極層と同一形状に形成され、前記第2電極層に隣接して配置された別の複数に区画された第2電極層をさらに有し、
前記複数に区画された第2電極層に備えられて前記別の複数に区画された第2電極層に隣接する前記上部電極を2等分し、前記円周状の中心から半径方向に延びる仮想直線と、前記別の複数に区画された第2電極層に備えられて前記複数に区画された第2電極層に隣接する上部電極を2等分し、前記円周状の中心から半径方向に延びる仮想直線との成す角度は、ほぼ3π/10であること
を特徴とする圧電薄膜振動子。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子と、
隣り合う前記複数に区画された第2電極層に位相が半周期ずれた交流電圧を印加する交流電源と
を有することを特徴とする駆動装置。 - 請求項10記載の駆動装置を備えたステータと、
前記圧電薄膜振動子上に配置されたロータと
を有することを特徴とする圧電モータ。 - 第1基板の表面に第1電極層を形成し、前記第1電極層上に第1圧電薄膜を形成し、前記第1圧電薄膜上に第2電極層を形成して積層構造を形成し、
外周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極と、内周側に形成された引き出し電極と電気的に接続された上部電極とが円周状に交互に並ぶ形状に前記第2電極層をパターニングして圧電素子部を形成し、
前記第1基板の裏面に前記積層構造と同一の積層構造を備え、前記圧電素子部に生じる内部応力を補償する応力補償膜を形成すること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。 - 請求項12記載の圧電薄膜振動子の製造方法であって、
第2基板上に前記第1電極層と同一の材料で第1導電層を形成し、前記第1導電層上に前記第1圧電薄膜と同一の材料で第2圧電薄膜を形成し、前記第2圧電薄膜上に前記第2電極層と同一の材料で第2導電層を形成して前記応力補償膜を形成し、
前記応力補償膜を前記第1基板の裏面に接着層を介して貼り合わせること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。 - 請求項13記載の圧電薄膜振動子の製造方法であって、
前記応力補償膜の前記第2導電層側を前記第1基板の裏面に貼り合わせること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。 - 請求項12乃至14のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子の製造方法であって、
前記応力補償膜の形成後に前記第2電極層を前記形状にパターニングすること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。 - 請求項13乃至15のいずれか1項に記載の圧電薄膜振動子の製造方法であって、
前記第1導電層又は第2導電層を、前記第2電極層とほぼ同一形状にパターニングすること
を特徴とする圧電薄膜振動子の製造方法。
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