WO2020129296A1 - 圧電トランスデューサ - Google Patents
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- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
Definitions
- the present invention relates to a piezoelectric transducer.
- Patent Document 1 describes a capacitive ultrasonic transducer.
- the capacitive ultrasonic transducer is formed by integrating transducer elements composed of transducer cells.
- the oscillator cell includes a silicon substrate, a first electrode, a second electrode, a membrane, and a membrane supporting portion.
- the first electrode is provided on the upper surface of the silicon substrate.
- the second electrode faces the first electrode and is arranged with a predetermined gap.
- the membrane supports the second electrode.
- the membrane supporting portion supports the membrane.
- the end portion of the membrane has a structure that makes it relatively easier to deform than the center portion of the membrane.
- the structure is at least one row of grooves provided at the end of the membrane.
- the membrane has a substantially circular shape, and the groove is a groove array provided in a substantially concentric shape in the vicinity of the peripheral edge of the membrane.
- a plurality of grooves are formed in a substantially arc shape.
- the membrane part has each of a piezoelectric layer, an upper electrode layer and a lower electrode layer. When these layers are formed, residual stress may occur in the membrane part.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric transducer capable of suppressing a decrease in input/output characteristics due to the influence of residual stress.
- the piezoelectric transducer includes a base portion and a membrane portion.
- the membrane part is indirectly supported by the base part and is located above the base part.
- the membrane part does not overlap the base part.
- the membrane part includes a plate-shaped part, a base end part, and a connection part.
- the plate-shaped portion has an outer peripheral side surface when viewed from above and below.
- the base end portion is located on the outer peripheral side of the plate-shaped portion and has an annular outer shape concentric with the plate-shaped portion when viewed in the vertical direction.
- the connecting portion connects the plate-shaped portion and the base end portion to each other.
- the plate-shaped portion has a piezoelectric layer, an upper electrode layer, and a lower electrode layer.
- the upper electrode layer is arranged above the piezoelectric layer.
- the lower electrode layer is arranged so as to face at least a part of the upper electrode layer with the piezoelectric layer interposed therebetween.
- the plate-shaped portion has a plurality of first connection regions connected to the connection portion over the entire thickness in the vertical direction.
- the plurality of first connection regions are located at intervals along the circumferential direction of the outer peripheral side surface of the plate-shaped portion.
- the base end portion has a plurality of second connection regions connected to the connection portion over the entire thickness in the vertical direction.
- the plurality of second connection regions are located at intervals in the circumferential direction.
- the connecting portion extends from the arbitrary first connecting area of the plurality of first connecting areas to the outer peripheral side of the plate-shaped portion and passes through the arbitrary second connecting area of the plurality of second connecting areas.
- Each of the plurality of virtual straight lines has a shape that is discontinuous due to at least one groove portion provided in the membrane portion.
- the present invention it is possible to suppress the deterioration of the input/output characteristics due to the influence of the residual stress in the piezoelectric transducer.
- FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric transducer shown in FIG. 1 as seen from the direction of arrows II-II.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a lower electrode layer is provided on the upper surface of the active layer in the method for manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a piezoelectric layer is provided on the upper surface of a lower electrode layer in the method for manufacturing a piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of the piezoelectric transducer shown in FIG. 1 as seen from the direction of arrows II-II.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a lower electrode
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which an upper electrode layer is provided on the upper surface of the piezoelectric layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a part of the upper electrode layer is formed in the upper wiring layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a diagram showing a state in which a groove portion is formed in the piezoelectric layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a diagram showing a state in which a groove is formed in the lower electrode layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a diagram showing a state in which a recess is formed in the lower base portion in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention. It is a top view which shows a part of membrane part of the piezoelectric transducer which concerns on a comparative example. It is a top view showing a part of membrane part of a piezoelectric transducer concerning an example. It is sectional drawing which shows the structure of the piezoelectric transducer which concerns on Embodiment 2 of this invention.
- FIG. 9 is a diagram showing a state in which a groove is formed in the lower electrode layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a diagram showing a state in which a groove is formed in the active layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a diagram showing a state in which a recess is formed in the lower base portion in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric transducer shown in FIG. 1 as seen in the direction of arrows II-II.
- the piezoelectric transducer 100 includes a base portion 110 and a membrane portion 120.
- the base 110 includes a lower base 111 and an upper base 112.
- the upper base 112 is stacked on the lower base 111.
- an opening is formed at the center of the lower base 111 and the upper base 112.
- the recess 130 is formed from the lower surface side.
- the lower base 111 is made of Si.
- the upper base 112 is made of SiO 2 .
- the membrane part 120 has a virtual circular outer shape when viewed from above and below.
- the membrane part 120 is indirectly supported by the base part 110 and is located above the base part 110.
- the membrane part 120 does not overlap the base part 110. That is, the membrane part 120 is located above the recess 130.
- the end of the membrane part 120 and the end of the recess 130, that is, the inner peripheral end of the base 110 are substantially aligned when viewed from above and below.
- the membrane part 120 is composed of a laminated body described later. A part of the laminated body extends from the membrane portion 120 to the outer peripheral side. The extending portion of the stacked body is located on the upper surface of the base 110. Thus, the membrane part 120 is indirectly supported by the base part 110.
- the membrane part 120 includes a plate part 121, a base end part 122, and a connecting part 123.
- the plate-like portion 121 has an outer peripheral side surface 121S when viewed from above and below.
- the outer peripheral side surface 121S has a circular shape when viewed from above and below.
- the outer peripheral side surface 121S may have a polygonal shape such as a rectangular shape when viewed from above and below.
- the plate-shaped portion 121 is displaced in the vertical direction during driving.
- the base end portion 122 is located on the outer peripheral side of the plate-like portion 121 when viewed from above and below and has an annular outer shape concentric with the plate-like portion 121.
- the connecting portion 123 is a region that occupies a portion from the outer peripheral side surface 121S of the plate-like portion 121 to the base end portion 122 in the membrane portion 120 when viewed from the up and down direction.
- the connecting portion 123 connects the plate-shaped portion 121 and the base end portion 122 to each other.
- the connecting portion 123 has a groove portion 124 formed in a concave shape from the upper surface side.
- a plurality of groove portions 124 are formed in the connecting portion 123.
- each of the plurality of groove portions 124 is formed so as to extend along the circumferential direction of the outer peripheral side surface 121S of the plate-shaped portion 121.
- Each of the plurality of groove portions 124 is formed such that the radial width of the outer peripheral side surface 121S is substantially constant.
- each of the four groove portions 124 located on the innermost peripheral side extends along the circumferential direction and is spaced from each other.
- Each of the four groove portions 124 located on the innermost peripheral side is arranged such that the inner peripheral side end portion is located on the outer peripheral side surface 121S of the plate-shaped portion 121 when viewed in the vertical direction.
- four groove portions 124 located on the innermost peripheral side are formed, but the number of groove portions 124 located on the innermost peripheral side is not limited to four and may be a plurality.
- the four groove portions 124 located on the innermost peripheral side are spaced from each other so as to be displaced in the circumferential direction with respect to the groove portions 124 located on the innermost peripheral side on the same circumference on the outer peripheral side.
- Four groove portions 124 are arranged. Specifically, the four groove portions 124 are arranged so that the corresponding groove portions 124 are located in the region on the outer peripheral side of the gap portion located between the groove portions 124 located on the innermost peripheral side.
- each of the four groove portions 124 located on the outermost peripheral side extends along the circumferential direction and is spaced from each other.
- Each of the four groove portions 124 located on the outermost peripheral side is arranged such that the outer peripheral side end portion is located on the same circumference as the inner peripheral side end portion of the base end portion 122 when viewed in the vertical direction.
- four groove portions 124 located on the outermost peripheral side are formed, but the number of groove portions 124 located on the outermost peripheral side is not limited to four, and may be any number.
- the four groove portions 124 located on the outermost peripheral side are spaced apart from each other by a distance of 4 so as to be displaced in the circumferential direction with respect to the groove portions 124 located on the outermost peripheral side on the same circumference on the inner peripheral side.
- One groove portion 124 is arranged.
- four groove portions 124 are arranged such that the corresponding groove portions 124 are located in the region on the inner peripheral side of the gap portion located between the groove portions 124 located on the outermost peripheral side.
- the groove portions 124 are arranged in a mesh shape.
- the plurality of groove portions 124 are arranged in four rows along the circumferential direction, but the number of rows of the plurality of groove portions 124 in the circumferential direction may be two or more rows.
- the plurality of groove portions 124 may be composed of a plurality of groove portions 124 located on the innermost peripheral side and a plurality of groove portions 124 located on the outermost peripheral side.
- each sidewall surface of the plurality of groove portions 124 is composed of a piezoelectric layer and a lower electrode layer described later.
- the bottom surface of each of the plurality of groove portions 124 is composed of the upper surface of the active layer described later.
- the groove part 124 may penetrate the membrane part 120 in the up-down direction.
- the plate portion 121 is connected to the connecting portion 123 over the entire thickness in the vertical direction as shown in FIG. It has one first connection region 121R.
- the four first connection regions 121R are spaced from each other along the circumferential direction of the outer peripheral side surface 121S of the plate-shaped portion 121.
- the first connection region 121R is adjacent to the gap portion located between the groove portions 124 located on the innermost peripheral side in the connection portion 123 when viewed from the up and down direction. Note that the number of the first connection regions 121R is not limited to four and may be any number.
- the base end portion 122 has four second connection regions 122R that are connected to the connection portion 123 over the entire thickness in the vertical direction.
- the four second connection regions 122R are spaced from each other along the circumferential direction.
- the second connection region 122R is adjacent to the gap portion located between the groove portions 124 located on the outermost peripheral side in the connection portion 123 when viewed from the vertical direction. Note that the number of the second connection regions 122R is not limited to four and may be any number.
- the connecting portion 123 is located on the outer peripheral side of the plate-like portion 121 from any first connecting area 121R among the four first connecting areas 121R.
- Each of the eight virtual straight lines L extending and passing through any second connection region 122R among the four second connection regions 122R has a shape that is discontinuous by the three groove portions 124. ..
- the number of the virtual straight lines L is not limited to eight, and may be any number.
- the connecting portion 123 may have a shape that is discontinuous on each virtual straight line L due to at least one groove portion 124.
- the plate-like portion 121 has a piezoelectric layer 101, an upper electrode layer 102, and a lower electrode layer 103.
- the piezoelectric layer 101 is arranged on the entire plate-shaped portion 121 when viewed from the up and down direction.
- the piezoelectric layer 101 may be made of a polycrystalline material or a single crystal material.
- the piezoelectric layer 101 is made of lead zirconate titanate (PZT)-based ceramics, aluminum nitride (AlN), lithium niobate (LiNbO 3 ) or lithium tantalate (LiTaO 3 ).
- the upper electrode layer 102 is arranged above the piezoelectric layer 101. As shown in FIG. 1, when viewed from above and below, the upper electrode layer 102 has a circular outer shape and is arranged so as to be concentric with the plate portion 121. The upper electrode layer 102 may have an outer shape that is substantially the same as the plate-shaped portion 121 when viewed from above and below.
- the upper electrode layer 102 is made of a conductive material such as Pt.
- An adhesion layer made of Ti or the like may be arranged between the upper electrode layer 102 and the piezoelectric layer 101.
- the lower electrode layer 103 is arranged so as to face at least a part of the upper electrode layer 102 with the piezoelectric layer 101 interposed therebetween.
- the lower electrode layer 103 has an outer shape that is substantially the same as the outer shape of the plate-shaped portion 121 when viewed in the vertical direction.
- the lower electrode layer 103 may have an outer shape that is located inside the plate-shaped portion 121 when viewed in the vertical direction.
- the lower electrode layer 103 is made of a conductive material such as Pt.
- An adhesion layer made of Ti or the like may be arranged between the lower electrode layer 103 and the piezoelectric layer 101.
- the plate-shaped portion 121 further has an active layer 104.
- the active layer 104 is arranged below the lower electrode layer 103 in the plate portion 121.
- the active layer 104 is made of Si.
- An insulating layer made of SiO 2 or the like may be arranged between the lower electrode layer 103 and the active layer 104.
- each of the connecting portion 123 and the base end portion 122 has an upper wiring layer 102x extending from the upper electrode layer 102.
- the upper wiring layer 102x is arranged from the inner peripheral side to the outer peripheral side in the connecting portion 123 so as to bypass the plurality of groove portions 124.
- the upper wiring layer 102x is connected to the upper electrode pad 102y arranged on the outer peripheral side of the base end portion 122 when viewed from above and below.
- each of the connecting portion 123 and the base end portion 122 further has a piezoelectric layer 101, a lower electrode layer 103, and an active layer 104.
- the portions forming each of the connecting portion 123 and the base end portion 122 are continuous with the portion forming the plate-like portion 121.
- the laminated body including the piezoelectric layer 101, the lower electrode layer 103, and the active layer 104 extends to the outside of the base end portion 122 to form the base portion 110. Supported by.
- the piezoelectric layer 101 extending from the base end portion 122 to the outer peripheral side is provided with an opening for exposing a part of the lower electrode layer 103 arranged on the lower side. ..
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a lower electrode layer is provided on the upper surface of the active layer in the method for manufacturing a piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- the lower electrode layer 103 is provided on the upper surface of the active layer 104 by a lift-off method, a plating method, an etching method, or the like.
- the laminated body having the lower base 111, the upper base 112 and the active layer 104 is prepared in advance as a so-called SOI (Silicon on Insulator) substrate.
- SOI Silicon on Insulator
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the piezoelectric layer is provided on the upper surface of the lower electrode layer in the method for manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- the piezoelectric layer 101 is provided on the upper surface of the lower electrode layer 103 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a PVD (Physical Vapor Deposition) method.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which an upper electrode layer is provided on the upper surface of the piezoelectric layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- the upper electrode layer 102 is provided on the upper surface of the piezoelectric layer 101 by a lift-off method, a plating method, an etching method, or the like.
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a part of the upper electrode layer is formed in the upper wiring layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- the upper electrode layer 102 is patterned by a lift-off method or an etching method.
- the outer shape of the upper electrode layer 102 is defined, and the upper wiring layer 102x and the upper electrode pad 102y are provided on the piezoelectric layer 101.
- FIG. 7 is a diagram showing a state where grooves are formed in the piezoelectric layer in the method for manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- the piezoelectric layer 101 is patterned by a lift-off method or an etching method.
- the groove portion 124 is formed in the piezoelectric layer 101.
- an opening for exposing the lower electrode layer 103 may be formed together with the formation of the groove 124.
- FIG. 8 is a diagram showing a state in which a groove is formed in the lower electrode layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- the lower electrode layer 103 is patterned by a lift-off method or an etching method.
- the groove portion 124 is formed in the lower electrode layer 103.
- FIG. 9 is a diagram showing a state in which a concave portion is formed in the lower base portion in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the first embodiment of the present invention.
- Deep RIE Deep Reactive Ion Etching
- the recess 130 is formed in the upper base 112 by performing deep reactive ion etching on the upper base 112 from the lower surface of the upper base 112. Through these steps, the membrane part 120 in the present embodiment is formed, and the piezoelectric transducer 100 according to the first embodiment of the present invention as shown in FIG. 2 is manufactured.
- the operation of the piezoelectric transducer 100 according to the present embodiment during driving will be described.
- a voltage is applied between the upper electrode pad 102y and the exposed lower electrode layer 103.
- a voltage is applied to the piezoelectric layer 101 located between the upper electrode layer 102 and the lower electrode layer 103 in the plate-shaped portion 121 through each of the upper wiring layer 102x and the lower electrode layer 103.
- the piezoelectric layer 101 constrained by the upper electrode layer 102, the lower electrode layer 103, and the active layer 104 is distorted, so that the membrane portion 120 flexurally vibrates vertically.
- sound waves or ultrasonic waves are generated.
- the piezoelectric transducer 100 When the piezoelectric transducer 100 according to the present embodiment detects a sound wave or an ultrasonic wave, the piezoelectric layer 101 is distorted due to bending vibration of the membrane portion 120 due to the sound wave or the ultrasonic wave, and the stress acting on the piezoelectric layer 101 at this time. Electric charges are thereby induced inside the piezoelectric layer 101. Thereby, the potential difference generated between the upper electrode layer 102 and the lower electrode layer 103 is detected from the upper electrode pad 102y and the exposed lower electrode layer 103. In this way, acoustic waves or ultrasonic waves can be detected by the piezoelectric transducer 100.
- the plurality of groove portions 124 are formed in the connection portion 123, so that the residual stress generated in the membrane portion 120 can be relaxed, specifically, the plate portion. It is possible to prevent the residual stress generated in 121 from being applied to the base end portion 122 and the base portion 110 through the connection portion 123.
- FIG. 10 is a plan view showing a part of the membrane portion of the piezoelectric transducer according to the comparative example.
- the connection portion 923 of the piezoelectric transducer 900 according to the comparative example extends on the virtual straight line L extending from the first connection region 921R to the outer peripheral side of the plate-shaped portion 921 and passing through the second connection region 922R.
- a part of the connection portion 923 linearly extends in the radial direction of the plate-shaped portion 921, and the first connection region 921R of the plate-shaped portion 921 and the second connection region 922R of the base end portion 922 are formed. And are connected to each other.
- the residual stress S generated in the plate-shaped portion 921 is transferred from the first connection region 921R to the second connection region 922R through a part of the connection portion 923 that extends linearly. To work. Therefore, the residual stress S cannot be sufficiently relaxed by the groove portion 924 provided in the membrane portion, and the residual stress S causes the membrane portion to bend or the membrane portion to be pulled toward the outer peripheral side.
- FIG. 11 is a plan view showing a part of the membrane portion of the piezoelectric transducer according to the example.
- the connecting portion 123 of the piezoelectric transducer 100e according to the example all the virtual portions extending from the first connecting region 121R to the outer peripheral side of the plate-like portion 121 and passing through the second connecting region 122R.
- At least one groove portion 124 is arranged on the straight line L. That is, all the virtual straight lines L intersect at least one groove portion 124. Therefore, the connecting portion 123 does not have a portion that linearly connects the first connecting region 121R and the second connecting region 122R.
- the residual stress S generated in the plate-shaped portion 121 acts on the second connection region 122R, bypassing the groove portion 124, from the first connection region 121R.
- the portion of the connection portion 123 around the groove portion 124 is deformed.
- the residual stress S acting on the second connection region 122R is reduced by the deformation of the portion around the groove portion 124 in the connection portion 123.
- the path through which the residual stress S is transmitted from the first connection region 121R to the second connection region 122R is lengthened, and at the portion around the groove portion 124 in the connection portion 123.
- the residual stress S can be sufficiently relaxed.
- the membrane part can be excited in a desired vibration mode, and a decrease in the vertical displacement of the membrane part can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the input/output characteristics of the piezoelectric transducer 100e.
- connection portion 123 extends from the arbitrary first connection region 121R of the plurality of first connection regions 121R to the outer peripheral side of the plate-shaped portion 121. Then, on each of a plurality of virtual straight lines L passing through any second connection region 122R among the plurality of second connection regions 122R, a shape that is discontinuous due to at least one groove portion 124 provided in the membrane unit 120 have.
- the residual stress in the membrane portion 120 can be relieved by the groove portion 124 provided in the membrane portion 120 as described above. As a result, it is possible to suppress deterioration of the input/output characteristics of the piezoelectric transducer 100 due to the influence of residual stress.
- the groove portions 124 are arranged in a mesh shape. Accordingly, the membrane portion 120 easily vibrates when a sound wave or an ultrasonic wave is generated and at the time of detecting a sound wave or an ultrasonic wave, so that the sensitivity of the piezoelectric transducer 100 can be increased.
- the piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention will be described below.
- the piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention is different from the piezoelectric transducer 100 in that the groove portion vertically penetrates the membrane portion. Therefore, the description of the same configuration as the piezoelectric transducer 100 according to the first embodiment of the present invention will not be repeated.
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention.
- the sectional view of the piezoelectric transducer 200 shown in FIG. 12 is shown in the same sectional view as the sectional view of the piezoelectric transducer 100 shown in FIG.
- the groove portion 224 penetrates the membrane portion 220 in the vertical direction.
- the sidewall surface of each of the plurality of groove portions 224 is composed of the piezoelectric layer 201, the lower electrode layer 203, and the active layer 204.
- FIG. 13 is a diagram showing a state in which a groove is formed in the lower electrode layer in the method for manufacturing the piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention. Since the steps up to the step of forming the groove portion 224 in the lower electrode layer 203 shown in FIG. 13 are the same as the method for manufacturing the piezoelectric transducer 100 according to Embodiment 1 of the present invention shown in FIGS. Do not repeat.
- FIG. 14 is a diagram showing a state in which a groove is formed in the active layer in the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention.
- the active layer 204 is patterned by a lift-off method or an etching method.
- the groove portion 224 is formed in the active layer 204.
- FIG. 15 is a diagram showing a state in which a recess is formed in the lower base in the method for manufacturing a piezoelectric transducer according to the second embodiment of the present invention.
- a recess 230 is formed in the lower base 111 by performing deep reactive ion etching on the lower base 111 from the lower surface side of the lower base 111.
- the recess 230 is formed in the upper base 112 by performing deep reactive ion etching on the upper base 112 from the lower surface of the upper base 112. Through these steps, the membrane part 220 in the present embodiment is formed, and the piezoelectric transducer 200 according to the second embodiment of the present invention as shown in FIG. 12 is manufactured.
- the groove portion 224 penetrates the membrane portion 220 in the vertical direction.
- the peripheral portion of the groove 224 in the connecting portion 223 is more easily deformed, and the residual stress of the membrane portion 220 can be further alleviated.
- 100, 100e, 200, 900 piezoelectric transducer 101, 201 piezoelectric layer, 102 upper electrode layer, 102x upper wiring layer, 102y upper electrode pad, 103, 203 lower electrode layer, 104, 204 active layer, 110 base, 111 lower Side base portion, 112 upper base portion, 120, 220 membrane portion, 121, 921 plate portion, 121R, 921R first connection area, 121S outer peripheral side surface, 122, 922 base end portion, 122R, 922R second connection area, 123, 223 , 923 connection part, 124, 224, 924 groove part, 130, 230 recessed part, L virtual straight line, S residual stress.
Landscapes
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
板状部(121)は、接続部(123)と上下方向の厚さ全体に亘って接続されている複数の第1接続領域(121R)を有している。複数の第1接続領域(121R)は、板状部(121)の外周側面(121S)の周方向に沿って互いに間隔をあけて位置している。基端部(122)は、接続部(123)と上下方向の厚さ全体に亘って接続されている複数の第2接続領域(122R)を有している。複数の第2接続領域(122R)は、上記周方向に沿って互いに間隔をあけて位置している。接続部(123)は、複数の第1接続領域(121R)のうちの任意の第1接続領域(121R)から、板状部(121)の外周側に延在して複数の第2接続領域(122R)のうちの任意の第2接続領域(122R)を通過する複数の仮想直線(L)上の各々において、メンブレン部(120)に設けられた少なくとも1つの溝部(124)によって不連続となる形状を有している。
Description
本発明は、圧電トランスデューサに関する。
トランスデューサにおけるメンブレン構造の構成を開示した先行文献として、特開2006-319712号公報(特許文献1)がある。特許文献1には、静電容量型超音波振動子が記載されている。静電容量型超音波振動子は、振動子セルから構成された振動子エレメントを集積してなる。振動子セルは、シリコン基板と、第1の電極と、第2の電極と、メンブレンと、メンブレン支持部とからなる。第1の電極は、シリコン基板の上面に配設されている。第2の電極は、第1の電極と対向し所定の空隙を隔てて配設されている。メンブレンは、第2の電極を支持している。メンブレン支持部は、メンブレンを支持している。メンブレンの端部は、メンブレンの中央部よりも相対的に変形しやすくする構造を有している。当該構造は、メンブレンの端部に設けられた少なくとも一列の溝である。メンブレンは略円形状をしており、溝は、メンブレン周縁部近傍に略同心円状に設けられている溝列である。溝は、略円弧状に複数形成されている。
圧電トランスデューサにおいては、メンブレン部は、圧電体層、上部電極層および下部電極層の各々を有する。これらの層が形成された際に、メンブレン部に残留応力が生ずる場合がある。
特許文献1に記載されているメンブレン構造においては、メンブレン部の中央部とメンブレン支持部とが、溝が設けられていない領域によって直線的に互いに接続されている部分が存在する。この場合、メンブレン部に設けられている溝によって残留応力を十分に緩和することができず、メンブレン部に撓みが生ずる、または、メンブレン部が外周側に引っ張られることがある。その結果、圧電トランスデューサの駆動時に、メンブレン部を所望の振動モードで励振させることができない、または、メンブレン部の上下方向の変位量が低下する。ひいては、圧電トランスデューサの入出力特性が低下する。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、残留応力の影響による入出力特性の低下を抑制することができる、圧電トランスデューサを提供することを目的とする。
本発明に基づく圧電トランスデューサは、基部と、メンブレン部とを備えている。メンブレン部は、基部に間接的に支持され、基部より上側に位置している。メンブレン部は、基部に重なっていない。メンブレン部は、板状部と、基端部と、接続部とを含んでいる。板状部は、上下方向から見たときに、外周側面を有している。基端部は、上下方向から見たときに、板状部の外周側に位置して、板状部と同心円状の円環状の外形を有している。接続部は、板状部と基端部とを互いに接続する。板状部は、圧電体層と、上部電極層と、下部電極層とを有している。上部電極層は圧電体層の上側に配置されている。下部電極層は、圧電体層を挟んで上部電極層の少なくとも一部に対向するように配置されている。板状部は、接続部と上下方向の厚さ全体に亘って接続されている複数の第1接続領域を有している。複数の第1接続領域は、板状部の外周側面の周方向に沿って互いに間隔をあけて位置している。基端部は、接続部と上下方向の厚さ全体に亘って接続されている複数の第2接続領域を有している。複数の第2接続領域は、上記周方向に沿って互いに間隔をあけて位置している。接続部は、複数の第1接続領域のうちの任意の第1接続領域から、板状部の外周側に延在して複数の第2接続領域のうちの任意の第2接続領域を通過する複数の仮想直線上の各々において、メンブレン部に設けられた少なくとも1つの溝部によって不連続となる形状を有している。
本発明によれば、圧電トランスデューサにおいて、残留応力の影響による入出力特性の低下を抑制することができる。
以下、本発明の各実施形態に係る圧電トランスデューサについて図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの構成を示す平面図である。図2は、図1に示した圧電トランスデューサについてII-II線矢印方向から見た断面図である。
図1は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの構成を示す平面図である。図2は、図1に示した圧電トランスデューサについてII-II線矢印方向から見た断面図である。
図1および図2に示すように、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサ100は、基部110と、メンブレン部120とを備えている。
図2に示すように、基部110は、下側基部111と上側基部112とを含んでいる。上側基部112は、下側基部111上に積層されている。上下方向から見たときに、下側基部111および上側基部112の中央には開口部が形成されている。これにより、本実施形態に係る圧電トランスデューサ100においては、下面側から凹部130が形成されている。
本実施形態において、下側基部111は、Siで構成されている。上側基部112はSiO2で構成されている。
図1に示すように、メンブレン部120は、上下方向から見たときに、仮想円形形状の外形を有している。
図2に示すように、メンブレン部120は、基部110に間接的に支持され、基部110より上側に位置している。メンブレン部120は、基部110に重なっていない。すなわち、メンブレン部120は、凹部130の上方に位置している。本実施形態においては、上下方向から見たときに、メンブレン部120の端部と、凹部130の端部すなわち基部110の内周端部とは略一致している。
図2に示すように、メンブレン部120は、後述する積層体で構成されている。積層体の一部は、メンブレン部120から外周側に延出している。積層体の延出している部分が、基部110の上面に位置している。このように、メンブレン部120は、基部110に間接的に支持されている。
図1および図2に示すように、メンブレン部120は、板状部121と、基端部122と、接続部123とを含んでいる。
図1に示すように、板状部121は、上下方向から見たときに、外周側面121Sを有している。本実施形態においては、外周側面121Sは、上下方向から見たときに、円形状である。外周側面121Sは、上下方向から見たときに、矩形状などの多角形状であってもよい。本実施形態に係る圧電トランスデューサ100においては、駆動時において、板状部121が上下方向に変位する。
基端部122は、上下方向から見たときに、板状部121の外周側に位置して、板状部121と同心円状の円環状の外形を有している。
接続部123は、上下方向から見たときに、メンブレン部120において板状部121の外周側面121Sから基端部122までの間を占める領域である。接続部123は、板状部121と基端部122とを互いに接続する。
図1および図2に示すように、接続部123においては、上面側から凹状に形成された溝部124が形成されている。本実施形態においては、接続部123に複数の溝部124が形成されている。
図1に示すように、本実施形態において、複数の溝部124の各々は、板状部121の外周側面121Sの周方向に沿って延在するように形成されている。複数の溝部124の各々は、外周側面121Sの径方向における幅が略一定となるように形成されている。
接続部123において、最内周側に位置する4つの溝部124の各々は、上記周方向に沿って延在し、かつ、互いに間隔をあけて位置している。最内周側に位置する4つの溝部124の各々は、上下方向から見たときに、内周側端部が板状部121の外周側面121S上に位置するように配置されている。本実施形態においては、最内周側に位置する溝部124が4つ形成されているが、最内周側に位置する溝部124の数は、4つに限られず、複数であればよい。
本実施形態においては、最内周側に位置する4つの溝部124の外周側の同一円周上において最内周側に位置する溝部124に対して周方向にずれるように、互いに間隔を開けて4つの溝部124が配置されている。具体的には、最内周側に位置する溝部124同士の間に位置する間隙部の外周側の領域に、対応する溝部124が位置するように、4つの溝部124が配置されている。
接続部123において、最外周側に位置する4つの溝部124の各々は、上記周方向に沿って延在し、かつ、互いに間隔をあけて位置している。最外周側に位置する4つの溝部124の各々は、上下方向から見たときに、外周側端部が基端部122の内周側端部と同一円周上に位置するように配置されている。本実施形態においては、最外周側に位置する溝部124が4つ形成されているが、最外周側に位置する溝部124の数は、4つに限られず、複数であればよい。
本実施形態においては、最外周側に位置する4つの溝部124の内周側の同一円周上において最外周側に位置する溝部124に対して周方向にずれるように、互いに間隔をあけて4つの溝部124が配置されている。具体的には、最外周側に位置する溝部124同士の間に位置する間隙部の内周側の領域に、対応する溝部124が位置するように、4つの溝部124が配置されている。
上記のように、本実施形態において、溝部124は、メッシュ状に配置されている。なお、本実施形態において、複数の溝部124は、上記周方向に沿って4列となるように配置されているが、上記周方向における複数の溝部124の列の数は、2列以上であれば特に限定されない。すなわち、複数の溝部124は、最内周側に位置する複数の溝部124と最外周側に位置する複数の溝部124とから構成されていてもよい。
図2に示すように、本実施形態において、複数の溝部124の各々の側壁面は、後述する圧電体層および下部電極層で構成されている。複数の溝部124の各々の底面は、後述する活性層の上面で構成されている。なお、溝部124は、メンブレン部120を上下方向に貫通していてもよい。
上記のように、メンブレン部120に溝部124が設けられていることにより、図1に示すように、板状部121は、接続部123と上下方向の厚さ全体に亘って接続されている4つの第1接続領域121Rを有している。4つの第1接続領域121Rは、板状部121の外周側面121Sの周方向に沿って互いに間隔をあけて位置している。
第1接続領域121Rは、上下方向から見たときに、接続部123において最内周側に位置する溝部124同士の間に位置する間隙部と隣接している。なお、第1接続領域121Rの数は、4つに限られず、複数であればよい。
図1に示すように、基端部122は、接続部123と上下方向の厚さ全体に亘って接続されている4つの第2接続領域122Rを有している。4つの第2接続領域122Rは、上記周方向に沿って互いに間隔をあけて位置している。
第2接続領域122Rは、上下方向から見たときに、接続部123において最外周側に位置する溝部124同士の間に位置する間隙部と隣接している。なお、第2接続領域122Rの数は、4つに限られず、複数であればよい。
図1に示すように、本実施形態に係る圧電トランスデューサ100においては、接続部123は、4つの第1接続領域121Rのうちの任意の第1接続領域121Rから、板状部121の外周側に延在して4つの第2接続領域122Rのうちの任意の第2接続領域122Rを通過する8本の仮想直線L上の各々において、3つの溝部124によって不連続となる形状を有している。ただし、上記仮想直線Lの数は、8本に限られず、複数であればよい。また、接続部123は、各仮想直線L上において少なくとも1つの溝部124によって不連続となる形状を有していればよい。
次に、板状部121、基端部122および接続部123の各々を構成する積層体について説明する。
図2に示すように、板状部121は、圧電体層101と、上部電極層102と、下部電極層103とを有している。
圧電体層101は、上下方向から見たときに、板状部121の全体に配置されている。圧電体層101は、多結晶材料で構成されていてもよいし、単結晶材料で構成されていてもよい。圧電体層101は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス、窒化アルミニウム(AlN)、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)またはタンタル酸リチウム(LiTaO3)などで構成されている。
図2に示すように、上部電極層102は圧電体層101の上側に配置されている。図1に示すように、上下方向から見たときに、上部電極層102は円形形状の外形を有しており、板状部121と同心円状となるように配置されている。上部電極層102は、上下方向から見たときに、板状部121と略同一の外形を有していてもよい。
上部電極層102は、Ptなどの導電性を有する材料で構成されている。上部電極層102と圧電体層101との間に、Tiなどで構成された密着層が配置されていてもよい。
図2に示すように、下部電極層103は、圧電体層101を挟んで上部電極層102の少なくとも一部に対向するように配置されている。図2に示すように、本実施形態においては、上下方向から見たときに、下部電極層103は板状部121の外形と略同一の外形を有している。下部電極層103は、上下方向から見たときに、板状部121より内側に位置する外形を有していてもよい。
下部電極層103は、Ptなどの導電性を有する材料で構成されている。下部電極層103と圧電体層101との間に、Tiなどで構成された密着層が配置されていてもよい。
図2に示すように、本実施形態において、板状部121は、さらに活性層104を有している。活性層104は、板状部121において下部電極層103の下側に配置されている。本実施形態において、活性層104はSiで構成されている。下部電極層103と活性層104との間には、SiO2などで構成された絶縁層が配置されていてもよい。
図1および図2に示すように、本実施形態において、接続部123および基端部122の各々は、上部電極層102から延設された上部配線層102xを有している。図1に示すように、上部配線層102xは、接続部123において、複数の溝部124を迂回するようにして、内周側から外周側にかけて配設されている。
上部配線層102xは、上下方向から見たときに、基端部122より外周側に配置された上部電極パッド102yに接続されている。
図2に示すように、本実施形態においては、接続部123および基端部122の各々は、さらに、圧電体層101、下部電極層103および活性層104を有している。これらの層において、接続部123および基端部122の各々を構成している部分は、板状部121を構成している部分と連続している。
図1および図2に示すように、本実施形態においては、圧電体層101、下部電極層103および活性層104によって構成される積層体は、基端部122より外側に延出して、基部110に支持されている。
図1に示すように、基端部122より外周側に延出した圧電体層101には、下側に配置された下部電極層103の一部を露出させるための開口部が形成されている。
以下、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサ100の製造方法について説明する。
図3は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの製造方法において、活性層の上面に下部電極層を設けた状態を示す断面図である。図3に示すように、リフトオフ法、めっき法、または、エッチング法などにより、活性層104の上面に下部電極層103を設ける。
なお、本実施形態において、下側基部111、上側基部112および活性層104を有する積層体は、いわゆるSOI(Silicon on Insulator)基板として予め準備される。
図4は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの製造方法において、下部電極層の上面に圧電体層を設けた状態を示す断面図である。図4に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法またはPVD(Physical Vapor Deposition)法などにより、下部電極層103の上面に、圧電体層101を設ける。
図5は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの製造方法において、圧電体層の上面に上部電極層を設けた状態を示す断面図である。図5に示すように、リフトオフ法、めっき法、または、エッチング法などにより、圧電体層101の上面に、上部電極層102を設ける。
図6は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの製造方法において、上部電極層の一部を上部配線層に形成した状態を示す断面図である。図6に示すように、リフトオフ法またはエッチング法などにより、上部電極層102をパターニングする。これにより、上部電極層102の外形が画定されるとともに、圧電体層101上に上部配線層102xおよび上部電極パッド102yが設けられる。
図7は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの製造方法において、圧電体層に溝部を形成した状態を示す図である。図7に示すように、リフトオフ法またはエッチング法などにより、圧電体層101をパターニングする。これにより、圧電体層101に溝部124が形成される。なお、圧電体層101においては、溝部124の形成とともに、下部電極層103を露出させるための開口部が形成されてもよい。
図8は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの製造方法において、下部電極層に溝部を形成した状態を示す図である。図8に示すように、リフトオフ法またはエッチング法などにより、下部電極層103をパターニングする。これにより、下部電極層103に溝部124が形成される。
図9は、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサの製造方法において、下側基部に凹部が形成された状態を示す図である。図9に示すように、下側基部111の下面側から下側基部111に対して深掘反応性イオンエッチング(Deep RIE:Deep Reactive Ion Etching)をすることにより、下側基部111において凹部130が形成される。
さらに、上側基部112の下側面から上側基部112に対して深掘反応性イオンエッチングをすることにより、上側基部112において凹部130が形成される。これらの工程により、本実施形態におけるメンブレン部120が形成され、図2に示すような本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサ100が製造される。
ここで、本実施形態に係る圧電トランスデューサ100の駆動時の動作について説明する。本実施形態に係る圧電トランスデューサ100が音波または超音波を発生する際は、上部電極パッド102yと露出した下部電極層103との間に電圧が印加される。そして、上部配線層102xおよび下部電極層103の各々を通じて、板状部121において上部電極層102と下部電極層103とに挟まれて位置する圧電体層101に電圧が印加される。これにより、上部電極層102、下部電極層103および活性層104に拘束された圧電体層101に歪みが生ずるため、メンブレン部120が上下方向に屈曲振動する。これにより、音波または超音波が発生する。
本実施形態に係る圧電トランスデューサ100が音波または超音波を検出する際は、音波または超音波によりメンブレン部120が屈曲振動することによって圧電体層101が歪み、このとき圧電体層101に作用した応力によって圧電体層101の内部において電荷が誘起される。これにより、上部電極層102と下部電極層103との間に生じた電位差が、上部電極パッド102yおよび露出した下部電極層103から検出される。このように、音波または超音波を圧電トランスデューサ100によって検出することができる。
本実施形態に係る圧電トランスデューサ100においては、接続部123に複数の溝部124が形成されていることにより、メンブレン部120に生じた残留応力を緩和することができる、具体的には、板状部121に生じた残留応力が、接続部123を通じて基端部122および基部110に負荷されることを抑制することができる。
以下、本実施形態に係る圧電トランスデューサ100における応力緩和のメカニズムについて、実施例および比較例に基づいて説明する。
図10は、比較例に係る圧電トランスデューサのメンブレン部の一部を示す平面図である。図10に示すように、比較例に係る圧電トランスデューサ900の接続部923は、第1接続領域921Rから板状部921の外周側に延在して第2接続領域922Rを通過する仮想直線L上において連続している形状を有している。具体的には、接続部923の一部は、板状部921の径方向に直線状に延在して、板状部921の第1接続領域921Rと基端部922の第2接続領域922Rとを互いに接続している。
比較例に係る圧電トランスデューサ900においては、板状部921に生じた残留応力Sが、第1接続領域921Rから、直線状に延在している接続部923の一部を通じて第2接続領域922Rに作用する。そのため、メンブレン部に設けられている溝部924によって残留応力Sを十分に緩和することができず、残留応力Sによって、メンブレン部に撓みが生ずる、または、メンブレン部が外周側に引っ張られる。
図11は、実施例に係る圧電トランスデューサのメンブレン部の一部を示す平面図である。図11に示すように、実施例に係る圧電トランスデューサ100eの接続部123においては、第1接続領域121Rから板状部121の外周側に延在して第2接続領域122Rを通過する全ての仮想直線L上に、少なくとも1つの溝部124が配置されている。すなわち、全ての仮想直線Lは、少なくとも1つの溝部124と交差している。これにより、接続部123には、第1接続領域121Rと第2接続領域122Rとを直線的に接続する部分が存在しない。
実施例に係る圧電トランスデューサ100eにおいては、板状部121に生じた残留応力Sが、第1接続領域121Rから、溝部124を迂回して第2接続領域122Rに作用する。図11に示すように、板状部121に生じた残留応力Sが、第1接続領域121Rから第2接続領域122Rに作用する際、接続部123における溝部124周辺の部分が変形する。接続部123における溝部124周辺の部分の変形によって、第2接続領域122Rに作用する残留応力Sが低減される。
このように、実施例に係る圧電トランスデューサ100eにおいては、第1接続領域121Rから第2接続領域122Rまでの残留応力Sが伝達される経路を長くするとともに、接続部123における溝部124周辺の部分の変形によって残留応力Sを低減することにより、残留応力Sを十分に緩和することができる。その結果、圧電トランスデューサ100eにおいては、残留応力Sによって、メンブレン部に撓みが生ずる、または、メンブレン部が外周側に引っ張られる、ことを抑制することができる。
よって、圧電トランスデューサ100eの駆動時に、メンブレン部を所望の振動モードで励振させることができるとともに、メンブレン部の上下方向の変位量の低下を抑制することができる。ひいては、圧電トランスデューサ100eの入出力特性の低下を抑制することができる。
上記のように、本実施形態に係る圧電トランスデューサ100においては、接続部123は、複数の第1接続領域121Rのうちの任意の第1接続領域121Rから、板状部121の外周側に延在して複数の第2接続領域122Rのうちの任意の第2接続領域122Rを通過する複数の仮想直線L上の各々において、メンブレン部120に設けられた少なくとも1つの溝部124によって不連続となる形状を有している。
これにより、上述のようにメンブレン部120における残留応力をメンブレン部120に設けられている溝部124によって緩和することができる。その結果、残留応力の影響による圧電トランスデューサ100の入出力特性の低下を抑制することができる。
本実施形態に係る圧電トランスデューサ100においては、溝部124は、メッシュ状に配置されている。これにより、音波または超音波の発生時、および、音波または超音波の検出時に、メンブレン部120が容易に振動するため、圧電トランスデューサ100の感度を高めることができる。
(実施形態2)
以下、本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサについて説明する。本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサは、溝部がメンブレン部を上下方向に貫通している点が、圧電トランスデューサ100と異なる。よって、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサ100と同様である構成については説明を繰り返さない。
以下、本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサについて説明する。本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサは、溝部がメンブレン部を上下方向に貫通している点が、圧電トランスデューサ100と異なる。よって、本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサ100と同様である構成については説明を繰り返さない。
図12は、本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサの構成を示す断面図である。図12に示す圧電トランスデューサ200の断面図は、図2に示す圧電トランスデューサ100の断面図と同一の断面視にて図示している。
図12に示すように、本実施形態に係る圧電トランスデューサ200においては、溝部224は、メンブレン部220を上下方向に貫通している。複数の溝部224の各々は、側壁面が圧電体層201、下部電極層203および活性層204で構成されている。
以下、本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサ200の製造方法について説明する。
図13は、本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサの製造方法において、下部電極層に溝部を形成した状態を示す図である。図13に示す下部電極層203に溝部224を形成する工程までの工程は、図3から図8までに示す本発明の実施形態1に係る圧電トランスデューサ100の製造方法と同じであるため、説明を繰り返さない。
図14は、本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサの製造方法において、活性層に溝部を形成した状態を示す図である。図14に示すように、リフトオフ法またはエッチング法などにより、活性層204をパターニングする。これにより、活性層204に溝部224が形成される。
図15は、本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサの製造方法において、下側基部に凹部が形成された状態を示す図である。図15に示すように、下側基部111の下面側から下側基部111に対して深掘反応性イオンエッチングをすることにより、下側基部111において凹部230が形成される。
さらに、上側基部112の下側面から上側基部112に対して深掘反応性イオンエッチングをすることにより、上側基部112において凹部230が形成される。これらの工程により、本実施形態におけるメンブレン部220が形成され、図12に示すような本発明の実施形態2に係る圧電トランスデューサ200が製造される。
上記のように、本実施形態においては、溝部224は、メンブレン部220を上下方向に貫通している。これにより、接続部223における溝部224の周辺部分がより変形しやすくなり、メンブレン部220の残留応力をさらに緩和することができる。
上述した実施形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100,100e,200,900 圧電トランスデューサ、101,201 圧電体層、102 上部電極層、102x 上部配線層、102y 上部電極パッド、103,203 下部電極層、104,204 活性層、110 基部、111 下側基部、112 上側基部、120,220 メンブレン部、121,921 板状部、121R,921R 第1接続領域、121S 外周側面、122,922 基端部、122R,922R 第2接続領域、123,223,923 接続部、124,224,924 溝部、130,230 凹部、L 仮想直線、S 残留応力。
Claims (3)
- 基部と、
前記基部に間接的に支持され、前記基部より上側に位置するメンブレン部とを備え、
前記メンブレン部は、前記基部に重なっておらず、かつ、
上下方向から見たときに、外周側面を有する板状部と、
上下方向から見たときに、前記板状部の外周側に位置して、前記板状部と同心円状の円環状の外形を有する基端部と、
前記板状部と前記基端部とを互いに接続する接続部とを含み、
前記板状部は、圧電体層と、該圧電体層の上側に配置された上部電極層と、前記圧電体層を挟んで前記上部電極層の少なくとも一部に対向するように配置された下部電極層とを有し、
前記板状部は、前記接続部と上下方向の厚さ全体に亘って接続されている複数の第1接続領域を有し、
前記複数の第1接続領域は、前記板状部の前記外周側面の周方向に沿って互いに間隔をあけて位置しており、
前記基端部は、前記接続部と上下方向の厚さ全体に亘って接続されている複数の第2接続領域を有し、
前記複数の第2接続領域は、前記周方向に沿って互いに間隔をあけて位置しており、
前記接続部は、前記複数の第1接続領域のうちの任意の第1接続領域から、前記板状部の外周側に延在して前記複数の第2接続領域のうちの任意の第2接続領域を通過する複数の仮想直線上の各々において、前記メンブレン部に設けられた少なくとも1つの溝部によって不連続となる形状を有している、圧電トランスデューサ。 - 前記溝部は、メッシュ状に配置されている、請求項1に記載の圧電トランスデューサ。
- 前記溝部は、前記メンブレン部を上下方向に貫通している、請求項1または請求項2に記載の圧電トランスデューサ。
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