压电元件、压电传感器、电子设备及压电元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种压电元件、压电传感器、电子设备及压电元件的制造方法。压电元件包括：支撑体，具有能够沿厚度方向变位的变位部；下部电极层，形成在上述支撑体上，在平面图中，具有设置在所述变位部内的下部电极主体部以及与所述下部电极主体部连接并跨到外侧区域地设置的下部电极丝部；第一压电体层，在所述平面图中，在所述变位部内形成在所述下部电极主体部上；上部电极层，在所述平面图中，形成为跨到外侧区域，并且至少一部分层压在所述第一压电体层上且与所述下部电极层绝缘；以及第二压电体层，在所述支撑体上覆盖所述下部电极丝部的至少一部分地形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在薄膜上形成有压电体的压电元件、具有压电元件的压电传感器、电子设备以及压电元件的制造方法。
技术介绍
目前众所周知有这样的压电元件(超声波元件)在支撑膜上层压压电体，向压电体施加电压使其振动，从而使支撑膜振动，输出超声波(例如，参见专利文献1)。该专利文献1的超声波元件具有压电振子，所述压电振子是在隔膜上通过电极金属膜将压电体薄膜夹在中间。该超声波元件通过对上层和下层的电极金属膜施加电压，从而使压电体薄膜振动，形成压电体薄膜的隔膜也进行振动，输出超声波。在先技术文献日本专利文献特开2006-2^901号公报但在制造上述专利文献1的超声波元件时，一般在隔膜上面形成下层的电极金属膜，并在其上层形成压电体薄膜，之后，对该压电体薄膜进行蚀刻处理，从而图案化成规定形状。上层的电极金属层的形成也一样，在下层的电极金属膜、压电体薄膜的上层形成电极金属层，对该电极金属层进行蚀刻处理，从而图案化成规定形状。但是，在上述的反复蚀刻的方法中，在进行压电体薄膜的蚀刻和上层侧的电极金属层的蚀刻时，也蚀刻到了下层侧的电极金属层(过蚀刻)，下层的电极金属膜的膜厚变小。一旦电极金属膜的膜厚变小，电阻会增大，则产生例如耗电增加、输出的超声波声压降低、很难进行高频控制的问题。本专利技术鉴于上述问题，目的是提供一种可降低电极的电阻的压电元件、压电传感器、电子设备以及压电元件的制造方法。
技术实现思路
本专利技术的压电元件的特征在于，包括支撑体，具有能够沿厚度方向变位的变位部；下部电极层，在从上述变位部的厚度方向观察上述支撑体的平面图中，上述下部电极层在上述支撑体上具有设置在上述变位部的外周边缘的内侧区域的下部电极主体部以及与上述下部电极主体部连接并从上述变位部的外周边缘的内侧区域跨到外侧区域设置的下部电极丝部；第一压电体层，在上述平面图中，在上述变位部的外周边缘的内侧区域中设置在上述下部电极主体部上；上部电极层，在上述平面图中，从上述变位部的外周边缘的内侧区域跨到外侧区域，上述上部电极层的至少一部分层压在上述第一压电体层上且与上述下部电极层绝缘；以及第二压电体层，在上述支撑体上覆盖上述下部电极丝部的至少一部分地设置。另外，具有本专利技术上述的变位部的支撑体示例为这样的结构例如，在基板上形成通孔或凹部等开口部，并形成支撑膜，以闭塞该开口部，从而开口部上的支撑膜成为可以沿膜厚方向变位的变位部。而且，也可以是经由架桥部将变位部保持在形成于基板上的上述4开口部上的结构等。也可以是例如在支撑体上形成凹形槽，该凹形槽的底部成为可以沿厚度方向变位的变位部的结构。也可以构成为在基板上形成通孔或凹槽等的开口部，使具有弹性大于基板的易弯曲的弹性部件与该开口部接合，弹性部件进行变位等。另外，为了使中心点的变位量最大，变位部也可以构成为将变位部的整个外周边缘保持在支撑体的主体部分、或者以均勻间隔保持外周边缘，为了使变位部的一端部的变位量最大，变位部也可以构成为将另一端部保持在支撑体的主体部分上等。在本专利技术中，将第一压电体层层压在下部电极层的下部电极主体部，并将第二压电体层层压在下部电极层的下部电极丝部的至少一部分上。因此，下部电极层被第一压电体层、第二压电体层覆盖保护，从而在形成压电元件的压电体层、上部电极层时，下部电极层不会形成过蚀刻，可以抑制下部电极层的电阻增大，可以提供低电阻的压电元件。对于这样的低电阻的压电元件，在向下部电极层和上部电极层之间施加电压使变位部振动的情况下，可以用低功耗得到大振幅的振动，可以促进节约能源。另外，在通过从第一压电体层输出的电流值来检测支撑膜的变位量的情况下，由于下部电极丝部的电阻小，因此可以抑制从第一压电体层输出的电流损失，可以高精度地检测支撑膜的变位。另外，虽然考虑到上述的下部电极层的过蚀刻，可以事先增加厚度尺寸形成下部电极层，但这种情况下，由于在层压压电膜的部分未形成过蚀刻，因此存在下部电极层的厚度增加，压电膜以及上部电极层的层压部分的总厚度尺寸也增加的问题。而本专利技术不用预测下部电极层的过蚀刻引起的电阻增大或膜厚偏差就可以设定下部电极层的膜厚尺寸，也可以实现压电元件的薄形化。而且，也可以在下部电极丝部上形成与第一压电体层相同材料的第二压电体层， 这种情况下，可以在形成第一压电体层的同时形成第二压电体层。因此，与为了保护下部电极丝部而另外使用保护层等的情况相比，压电元件的制造也简单，可以削减制造成本。对于本专利技术的电子元件，优选构成为在上述平面图中，上述第二压电体层设置在不与上述变位部的外周边缘重叠的位置。如果使变位部与第一压电体层的振动连动变位或者通过来自外部的应力使变位部变位，通过将变位部的边缘部分形成薄的膜厚，从而可以增加该变位部的变位量。此处， 第二压电体层由于设置在不与变位部的边缘部重叠的位置，因此，变位部的边缘部附近的厚度不会增加。因此，即使在由于第一压电体层的振动使变位部变位的情况下、通过外力使变位部变位的情况下，也可以增加其变位量。因此，例如在使变位部振动、输出超声波的情况下，与第二压电体层也层压在变位部的边缘上的情况相比，能够以低功耗增加变位部的振幅，能够输出更大声压的超声波。另外，在接收超声波的情况下，可以通过接收到的超声波加大变位部的振动，因此，可以提高接收灵敏度，可以高精度地检测超声波。对于本专利技术的压电元件，也可以构成为在上述第二压电体层上设置有配线层。在本专利技术中，通过在压电元件上形成配线层，从而能够分离该配线层和下部电极层。另外，如果在一个平面基板上形成多个配线图案，则有可能基板的大小等限制了各配线图案的线宽，电阻也要增大。而在本专利技术中，通过在第二压电体层上也形成配线层， 从而能够在基板上和第二压电体层上通过双层结构形成配线图案。因此，与在一个基板上形成多个配线图案的情况相比，能够缩小基板的尺寸，也能够防止电阻增大。另外，也可以构成为上述配线层被电连接在上述下部电极丝部的相互不同的两点间。在本专利技术中，配线层连接下部电极层的不同的两点之间。因此，在下部电极层的这两点之间能够通过下部电极层和配线层流通电流，能够进一步降低电阻。对于本专利技术的压电元件，优选构成为上述下部电极丝部包括元件连接线，在上述平面图中，上述元件连接线从上述变位部的外周边缘的内侧区域跨到外侧区域并与上述下部电极主体部连接；以及下部电极配线，上述下部电极配线与上述元件连接线连接并设置在上述变位部的外周边缘的外侧区域，在上述平面图中，上述下部电极配线的线宽小于上述元件连接线的线宽，上述第二压电体层覆盖上述下部电极配线地设置。在本专利技术中，第二压电体层覆盖在下部电极丝部中的线宽小的下部电极配线上。由于线宽越大下部电极丝部的电阻越低，因此，优选增大线宽地形成下部电极丝部。但是，实际上如果将压电元件配置在基板上，由于其他元件或其配线图案的关系等，不能充分确保下部电极配线的线宽，有可能小于元件连接线。这种情况下，在压电体层和上部电极的图案化时，如果下部电极配线形成过蚀刻，下部电极配线的电阻将进一步增大。而在本专利技术中，第二压电体层层压在这样的线宽变小的下部电极配线上。因此，在压电体层和上部电极的图案化时，下部电极配线不会形成过蚀刻，能够防止电阻增大。本专利技术的压电传感器的特征在于，具有多个上述的压电元件，这些压电元件配置成阵列状。在本专利技术中，压电本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种压电元件，其特征在于，包括：支撑体，具有能够沿厚度方向变位的变位部；下部电极层，在从所述变位部的厚度方向观察所述支撑体的平面图中，所述下部电极层在所述支撑体上具有设置在所述变位部的外周边缘的内侧区域的下部电极主体部以及与所述下部电极主体部连接并从所述变位部的外周边缘的内侧区域跨到外侧区域设置的下部电极丝部；第一压电体层，在所述平面图中，在所述变位部的外周边缘的内侧区域中设置在所述下部电极主体部上；上部电极层，在所述平面图中，从所述变位部的外周边缘的内侧区域跨到外侧区域，所述上部电极层的至少一部分层压在所述第一压电体层上且与所述下部电极层绝缘；以及第二压电体层，被设置为在所述支撑体上覆盖所述下部电极丝部的至少一部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松田洋史，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP