TWI455471B - 振動發電裝置及其製造方法 - Google Patents

振動發電裝置及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI455471B
TWI455471B TW100114822A TW100114822A TWI455471B TW I455471 B TWI455471 B TW I455471B TW 100114822 A TW100114822 A TW 100114822A TW 100114822 A TW100114822 A TW 100114822A TW I455471 B TWI455471 B TW I455471B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
power generation
vibration
elastic film
flexure
Prior art date
Application number
TW100114822A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201212514A (en
Inventor
Junya Ogawa
Norihiro Yamauchi
Tomoaki Matsushima
Koichi Aizawa
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Publication of TW201212514A publication Critical patent/TW201212514A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI455471B publication Critical patent/TWI455471B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/304Beam type
    • H10N30/306Cantilevers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Description

振動發電裝置及其製造方法
本發明係關於一種使用MEMS(micro electro mechanical systems:微機電系統)技術,且以將振動能量轉換成電性能量之方式構成的振動發電裝置及其製造方法。
習知之發電裝置,乃為一種可將藉由車輛或人類之驅動等任意之振動所引起的振動能量轉換成電性能量之MEMS裝置。關於如此的發電裝置已有完成各種的研究(例如,R. van Schai jk,et al,「Piezoelectric ALN energy harvesters for wireless autonomoustransducer solution」,IEEE SENSORS 2008 Conference,2008,p. 45-48(以下稱為「文獻1」)。
於此,如圖6所示,上述文獻1所揭露的發電裝置係包含主體基板4、第一覆蓋基板5及第二覆蓋基板6。主體基板4係具有框架部1、及配置於框架部1之內側且透過可撓性之撓曲部2而被支撐成擺動自如的錘部3,且使用元件形成用基板而形成。第一覆蓋基板5係使用第一覆蓋形成用基板而形成,且在主體基板4之一表面側固設有框架部1。第二覆蓋基板6係使用第二覆蓋形成用基板而形成,且在主體基板4之另一表面側固設有框架部1。又,在主體基板4之撓曲部2,形成有可按照錘部3之振動而產生交流電壓的發電部7。另外,發電部7係具有下部電極8、壓電層9以及上部電極10之疊層構造。
然而,在如上述的單片(monolithic)之發電裝置中,由於成為錘部的矽之密度比金屬材料還小,且成為撓曲部2的矽之楊氏模數比金屬材料還大,所以會有錘部3無法相對於外部振動充分地振動,使得輸出變小的課題。
本發明係有鑒於上述先前技術而發明者,其課題在於提供一種將外部振動效率佳地傳至錘部的振動發電裝置及其製造方法。
為了解決上述課題,本發明的振動發電裝置係具備:框架部;錘部,設置於前述框架部之內側;撓曲部,連繫前述框架部與前述錘部之間且藉由前述錘部位移而撓曲;以及發電部,至少配置於前述撓曲部且以按照前述錘部之振動而產生交流電壓的方式構成。前述框架部及前述錘部係使用矽基板而形成。在前述發電部之表面係具備以樹脂材料形成的彈性膜。前述撓曲部係以使用楊氏模數比構成前述框架部且構成前述錘部之矽還更小的前述樹脂材料而形成的前述彈性膜。較佳為,前述撓曲部係前述彈性膜及前述矽基板的蝕刻阻擋層之中至少僅由前述彈性膜所構成,且具備有前述發電部。
又,在該振動發電裝置中,較佳為:前述彈性膜係延長至前述錘部而形成。
在振動發電裝置之製造方法中,較佳為:前述框架部及前述錘部係使用形成有蝕刻阻擋層的矽基板而形成;前述撓曲部係將前述矽基板蝕刻至前述蝕刻阻擋層為止而形成。
在本發明的振動發電裝置中,前述撓曲部係以使用楊氏模數比構成前述框架部且構成前述錘部之矽還更小的前述樹脂材料而形成的前述彈性膜。藉此,前述發電部即使對於加速度較低的外部振動亦可獲得較大的輸出,又可藉由具備前述彈性膜,來抑制前述發電部因前述錘部之振動而破損。
進一步詳細地敘述本發發明的較佳實施形態。本發明的其他特徵及優點係可根據以下詳細之敘述及附圖而更加理解。
圖1至圖4係顯示作為本發明之一實施形態的振動發電裝置。該振動發電裝置係至少包含框架部11、錘部12、撓曲部13及發電部18。錘部12係設置於框架部11之內側。撓曲部13係連繫框架部11與錘部12之間,且藉由錘部12位移而撓曲的方式形成。發電部18係至少配置於撓曲部13,且以按照錘部12之振動而產生交流電壓的方式構成。框架部11及錘部12係使用矽基板25而形成。在發電部18之表面係形成有以樹脂材料形成的彈性膜20。撓曲部13係以使用楊氏模數比構成框架部11且構成錘部12之矽還更小的樹脂材料而形成的彈性膜20。又,彈性膜20係延長至錘部12而形成。
又,如圖5所示,在該振動發電裝置之製造方法中,框架部11及錘部12係使用形成有蝕刻阻擋層(後述的氧化矽膜36)的矽基板25而形成;而撓曲部13係將矽基板25蝕刻至蝕刻阻擋層為止而形成。
該矽基板25係具有第1及第2表面,而發電部18係形成於第1表面之側。矽基板25係從其第1表面側起,具有氧化矽膜36、發電部18、及使用楊氏模數比矽還低之樹脂材料而形成的彈性膜20。在此,框架部11及錘部12係以矽基板25、氧化矽膜36及彈性膜20為主體而構成;而撓曲部13係以彈性膜20為主體而構成。較佳為將圖3A及圖3B所示的撓曲部13之各氧化矽膜36予以去除。要言之,本發明的撓曲部13之構造係彈性膜20及矽基板25的蝕刻阻擋層之中至少僅由彈性膜20所構成,且具備有發電部18。因而,本發明的撓曲部,亦可包含蝕刻阻擋層。
如圖1所示,該振動發電裝置係具有第一覆蓋基板29,其係於矽基板25之第1表面上且與框架部11固設。又,振動發電裝置係具有第二覆蓋基板30,其係於矽基板25之第1表面的相反側之第2表面上且與框架部11固設。此等第一覆蓋基板29及第二覆蓋基板30係使用矽或玻璃等而形成。如此,在圖1之例中,振動發電裝置係使用矽基板25、第一覆蓋基板29及第二覆蓋基板30而構成。
以下,針對本實施形態中的振動發電裝置及其製造方法具體地詳細說明。
如圖2所示,框架部11之俯視下的外形形狀為矩形形狀。又,形成於框架部11之內側的錘部12及撓曲部13之俯視下的外形形狀,也與框架部11之外形形狀同樣為矩形形狀。又,配置於撓曲部13的發電部18之俯視下的外形形狀係順著撓曲部13之外形形狀而為矩形形狀。換言之,錘部12係包含第1及第2端,且在第1端及第2端分別具有自由端及被支撐端。被支撐端係透過撓曲部13,由作為支撐部的框架部11之一部分所支撐。在圖3之例中,框架部11係具有矩形孔的矩形框;錘部12係被配置於該框架部11內的矩形板狀;上述第1及第2端係對應到錘部12之長度方向的兩端。又,彈性膜20係至少形成於錘部12之被支撐端的緣部與框架部11之支撐部的緣部之間。
然後,該振動發電裝置係具備發電部18,而該發電部18係形成於矽基板25之第1表面側上所形成的氧化矽膜36之表面。亦即,從氧化矽膜36之表面側依序疊層有下部電極15、壓電層16及上部電極17,且此等將構成發電部18。又,在氧化矽膜36之上述表面側係在下部電極15及上部電極17各自形成有由金屬配線所構成的連接配線31a、31c。又,在氧化矽膜36之上述表面側係形成有透過連接配線31a、31c電性連接的下部電極用焊墊32a及上部電極用焊墊32c。
在發電部18中係設計為:下部電極15之平面尺寸最大,壓電層16之平面尺寸第二大,上部電極17之平面尺寸最小。在本實施形態中,俯視下,壓電層16位於下部電極15之外周線的內側,上部電極17位於壓電層16之外周線的內側。
又,如圖3A所示,亦可用樹脂材料來形成彈性膜20俾於覆蓋矽基板25之第1表面側全體。在如此的情況下,彈性膜20係為了從下部電極用焊墊32a及上部電極用焊墊32c取出交流電壓,而在對應此等下部電極用焊墊32a及上部電極用焊墊32c的位置設置有貫通孔23,並在該貫通孔23形成金屬膜。又,該樹脂材料係使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯樹脂)或聚醯亞胺等。又,如圖3B所示,彈性膜20只要至少覆蓋發電部18即可。在如此的情況下,只要下部電極用焊墊32a、上部電極用焊墊32c露出於表面,就沒有必要設置貫通孔23。又,該貫通孔23之俯視下的形狀係為大致四角形、大致圓形等,只要可設置配線,並未被限定於此形狀。
又,如圖4所示,發電部18係可藉由從氧化矽膜36之上述表面側依序疊層下部電極15、壓電層16及上部電極17而形成。更且,發電部18可至少從框架部11與撓曲部13之境界來形成至錘部12與撓曲部13之境界。另外,發電部18一致於框架部11與撓曲部13之境界,由於不存在故即使對發電部18振動亦無助於發電的部分,而可謀求發電量之提高,故較佳。
在矽基板25之第1表面側上,係以覆蓋下部電極15及壓電層16各自位於框架部11側之端部的形式,形成有用以防止電性連接於上部電極17的連接配線31c會與下部電極15短路的絕緣部35。又,在設置絕緣部35時,絕緣部35,雖然是藉由氧化矽膜而構成,但是並不限於氧化矽膜,亦可藉由氮化矽膜而構成。又,在矽基板25與下部電極15之間形成有由MgO層構成的種子層(未圖示)。又,在矽基板25之第1表面側及第2表面側係分別形成有氧化矽膜36及37。另外,在本實施形態中,由於構成矽基板25的基板材料為矽,所以該矽基板之第1表面的氧化矽膜36係成為蝕刻阻擋層。在形成撓曲部13時,係全部藉由蝕刻術來去除對應撓曲部13的矽基板之部分。另外,此等的配線圖案或發電部18,雖然是形成於矽基板25上,但是由於是被彈性膜20被覆,所以在俯視下不被看到。另外,彈性膜20為了從下部電極用焊墊32a及上部電極用焊墊32c取出交流電壓,而在對應此等下部電極用焊墊32a及上部電極用焊墊32c的位置設置貫通孔23。
又,第一覆蓋基板29係具有第1及第2表面,且第一覆蓋基板29之第2表面係接合於矽基板25之第1表面側。在矽基板25側之第2表面側的一部分,形成有由錘部12及撓曲部13構成的可動部之位移空間,且將該位移空間當作第一凹處38。
在第一覆蓋基板29之第1表面側,形成有用以將在發電部18產生的交流電壓供給至外部的輸出用電極40、40。輸出用電極40、40係分別與形成於第一覆蓋基板29之第2表面側的連絡用電極41、41,透過貫設於第一覆蓋基板29之厚度方向的貫通孔配線42、42而電性連接。在此,第一覆蓋基板29之連絡用電極41及41係分別與矽基板25之下部電極用焊墊32a及上部電極用焊墊32c接合而電性連接。另外,雖然是將各輸出用電極40、40及各連絡用電極41、41藉由Ti(鈦)膜與Au(金)膜之疊層膜而構成,但是並非特別限定此等的材料或層構造。又,各貫通孔配線42、42之材料雖然是採用Cu(銅),但是並未限於此,例如亦可採用Ni(鎳)、Al(鋁)等。
在本實施形態中,使用矽的基板作為第一覆蓋基板29的情況,使由防止二個輸出用電極40、40彼此短路之氧化矽膜所構成的絕緣膜43,形成跨越於第一覆蓋基板29的第1表面側2之第1表面側及第2表面側以及貫通孔配線42、42之內周面,且貫通孔配線42、42形成於貫通孔44、44之內周面。另外,在使用如玻璃的基板之絕緣性基板作為第一覆蓋基板29的情況,並沒有必要設置如此的絕緣膜43。
又,第二覆蓋基板30係具有第1及第2表面,且第二覆蓋基板30之第1表面接合於矽基板25之第2表面側。在第二覆蓋基板30之第1表面側,形成有由錘部12及撓曲部13所構成的可動部之位移空間,且將該位移空間當作第二凹處39。另外,第二覆蓋基板30,亦可使用如玻璃基板的絕緣性基板。
又,具備有彈性膜20的矽基板25與第一覆蓋基板29係以接著劑等接合。然後,矽基板25與第二覆蓋基板30,雖然係藉由常溫接合法而接合,但是並不限於常溫接合法,例如,亦可藉由陽極接合法、或用環氧樹脂等的樹脂接合法等而接合。另外,本實施形態的振動發電裝置係利用MEMS裝置之製造技術等而形成。
在以上已說明的本實施形態之振動發電裝置中,由於發電部18是以下部電極15、壓電層16及上部電極17構成,所以壓電層16會藉由撓曲部13之振動而接受應力,然後在下部電極15與上部電極17產生電荷之偏移,進而在發電部18產生交流電壓。
在此,當將用於振動發電裝置之壓電層16的壓電材料之相對介電係數(relative permittivity)設為ε、將壓電常數設為e、將發電指數設為P時,就成立Pe2 /ε之關係,且發電指數P越大發電效率就變得越大。從用於振動發電裝置之作為代表壓電材料的PZT及AlN各自之壓電常數e、相對介電係數ε的一般值來看,係以採用對發電指數P發揮自乘作用之壓電常數e大的PZT較能加大發電指數P。本實施形態中的振動發電裝置,雖然是採用為鉛系壓電材料之一種的PZT作為壓電層16之壓電材料,但是鉛系壓電材料,並不限於PZT,例如亦可採用PZT-PMN(:Pb(Mn,Nb)O3 )或添加了其他雜質的PZT。但是,壓電層16之壓電材料,並不限於鉛系壓電材料,亦可採用其他的壓電材料。
以下,有關本實施形態的振動發電裝置之製造方法,雖然是一邊參照圖5一邊加以說明,但是,圖5A至圖5H係顯示對應圖2之A-A’剖面的部位。
首先,進行絕緣膜形成步驟,藉此獲得圖5A所示的構造,該絕緣膜形成步驟係在使用矽而形成的矽基板25之第1表面側與第2表面側,分別藉由熱氧化法等形成氧化矽膜36、37。詳言之,(第1)氧化矽膜36係形成於矽基板25之第1表面全面;另一方面,(第2)氧化矽膜37係形成於除了撓曲部13之形成區域以外的矽基板25之第2表面。
之後,進行如下的金屬層形成步驟:在矽基板25之第1表面的全面藉由濺鍍法或CVD法等而形成連接配線31a及成為下部電極用焊墊32a基礎之由Pt(鉑)層構成的金屬層50。接著,進行壓電膜形成步驟,藉此獲得圖5B所示的構造,該壓電膜形成步驟係在金屬層50之全面上,藉由濺鍍法或CVD法或溶膠凝膠法(sol-gel method)等而形成由壓電材料(例如,PZT膜等)所構成之壓電層16為底的壓電膜51(例如,PZT膜等)。另外,金屬層50並不限於Pt層,例如既可為Al層或Al-Si層,又可為以Pt層和夾介存在於該Pt層與種子層之間的密接性改善用之Ti層構成。在此,密接層之材料並不限於Ti,亦可為Cr(鉻)、Nb(鈮)、Zr(鋯)、TiN、TaN等。
在上述的壓電膜形成步驟之後,進行壓電膜圖案化步驟,藉此獲得圖5C所示的構造,該壓電膜圖案化步驟係利用光微影術及蝕刻術將壓電膜51圖案化,而形成由壓電膜51之一部分構成的壓電層16。
之後,進行金屬層圖案化步驟,藉此獲得圖5D所示的構造,該金屬層圖案化步驟係利用光微影術及蝕刻術,將上述的金屬層50圖案化,而分別形成有由金屬層50之一部分所構成的下部電極15、連接配線31a及下部電極用焊墊32a。另外,在本實施形態的金屬層圖案化步驟中,雖然是藉由將金屬層50圖案化,而與下部電極15一併形成連接配線31a及下部電極用焊墊32a,但是並不限於此,亦可在金屬層圖案化步驟中,藉由將金屬層50圖案化而只形成下部電極15,之後,另外設置形成連接配線31a及下部電極用焊墊32a的配線形成步驟。又,亦可個別地設置形成連接配線31a的連接配線形成步驟與形成下部電極用焊墊32a的下部電極用焊墊形成步驟。又,正當進行金屬層50之蝕刻時,例如只要採用RIE法或離子銑法等即可。
在藉由上述的金屬層圖案化步驟而形成下部電極15、連接配線31a及下部電極用焊墊32a之後,接著進行在基板25之第1表面側形成絕緣部35的絕緣部形成步驟,藉此獲得圖5E所示的構造。在絕緣部形成步驟中,雖然是在將絕緣層藉由CVD法等成膜於基板25之第1表面側的全面之後,再利用光微影術及蝕刻術進行圖案化,但是亦可利用舉離法(lift off)來形成絕緣部35。
在上述的絕緣部形成步驟之後,不但可利用例如EB蒸鍍法或濺鍍法或CVD法等的薄膜形成技術、光微影術、蝕刻術而形成上部電極17的上部電極形成步驟,同時也可進行配線形成步驟,藉此獲得圖5F所示的構造,該配線形成步驟係利用EB蒸鍍法或濺鍍法或CVD法等的薄膜形成技術、光微影術、蝕刻術而形成連接配線31c及上部電極用焊墊32c。換言之,在本實施形態中,雖然是在上部電極形成步驟中,與上部電極17一併形成連接配線31c及上部電極用焊墊32c,但是並不限於此,亦可個別地進行上部電極形成步驟與配線形成步驟。又,就配線形成步驟而言,亦可個別地設置形成連接配線31c的連接配線形成步驟與形成上部電極用焊墊32c的上部電極用焊墊形成步驟。另外,上部電極17之蝕刻,雖然較佳為RIE法等的乾式蝕刻,但是亦可為濕式蝕刻,例如只要藉由碘化鉀水溶液來濕蝕刻Au膜、藉由過氧化氫水來濕蝕刻Ti膜即可。另外,上部電極17係使用Pt或Al或Al-Si等而構成。
如上所述,在形成上部電極17、連接配線31c、上部電極用焊墊32c之後,在矽基板25之第1表面側的全面上藉由旋塗法及光微影術而形成有使用樹脂材料的彈性膜20,藉此獲得圖5G所示的構造。
於彈性膜形成步驟後,進行利用光微影術及蝕刻術等而形成框架部11、錘部12及撓曲部13的基板加工步驟,藉此獲得圖5H所示的構造。於此,在基板加工步驟中係進行如下的背面溝槽形成步驟:利用光微影術及蝕刻術等將矽基板25從第2表面側蝕刻到達氧化矽膜36為止,且藉由蝕刻去除框架部11及錘部12以外的部位,藉此形成背面溝槽。接著,藉由蝕刻氧化矽膜36使其連通,而形成框架部11、錘部12及撓曲部13。此時,氧化矽膜37亦可藉由蝕刻而去除。藉由進行該蝕刻步驟,獲得圖5H所示的構造之發電裝置。
然而,在本實施形態中,由於是在基板加工步驟之背面溝槽形成步驟中,使用能夠垂直深挖的感應耦合電漿(ICP)型的蝕刻裝置來蝕刻矽基板25,所以可將氧化矽膜36之背面與框架部11之內側面所成的角度形成大致90度。另外,基板加工步驟之背面溝槽形成步驟,並不限於使用ICP型乾式蝕刻裝置的乾式蝕刻,只要能夠進行異向性高的蝕刻即可,亦可採用其他的乾式蝕刻裝置。又,在矽基板25之第1表面為(110)面的情況時,亦可為使用TMAH水溶液或KOH水溶液等的鹼系溶液之濕式蝕刻(結晶異向性蝕刻)。
另外,本實施形態的發電裝置係在以晶圓級進行至基板加工步驟結束之後,才藉由進行切割步驟而分割成各個的發電裝置。
在本實施形態中,由於具備第一覆蓋基板29及第二覆蓋基板30,所以是在形成上述撓曲部13的蝕刻步驟之後,才進行接合各覆蓋基板29、30的覆蓋接合步驟。該情況,只要是在以晶圓級進行至覆蓋接合步驟結束之後,才藉由進行切割步驟而分割成各個的發電裝置即可。於此,各覆蓋基板29、30,只要適當應用光微影步驟、蝕刻步驟、薄膜形成步驟、電鍍步驟等的周知步驟而形成即可。
然而,在發電部18中,雖然是在下部電極15上形成壓電層16,但是亦可藉由使壓電層16於成膜時之成為底層的緩衝層(未圖示),夾介存在於下部電極15與壓電層16之間,而使壓電層16之結晶性更加改善。緩衝層之材料,只要採用為導電性氧化物材料之一種的SrRuO3 、(Pb,Ra)TiO3 、PbTiO3 等即可。
又,該振動發電裝置,例如亦可為並排複數個,並以2維陣列狀排列的陣列化振動發電裝置。
因而,在本實施形態的振動發電裝置中,框架部11及錘部12係使用矽基板25而形成。發電部18之表面係具備以樹脂材料形成的彈性膜20。撓曲部13係以使用楊氏模數比構成框架部11且構成錘部12之矽還更小的樹脂材料而形成之彈性膜20構成。藉此,前述發電部即使對加速度較低的外部振動亦可獲得較大的輸出,且藉由具備彈性膜20,可抑制撓曲部13因錘部12之振動而破損。
又,在本實施形態的振動發電裝置中,彈性膜20係延長至錘部12而形成。藉此,可一邊抑制撓曲部13因錘部12之振動而破損,一邊藉由加大錘部12之質量,而可獲得更大的輸出。
又,在本實施形態的振動發電裝置上,並於該振動發電裝置之製造方法中,框架部11及錘部12係使用形成有蝕刻阻擋層的矽基板而形成;而撓曲部13係蝕刻矽基板25到達蝕刻阻擋層為止而形成。藉此,由於可使用較便宜的矽,所以不用包含複雜製程就可製作振動發電裝置。
雖然已針對幾個較佳實施形態敘述本發明,但是只要未脫離本發明之原有精神及範圍(即申請專利範圍),仍可依該發明所屬技術領域中具有通常知識者進行各種的修正及變化。
1...框架部
2...撓曲部
3...錘部
4...主體基板
5...第一覆蓋基板
6...第二覆蓋基板
7...發電部
8...下部電極
9...壓電層
10...上部電極
11...框架部
12...錘部
13...撓曲部
15...下部電極
16...壓電層
17...上部電極
18...發電部
20...彈性膜
23...貫通孔
25...矽基板
29...第一覆蓋基板
30...第二覆蓋基板
31a...連接配線
31c...連接配線
32a...下部電極用焊墊
32c...上部電極用焊墊
35...絕緣部
36...氧化矽膜
37...氧化矽
38...第一凹處
39...第二凹處
40...輸出用電極
41...連絡用電極
42...貫通孔配線
43...絕緣膜
44...貫通孔
50...金屬層
51...壓電膜
圖1係顯示本發明之其中一實施形態的振動發電裝置之概略分解立體圖。
圖2係顯示本發明之其中一實施形態的振動發電裝置中的矽基板部分之概略俯視圖。
圖3A係顯示本發明之其中一實施形態的振動發電裝置中的彈性膜部位之概略俯視圖與矽基板部位之圖2之A-A’剖面中的概略剖視圖;圖3B係顯示本發明之其中一實施形態的振動發電裝置中的彈性膜部位之變化例的概略俯視圖與矽基板部位之圖2之A-A’剖面中的概略剖視圖。
圖4係顯示本發明之其中一實施形態的振動發電裝置之概略分解剖視圖。
圖5A至圖5H係用以說明顯示本發明之其中一實施形態的振動發電裝置中的矽基板部位之製造方法的圖2之A-A’剖面中的主要步驟剖視圖。
圖6係顯示習知例的振動發電裝置之概略剖視圖。
11...框架部
12...錘部
13...撓曲部
18...發電部
20...彈性膜
23...貫通孔
25...矽基板
29...第一覆蓋基板
30...第二覆蓋基板
31a...連接配線
31c...連接配線
32a...下部電極用焊墊
32c...上部電極用焊墊
40...輸出用電極

Claims (4)

  1. 一種振動發電裝置,其特徵在於具備:框架部;錘部,設置於前述框架部之內側;撓曲部,連繫前述框架部與前述錘部之間且藉由前述錘部位移而撓曲;以及發電部,至少配置於前述撓曲部且以按照前述錘部之振動而產生交流電壓的方式構成,且前述框架部及前述錘部係使用矽基板而形成;在前述發電部之表面係具備以樹脂材料形成的彈性膜;前述撓曲部係以使用楊氏模數比構成前述框架部且構成前述錘部之矽還更小的前述樹脂材料而形成的前述彈性膜構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之振動發電裝置,其中前述撓曲部係前述彈性膜及前述矽基板的蝕刻阻擋層之中至少僅由前述彈性膜所構成,且具備有前述發電部。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之振動發電裝置,其中前述彈性膜係延長至前述錘部而形成。
  4. 一種振動發電裝置之製造方法,係用以製造申請專利範圍第1至3項中任一項所述的前述振動發電裝置,其特徵在於:前述框架部及前述錘部係使用形成有蝕刻阻擋層的矽基板而形成;前述撓曲部係將前述矽基板蝕刻至前述蝕刻阻擋層為止而形成。
TW100114822A 2010-04-28 2011-04-28 振動發電裝置及其製造方法 TWI455471B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010104269A JP5627279B2 (ja) 2010-04-28 2010-04-28 振動発電デバイスおよびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201212514A TW201212514A (en) 2012-03-16
TWI455471B true TWI455471B (zh) 2014-10-01

Family

ID=44861608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100114822A TWI455471B (zh) 2010-04-28 2011-04-28 振動發電裝置及其製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20130020910A1 (zh)
EP (1) EP2566038A4 (zh)
JP (1) JP5627279B2 (zh)
KR (1) KR101526254B1 (zh)
CN (1) CN102906987B (zh)
TW (1) TWI455471B (zh)
WO (1) WO2011136312A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI455473B (zh) * 2012-11-09 2014-10-01 David T W Lin 壓電型微發電裝置
KR20150082938A (ko) * 2014-01-08 2015-07-16 삼성전기주식회사 압전 진동 모듈
JP2017098304A (ja) * 2015-11-18 2017-06-01 京セラ株式会社 圧電デバイス、センサ装置および発電装置
US10761108B2 (en) * 2017-11-20 2020-09-01 Analog Devices, Inc. Microelectromechanical systems (MEMS) inertial sensors with energy harvesters and related methods
JP7298225B2 (ja) * 2019-03-20 2023-06-27 セイコーエプソン株式会社 Memsデバイス、及び電子機器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05296713A (ja) * 1992-04-23 1993-11-09 Canon Inc カンチレバー型変位素子、及びこれを用いたカンチレバー型プローブ、及びこのカンチレバー型プローブを用いた走査型トンネル顕微鏡、情報処理装置
JPH07107752A (ja) * 1993-09-30 1995-04-21 Mitsuteru Kimura 圧電発電装置
JP2009093107A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 Seiko Epson Corp アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001357640A (ja) * 2000-06-15 2001-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd ディスク装置用薄膜圧電体アクチュエーターおよびその製造方法
US6590267B1 (en) * 2000-09-14 2003-07-08 Mcnc Microelectromechanical flexible membrane electrostatic valve device and related fabrication methods
JP2003060254A (ja) * 2001-08-14 2003-02-28 Sony Corp マイクロデバイスの製造方法
JP2003272324A (ja) * 2002-03-15 2003-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにアクチュエータ
JP4504237B2 (ja) * 2005-03-18 2010-07-14 富士通株式会社 ウエットエッチング方法、マイクロ可動素子製造方法、およびマイクロ可動素子
CN101611538A (zh) * 2007-01-12 2009-12-23 日本电气株式会社 压电致动器和电子装置
JP2008244552A (ja) * 2007-03-26 2008-10-09 Seiko Epson Corp 圧電振動子およびその製造方法並びに電子装置
KR20090112348A (ko) * 2008-04-24 2009-10-28 광운대학교 산학협력단 초소형 압전 자가 발전기 및 그 제조 방법
JP2010273408A (ja) * 2009-05-19 2010-12-02 Emprie Technology Development LLC 電力装置、電力発生方法、電力装置の製造方法
US20120049694A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Stichting Imec Nederland Micromachined Piezoelectric Energy Harvester with Polymer Beam

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05296713A (ja) * 1992-04-23 1993-11-09 Canon Inc カンチレバー型変位素子、及びこれを用いたカンチレバー型プローブ、及びこのカンチレバー型プローブを用いた走査型トンネル顕微鏡、情報処理装置
JPH07107752A (ja) * 1993-09-30 1995-04-21 Mitsuteru Kimura 圧電発電装置
JP2009093107A (ja) * 2007-10-12 2009-04-30 Seiko Epson Corp アクチュエータ、光スキャナおよび画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20130020910A1 (en) 2013-01-24
KR20120137493A (ko) 2012-12-21
JP2011234569A (ja) 2011-11-17
CN102906987A (zh) 2013-01-30
TW201212514A (en) 2012-03-16
WO2011136312A1 (ja) 2011-11-03
EP2566038A1 (en) 2013-03-06
KR101526254B1 (ko) 2015-06-08
EP2566038A4 (en) 2014-10-15
JP5627279B2 (ja) 2014-11-19
CN102906987B (zh) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI455472B (zh) 振動發電裝置
KR101382516B1 (ko) 강유전체 디바이스
JP6519652B2 (ja) 圧電デバイス、圧電デバイスアレイおよび圧電トランス
US7520173B2 (en) Interdigitated electrode for electronic device and electronic device using the same
JP5658757B2 (ja) 振動発電素子およびそれを用いた振動発電装置
TWI455471B (zh) 振動發電裝置及其製造方法
JP5685719B2 (ja) 振動発電素子およびそれを用いた振動発電装置
KR20140005780A (ko) 정전용량형 트랜스듀서, 정전용량형 트랜스듀서 제조 방법 및 피검체 정보취득장치
JP6858370B2 (ja) 発電素子
JP2011152010A (ja) 発電デバイス
JP2011091319A (ja) 発電デバイス
JP2011091318A (ja) 発電デバイス
JP2011125071A (ja) 発電デバイス
WO2014020786A1 (ja) 発電デバイス
JP2011091977A (ja) 発電デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees