JP5760172B2 - Power generation device and power generation module using the same - Google Patents

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本発明は、発電デバイスおよびそれを用いた発電モジュールに関するものである。   The present invention relates to a power generation device and a power generation module using the power generation device.

圧電体を利用して振動エネルギを電気エネルギに変換する発電デバイス(圧電型振動発電デバイス)は、エネルギーハーベスティング(Energy Harvesting)などの分野で注目され、各所で研究開発されている(例えば、非特許文献1,2)。ここで、非特許文献1には、圧電体の材料として、PZT(Pb(Zr,Ti)O3)が記載され、非特許文献2には、圧電体の材料として、PZTおよび窒化アルミニウム(AlN)が記載されている。 Power generation devices that convert vibration energy into electrical energy using piezoelectric materials (piezoelectric vibration power generation devices) are attracting attention in fields such as energy harvesting and are being researched and developed in various places (for example, non-power generation devices). Patent Documents 1 and 2). Here, Non-Patent Document 1 describes PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ) as a piezoelectric material, and Non-Patent Document 2 describes PZT and aluminum nitride (AlN) as piezoelectric materials. ) Is described.

ところで、発電デバイスは、圧電体の形態(薄膜型、バルク型)により分類することができる。ここで、非特許文献1には、マイクロマシニング技術を利用して製造された薄膜型の発電デバイスについて記載されている。また、非特許文献2には、バルク型の発電デバイスについて記載されている。   By the way, power generation devices can be classified according to the form of a piezoelectric body (thin film type, bulk type). Here, Non-Patent Document 1 describes a thin-film power generation device manufactured using a micromachining technique. Non-Patent Document 2 describes a bulk-type power generation device.

非特許文献1に開示された発電デバイスは、図14に示すように、シリコン基板300を用いて形成されたデバイス基板301を備えている。このデバイス基板301は、矩形枠状の支持部311と、支持部311の内側に配置され支持部311に揺動自在に支持されたカンチレバー部(ビーム)312と、カンチレバー部312の先端部に設けられた錘部313とを備えている。また、発電デバイスは、デバイス基板301におけるカンチレバー部312に設けられカンチレバー部312の振動に応じて交流電圧を発生する発電部320を備えている。   As shown in FIG. 14, the power generation device disclosed in Non-Patent Document 1 includes a device substrate 301 formed using a silicon substrate 300. The device substrate 301 is provided at a support portion 311 having a rectangular frame shape, a cantilever portion (beam) 312 that is disposed inside the support portion 311 and is swingably supported by the support portion 311, and a tip portion of the cantilever portion 312. The weight portion 313 is provided. In addition, the power generation device includes a power generation unit 320 that is provided in the cantilever unit 312 in the device substrate 301 and generates an AC voltage according to the vibration of the cantilever unit 312.

発電部320は、下部電極322と、下部電極322におけるカンチレバー部312側とは反対側に形成された圧電膜321と、圧電膜321における下部電極322側とは反対側に形成された上部電極323とで構成されている。ここにおいて、発電部320は、下部電極322がPt膜により構成され、圧電膜321がAlN薄膜もしくはPZT薄膜により構成され、上部電極323がAl膜により構成されている。   The power generation unit 320 includes a lower electrode 322, a piezoelectric film 321 formed on the opposite side of the lower electrode 322 to the cantilever part 312 side, and an upper electrode 323 formed on the opposite side of the piezoelectric film 321 to the lower electrode 322 side. It consists of and. Here, in the power generation unit 320, the lower electrode 322 is formed of a Pt film, the piezoelectric film 321 is formed of an AlN thin film or a PZT thin film, and the upper electrode 323 is formed of an Al film.

また、発電デバイスは、第1のガラス基板400を用いて形成されデバイス基板301の一表面側(図14の上面側)において支持部311が固着された第1のカバー基板401と、第2のガラス基板500を用いて形成されデバイス基板301の他表面側(図14の下面側)において支持部311が固着された第2のカバー基板501とを備えている。   In addition, the power generation device is formed using the first glass substrate 400, the first cover substrate 401 to which the support portion 311 is fixed on one surface side (the upper surface side in FIG. 14) of the device substrate 301, and the second cover substrate 401 A second cover substrate 501 formed using a glass substrate 500 and having a support portion 311 fixed on the other surface side (lower surface side in FIG. 14) of the device substrate 301.

なお、各カバー基板401,501と、デバイス基板301のカンチレバー部312と錘部313とからなる可動部との間には、当該可動部の変位空間426,526が形成されている。   Displacement spaces 426 and 526 for the movable portions are formed between the cover substrates 401 and 501 and the movable portion including the cantilever portion 312 and the weight portion 313 of the device substrate 301.

また、非特許文献2に記載された発電デバイスは、支持部と、支持部に揺動自在に支持されたカンチレバー部と、カンチレバー部における支持部側とは反対の先端部に設けられた錘部とを備えており、カンチレバー部が、2層の圧電体を張り合わせたバイモルフ圧電素子により構成されている。   In addition, the power generation device described in Non-Patent Document 2 includes a support portion, a cantilever portion that is swingably supported by the support portion, and a weight portion that is provided at a tip portion of the cantilever portion opposite to the support portion side. The cantilever part is formed of a bimorph piezoelectric element in which two layers of piezoelectric bodies are bonded together.

また、非特許文献2には、発電デバイスを用いたシステムの等価回路モデルとして図15が記載されている。   Non-Patent Document 2 describes FIG. 15 as an equivalent circuit model of a system using a power generation device.

ここで、この等価回路モデルにおいて、発電デバイスの等価回路は、錘部の質量または慣性に相当する等価インダクタンスLmと、機械的なダンピングに相当する等価抵抗Rbと、機械的なスティフネスに相当する等価コンデンサCkと、外部振動を与えた場合に発生する等価応力σinと、トランスの等価巻数比nと、発電部により構成されるコンデンサCbとを用いて表されている。また、この等価回路モデルには、4個のダイオードD1,D2,D3,D4がブリッジ接続されてなり発電デバイスの出力電圧vを全波整流する全波整流回路と、全波整流回路の出力端間に接続された蓄電用のコンデンサCstとが記載されている。 Here, in this equivalent circuit model, an equivalent circuit of the power generation device equivalent inductance L m corresponding to the mass or inertia of the weight, and the equivalent resistance Rb which corresponds to the mechanical damping, which corresponds to a mechanical stiffness It is represented using an equivalent capacitor C k , an equivalent stress σ in generated when external vibration is applied, an equivalent turns ratio n of the transformer, and a capacitor C b formed by a power generation unit. In addition, this equivalent circuit model includes a full-wave rectification circuit in which four diodes D1, D2, D3, and D4 are bridge-connected to full-wave rectify the output voltage v of the power generation device, and an output terminal of the full-wave rectification circuit. A power storage capacitor C st connected between them is described.

R. van Schaijk,et al,「Piezoelectric AlN energy harvesters for wireless autonomous transducer solutions」,IEEE SENSORS 2008 Conference,2008,p.45-48R. van Schaijk, et al, “Piezoelectric AlN energy harvesters for wireless autonomous transducer solutions”, IEEE SENSORS 2008 Conference, 2008, p.45-48 S Roundy and P K Wright,「A piezoelectric vibration based generator for wireless electronics」,Smart Materials and Structures 13,2004,p1131-1142S Roundy and P K Wright, “A piezoelectric vibration based generator for wireless electronics”, Smart Materials and Structures 13,2004, p1131-1142

ところで、非特許文献1に記載された発電デバイスのような薄膜型の発電デバイスでは、非特許文献2に記載されたバルク型の発電デバイスに比べて、小型化を図ることができる一方で出力電圧が低下するので、出力電圧の高出力化が望まれる。また、非特許文献1に記載された発電デバイスを用いて直流電圧を出力する発電モジュールを構築する場合、非特許文献2のように全波整流回路を発電デバイスの出力端間に接続した構成とすることも考えられるが、この場合も、出力電圧の高出力化が望まれる。   By the way, the thin-film power generation device such as the power generation device described in Non-Patent Document 1 can be downsized as compared with the bulk-type power generation device described in Non-Patent Document 2, while the output voltage can be reduced. Therefore, it is desired to increase the output voltage. Moreover, when constructing | generating the power generation module which outputs DC voltage using the power generation device described in the nonpatent literature 1, the structure which connected the full wave rectifier circuit between the output terminals of a power generation device like the nonpatent literature 2, and In this case, it is also desired to increase the output voltage.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能な発電デバイスおよびそれを用いた発電モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide a power generation device capable of achieving high output while achieving downsizing and a power generation module using the power generation device.

本発明の発電デバイスは、支持部、前記支持部に揺動自在に支持されたカンチレバー部、および前記カンチレバー部における前記支持部側とは反対の先端部に設けられた錘部を有するデバイス基板と、前記カンチレバー部に設けられ前記カンチレバー部の振動に応じて交流電圧を発生する発電部とを備え、前記発電部は、前記カンチレバー部の厚み方向の一面側に形成された圧電体と、前記圧電体における前記錘部側の側面と前記圧電体における前記支持部側の側面とに形成され互いに対向する2つ1組の電極とを有し、前記2つ1組の電極の一方の電極が前記支持部上に形成され、他方の電極が前記錘部上に形成されており、前記圧電体の分極の向きが前記両側面のうちの一方から他方へ向う向きであることを特徴とする。 A power generation device according to the present invention includes a device substrate having a support portion, a cantilever portion that is swingably supported by the support portion, and a weight portion provided at a tip portion of the cantilever portion opposite to the support portion side. , and a power generating unit for generating an AC voltage in response to vibration of the cantilever portion is provided et been pre Symbol cantilever portion, the power generating unit includes a piezoelectric body formed on one surface in the thickness direction of the cantilever portion, A pair of electrodes formed on a side surface of the piezoelectric body on the weight portion side and a side surface of the piezoelectric body on the support portion side and facing each other, and one electrode of the pair of electrodes There are formed on the support portion, and wherein the other electrode is formed on the weight section, a direction in which the polarization direction of the previous SL piezoelectric body toward from one to the other of said side surfaces To do.

この発電デバイスにおいて、前記圧電体における前記カンチレバー部側とは反対側に、一対の分極処理用電極が設けられてなることが好ましい。   In this power generation device, it is preferable that a pair of polarization processing electrodes is provided on the opposite side of the piezoelectric body from the cantilever part side.

この発電デバイスにおいて、前記各分極処理用電極は、櫛形状に形成され、それぞれの櫛骨部が互いに対向し、一方の前記分極処理用電極の櫛歯部と他方の前記分極処理用電極の櫛歯部とが、前記両側面を結ぶ方向に沿った方向において離間して交互に並んでいることが好ましい。   In this power generation device, each of the polarization processing electrodes is formed in a comb shape, each comb bone portion is opposed to each other, and the comb tooth portion of one of the polarization processing electrodes and the comb of the other polarization processing electrode. It is preferable that the tooth portions are alternately arranged in the direction along the direction connecting the both side surfaces.

本発明の発電モジュールは、前記発電デバイスと、前記発電デバイスが実装された回路基板とを備え、前記回路基板に、前記発電デバイスの出力電圧を倍電圧整流する両波倍電圧整流回路が設けられてなることを特徴とする。   The power generation module of the present invention includes the power generation device and a circuit board on which the power generation device is mounted, and the circuit board is provided with a double-wave voltage doubler rectifier circuit that doubles the output voltage of the power generation device. It is characterized by.

本発明の発電デバイスにおいては、小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。   In the power generation device of the present invention, it is possible to increase the output while reducing the size.

本発明の発電モジュールにおいては、小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。   In the power generation module of the present invention, it is possible to increase the output while reducing the size.

実施形態1の発電デバイスを示し、(a)は概略平面図、(b)は(a)のA−A’概略断面図である。The power generation device of Embodiment 1 is shown, (a) is a schematic plan view, (b) is A-A 'schematic sectional drawing of (a). 実施形態1の発電デバイスの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the electric power generating device of Embodiment 1. FIG. 実施形態1の発電デバイスの製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the electric power generating device of Embodiment 1. FIG. 参考形態1の発電デバイスを示し、(a)は概略平面図、(b)は(a)のA−A’概略断面図である。The electric power generation device of the reference form 1 is shown, (a) is a schematic plan view, (b) is A-A 'schematic sectional drawing of (a). 参考形態1の発電デバイスの出力電圧の波形図である。It is a waveform diagram of the output voltage of the power generation device of Reference Form 1. 実施形態1の発電モジュールの概略平面図である。2 is a schematic plan view of the power generation module according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1の発電モジュールの概略回路図である。1 is a schematic circuit diagram of a power generation module according to Embodiment 1. FIG. 参考形態1の発電モジュールの回路図である。It is a circuit diagram of the electric power generation module of reference form 1. 参考形態1の発電モジュールに負荷を接続した状態の回路図である。It is a circuit diagram of the state which connected the load to the power generation module of reference form 1. 実施形態2の発電デバイスの概略分解斜視図である。FIG. 6 is a schematic exploded perspective view of a power generation device according to a second embodiment. 実施形態2の発電デバイスにおける第1のカバー基板の要部概略断面図である。10 is a schematic cross-sectional view of a main part of a first cover substrate in the power generation device of Embodiment 2. FIG. 実施形態3の発電デバイスを示し、(a)は概略平面図、(b)は(a)のA−A’概略断面図である。The electric power generation device of Embodiment 3 is shown, (a) is a schematic plan view, (b) is A-A 'schematic sectional drawing of (a). 実施形態3の発電デバイスを示し、(a)は概略平面図、(b)は(a)のA−A’概略断面図である。The electric power generation device of Embodiment 3 is shown, (a) is a schematic plan view, (b) is A-A 'schematic sectional drawing of (a). 従来例の発電デバイスの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the power generation device of a prior art example. 他の従来例の発電デバイスの等価回路モデル図である。It is an equivalent circuit model figure of the electric power generation device of another prior art example.

(実施形態1)
以下、本実施形態の発電デバイスについて図1に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the electric power generation device of this embodiment is demonstrated based on FIG.

発電デバイス1は、支持部11、支持部11に揺動自在に支持されたカンチレバー部12、およびカンチレバー部12における支持部11側とは反対の先端部に設けられた錘部13を有するデバイス基板10と、カンチレバー部12に設けられカンチレバー部12の振動に応じて交流電圧を発生する発電部20とを備えている。   The power generation device 1 includes a support substrate 11, a cantilever portion 12 that is swingably supported by the support portion 11, and a weight substrate 13 that is provided at the tip of the cantilever portion 12 opposite to the support portion 11 side. 10 and a power generation unit 20 that is provided in the cantilever part 12 and generates an alternating voltage in response to vibration of the cantilever part 12.

デバイス基板10は、基板10aを用いて形成されている。基板10aとしては、一表面が(100)面である単結晶のシリコン基板を用いているが、これに限らず、多結晶のシリコン基板でもよい。デバイス基板10において、基板10aと発電部20とは、基板10aの上記一表面側に形成されたシリコン酸化膜からなる第1の絶縁膜10bによって、電気的に絶縁されている。また、デバイス基板10は、基板10aの他表面側に、シリコン酸化膜からなる第2の絶縁膜10cが形成されている。ただし、第2の絶縁膜10cは、必ずしも設ける必要はない。基板10aとしては、シリコン基板に限らず、例えば、SOI(Silicon on Insulator)基板、酸化マグネシウム(MgO)基板、金属基板、ガラス基板、ポリマー基板などを用いてもよい。基板10aとして、MgO基板やガラス基板やポリマー基板などの絶縁性基板を用いる場合、第1の絶縁膜10bも設ける必要はない。   The device substrate 10 is formed using the substrate 10a. As the substrate 10a, a single crystal silicon substrate whose one surface is a (100) plane is used, but not limited to this, a polycrystalline silicon substrate may be used. In the device substrate 10, the substrate 10a and the power generation unit 20 are electrically insulated by a first insulating film 10b made of a silicon oxide film formed on the one surface side of the substrate 10a. In the device substrate 10, a second insulating film 10c made of a silicon oxide film is formed on the other surface side of the substrate 10a. However, the second insulating film 10c is not necessarily provided. The substrate 10a is not limited to a silicon substrate, and for example, an SOI (Silicon on Insulator) substrate, a magnesium oxide (MgO) substrate, a metal substrate, a glass substrate, a polymer substrate, or the like may be used. When an insulating substrate such as an MgO substrate, a glass substrate, or a polymer substrate is used as the substrate 10a, it is not necessary to provide the first insulating film 10b.

デバイス基板10は、支持部11が、枠状(ここでは、矩形枠状)に形成され、カンチレバー部12および錘部13が、支持部11の内側に配置されている。ここにおいて、デバイス基板10は、カンチレバー部12と錘部13とで構成される可動部を囲む平面視U字状のスリット10dが設けられることによって、カンチレバー部12における支持部11との連結部位以外の部分が、支持部11と空間的に分離されている。なお、支持部11は、カンチレバー部12を揺動自在に支持できる形状であればよく、必ずしも枠状である必要はない。   In the device substrate 10, the support portion 11 is formed in a frame shape (here, a rectangular frame shape), and the cantilever portion 12 and the weight portion 13 are disposed inside the support portion 11. Here, the device substrate 10 is provided with a U-shaped slit 10d in plan view surrounding the movable portion composed of the cantilever portion 12 and the weight portion 13, so that the device substrate 10 has a portion other than the connection portion with the support portion 11 in the cantilever portion 12. This portion is spatially separated from the support portion 11. Note that the support portion 11 may be in a shape that can swingably support the cantilever portion 12 and does not necessarily have a frame shape.

発電部20は、デバイス基板10の上記一表面側に形成されている。ここで、発電部20は、カンチレバー部12の厚み方向の一面側に形成された圧電体21と、圧電体21における錘部13側の側面に形成された電極23と、圧電体21における支持部11側の側面に形成された電極22とを備えている。要するに、発電部20は、互いに対向する2つ1組の電極22,23を有している。また、発電部20は、圧電体21の分極の向きが上記両側面のうちの一方から他方へ向う向き(図1(b)中の矢印は分極の向きを表している)である。したがって、発電部20により構成されるコンデンサの極性は、図1(b)における右側の電極23がプラス、左側の電極22がマイナスとなる。なお、このコンデンサの極性は逆でもよい。   The power generation unit 20 is formed on the one surface side of the device substrate 10. Here, the power generation unit 20 includes a piezoelectric body 21 formed on one surface in the thickness direction of the cantilever section 12, an electrode 23 formed on the side surface of the piezoelectric body 21 on the weight section 13 side, and a support section on the piezoelectric body 21. And an electrode 22 formed on the side surface on the 11th side. In short, the power generation unit 20 includes a pair of electrodes 22 and 23 that face each other. The power generation unit 20 has a direction in which the polarization of the piezoelectric body 21 is directed from one of the two side surfaces to the other (the arrow in FIG. 1B represents the direction of polarization). Accordingly, the polarity of the capacitor formed by the power generation unit 20 is positive for the right electrode 23 and negative for the left electrode 22 in FIG. Note that the polarity of this capacitor may be reversed.

発電デバイス1は、発電部20が、電極22と圧電体21と電極23とを有する圧電変換部により構成されているから、カンチレバー部12の振動によって発電部20の圧電体21が応力を受け電極22と電極23とに電荷の偏りが発生し、発電部20において交流電圧が発生する。要するに、本実施形態の発電デバイス1は、発電部20が圧電材料の圧電効果を利用して発電する圧電型振動発電デバイスである。   In the power generation device 1, since the power generation unit 20 is configured by a piezoelectric conversion unit having an electrode 22, a piezoelectric body 21, and an electrode 23, the piezoelectric body 21 of the power generation unit 20 receives stress due to the vibration of the cantilever unit 12. 22 and the electrode 23 are biased, and an AC voltage is generated in the power generation unit 20. In short, the power generation device 1 of the present embodiment is a piezoelectric vibration power generation device in which the power generation unit 20 generates power using the piezoelectric effect of the piezoelectric material.

圧電体21の圧電材料としては、PZTを採用しているが、これに限らず、例えば、PZT−PMN(Pb(Mn,Nb)O3)やその他の不純物を添加したPZTでもよい。また、圧電材料は、AlN、ZnO、KNN(K0.5Na0.5NbO3)や、KN(KNbO3)、NN(NaNbO3)、KNNに不純物(例えば、Li,Nb,Ta,Sb,Cuなど)を添加したものなどでもよい。 PZT is adopted as the piezoelectric material of the piezoelectric body 21, but is not limited thereto, and for example, PZT-PMN (Pb (Mn, Nb) O 3 ) or PZT added with other impurities may be used. In addition, the piezoelectric material is AlN, ZnO, KNN (K 0.5 Na 0.5 NbO 3 ), KN (KNbO 3 ), NN (NaNbO 3 ), KNN, impurities (for example, Li, Nb, Ta, Sb, Cu, etc.) The thing etc. which added may be sufficient.

各電極22,23の材料としては、Auを採用しているが、これに限らず、例えば、Pt、Ir、Al、Moなどでもよい。各電極22,23は、例えば、圧電体21の各側面に積層された第1導電膜と、この第1導電膜に積層された第2導電膜とで構成してもよい。この場合には、例えば、第2導電膜の材料として、Au、Pt、Ir、Al、Moなどを採用し、第1導電膜の材料として、Tiなどを採用することで、各電極22,23と圧電体21との密着性を向上させることが可能となる。なお、第1導電膜の材料は、圧電体21および第2導電膜の材料に応じて適宜変更してもよく、Tiに限らず、例えば、Cr、TiN、TaNなどを採用することもできる。   As a material for each of the electrodes 22 and 23, Au is adopted, but is not limited thereto, and may be Pt, Ir, Al, Mo, or the like. Each of the electrodes 22 and 23 may be composed of, for example, a first conductive film stacked on each side surface of the piezoelectric body 21 and a second conductive film stacked on the first conductive film. In this case, for example, Au, Pt, Ir, Al, Mo or the like is adopted as the material of the second conductive film, and Ti or the like is adopted as the material of the first conductive film, whereby each of the electrodes 22 and 23 is used. It is possible to improve the adhesion between the piezoelectric member 21 and the piezoelectric member 21. The material of the first conductive film may be appropriately changed according to the material of the piezoelectric body 21 and the second conductive film, and is not limited to Ti, and, for example, Cr, TiN, TaN, or the like may be employed.

本実施形態の発電デバイス1では、カンチレバー部12の厚み方向における厚みに関して、圧電体21の厚みと各電極22,23の厚みを同じ値に設定してあるが、必ずしも同じ値である必要はない。一例としては、圧電体21の厚みを600nmとし、両電極22,23の厚みを600nmに設定すればよいが、これらの数値は特に限定するものではない。   In the power generation device 1 of the present embodiment, regarding the thickness in the thickness direction of the cantilever portion 12, the thickness of the piezoelectric body 21 and the thickness of each of the electrodes 22 and 23 are set to the same value, but need not necessarily be the same value. . As an example, the thickness of the piezoelectric body 21 may be set to 600 nm, and the thicknesses of both the electrodes 22 and 23 may be set to 600 nm. However, these numerical values are not particularly limited.

発電デバイス1は、デバイス基板10と圧電体21との間に緩衝層を設けた構造でもよく、緩衝層を設けることにより、圧電体21の結晶性を向上させることが可能となり、圧電体21の圧電性能の向上を図ることが可能となる。緩衝層の材料は、圧電体21の圧電材料に応じて適宜選択すればよく、圧電体21の圧電材料がPZTの場合には、例えば、(Pb,La)TiO3、PbTiO3、MgOなどを採用することが好ましい。また、緩衝層は、例えば、Pt膜とSrRuO3膜との積層膜により構成してもよい。 The power generation device 1 may have a structure in which a buffer layer is provided between the device substrate 10 and the piezoelectric body 21. By providing the buffer layer, the crystallinity of the piezoelectric body 21 can be improved. It becomes possible to improve the piezoelectric performance. The material of the buffer layer may be appropriately selected according to the piezoelectric material of the piezoelectric body 21. When the piezoelectric material of the piezoelectric body 21 is PZT, for example, (Pb, La) TiO 3 , PbTiO 3 , MgO, or the like is used. It is preferable to adopt. Further, the buffer layer may be constituted by a laminated film of a Pt film and a SrRuO 3 film, for example.

デバイス基板10の上記一表面側には、発電部20の一方の電極22(図1(a)の左側の電極22)に第1の配線26aを介して電気的に接続された第1のパッド27aと、他方の電極23(図1(a)の右側の電極23)に第2の配線26bを介して電気的に接続された第2のパッド27bとが、形成されている。ここで、各パッド27a,27bは、デバイス基板10において、支持部11に対応する部位に形成されている。本実施形態の発電デバイス1は、第1のパッド27aおよび第2のパッド27bそれぞれが出力端子T1,T1を構成している。   On the one surface side of the device substrate 10, a first pad electrically connected to one electrode 22 of the power generation unit 20 (left electrode 22 in FIG. 1A) via a first wiring 26a. 27a and a second pad 27b electrically connected to the other electrode 23 (the right electrode 23 in FIG. 1A) via the second wiring 26b are formed. Here, the pads 27 a and 27 b are formed in the device substrate 10 at portions corresponding to the support portions 11. In the power generation device 1 of this embodiment, the first pad 27a and the second pad 27b constitute output terminals T1 and T1, respectively.

各配線26a,26bおよび各パッド27a,27bの材料としては、Auを採用しているが、これに限らず、例えば、Pt、Ir、Al、Moなどでもよい。また、各配線26a,26bは、例えば、基板10aの上記一表面側の第1の絶縁膜10bに積層された第1導電膜と、この第1導電膜に積層された第2導電膜とで構成してもよい。この場合には、例えば、第2導電膜の材料として、Au、Pt、Ir、Al、Moなどを採用し、第1導電膜の材料として、Tiなどを採用することで、各配線26a,26bおよび各パッド27a,27bと第1の絶縁膜10bとの密着性を向上させることが可能となる。なお、第1導電膜の材料は、下地(第1の絶縁膜10b、あるいは、上述の絶縁性基板からなる基板10a)および第2の導電膜の材料に応じて適宜変更してもよく、Tiに限らず、例えば、Cr、TiN、TaNなどを採用することもできる。   As a material of each wiring 26a, 26b and each pad 27a, 27b, Au is adopted, but is not limited thereto, and for example, Pt, Ir, Al, Mo, or the like may be used. Each of the wirings 26a and 26b includes, for example, a first conductive film stacked on the first insulating film 10b on the one surface side of the substrate 10a and a second conductive film stacked on the first conductive film. It may be configured. In this case, for example, Au, Pt, Ir, Al, Mo, or the like is adopted as the material of the second conductive film, and Ti or the like is adopted as the material of the first conductive film, whereby the wirings 26a, 26b. In addition, the adhesion between the pads 27a and 27b and the first insulating film 10b can be improved. Note that the material of the first conductive film may be appropriately changed according to the material of the base (the first insulating film 10b or the substrate 10a made of the above-described insulating substrate) and the second conductive film. For example, Cr, TiN, TaN, etc. can be adopted.

なお、本実施形態の発電デバイスでは、各配線26a,26bおよび各パッド27a,27bの材料と、各電極22,23の材料とを同じとしてあり、各配線26a,26bおよび各パッド27a,27bと、各電極22,23とを同時に形成してある。したがって、各配線26a,26bと各パッド27a,27bと、各電極22,23とで材料が異なる場合に比べて、製造プロセスの簡略化による低コスト化が可能となる。   In the power generation device of this embodiment, the materials of the wirings 26a and 26b and the pads 27a and 27b are the same as the materials of the electrodes 22 and 23, and the wirings 26a and 26b and the pads 27a and 27b The electrodes 22 and 23 are formed simultaneously. Therefore, it is possible to reduce the cost by simplifying the manufacturing process as compared with the case where the materials of the wirings 26a and 26b, the pads 27a and 27b, and the electrodes 22 and 23 are different.

以下、本実施形態の発電デバイス1の製造方法について図2、図3に基づいて説明する。なお、図2、図3それぞれにおいて、上段は概略平面図、下段は概略断面図である。   Hereinafter, the manufacturing method of the electric power generation device 1 of this embodiment is demonstrated based on FIG. 2, FIG. 2 and 3, the upper stage is a schematic plan view and the lower stage is a schematic cross-sectional view.

まず、シリコン基板からなる基板10aの上記一表面側および上記他表面側それぞれにシリコン酸化膜からなる絶縁膜10b,10cを形成する絶縁膜形成工程を行う。その後、基板10aの上記一表面側の全面に圧電体21の基礎となる圧電膜(例えば、PZT薄膜など)21aを形成する圧電膜形成工程を行うことによって、図2(a)に示す構造を得る。絶縁膜形成工程において絶縁膜10b,10cを形成する方法としては、例えば、熱酸化法を採用すればよいが、これに限らず、CVD法などを採用してもよい。上述の圧電膜形成工程において圧電膜21aを形成する方法としては、スパッタ法を採用しているが、これに限らず、例えば、CVD法やゾルゲル法などを採用してもよい。なお、圧電膜形成工程の前に上述の緩衝層を形成する緩衝層形成工程を設けてもよい。また、基板10aとして上述の絶縁性基板を用いている場合には、絶縁膜形成工程は不要である。   First, an insulating film forming step of forming insulating films 10b and 10c made of a silicon oxide film on the one surface side and the other surface side of the substrate 10a made of a silicon substrate is performed. Thereafter, a piezoelectric film forming step of forming a piezoelectric film (for example, a PZT thin film) 21a serving as a basis of the piezoelectric body 21 on the entire surface on the one surface side of the substrate 10a is performed, whereby the structure shown in FIG. obtain. As a method of forming the insulating films 10b and 10c in the insulating film forming step, for example, a thermal oxidation method may be employed, but not limited thereto, a CVD method or the like may be employed. As a method of forming the piezoelectric film 21a in the above-described piezoelectric film forming step, the sputtering method is adopted, but not limited thereto, for example, a CVD method or a sol-gel method may be adopted. In addition, you may provide the buffer layer formation process which forms the above-mentioned buffer layer before a piezoelectric film formation process. Further, when the above-described insulating substrate is used as the substrate 10a, the insulating film forming step is unnecessary.

上述の圧電膜形成工程の後、圧電膜21aをパターニングすることで圧電膜21aの一部からなる圧電体21を形成する圧電膜パターニング工程を行うことによって、図2(b)に示す構造を得る。圧電膜パターニング工程では、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して圧電膜21aをパターニングする。   After the above-described piezoelectric film forming step, the structure shown in FIG. 2B is obtained by performing the piezoelectric film patterning step of forming the piezoelectric body 21 composed of a part of the piezoelectric film 21a by patterning the piezoelectric film 21a. . In the piezoelectric film patterning step, the piezoelectric film 21a is patterned using a photolithography technique and an etching technique.

上述の圧電膜パターニング工程の後、基板10aの上記一表面側の全面に各電極22,23、各配線26a,26bおよび各パッド27a,27bの基礎となる導体層29を形成する導体層形成工程を行うことによって、図2(c)に示す構造を得る。導体層形成工程では、導体層29を、例えば、スパッタ法、CVD法、蒸着法などによって形成すればよい。なお、導体層29の材料としては、Auを採用しているが、これに限らず、Pt、Ir、Al、Moなどでもよい。また、導体層形成工程では、導体層29として、上述の第1導電膜と第2導電膜との積層膜を形成するようにしてもよい。   After the above-described piezoelectric film patterning step, a conductor layer forming step of forming a conductor layer 29 serving as the basis of each electrode 22, 23, each wiring 26a, 26b, and each pad 27a, 27b on the entire surface on the one surface side of the substrate 10a. To obtain the structure shown in FIG. In the conductor layer forming step, the conductor layer 29 may be formed by, for example, a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, or the like. In addition, although Au is employ | adopted as a material of the conductor layer 29, not only this but Pt, Ir, Al, Mo, etc. may be sufficient. In the conductor layer forming step, a laminated film of the above-described first conductive film and second conductive film may be formed as the conductor layer 29.

上述の導体層形成工程の後、導体層29をパターニングすることで各電極22,23、各配線26a,26bおよび各パッド27a,27bを形成する導体層パターニング工程を行うことによって、図3(a)に示す構造を得る。導体層パターニング工程では、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して導体層29をパターニングする。   After the above-described conductor layer forming step, the conductor layer 29 is patterned to perform the conductor layer patterning step of forming the electrodes 22, 23, the wirings 26a, 26b, and the pads 27a, 27b. ) Is obtained. In the conductor layer patterning step, the conductor layer 29 is patterned using a photolithography technique and an etching technique.

導体層パターニング工程の後、両パッド27a,27b間に通電することで圧電体21において電極22,23に挟まれている部分を分極処理(ポーリング処理)する分極処理工程を行う。その後、基板10aの上記一表面側からカンチレバー部12、錘部13および支持部11以外の部位(スリット10dの形成予定領域)をカンチレバー部12の厚みに対応する分だけエッチングすることで溝を形成する溝形成工程を行う。溝形成工程では、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して溝を形成する。上述の溝形成工程の後、基板10aの上記他表面側から錘部13および支持部11以外の部位(スリット10dの形成予定領域)をエッチングすることで錘部13および支持部11と併せてカンチレバー部12を形成するカンチレバー部形成工程を行うことによって、図3(b)に示す構造の発電デバイス1を得る。カンチレバー部形成工程では、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用して、錘部13および支持部11と併せてカンチレバー部12を形成する。   After the conductor layer patterning step, a polarization processing step is performed in which a portion sandwiched between the electrodes 22 and 23 in the piezoelectric body 21 is polarized (polling processing) by energizing between the pads 27a and 27b. After that, a groove is formed by etching a portion other than the cantilever portion 12, the weight portion 13 and the support portion 11 (a region where the slit 10d is to be formed) corresponding to the thickness of the cantilever portion 12 from the one surface side of the substrate 10a. A groove forming step is performed. In the groove forming step, the groove is formed using a photolithography technique, an etching technique, and the like. After the above groove forming step, the cantilever is combined with the weight portion 13 and the support portion 11 by etching a portion other than the weight portion 13 and the support portion 11 (a region where the slit 10d is to be formed) from the other surface side of the substrate 10a. By performing the cantilever part forming step for forming the part 12, the power generation device 1 having the structure shown in FIG. 3B is obtained. In the cantilever part forming step, the cantilever part 12 is formed together with the weight part 13 and the support part 11 by using a photolithographic technique and an etching technique.

ここにおいて、デバイス基板10と発電部20とを備えた発電デバイス1は、カンチレバー部形成工程が終了するまでをウェハレベルで行ってから、ダイシング工程を行うことで個々の発電デバイス1に分割するようにしている。   Here, the power generation device 1 including the device substrate 10 and the power generation unit 20 is divided into individual power generation devices 1 by performing the dicing process after performing the cantilever part formation process at the wafer level. I have to.

ところで、本願発明者らは、本実施形態の発電デバイス1の製作の前に、図4に示す参考形態1の発電デバイス1’を試作した。なお、参考形態の発電デバイス1’において、本実施形態の発電デバイス1と同様の構成要素には同一の符号を付してある。   By the way, the inventors of the present application made a prototype of the power generation device 1 ′ of Reference Mode 1 shown in FIG. 4 before manufacturing the power generation device 1 of the present embodiment. Note that, in the power generation device 1 ′ of the reference form, the same components as those of the power generation device 1 of the present embodiment are denoted by the same reference numerals.

参考形態1の発電デバイス1’は、実施形態1と略同じ基本構成を有しており、発電部20を構成する電極22と圧電体21と電極23とが、カンチレバー部12の厚み方向において積層されている点などが相違する。また、参考形態1の発電デバイス1’では、基板10aの上記一表面側に、電極23における圧電体21との接触部位の面積を規定する開口部125aを有する絶縁層125が形成されている。   The power generation device 1 ′ of the reference form 1 has substantially the same basic configuration as that of the first embodiment, and the electrode 22, the piezoelectric body 21, and the electrode 23 configuring the power generation unit 20 are stacked in the thickness direction of the cantilever unit 12. Differences are made. Further, in the power generation device 1 ′ of Reference Embodiment 1, the insulating layer 125 having the opening 125 a that defines the area of the contact portion of the electrode 23 with the piezoelectric body 21 is formed on the one surface side of the substrate 10 a.

しかしながら、参考形態1の発電デバイス1’では、当該発電デバイス1’の共振周波数を750Hzに設定した場合、開放電圧として、図5に示すように、最大値が0.07V程度の交流電圧しか得られなかった。なお、発電デバイス1’の開放電圧は、圧電体21の振動に合わせて正弦波状の交流電圧となる。   However, when the resonance frequency of the power generation device 1 ′ is set to 750 Hz, the open-circuit voltage of the power generation device 1 ′ of the reference form 1 is obtained only as an AC voltage having a maximum value of about 0.07V as shown in FIG. I couldn't. The open-circuit voltage of the power generation device 1 ′ becomes a sinusoidal AC voltage in accordance with the vibration of the piezoelectric body 21.

また、本願発明者らは、鋭意研究の結果、参考形態1の発電デバイス1’について、両パッド27a,27bが開放された状態における等価回路モデルを、交流電流源と、発電部20の容量成分により構成されるコンデンサと、発電部20の抵抗成分により構成される抵抗R0との並列回路で表すことにより、等価回路モデルの出力特性(開放電圧)が実験結果の出力特性(開放電圧)と整合するという知見を得た。ここで、交流電流源の周波数は、外部振動の周波数が発電デバイス1’の共振周波数と一致するときには、発電デバイス1’の共振周波数と同じになる。なお、外部振動としては、例えば、稼動中のFA機器で発生する振動、車両の走行によって発生する振動、人の歩行によって発生する振動など、種々の環境振動がある。   Further, as a result of earnest research, the inventors of the present application have determined an equivalent circuit model in a state in which both pads 27a and 27b are opened for the power generation device 1 ′ of Reference Embodiment 1, an AC current source, and a capacitive component of the power generation unit 20. The output characteristic (open circuit voltage) of the equivalent circuit model matches the output characteristic (open circuit voltage) of the experimental result by representing the parallel circuit of the capacitor configured by the resistor R0 composed of the resistance component of the power generation unit 20 I got the knowledge to do. Here, the frequency of the alternating current source is the same as the resonance frequency of the power generation device 1 ′ when the frequency of the external vibration matches the resonance frequency of the power generation device 1 ′. The external vibration includes, for example, various environmental vibrations such as a vibration generated by an operating FA device, a vibration generated by traveling of the vehicle, and a vibration generated by walking of a person.

本実施形態の発電デバイス1は、発電部20が、カンチレバー部12の厚み方向の一面側に形成された圧電体21と、圧電体21における支持部11側の側面と圧電体21における錘部13側の側面とに形成され互いに対向する2つ1組の電極22,23とを有し、圧電体21の分極の向きが上記両側面のうちの一方から他方へ向う向きとなっている。以上説明した本実施形態の発電デバイス1では、参考形態1の発電デバイス1’に比べて、チップサイズを変更することなく発電部20の開放電圧を増加させることが可能となり、小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。   In the power generation device 1 of the present embodiment, the power generation unit 20 includes a piezoelectric body 21 formed on one surface side in the thickness direction of the cantilever unit 12, a side surface on the support unit 11 side in the piezoelectric body 21, and a weight portion 13 in the piezoelectric body 21. A pair of electrodes 22 and 23 that are formed on the side surface and are opposed to each other, and the polarization direction of the piezoelectric body 21 is directed from one of the two side surfaces to the other. In the power generation device 1 of the present embodiment described above, it becomes possible to increase the open-circuit voltage of the power generation unit 20 without changing the chip size as compared with the power generation device 1 ′ of the reference mode 1. It is also possible to increase the output.

次に、上述の発電デバイス1を用いた発電モジュール2について、図6および図7に基づいて説明する。   Next, the power generation module 2 using the above-described power generation device 1 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

発電モジュール2は、発電デバイス1と、発電デバイス1が実装された回路基板3とを備えている。この回路基板3には、発電デバイス1の出力電圧を倍電圧整流する両波倍電圧整流回路4(図7参照)が設けられている。回路基板3としては、プリント基板を用いている。また、回路基板3には、発電デバイス1のカンチレバー部12と錘部13とからなる可動部の変位空間を確保するための開口部(図示せず)が当該回路基板3の厚み方向に貫設されている。なお、回路基板3は、上記開口部の代わりに、上記変位空間を確保するための凹部を形成してもよい。   The power generation module 2 includes a power generation device 1 and a circuit board 3 on which the power generation device 1 is mounted. The circuit board 3 is provided with a double-wave voltage doubler rectifier circuit 4 (see FIG. 7) that doubles the output voltage of the power generation device 1. A printed circuit board is used as the circuit board 3. In addition, an opening (not shown) for securing a displacement space of the movable part composed of the cantilever part 12 and the weight part 13 of the power generation device 1 is provided in the circuit board 3 in the thickness direction of the circuit board 3. Has been. In addition, the circuit board 3 may form a recess for securing the displacement space instead of the opening.

両波倍電圧整流回路4は、2個のダイオードD1,D3の直列回路と2個のコンデンサC2,C4の直列回路とが並列接続されている。要するに、両波倍電圧整流回路は、2個ダイオードD1,D3と2個のコンデンサC2,C4とがブリッジ接続されている。ここで、発電モジュール2は、発電デバイス1の第1のパッド27aが、2個のダイオードD1,D3の直列回路における両ダイオードD1,D3の接続点に接続され、発電デバイス1の第2のパッド27bが、2個のコンデンサの直列回路C2,C4における両コンデンサC2,C4の接続点に接続されている。各ダイオードD1,D3としては、それぞれ表面実装型のダイオードを用いている。また、各コンデンサC2,C4としては、それぞれ表面実装型のコンデンサを用いている。したがって、発電モジュール2は、各ダイオードD1,D3および各コンデンサC2,C4として、回路基板3のスルーホールへリードを挿入して実装するリード付きのものを用いる場合に比べて、薄型化を図ることが可能となる。   In the double voltage rectifier circuit 4, a series circuit of two diodes D1 and D3 and a series circuit of two capacitors C2 and C4 are connected in parallel. In short, in the double wave voltage doubler rectifier circuit, two diodes D1, D3 and two capacitors C2, C4 are bridge-connected. Here, in the power generation module 2, the first pad 27a of the power generation device 1 is connected to the connection point of the two diodes D1 and D3 in the series circuit of the two diodes D1 and D3. 27b is connected to the connection point of both capacitors C2 and C4 in a series circuit C2 and C4 of two capacitors. As each of the diodes D1 and D3, a surface mount type diode is used. Further, as each of the capacitors C2 and C4, a surface mount type capacitor is used. Therefore, the power generation module 2 can be made thinner than the case where the diodes D1 and D3 and the capacitors C2 and C4 are provided with leads that are mounted by inserting leads into the through holes of the circuit board 3. Is possible.

また、発電モジュール2は、2個のコンデンサC2,C4の直列回路の高電位端に接続された出力端子T2と低電位端に接続された出力端子T2との間(つまり、2個のコンデンサC2,C4の直列回路の両端間)に、負荷(図示せず)を接続すれば、負荷の電源として機能することとなる。負荷としては、例えば、LED(Light Emitting Diode)、センサなどを用いることが可能である。なお、LEDの動作電圧は、発光層の結晶材料のバンドギャップエネルギー程度となるので、このバンドギャップエネルギーが2eVの赤色LEDでは、2V程度である。   Further, the power generation module 2 is provided between the output terminal T2 connected to the high potential end of the series circuit of the two capacitors C2 and C4 and the output terminal T2 connected to the low potential end (that is, the two capacitors C2). , C4 series circuit), a load (not shown) is connected to function as a load power source. For example, an LED (Light Emitting Diode), a sensor, or the like can be used as the load. Note that the operating voltage of the LED is about the band gap energy of the crystal material of the light emitting layer. Therefore, in a red LED having a band gap energy of 2 eV, the operating voltage is about 2V.

ダイオードD1とダイオードD3とは、仕様の同じものを用いており、同じ特性を有している。なお、各ダイオードD1,D3としては、シリコンダイオードを用いており、順方向電圧降下が0.6〜0.7V程度となる。   The diode D1 and the diode D3 have the same specifications and have the same characteristics. Note that silicon diodes are used as the diodes D1 and D3, and the forward voltage drop is about 0.6 to 0.7V.

また、コンデンサC2とコンデンサC4とは、仕様の同じものを用いており、同じ特性を有している。なお、各コンデンサC2,C4の容量は、10μFに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。   The capacitors C2 and C4 have the same specifications and have the same characteristics. In addition, although the capacity | capacitance of each capacitor | condenser C2, C4 is set to 10 micro F, this numerical value is an example and is not specifically limited.

以下、発電モジュール2の動作について簡単に説明する。   Hereinafter, the operation of the power generation module 2 will be briefly described.

発電モジュール2は、発電デバイス1の出力電圧に関して第1のパッド27aが第2のパッド27bに比べて高電位となる正の半サイクルにおいて、第1のパッド27a→ダイオードD1→コンデンサC2→第2のパッド27b、の経路で電流が流れてコンデンサC2が充電される。また、発電モジュール2は、発電デバイス1の出力電圧に関して第1のパッド27aが第2のパッド27bに比べて低電位となる負の半サイクルにおいて、第2のパッド27b→コンデンサC4→ダイオードD3→第1のパッド27a、の経路で電流が流れてコンデンサC4が充電される。要するに、発電モジュール2の両波倍電圧整流回路4では、発電デバイス1の出力電圧の電圧波形の半サイクルごとに各コンデンサC2,C4がそれぞれ充電される。したがって、発電モジュール2の出力電圧は、発電デバイス1の出力電圧のピーク値の略2倍になる。   In the positive half cycle in which the first pad 27a has a higher potential than the second pad 27b with respect to the output voltage of the power generation device 1, the power generation module 2 includes the first pad 27a → the diode D1 → the capacitor C2 → the second. A current flows through the path of the pad 27b, and the capacitor C2 is charged. In addition, the power generation module 2 includes the second pad 27b → the capacitor C4 → the diode D3 → in the negative half cycle in which the first pad 27a has a lower potential than the second pad 27b with respect to the output voltage of the power generation device 1. A current flows through the path of the first pad 27a, and the capacitor C4 is charged. In short, in the double voltage rectifier circuit 4 of the power generation module 2, the capacitors C <b> 2 and C <b> 4 are charged every half cycle of the voltage waveform of the output voltage of the power generation device 1. Therefore, the output voltage of the power generation module 2 is approximately twice the peak value of the output voltage of the power generation device 1.

ところで、本願発明者らは、本実施形態の発電モジュール2の製作の前に、図8に示す参考形態1の発電モジュール2’を試作した。   By the way, the inventors of the present application made a prototype of the power generation module 2 ′ of the reference form 1 shown in FIG. 8 before manufacturing the power generation module 2 of the present embodiment.

参考形態1の発電モジュール2’は、上述の参考形態1の発電デバイス1’と、発電デバイス1’の第1のパッド27aと第2のパッド27bとの間に接続された全波整流回路5と、全波整流回路5の出力端間に接続された蓄電用のコンデンサCstとを備えている。全波整流回路5は、4個のダイオードD1,D2,D3,D4がブリッジ接続されたダイオードブリッジであり、発電デバイス1’の出力電圧Vout(図9参照)を全波整流する機能を有している。なお、図9では、蓄電用のコンデンサCstの両端間に接続する負荷7を図示してある。   The power generation module 2 ′ of the reference form 1 includes a full-wave rectifier circuit 5 connected between the power generation device 1 ′ of the reference form 1 described above and the first pad 27a and the second pad 27b of the power generation device 1 ′. And a storage capacitor Cst connected between the output terminals of the full-wave rectifier circuit 5. The full-wave rectifier circuit 5 is a diode bridge in which four diodes D1, D2, D3, and D4 are bridge-connected, and has a function of full-wave rectifying the output voltage Vout (see FIG. 9) of the power generation device 1 ′. ing. In FIG. 9, a load 7 connected between both ends of the storage capacitor Cst is shown.

しかしながら、参考形態1の発電モジュール2’においては、コンデンサCstに充電される充電電圧Vstが、発電デバイス1’の出力電圧Voutのピーク値よりもかなり低い値で飽和してしまう。この原因としては、発電デバイス1’の出力電圧Voutに関して第1のパッド27aが第2のパッド27bに比べて高電位となる正の半サイクルにおいて、2個のダイオードD1,D2で電圧損失(順方向電圧降下)が生じ、発電デバイス1’の出力電圧Voutに関して第1のパッド27aが第2のパッド27bに比べて低電位となる負の半サイクルにおいて、2個のダイオードD3,D4で電圧損失(順方向電圧降下)が生じることが挙げられる。このため、上述の負荷7として動作電圧が2VのLEDを用いた場合には、負荷7であるLEDを点灯させることができないことがあった。   However, in the power generation module 2 'according to the first embodiment, the charging voltage Vst charged in the capacitor Cst is saturated at a value considerably lower than the peak value of the output voltage Vout of the power generation device 1'. The cause of this is that in the positive half cycle in which the first pad 27a is at a higher potential than the second pad 27b with respect to the output voltage Vout of the power generation device 1 ′, voltage loss (forward order) occurs in the two diodes D1 and D2. In the negative half cycle in which the first pad 27a is at a lower potential than the second pad 27b with respect to the output voltage Vout of the power generation device 1 ′, voltage loss occurs in the two diodes D3 and D4. (Forward voltage drop) occurs. For this reason, when an LED having an operating voltage of 2 V is used as the load 7, the LED that is the load 7 may not be lit.

これに対して、本実施形態の発電モジュール2では、参考形態1の発電モジュール2’における全波整流回路5の代わりに、両波倍電圧整流回路4を備えている。この発電モジュール2では、両コンデンサC2,C4の直列回路に充電される充電電圧Vstoを、参考形態1の発電モジュール2’の充電電圧Vstに比べて高めることが可能となる。このため、上述の負荷として動作電圧が2VのLEDを用いた場合でも、負荷であるLEDを点灯させることが可能となる。   On the other hand, the power generation module 2 of this embodiment includes a double-wave voltage doubler rectification circuit 4 instead of the full-wave rectification circuit 5 in the power generation module 2 ′ of the reference mode 1. In the power generation module 2, the charging voltage Vsto charged in the series circuit of the capacitors C2 and C4 can be increased as compared with the charging voltage Vst of the power generation module 2 'according to the first embodiment. For this reason, even when an LED having an operating voltage of 2 V is used as the load described above, the LED that is the load can be turned on.

しかして、本実施形態の発電モジュール2では、小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。 Thus, in calling Denmo Joule 2 of the present embodiment, it is possible while achieving downsizing achieve higher output.

(実施形態2)
以下、本実施形態の発電デバイス1について、図10および図11に基づいて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the power generation device 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11.

本実施形態の発電デバイス1の基本構成は実施形態1と略同じであり、基板10a(以下、第1の基板10aと称する)を用いて形成されたデバイス基板10と、発電部20との他に、デバイス基板10の一表面側(図10の上面側)において支持部11に固着された第1のカバー基板30を備えている点が相違する。また、本実施形態の発電デバイス1は、デバイス基板10の他表面側(図10の下面側)において支持部11に固着された第2のカバー基板40を備えている点などが相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   The basic configuration of the power generation device 1 of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and other than the device substrate 10 formed using the substrate 10a (hereinafter referred to as the first substrate 10a) and the power generation unit 20. The difference is that a first cover substrate 30 fixed to the support portion 11 is provided on one surface side of the device substrate 10 (upper surface side in FIG. 10). Further, the power generation device 1 of the present embodiment is different in that the power generation device 1 includes a second cover substrate 40 fixed to the support portion 11 on the other surface side (the lower surface side in FIG. 10) of the device substrate 10. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.

第1のカバー基板30は、第2の基板30aを用いて形成されている。ここで、第2の基板30aとしては、シリコン基板を用いている。そして、第1のカバー基板30は、デバイス基板10側の一表面に、カンチレバー部12と錘部13とからなる可動部の変位空間をデバイス基板10との間に形成するための凹所30b(図11参照)が形成されている。 The first cover substrate 30 is formed using the second substrate 30a. Here, a silicon substrate is used as the second substrate 30a. The first cover substrate 30, on one surface of the device substrate 1 side 0, recess for forming a displacement space of the movable portion composed of the cantilever portion 12 and the weight portion 13. Between the device substrate 10 30b (see FIG. 11) is formed.

また、第1のカバー基板30の他表面側には、発電部20で発生した交流電圧を出力するための一対の出力用電極35,35が形成されている。したがって、本実施形態の発電デバイス1では、一対のパッド27a,27bではなく、一対の出力用電極35,35が、一対の出力端子T1,T1を構成している。この第1のカバー基板30は、図11に示すように、各出力用電極35,35と、第1のカバー基板30の上記一表面側に形成された連絡用電極34,34とが、第1のカバー基板30の厚み方向に貫設された貫通孔配線33,33を介して電気的に接続されている。ここで、第1のカバー基板30は、一方の連絡用電極34がデバイス基板10の第1のパッド27aと接合されて電気的に接続され、他方の連絡用電極34がデバイス基板10の第2のパッド27bと接合されて電気的に接続されている。なお、本実施形態では、各出力用電極35,35および各連絡用電極34,34をTi膜とAu膜との積層膜により構成してあるが、これらの材料は特に限定するものではない。また、各貫通孔配線33,33の材料としてはCuを採用しているが、これに限らず、例えば、Ni、Alなどを採用してもよい。   A pair of output electrodes 35 and 35 for outputting an alternating voltage generated in the power generation unit 20 are formed on the other surface side of the first cover substrate 30. Therefore, in the power generation device 1 of the present embodiment, the pair of output electrodes 35 and 35 instead of the pair of pads 27a and 27b constitute a pair of output terminals T1 and T1. As shown in FIG. 11, the first cover substrate 30 includes output electrodes 35 and 35 and communication electrodes 34 and 34 formed on the one surface side of the first cover substrate 30. One cover substrate 30 is electrically connected through through-hole wirings 33, 33 penetrating in the thickness direction. Here, in the first cover substrate 30, one connection electrode 34 is joined and electrically connected to the first pad 27 a of the device substrate 10, and the other connection electrode 34 is connected to the second pad of the device substrate 10. The pad 27b is joined and electrically connected. In the present embodiment, the output electrodes 35 and 35 and the connection electrodes 34 and 34 are formed of a laminated film of a Ti film and an Au film, but these materials are not particularly limited. Moreover, although Cu is adopted as the material of each through-hole wiring 33, 33, it is not limited thereto, and for example, Ni, Al, etc. may be adopted.

第1のカバー基板30は、2つの出力用電極35,35同士の短絡を防止するためのシリコン酸化膜からなる絶縁膜32が、当該第1のカバー基板30の上記一表面側および上記他表面側と、貫通孔配線33,33が内側に形成された貫通孔31,31の内周面とに跨って形成されている。第1のカバー基板30は、シリコン基板に限らず、ガラス基板のような絶縁性基板を用いて形成してもよく、この場合には、絶縁膜32は設ける必要はない。ここにおいて、ガラス基板のガラス材料としては、Siとの線膨張率差が小さなガラス材料、例えば、硼珪酸ガラスなどを用いることが好ましい。また、発電デバイス1は、第1のカバー基板30に、各連絡用電極34,34、各貫通孔配線33,33、および各出力用電極35,35を設けずに、第1のカバー基板30を、デバイス基板10の上記一表面側の各パッド27a,27bが露出する形状としてもよい。この場合は、実施形態1と同様、第1のパッド27aおよび第2のパッド27bそれぞれが出力端子T1,T1となる。   The first cover substrate 30 includes an insulating film 32 made of a silicon oxide film for preventing a short circuit between the two output electrodes 35, 35, and the one surface side and the other surface of the first cover substrate 30. The through-hole wirings 33 and 33 are formed across the inner peripheral surface of the through-holes 31 and 31 formed inside. The first cover substrate 30 is not limited to a silicon substrate, and may be formed using an insulating substrate such as a glass substrate. In this case, the insulating film 32 need not be provided. Here, as the glass material of the glass substrate, it is preferable to use a glass material having a small difference in linear expansion coefficient from Si, such as borosilicate glass. Further, the power generation device 1 does not include the connection electrodes 34 and 34, the through-hole wirings 33 and 33, and the output electrodes 35 and 35 on the first cover substrate 30. Alternatively, the pads 27a and 27b on the one surface side of the device substrate 10 may be exposed. In this case, as in the first embodiment, the first pad 27a and the second pad 27b are the output terminals T1 and T1, respectively.

また、第2のカバー基板40は、第3の基板40aを用いて形成されている。ここで、第3の基板40aとしては、シリコン基板を用いている。第2のカバー基板40におけるデバイス基板10側の一表面には、上記可動部の変位空間をデバイス基板10との間に形成するための凹所40bが形成されている。なお、第3の基板40aとしては、シリコン基板に限らず、ガラス基板のような絶縁性基板を用いてもよい。ここにおいて、ガラス基板のガラス材料としては、Siとの線膨張率差が小さなガラス材料、例えば、硼珪酸ガラスなどを用いることが好ましい。   The second cover substrate 40 is formed using the third substrate 40a. Here, a silicon substrate is used as the third substrate 40a. On one surface of the second cover substrate 40 on the device substrate 10 side, a recess 40 b for forming a displacement space of the movable part between the device substrate 10 and the second cover substrate 40 is formed. Note that the third substrate 40a is not limited to a silicon substrate, and an insulating substrate such as a glass substrate may be used. Here, as the glass material of the glass substrate, it is preferable to use a glass material having a small difference in linear expansion coefficient from Si, such as borosilicate glass.

また、デバイス基板10は、第1の基板10aの上記一表面側に、第1のカバー基板30と接合するための第1の接合用金属層28が形成されている。これに対して、第1のカバー基板30には、第1の接合用金属層28に接合される第2の接合用金属層(図示せず)が形成されている。ここで、第1の接合用金属層28の材料としては、各パッド27a,27bと同じ材料を採用しており、第1の接合用金属層28は、第1の基板10aの上記一表面側において各パッド27a,27bと同じ厚さに形成されている。   The device substrate 10 has a first bonding metal layer 28 for bonding to the first cover substrate 30 on the one surface side of the first substrate 10a. In contrast, the first cover substrate 30 is formed with a second bonding metal layer (not shown) bonded to the first bonding metal layer 28. Here, as the material of the first bonding metal layer 28, the same material as that of each of the pads 27a and 27b is adopted, and the first bonding metal layer 28 is on the one surface side of the first substrate 10a. The pad 27a and 27b are formed to have the same thickness.

デバイス基板10と各カバー基板30,40とは、常温接合法により接合してあるが、常温接合法に限らず、例えば、常温よりも高い所定温度(例えば、50℃〜100℃程度)で加熱しながら適宜の荷重を印加して接合する直接接合法や、エポキシ樹脂などを用いた樹脂接合法や、陽極接合法などにより接合してもよい。樹脂接合法では、常温硬化型の樹脂接着剤(例えば、2液常温硬化型のエポキシ樹脂系接着剤、1液常温硬化型のエポキシ樹脂系接着剤)を用いれば、熱硬化型の樹脂接着剤(例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂系接着剤など)を用いる場合に比べて、接合温度の低温化を図れる。   The device substrate 10 and the cover substrates 30 and 40 are bonded by the room temperature bonding method, but not limited to the room temperature bonding method, for example, heated at a predetermined temperature higher than the room temperature (for example, about 50 ° C. to 100 ° C.). However, the bonding may be performed by a direct bonding method in which an appropriate load is applied, a resin bonding method using an epoxy resin, an anodic bonding method, or the like. In the resin bonding method, if a room temperature curable resin adhesive (for example, a two-part room temperature curable epoxy resin adhesive, a one part room temperature curable epoxy resin adhesive) is used, a thermosetting resin adhesive is used. Compared to the case of using a thermosetting epoxy resin adhesive (for example), the bonding temperature can be lowered.

以上説明した本実施形態の発電デバイス1においても、実施形態1と同様、小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。また、本実施形態の発電デバイス1においては、例えば、第1の接合用金属層28を枠状の支持部11の外周部の全周に亘って形成するとともに、第1のカバー基板30の上記第2の接合用金属層を第1のカバー基板30の外周部の全周に亘って形成してもよい。この場合、第1の接合用金属層28と上記第2の接合用金属層とを全周に亘って接合し、さらに、デバイス基板10と第2のカバー基板40の周部とを全周に亘って接合することにより、支持部11と各カバー基板30,40とで囲まれる空間を気密空間とすることが可能となる。なお、この気密空間は、不活性ガス雰囲気としたり、真空雰囲気とすることが可能である。 In the power generation device 1 of the present embodiment described above, as in the first embodiment, it is possible to increase the output while reducing the size. Further, in the power generation device 1 of the present embodiment, for example, the first bonding metal layer 28 is formed over the entire outer periphery of the frame-shaped support portion 11 and the first cover substrate 30 is configured as described above. The second bonding metal layer may be formed over the entire outer periphery of the first cover substrate 30. In this case, the first bonding metal layer 28 and the second bonding metal layer are bonded over the entire circumference, and further, the device substrate 10 and the peripheral portion of the second cover substrate 40 are formed over the entire circumference. By joining over, it becomes possible to make the space enclosed by the support part 11 and each cover substrate 30 and 40 into an airtight space. The airtight space can be an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere.

また、実施形態1において説明した発電モジュール2(図6および図7参照)における発電デバイス1の代わりに、本実施形態の発電デバイス1を用いてもよく、この場合も、発電モジュール2の小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。また、この場合には、回路基板3(図6参照)に上記開口部や上記凹部を形成する必要はない。   Further, instead of the power generation device 1 in the power generation module 2 (see FIGS. 6 and 7) described in the first embodiment, the power generation device 1 according to the present embodiment may be used. It is possible to increase the output while aiming. In this case, it is not necessary to form the opening and the recess in the circuit board 3 (see FIG. 6).

(実施形態3)
本実施形態の発電デバイスについて図12に基づいて説明する。
(Embodiment 3)
The power generation device of this embodiment is demonstrated based on FIG.

本実施形態の発電デバイス1の基本構成は実施形態1と略同じであり、圧電体21におけるカンチレバー部12側とは反対側に、一対の分極処理用電極24,25が設けられている点などが相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   The basic configuration of the power generation device 1 of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and a pair of polarization processing electrodes 24 and 25 are provided on the opposite side of the piezoelectric body 21 from the cantilever 12 side. Is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and description is abbreviate | omitted.

一対の分極処理用電極24,25は、一方の分極処理用電極24が、圧電体21の電極22側となる一端部上に形成され、他方の分極処理用電極25が、圧電体21の電極23側となる他端部上に形成されている。ここにおいて、各分極処理用電極24,25は、カンチレバー部12の幅方向を長手方向とする帯状の形状に形成されている。   In the pair of polarization processing electrodes 24 and 25, one polarization processing electrode 24 is formed on one end on the electrode 22 side of the piezoelectric body 21, and the other polarization processing electrode 25 is the electrode of the piezoelectric body 21. It is formed on the other end which becomes the 23 side. Here, each of the polarization processing electrodes 24 and 25 is formed in a belt-like shape with the width direction of the cantilever portion 12 as a longitudinal direction.

各分極処理用電極24,25の材料としては、Auを採用しているが、これに限らず、例えば、Pt、Ir、Al、Moなどでもよい。また、各分極処理用電極24,25は、例えば、圧電体21におけるカンチレバー部12側とは反対側に積層された第1導電膜と、この第1導電膜に積層された第2導電膜とで構成してもよい。この場合には、例えば、第2導電膜の材料として、Au、Pt、Ir、Al、Moなどを採用し、第1導電膜の材料として、Tiなどを採用することで、各分極処理用電極24,25と圧電体21との密着性を向上させることが可能となる。なお、第1導電膜の材料は、圧電体21の材料に応じて適宜変更してもよく、Tiに限らず、例えば、Cr、TiN、TaNなどを採用することもできる。   As a material for each of the polarization processing electrodes 24 and 25, Au is adopted, but is not limited thereto, and may be Pt, Ir, Al, Mo, or the like. Each of the polarization processing electrodes 24 and 25 includes, for example, a first conductive film stacked on the opposite side of the piezoelectric body 21 from the cantilever portion 12 side, and a second conductive film stacked on the first conductive film. You may comprise. In this case, for example, Au, Pt, Ir, Al, Mo or the like is adopted as the material of the second conductive film, and Ti or the like is adopted as the material of the first conductive film. It becomes possible to improve the adhesiveness between 24 and 25 and the piezoelectric body 21. Note that the material of the first conductive film may be changed as appropriate according to the material of the piezoelectric body 21, and is not limited to Ti, and for example, Cr, TiN, TaN, or the like may be employed.

本実施形態の発電デバイス1の製造方法は実施形態1において説明した製造方法と略同じであり、導体層パターニング工程の後で、例えば、リフトオフ法などを利用して分極処理用電極24,25を形成する電極形成工程を行い、その後、分極処理用電極24,25間に電圧を印加することで分極処理を行えばよい。分極処理用電極24,25の形成方法としては、リフトオフ法を利用してもよいし、スパッタ法、CVD法、蒸着法などの薄膜形成技術と、エッチング技術とを利用してもよい。   The method of manufacturing the power generation device 1 of the present embodiment is substantially the same as the manufacturing method described in the first embodiment. After the conductor layer patterning step, for example, the polarization processing electrodes 24 and 25 are formed using a lift-off method or the like. The electrode forming step to be formed may be performed, and then the polarization treatment may be performed by applying a voltage between the polarization treatment electrodes 24 and 25. As a method for forming the electrodes 24 and 25 for the polarization treatment, a lift-off method may be used, or a thin film forming technology such as a sputtering method, a CVD method, or a vapor deposition method, and an etching technology may be used.

以上説明した本実施形態の発電デバイス1においても、実施形態1と同様、小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。また、本実施形態の発電デバイス1においも、実施形態2と同様に第1のカバー基板30および第2のカバー基板40を設けてもよい。   In the power generation device 1 of the present embodiment described above, as in the first embodiment, it is possible to increase the output while reducing the size. In the power generation device 1 of the present embodiment, the first cover substrate 30 and the second cover substrate 40 may be provided as in the second embodiment.

また、実施形態1において説明した発電モジュール2(図6および図7参照)における発電デバイス1の代わりに、本実施形態の発電デバイス1を用いてもよく、この場合も、発電モジュール2の小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。また、この場合、回路基板3への発電デバイス1、各コンデンサC2,C4および各ダイオードD1,D3の実装が行われ発電デバイス1と両波倍電圧整流回路4とが電気的に接続された後でも、両波倍電圧整流回路4などへ影響を与えることなく、分極処理を行うことが可能となる。 Further, instead of the power generation device 1 in the power generation module 2 (see FIGS. 6 and 7) described in the first embodiment, the power generation device 1 according to the present embodiment may be used. It is possible to increase the output while aiming. Further, in this case, after the power generation device 1, the capacitors C2 and C4, and the diodes D1 and D3 are mounted on the circuit board 3 and the power generation device 1 and the double wave voltage rectifier circuit 4 are electrically connected. However , the polarization process can be performed without affecting the double wave voltage doubler rectifier circuit 4 and the like.

(実施形態4)
本実施形態の発電デバイスについて図13に基づいて説明する。
(Embodiment 4)
The power generation device of this embodiment is demonstrated based on FIG.

本実施形態の発電デバイス1の基本構成は実施形態3と略同じであり、一対の分極処理用電極24,25の形状が相違する。なお、実施形態3と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。   The basic configuration of the power generation device 1 of the present embodiment is substantially the same as that of the third embodiment, and the shapes of the pair of polarization processing electrodes 24 and 25 are different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 3, and description is abbreviate | omitted.

各分極処理用電極24,25は、櫛形状に形成され、それぞれの櫛骨部24a,25aが互いに対向し、一方の分極処理用電極24の複数の櫛歯部24bと他方の分極処理用電極25の複数の櫛歯部25bとが、圧電体21の電極22,23が形成された両側面を結ぶ方向に沿った方向において離間して交互に並んでいる。要するに、本実施形態の発電デバイス1では、上記一方の分極処理用電極24の各櫛歯部24bが上記他方の分極処理用電極25の櫛溝に入り組んでおり、上記一方の分極処理用電極24の櫛歯部24bと上記他方の分極処理用電極25の櫛歯部25bとが、上記両側面を結ぶ方向に沿った方向において離間している。各分極処理用電極24,25は、各櫛歯部24b,25bが、平面視においてデバイス基板10の支持部11とカンチレバー部12と錘部13とを結ぶ方向に直交している。   Each of the polarization processing electrodes 24 and 25 is formed in a comb shape, and the respective comb bone portions 24a and 25a face each other. The plurality of comb teeth portions 24b of one polarization processing electrode 24 and the other polarization processing electrode. A plurality of comb tooth portions 25b of 25 are alternately arranged in the direction along the direction connecting the both side surfaces of the piezoelectric body 21 where the electrodes 22 and 23 are formed. In short, in the power generation device 1 of the present embodiment, each comb tooth portion 24b of the one polarization processing electrode 24 is inserted into the comb groove of the other polarization processing electrode 25, and the one polarization processing electrode 24 is. The comb tooth portion 24b and the comb tooth portion 25b of the other polarization processing electrode 25 are separated from each other in a direction along the direction connecting the both side surfaces. In each of the polarization processing electrodes 24 and 25, the comb tooth portions 24 b and 25 b are orthogonal to the direction connecting the support portion 11, the cantilever portion 12, and the weight portion 13 of the device substrate 10 in plan view.

本実施形態の発電デバイス1では、実施形態3の発電デバイス1に比べて、分極処理工程において一対の分極処理用電極24,25間に印加する電圧を低減する(例えば、1000V程度から100V程度へ低減する)ことが可能となる。その結果、分極処理工程において一対の分極処理用電極24,25間に電圧を与える電圧源として、安価なものを用いることが可能となり、製造コストの低コスト化を図ることが可能となる。   In the power generation device 1 of the present embodiment, compared to the power generation device 1 of the third embodiment, the voltage applied between the pair of polarization processing electrodes 24 and 25 in the polarization processing step is reduced (for example, from about 1000 V to about 100 V). Can be reduced). As a result, it is possible to use an inexpensive voltage source for applying a voltage between the pair of polarization processing electrodes 24 and 25 in the polarization processing step, and to reduce the manufacturing cost.

以上説明した本実施形態の発電デバイス1においても、実施形態1と同様、小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。また、本実施形態の発電デバイス1においも、実施形態2と同様に第1のカバー基板30および第2のカバー基板40を設けてもよい。   In the power generation device 1 of the present embodiment described above, as in the first embodiment, it is possible to increase the output while reducing the size. In the power generation device 1 of the present embodiment, the first cover substrate 30 and the second cover substrate 40 may be provided as in the second embodiment.

また、実施形態1において説明した発電モジュール2(図6および図7参照)における発電デバイス1の代わりに、本実施形態の発電デバイス1を用いてもよく、この場合も、発電モジュール2の小型化を図りながらも高出力化を図ることが可能となる。   Further, instead of the power generation device 1 in the power generation module 2 (see FIGS. 6 and 7) described in the first embodiment, the power generation device 1 according to the present embodiment may be used. It is possible to increase the output while aiming.

1 発電デバイス
3 回路基板
4 両波倍電圧整流回路
10 デバイス基板
11 支持部
12 カンチレバー部
13 錘部
20 発電部
21 圧電体
22 電極
23 電極
24 分極処理用電極
24a 櫛骨部
24b 櫛歯部
25 分極処理用電極
25a 櫛骨部
25b 櫛歯部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation device 3 Circuit board 4 Double wave voltage doubler rectifier circuit 10 Device board 11 Support part 12 Cantilever part 13 Weight part 20 Power generation part 21 Piezoelectric body 22 Electrode 23 Electrode 24 Polarization processing electrode 24a Comb bone part 24b Comb tooth part 25 Polarization Processing electrode 25a Comb bone portion 25b Comb tooth portion

Claims (4)

支持部、前記支持部に揺動自在に支持されたカンチレバー部、および前記カンチレバー部における前記支持部側とは反対の先端部に設けられた錘部を有するデバイス基板と、前記カンチレバー部に設けられ前記カンチレバー部の振動に応じて交流電圧を発生する発電部とを備え、前記発電部は、前記カンチレバー部の厚み方向の一面側に形成された圧電体と、前記圧電体における前記錘部側の側面と前記圧電体における前記支持部側の側面とに形成され互いに対向する2つ1組の電極とを有し、前記2つ1組の電極の一方の電極が前記支持部上に形成され、他方の電極が前記錘部上に形成されており、前記圧電体の分極の向きが前記両側面のうちの一方から他方へ向う向きであることを特徴とする発電デバイス。 A device substrate having a support portion, a cantilever portion swingably supported by the support portion, and a weight portion provided at a tip portion opposite to the support portion side of the cantilever portion; and a device substrate provided in the cantilever portion. is a power generation unit for generating an AC voltage in response to vibration of the front Symbol cantilever portion, the power generating unit includes a piezoelectric body formed on one surface in the thickness direction of the cantilever portion, the in the piezoelectric weight portion A pair of electrodes formed on the side surface on the side and the side surface on the support portion side of the piezoelectric body and facing each other, and one electrode of the pair of electrodes is formed on the support portion is, the power generation device and the other electrode, characterized in that said is formed on the spindle portion, a direction in which the polarization direction of the previous SL piezoelectric body toward from one to the other of said side surfaces. 前記圧電体における前記カンチレバー部側とは反対側に、一対の分極処理用電極が設けられてなることを特徴とする請求項1記載の発電デバイス。   The power generation device according to claim 1, wherein a pair of electrodes for polarization treatment is provided on the side opposite to the cantilever part side of the piezoelectric body. 前記各分極処理用電極は、櫛形状に形成され、それぞれの櫛骨部が互いに対向し、一方の前記分極処理用電極の櫛歯部と他方の前記分極処理用電極の櫛歯部とが、前記両側面を結ぶ方向に沿った方向において離間して交互に並んでいることを特徴とする請求項2記載の発電デバイス。   Each of the polarization processing electrodes is formed in a comb shape, and each comb bone portion is opposed to each other, and the comb tooth portion of one of the polarization processing electrodes and the comb tooth portion of the other polarization processing electrode, The power generation device according to claim 2, wherein the power generation devices are arranged alternately and spaced apart in a direction along a direction connecting the both side surfaces. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の発電デバイスと、前記発電デバイスが実装された回路基板とを備え、前記回路基板に、前記発電デバイスの出力電圧を倍電圧整流する両波倍電圧整流回路が設けられてなることを特徴とする発電モジュール。   Both waves which comprise the electric power generation device of any one of Claim 1 thru | or 3, and the circuit board by which the said electric power generation device was mounted, and carry out double voltage rectification of the output voltage of the said electric power generation device on the said circuit board. A power generation module comprising a voltage doubler rectifier circuit.
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