壓電裝置及電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本公開涉及一種壓電裝置及電子設(shè)備，其中，壓電裝置包括振子、壓電驅(qū)動(dòng)單元、以及第一壓電檢測(cè)器。振子包括第一表面、沿第一軸方向形成的第一凹槽、以及平行于第一凹槽形成的第二凹槽。壓電驅(qū)動(dòng)單元包括被設(shè)置在第一凹槽中并在正交于第一軸方向以及平行于第一表面的第二軸方向中彼此相對(duì)的第一電極對(duì)，以及被設(shè)置在第一電極對(duì)之間并且能夠使得振子振動(dòng)的第一壓電體。第一壓電檢測(cè)器包括被設(shè)置在第二凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)的第二電極對(duì)，以及被設(shè)置在第二電極對(duì)之間并且能夠檢測(cè)振子的振動(dòng)的第二壓電體。
【專利說(shuō)明】壓電裝置及電子設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年6月12日提交的日本優(yōu)先專利申請(qǐng)JP2013-123355的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及應(yīng)用于例如振蕩裝置或振動(dòng)陀螺儀傳感器的壓電裝置以及包括該壓電裝置的電子設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0004]作為消費(fèi)者角速度傳感器，振動(dòng)陀螺儀傳感器被廣泛使用。振動(dòng)陀螺儀傳感器以振子以預(yù)定頻率振動(dòng)的方式檢測(cè)角速度以及在振子中生成的科里奧利(Cor1lis)力由壓電元件或其類似物檢測(cè)。陀螺儀傳感器被安裝在例如電子設(shè)備，例如攝像機(jī)，攝像機(jī)，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，以及汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中，陀螺儀傳感器被分別用作例如搖動(dòng)檢測(cè)、動(dòng)作檢測(cè)和方向檢測(cè)的傳感器。
[0005]例如，日本專利N0.4858662(在下文中，被稱為專利文獻(xiàn)I)描述加速度傳感器，其包括環(huán)狀框架，促使所述框架在預(yù)定平面內(nèi)振蕩的驅(qū)動(dòng)部件，以及檢測(cè)角速度的檢測(cè)部件。所述框架具有彼此相對(duì)的第一組梁(beam)，以及正交于第一組梁并彼此相對(duì)的第二組梁。所述驅(qū)動(dòng)部件包括被設(shè)置在所述梁中的多個(gè)壓電元件，并且在當(dāng)?shù)谝唤M和第二組梁中的一組彼此更接近，而另外一組彼此分離時(shí)，以及在當(dāng)一組梁彼此分離，另外一組彼此更接近時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)部件促使所述框架以振蕩模式在預(yù)定平面內(nèi)振蕩。檢測(cè)部件包括壓電元件，所述壓電元件能夠基于框架在預(yù)定平面內(nèi)的變形量，檢測(cè)圍繞垂直于所述預(yù)定平面的軸的角速度。
[0006]使用用于驅(qū)動(dòng)單元的壓電膜的壓電裝置通常利用壓電膜以正交于電壓施加方向的方向擴(kuò)張和收縮的壓電特性。例如，在專利文獻(xiàn)I中描述的角速度傳感器中，驅(qū)動(dòng)單元和檢測(cè)器中各自具有下部電極層、壓電材料層和上部電極層的層疊結(jié)構(gòu)，以及被設(shè)置在框架的相同表面上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]近年來(lái)，例如，在包括由壓電元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)單元和檢測(cè)器的陀螺儀傳感器中，可能會(huì)發(fā)生不期望的諧振模式的振蕩，從而無(wú)法產(chǎn)生期望諧振模式的穩(wěn)定振蕩。因此，很難提高角速度的檢測(cè)精度。
[0008]鑒于上述情況，提供能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期諧振模式的穩(wěn)定振蕩的壓電裝置和包括壓電裝置的電子設(shè)備是可取的。
[0009]根據(jù)本公開的實(shí)施方式，其提供包括振子、壓電驅(qū)動(dòng)單元和第一壓電檢測(cè)器的壓電裝置。
[0010]振子包括第一表面、第一凹槽和第二凹槽。第一凹槽在第一表面中沿第一軸方向形成。第二凹槽平行于第一凹槽在第一表面中形成。
[0011]壓電驅(qū)動(dòng)單元包括第一電極對(duì)和第一壓電體。第一電極對(duì)被設(shè)置在第一凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)，第二軸方向正交于第一軸方向并且平行于第一表面。第一壓電體被設(shè)置在第一電極對(duì)之間。壓電驅(qū)動(dòng)單兀被配置為能夠由于在第一電極對(duì)之間的電壓施加而使振子在平行于第一表面的平面中振動(dòng)。
[0012]第一壓電檢測(cè)器包括第二電極對(duì)和第二壓電體。第二電極對(duì)被設(shè)置在第二凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)。第二壓電體被設(shè)置在第二電極對(duì)之間。第一壓電檢測(cè)器被配置為能夠檢測(cè)在平行于第一表面的平面中的振子的振動(dòng)。
[0013]在壓電裝置中，從第一電極對(duì)到第一壓電體的電壓施加方向與振子的激勵(lì)方向被配置為彼此一致。由此，在平行于第一表面的平面中使得振子穩(wěn)定振蕩以及由第一壓電檢測(cè)器高度精確檢測(cè)在這個(gè)平面中的振子的振動(dòng)是可能的。
[0014]振子可以進(jìn)一步包括在與第一軸方向和第二軸方向正交的第三軸方向中與第一表面相對(duì)的第二表面，并且第一凹槽可以形成具有從第一表面延伸到第二表面的深度并包括兩個(gè)側(cè)表面部分。在這種情況下，第一凹槽的兩個(gè)側(cè)表面部分被壓電驅(qū)動(dòng)單元覆蓋。
[0015]由此，抑制振子在不同于第一表面的向內(nèi)方向的方向中的振蕩是可能的，因此，在第一表面的向內(nèi)方向的穩(wěn)定振蕩可以實(shí)現(xiàn)。
[0016]振子可以進(jìn)一步包括在第一軸方向延伸并在第二軸方向布置的多個(gè)臂。壓電驅(qū)動(dòng)單元和第一壓電檢測(cè)器中的每個(gè)可以被設(shè)置在多個(gè)臂的至少一個(gè)臂中。
[0017]壓電驅(qū)動(dòng)單元和第一壓電檢測(cè)器可以被設(shè)置在相同臂或不同臂中。
[0018]多個(gè)臂可以包括第一臂和第二臂。在這種情況下，壓電驅(qū)動(dòng)單元可以被設(shè)置在第一臂和第二臂的每個(gè)中，以及被配置為能夠在平行于第一表面的平面中使得第一臂和第二臂以相反的相位振動(dòng)。
[0019]由此，例如，配置用于檢測(cè)圍繞第一軸的角速度的振子是可能的。
[0020]振子可以進(jìn)一步包括一對(duì)第一梁，一對(duì)第二梁，以及多個(gè)連接部。該一對(duì)第一梁在第一軸方向延伸并在第二軸方向彼此相對(duì)。該一對(duì)第二梁在第二軸方向延伸并在第一軸方向彼此相對(duì)。多個(gè)連接部在第一梁與第二梁之間連接。
[0021]在這種情況下，壓電驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置在第一梁和第二梁中的至少一個(gè)梁中，使得框體以當(dāng)一對(duì)第一梁和一對(duì)第二梁中的一對(duì)梁彼此靠攏時(shí)，另一對(duì)梁彼此分開，以及當(dāng)一對(duì)梁彼此分開時(shí)，另一對(duì)梁彼此靠攏的振動(dòng)模式振動(dòng)。
[0022]由此，例如，配置用于檢測(cè)圍繞垂直于第一表面的軸的角速度的振子是可能的。壓電裝置可以進(jìn)一步包括支持部、耦接部以及電極結(jié)構(gòu)。
[0023]支持部被配置為支持振子。耦接部被配置為在振子與支持部之間彈性連結(jié)。電極結(jié)構(gòu)被設(shè)置在耦接部中，并被配置為能夠靜電檢測(cè)振子在平行于第一表面的平面中相對(duì)于支持部的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0024]由此，基于電極結(jié)構(gòu)的電容變化，檢測(cè)作用于振子的在平面內(nèi)方向的加速度是可能的。
[0025]壓電裝置可以進(jìn)一步包括第二壓電檢測(cè)器。
[0026]第二壓電檢測(cè)器被設(shè)置在第一表面中并被配置為能夠檢測(cè)在垂直于第一表面的平面中的振子的振動(dòng)。
[0027]由此，由第二壓電檢測(cè)器檢測(cè)繞振子的軸作用的角速度是可能的。
[0028]第一凹槽可以包括彼此平行布置的多個(gè)凹槽。在這種情況下，第一電極對(duì)包括被設(shè)置在多個(gè)凹槽中并且彼此平行電連接的多個(gè)電極對(duì)。第一壓電體包括被設(shè)置在多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
[0029]可供選擇地，第一電極對(duì)可以包括被設(shè)置在第一凹槽中并且彼此平行電連接的多個(gè)電極對(duì)。在這種情況下，第一壓電體包括被設(shè)置在多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
[0030]由此，增加壓電驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)力是可能的。
[0031]第二凹槽可以包括彼此平行布置的多個(gè)凹槽。第二電極對(duì)包括被設(shè)置在多個(gè)凹槽中并且彼此電串聯(lián)連接的多個(gè)電極對(duì)。第二壓電體包括被設(shè)置在多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
[0032]可供選擇地，第二電極對(duì)可以包括被設(shè)置在第二凹槽中并且彼此電串聯(lián)連接的多個(gè)電極對(duì)。在這種情況下，第二壓電體包括被設(shè)置在多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
[0033]由此，增加第一壓電檢測(cè)器的檢測(cè)電壓是可能的。
[0034]根據(jù)本公開的實(shí)施方式，其提供壓電裝置。壓電裝置包括振子、壓電驅(qū)動(dòng)單元、以及第一壓電檢測(cè)器。
[0035]振子包括第一表面、第一凹槽和第二凹槽。第一凹槽在第一表面中沿第一軸方向形成。第二凹槽在第一表面中平行于第一凹槽形成。
[0036]壓電驅(qū)動(dòng)單元包括第一電極對(duì)和第一壓電體。第一電極對(duì)被設(shè)置在第一凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)，第二軸方向正交于第一軸方向并且平行于第一表面。第一壓電體被設(shè)置在第一電極對(duì)之間。壓電驅(qū)動(dòng)單兀被配置為能夠由于在第一電極對(duì)之間的電壓施加而使得振子在平行于第一表面的平面中振動(dòng)。
[0037]第一壓電檢測(cè)器包括第二電極對(duì)和第二壓電體。第二電極對(duì)被設(shè)置在第二凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)。第二壓電體被設(shè)置在第二電極對(duì)之間。第一壓電檢測(cè)器被配置為能夠檢測(cè)在平行于第一表面的平面中的振子的振動(dòng)。
[0038]如上，根據(jù)本公開的實(shí)施方式，實(shí)現(xiàn)預(yù)期諧振模式的穩(wěn)定振蕩是可能的。
[0039]如附圖所示，根據(jù)本公開最佳模式實(shí)施方式的下列【具體實(shí)施方式】，本公開的這些和其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1是示出根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式的壓電裝置的配置的示意性立體圖；
[0041]圖2示出根據(jù)第一實(shí)施方式的臂的主要部分橫截面視圖，其示出壓電裝置中的壓電驅(qū)動(dòng)單元的配置；
[0042]圖3示出根據(jù)第一實(shí)施方式的臂的主要部分橫截面視圖，其示出壓電裝置中的壓電檢測(cè)器的配置；
[0043]圖4A和圖4B示出解釋以d31模式驅(qū)動(dòng)的壓電體的運(yùn)動(dòng)示例的示意圖；
[0044]圖5A和圖5B是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的壓電裝置的典型運(yùn)動(dòng)示例的主要部分立體圖；
[0045]圖6A和圖6B是示出根據(jù)對(duì)比示例的振蕩器的配置示例的主要部分立體圖和橫截面視圖；
[0046]圖7A到圖7D示出根據(jù)第一實(shí)施方式，解釋制造壓電裝置的方法的主要部分的過(guò)程的橫截面視圖；
[0047]圖8示出根據(jù)本公開的第二實(shí)施方式的壓電裝置的示意性立體圖及其主要部分橫截面視圖；
[0048]圖9A到圖9D示出根據(jù)第二實(shí)施方式，解釋制造壓電裝置的方法的主要部分的過(guò)程的橫截面視圖；
[0049]圖10是簡(jiǎn)要示出根據(jù)本公開的第三實(shí)施方式的壓電裝置的配置的平面視圖；
[0050]圖11示出根據(jù)第三實(shí)施方式的根據(jù)所述壓電裝置的所述壓電裝置的橫截面視圖；
[0051]圖12是示出根據(jù)第三實(shí)施方式的壓電裝置的運(yùn)動(dòng)示例的示意性平面視圖；
[0052]圖13A和圖13B示出根據(jù)第三實(shí)施方式，解釋壓電裝置的另一種運(yùn)動(dòng)示例的主要部分示意性立體圖；
[0053]圖14是簡(jiǎn)要示出根據(jù)本公開的第四實(shí)施方式的壓電裝置的配置的平面視圖；
[0054]圖15示出根據(jù)第四實(shí)施方式的壓電裝置的主要部分橫截面視圖；
[0055]圖16A到圖16C是示出根據(jù)本公開的第五實(shí)施方式的壓電裝置中的壓電驅(qū)動(dòng)單元的配置及其等效電路圖的主要部分平面視圖；
[0056]圖17A和圖17B是示出根據(jù)本公開的第五實(shí)施方式的壓電裝置中的壓電檢測(cè)器的配置及其等效電路圖的主要部分平面視圖；
[0057]圖18A和圖18B是示出根據(jù)本公開的第五實(shí)施方式的壓電裝置中的壓電檢測(cè)器的另一種配置及其等效電路圖的主要部分平面視圖；
[0058]圖19A到圖19C示出解釋極化根據(jù)第五實(shí)施方式的壓電檢測(cè)器的方法的主要部分的過(guò)程的平面視圖；
[0059]圖20A到圖20D是示出壓電驅(qū)動(dòng)單元和壓電檢測(cè)器的其他配置示例的主要部分橫截面視圖；
[0060]圖21A到圖21D示出解釋制造如圖20B所示的結(jié)構(gòu)的方法的過(guò)程的橫截面視圖；
[0061]圖22A到圖22D示出解釋制造如圖20C所示的結(jié)構(gòu)的方法的過(guò)程的橫截面視圖；
[0062]圖23A到圖23D示出解釋制造如圖20D所示的結(jié)構(gòu)的方法的過(guò)程的橫截面視圖；
[0063]圖24是示出根據(jù)本公開的第六實(shí)施方式的壓電裝置的配置的示意性立體圖；
[0064]圖25是示出第六實(shí)施方式的壓電裝置的輸入/輸出特性示例的示意圖；
[0065]圖26是示出根據(jù)第三實(shí)施方式的壓電裝置的配置的更改示例的示意性平面視圖；
[0066]圖27是示出壓電驅(qū)動(dòng)單元和壓電檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)的更改示例的主要部分橫截面視圖；
[0067]圖28A到圖28C是示出根據(jù)第五實(shí)施方式的壓電驅(qū)動(dòng)單元和壓電檢測(cè)器的組合示例的振子的主要部分平面視圖；
[0068]圖29示出根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施方式的壓電裝置的示意性立體圖；以及
[0069]圖30示出圖29中的Al部分的放大橫截面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0070]根據(jù)本公開的實(shí)施方式，其提供包括振子、壓電驅(qū)動(dòng)單元和第一壓電檢測(cè)器的壓電裝置。
[0071]所述振子包括第一表面，第一凹槽和第二凹槽。第一凹槽在第一表面中沿第一軸方向形成。第二凹槽在第一表面中平行于所述第一凹槽形成。
[0072]所述壓電驅(qū)動(dòng)單元包括第一電極對(duì)和第一壓電體。第一電極對(duì)被設(shè)置在第一凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)，所述第二軸方向正交于所述第一軸方向以及平行于所述第一表面。第一壓電體被設(shè)置在第一電極對(duì)之間。所述壓電驅(qū)動(dòng)單兀被配置為能夠由于在第一電極對(duì)之間的電壓施加而使得振子在平行于第一表面的平面中振動(dòng)。
[0073]第一壓電檢測(cè)器包括第二電極對(duì)和第二壓電體。第二電極對(duì)被設(shè)置在第二凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)。第二壓電體被設(shè)置在第二電極對(duì)之間。第一壓電檢測(cè)器被配置為能夠檢測(cè)在平行于第一表面的平面中的振子的振動(dòng)。
[0074]在下文中，本公開的實(shí)施方式將通過(guò)參考隨附的繪圖進(jìn)行描述。
[0075]<第一實(shí)施方式>
[0076]圖1是示出根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式的壓電裝置的配置的示意性立體圖。在所述繪圖中，X軸、Y軸和Z軸指示彼此正交的三個(gè)軸方向。
[0077]【壓電裝置的整體配置】
[0078]根據(jù)這個(gè)實(shí)施方式的壓電裝置100包括基部110、振子120、壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132、以及壓電檢測(cè)器140 (第一壓電檢測(cè)器)。壓電裝置100被配置為沿X軸方向以預(yù)定諧振頻率使得振子120振蕩的振蕩裝置。壓電裝置100作為例如像計(jì)算機(jī)的電子設(shè)備中的時(shí)鐘信號(hào)源被應(yīng)用。
[0079]基部110和振子120彼此被整體固定?；?10和振子120通過(guò)例如微加工單晶硅基板形成，所述單晶硅基板是采用如圖所示的形狀的非壓電材料。在基部110的一個(gè)表面(背面)中，在安裝到電子設(shè)備中的電路板CB上提供被電氣和機(jī)械連接到陸地的外部端子(未示出)?；?10經(jīng)由可振動(dòng)的耦接部111支持振子120。
[0080]振子120包括在Y軸方向延伸并在X軸方向布置的多個(gè)臂。在這個(gè)實(shí)施方式中，振子120被配置為包括第一臂121和第二臂122的音叉型振子。第一臂121和第二臂122在Y軸方向延伸并在X軸方向以預(yù)定間隔布置。
[0081]振子120包括在Z軸方向彼此相對(duì)(平行于X軸方向和Y軸方向)的正面120a(第一表面)和背面120b(第二表面)。在這個(gè)實(shí)施方式中，振子120的正面120a與基部110的正面齊平形成。進(jìn)一步地，振子120的背面120b與基部110的背面齊平形成。
[0082]【壓電驅(qū)動(dòng)單元】
[0083]壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132被配置為能夠在XY平面中使得振子120 (第一臂121和第二臂122)振動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施方式中，壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132可以被設(shè)置在第一臂121和第二臂122中。不過(guò)，壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132只需要被設(shè)置在所述臂的至少一個(gè)中。
[0084]壓電驅(qū)動(dòng)單元131被設(shè)置在第一臂121中。壓電驅(qū)動(dòng)單元132被設(shè)置在第二臂122中。壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132具有相同的配置。壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中的每個(gè)包括第一壓電兀件13a和第二壓電兀件13b。
[0085]圖2示出第一臂121的主要部分橫截面視圖，其示出壓電驅(qū)動(dòng)單元131的配置。第一壓電元件13a被設(shè)置于在第一臂121的正面120a中形成的凹槽Tll (第一凹槽)中。第二壓電元件13b被設(shè)置在在第一臂121的正面120a中形成的凹槽T12(第一凹槽)中。
[0086]凹槽Tll和Τ12中的每個(gè)沿Y軸方向在第一臂121的正面120a中形成。凹槽Tll和T12之間在沿X軸方向的寬度尺寸、沿Y軸方向的長(zhǎng)度尺寸和沿Z軸方向的深度尺寸是相同的。這些尺寸沒(méi)有特別限制，以及可以根據(jù)振動(dòng)條件或類似條件進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定。在這個(gè)實(shí)施方式中，凹槽Tll和T12形成具有從第一臂121的前端到基部110的預(yù)定長(zhǎng)度和從第一臂121的正面120a延伸到背面120b的深度。
[0087]如圖2所不,第一壓電兀件13a具有一對(duì)電極El (第一電極對(duì))和壓電層Pl (第一壓電體)的層疊結(jié)構(gòu)。
[0088]電極對(duì)El被設(shè)置在凹槽Tll中并在X軸方向彼此相對(duì)。電極對(duì)El中的每個(gè)經(jīng)由絕緣膜SI被連接到凹槽Tll的每個(gè)側(cè)面。壓電層Pl被設(shè)置在電極對(duì)El之間。壓電層Pl包括平行于XY平面并在Y軸方向是長(zhǎng)的兩個(gè)主表面。所述主表面中的一個(gè)被固定到電極對(duì)El中的一個(gè)。所述主表面中的另一個(gè)被固定到電極對(duì)El中的另一個(gè)。由此，凹槽Tll的兩個(gè)側(cè)面被第一壓電兀件13a覆蓋。
[0089]第二壓電元件13b以與第一壓電元件13a相同的方式配置。第二壓電元件13b具有在X軸方向彼此相對(duì)的電極對(duì)El和被設(shè)置在電極對(duì)El之間的壓電層Pl的層疊結(jié)構(gòu)。由此，凹槽T12的兩個(gè)表面被第二壓電元件13b覆蓋。
[0090]設(shè)置在第二臂122中的壓電驅(qū)動(dòng)單元132也以與上述相同的方式配置。具體地，如圖1所示，兩個(gè)凹槽Tll和T12沿Y軸方向在第二臂122的正面120a中形成。第一壓電元件13a和第二壓電元件13b被設(shè)置在這些凹槽Tll和T12中。
[0091]如圖1所示，在壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中，第一壓電元件13a相對(duì)于第一臂121和第二臂122的中心軸位置被設(shè)置在內(nèi)側(cè)。進(jìn)一步地，第二壓電元件13b相對(duì)于第一臂121和第二臂122的中心軸位置被設(shè)置在外側(cè)。
[0092]電極對(duì)El通常由例如Ti (鈦)、Pt (鉬)、Cr (鉻)、Au (金)、Cu (銅)和Al (鋁)的金屬材料形成。壓電層Pi通常由PZT(鋯鈦酸鉛)形成?？晒┻x擇地，壓電層Pl除了可以由A1N(氮化鋁)、KNb03(鈮酸鉀)和Bi(Zr/Ti)03(鉍鋯鈦酸)形成以外，還可以由例如PVDF (聚偏氟乙烯)和P(VDF/TrFE)(偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)的有機(jī)鐵電材料形成。絕緣膜SI通常由二氧化硅膜形成。可供選擇地，絕緣膜SI可以由氮化硅膜、氧化鋁膜(礬土)或其類似物形成。
[0093]由于壓電層Pl的逆壓電效應(yīng)，壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132被配置為能夠在平行于正面120a的平面(XY平面)中使得振子120 (第一臂121和第二臂122)振動(dòng)。第一壓電元件13a和第二壓電元件13b被連接到例如被安裝在電路板CB上的自激振蕩電路(未示出)。所述自激振蕩電路包括，例如移相電路和自動(dòng)增益控制器(AGC)，以及基于壓電檢測(cè)器140的檢測(cè)信號(hào)，生成供應(yīng)給壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0094]在這個(gè)實(shí)施方式中，交流(AC)電壓以相反相位被施加到第一壓電元件13a和第二壓電元件13b，使得第一壓電元件13a的壓電層Pl和第二壓電元件13b的壓電層Pl以相反的相位交替擴(kuò)張和收縮。由此，第一臂121和第二臂122兩者以相反方向振蕩(圖5A和5B)。
[0095]【壓電檢測(cè)器】
[0096]壓電檢測(cè)器140被配置為能夠檢測(cè)在XY平面中的振子120 (第一臂121和第二臂122)的振動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施方式中，壓電檢測(cè)器140被設(shè)置在第一臂121和第二臂122中。不過(guò)，壓電檢測(cè)器140只需要被設(shè)置在所述臂的至少一個(gè)中。
[0097]壓電檢測(cè)器140被設(shè)置在振子120的正面120a中形成的一對(duì)凹槽T13 (第二凹槽)和鏈接這些凹槽的凹槽T14中。
[0098]如圖1所示，一對(duì)凹槽T13在第一臂121和第二臂122的正面120a中形成，以便沿Y軸方向具有相同的長(zhǎng)度。在這個(gè)實(shí)施方式中，一對(duì)凹槽T13從第一臂121和第二臂122的縱向中心朝基部110延伸。凹槽T14在X軸方向形成，以便在基部110 —側(cè)鏈接這些凹槽T13的端部。需要指出，凹槽T14可以根據(jù)需要被省略。
[0099]凹槽T13和T14被形成具有相同的寬度和深度。在這個(gè)實(shí)施方式中，類似于凹槽Tll和T12，凹槽T13和T14形成具有從振子120的正面120a延伸到背面120b的深度。
[0100]圖3示出第一臂121的主要部分橫截面視圖，其示出壓電檢測(cè)器140的配置。壓電檢測(cè)器140具有一對(duì)電極E2 (第二電極對(duì))和壓電層P2 (第二壓電體)的層疊結(jié)構(gòu)。
[0101]電極對(duì)E2被設(shè)置在凹槽T13和T14中。電極對(duì)E2在凹槽T13內(nèi)的X軸方向是彼此相對(duì)的。電極對(duì)E2在凹槽T14內(nèi)的Y軸方向是彼此相對(duì)的。電極對(duì)E2中的每個(gè)經(jīng)由絕緣膜S2被連接到凹槽T13和T14中的每個(gè)的側(cè)面。壓電層P2被設(shè)置在電極對(duì)E2之間。壓電層P2包括平行于YZ平面并在凹槽T13內(nèi)的Y軸方向是長(zhǎng)的兩個(gè)主表面。壓電層P2包括平行于XZ平面并在凹槽T14內(nèi)的X軸方向是長(zhǎng)的兩個(gè)主表面。壓電層P2的一個(gè)主表面被固定到電極對(duì)E2中的一個(gè)。另一個(gè)主表面被固定到電極對(duì)E2中的另一個(gè)。由此，凹槽T13和T14兩者的表面被壓電檢測(cè)器140覆蓋。
[0102]電極對(duì)E2通常由例如Ti (鈦)、Pt (鉬)、Cr (鉻)、Au (金)、Cu (銅)和Al (鋁)的金屬材料形成。壓電層P2通常由PZT(鋯鈦酸鉛)形成?？晒┻x擇地，壓電層P2除了可以由A1N(氮化鋁)、KNb03(鈮酸鉀)和Bi(Zr/Ti)03(鉍鋯鈦酸)形成以外，還可以由例如PVDF (聚偏氟乙烯)和P(VDF/TrFE)(偏二氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)的有機(jī)鐵電材料形成。絕緣膜S2通常由二氧化硅膜形成?？晒┻x擇地，絕緣膜S2可以由氮化硅膜、氧化鋁膜(礬土)或其類似物形成。
[0103]壓電檢測(cè)器140被配置為能夠通過(guò)經(jīng)由電極對(duì)E2檢測(cè)由于壓電層P2的壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)差，來(lái)檢測(cè)振子120(第一臂121和第二臂122)的振動(dòng)。壓電檢測(cè)器140被連接到例如上述的被安裝在電路板CB上的自激振蕩電路。壓電檢測(cè)器140的檢測(cè)信號(hào)被輸出到自激振蕩電路。
[0104]在這個(gè)實(shí)施方式中，第一臂121與第二臂122以相反方向被激勵(lì)，以及公用的壓電檢測(cè)器140被用于第一臂121和第二臂122中。因此，單個(gè)壓電檢測(cè)器140可以檢測(cè)對(duì)應(yīng)于第一臂121和第二臂122兩者的總變形量的電勢(shì)。
[0105]需要指出，雖然未在圖中示出，電氣連接被設(shè)置振子120中的壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132以及壓電檢測(cè)器140與電路板CB的布線圖案在基部110的正面或背面以及在振子120的正面120a或背面120b中形成。
[0106]【壓電層】
[0107]在壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中的壓電層Pl經(jīng)受在電壓施加方向的極化處理。由此，壓電層Pl在正交于電壓施加方向的方向擴(kuò)張和收縮。另一方面，在壓電檢測(cè)器140中的壓電層P2將作用于其內(nèi)平面中的擴(kuò)張和收縮應(yīng)力轉(zhuǎn)換為在電極對(duì)E2之間的電勢(shì)信號(hào)。這種壓電特性的性能指標(biāo)的表示是壓電常數(shù)d31。如上所述的壓電層的驅(qū)動(dòng)模式被稱為“d31模式”。
[0108]圖4A和4B示出解釋具有這類壓電特性的壓電層的運(yùn)動(dòng)示例的示意圖。在所述圖中，黑色箭頭指示應(yīng)力方向以及白色箭頭指示電壓施加方向。
[0109]當(dāng)電壓被施加在厚度方向時(shí)，被夾在電極對(duì)E之間的壓電層P在正交于所述厚度方向的內(nèi)平面方向生成應(yīng)力。所述應(yīng)力的方向取決于施加于壓電層P的電場(chǎng)的方向。通常，電極對(duì)E中的一個(gè)被連接到基準(zhǔn)電勢(shì)(例如，接地電勢(shì))。當(dāng)具有正電極的電壓被施加在例如電極對(duì)E的另一個(gè)時(shí)，拉應(yīng)力在壓電層P中生成，使得壓電層P在內(nèi)平面方向擴(kuò)張。當(dāng)具有負(fù)電極的電壓被施加時(shí)，壓應(yīng)力在壓電層P中生成，使得壓電層P在內(nèi)平面方向收縮。因此，AC電壓被施加于電極對(duì)E中的另一個(gè)，并且從而在壓電層P的表面中生成周期性的擴(kuò)張和收縮應(yīng)力。
[0110]如果壓電層P是在一個(gè)軸方向包括長(zhǎng)邊的條帶形狀，壓電層P的擴(kuò)張和收縮應(yīng)力主要作用于所述長(zhǎng)邊的方向。還在這個(gè)實(shí)施方式中，第一壓電元件13a和第二壓電元件13b以在第一臂121和第二臂122的延伸方向中包括長(zhǎng)邊的條帶形狀形成。第一壓電元件13a和第二壓電元件13b被設(shè)置為使得壓電層Pl的膜表面正交于第一臂121和第二臂122的振動(dòng)方向。因此，壓電層Pl的擴(kuò)張和收縮應(yīng)力被限制在第一臂121和第二臂122的縱向方向。
[0111]【壓電裝置的典型操作】
[0112]圖5A和5B示出根據(jù)這個(gè)實(shí)施方式的壓電裝置100的典型運(yùn)動(dòng)示例的主要部分立體圖。
[0113]當(dāng)預(yù)定頻率的AC電壓從電路板CB上的自激振蕩電路被施加到壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132時(shí)，壓電裝置100的振子120 (第一臂121和第二臂122)在XY平面中振動(dòng)。振子120的振蕩頻率基于第一臂121和第二臂122的固有頻率進(jìn)行設(shè)定。由此，振子120起在這個(gè)固有頻率諧振的振蕩器的作用。
[0114]在這個(gè)實(shí)施方式中，如上所述，相反相位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被輸入到壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中每個(gè)的第一壓電元件13a和第二壓電元件13b。因此，在第一壓電元件13a和第二壓電元件13b中，壓電層Pl的擴(kuò)張和收縮運(yùn)動(dòng)是相反的。如此，第一壓電元件13a在Y軸方向收縮，以及第二壓電元件13b在Y軸方向擴(kuò)張，以及從而第一臂121和第二臂122兩者在彼此靠近的方向變形(圖5A)。相反,第一壓電兀件13a在Y軸方向擴(kuò)張,貝U第二壓電元件13b在Y軸方向收縮，以及從而第一臂121和第二臂122兩者在彼此分離的方向變形(圖 5B)。
[0115]壓電檢測(cè)器140向自激振蕩電路輸出對(duì)應(yīng)于振子120的振動(dòng)狀態(tài)的檢測(cè)信號(hào)。所述自激振蕩電路基于壓電檢測(cè)器140輸出的檢測(cè)信號(hào)生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并向壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由此，振子120執(zhí)行在其固有振動(dòng)頻率的自激振蕩。
[0116]根據(jù)這個(gè)實(shí)施方式的壓電裝置100被配置為使得相對(duì)于壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132的壓電層Pl的電壓施加方向與振子120的激勵(lì)方向一致。由此，可以在XY面中使得振子120穩(wěn)定振蕩以及由壓電檢測(cè)器140高度精確檢測(cè)在XY平面中的振子的振動(dòng)。
[0117]下一步，這個(gè)實(shí)施方式的上述動(dòng)作將根據(jù)對(duì)比示例與振蕩器對(duì)比進(jìn)行描述。
[0118]圖6A示出根據(jù)對(duì)比示例的振蕩器150的配置示例的主要部分立體圖。振蕩器150包括被設(shè)置在第一臂161和第二臂162的正面160a上的一對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)單元171和172，其作為在XY平面中使得包括第一臂161和第二臂162的振子160振蕩的驅(qū)動(dòng)單元。具體地，一對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)單元171和172被分別設(shè)置在第一臂161和第二臂162的外緣上。
[0119]壓電驅(qū)動(dòng)單元171和172具有相同的配置。壓電驅(qū)動(dòng)單元171和172中的每個(gè)具有一對(duì)電極E3和被設(shè)置在所述一對(duì)電極E3之間的壓電層P3的層疊結(jié)構(gòu)。圖6B不出第一臂161的主要部分橫截面視圖，其示出壓電驅(qū)動(dòng)單元171的配置。壓電驅(qū)動(dòng)單元171和172以在Y軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶狀形成，并被設(shè)置在第一臂161和第二臂162的正面160a上。當(dāng)AC電壓經(jīng)由所述電極對(duì)E3在Z軸方向被施加時(shí)，壓電層P3被配置為在由圖6A中的黑色箭頭方向所示的Y軸方向擴(kuò)張和收縮。
[0120]在圖6A和6B中示出的振蕩器150中，為了在XY平面中振動(dòng)第一臂161和第二臂162，壓電驅(qū)動(dòng)單元171和172沿第一臂161和第二臂162的外緣設(shè)置。由此，如圖中的白色箭頭所示，第一臂161和第二臂162可以交替重復(fù)在X軸方向彼此靠近的方向的變形與在彼此分離的方向的變形。此外，在這類變形的同時(shí)，在垂直于XY平面的方向(Z軸方向)中的振動(dòng)被誘發(fā)。結(jié)果，第一臂161和第二臂162中的每個(gè)在作為所述第一臂161和第二臂162的合成方向的斜方向被激勵(lì)。
[0121]如上所述，在根據(jù)對(duì)比示例的振蕩器150中，壓電層P3的膜表面被設(shè)置平行于振子120的激勵(lì)方向，以及從而，不僅在X軸方向發(fā)生預(yù)期的振動(dòng)模式，而且在Z軸方向發(fā)生不期望的振動(dòng)模式。因此，在根據(jù)對(duì)比示例的振蕩器150中，沿預(yù)期的振動(dòng)方向執(zhí)行諧振模式的穩(wěn)定振蕩是困難的。進(jìn)一步地，有必要設(shè)計(jì)出以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定操作的振蕩電路或其類似物，但這會(huì)導(dǎo)致電路規(guī)模增大的問(wèn)題。
[0122]此外，在根據(jù)對(duì)比示例的振蕩器150中，用于檢測(cè)的壓電層作為檢測(cè)振子160的振動(dòng)的壓電檢測(cè)器通常被設(shè)置為使得其膜表面平行于振子160的正面。因此，不僅第一臂161和第二臂162在X軸方向的振動(dòng)被檢測(cè)，而且第一臂161和第二臂162在X軸方向的振動(dòng)被檢測(cè)。因此，存在很難獲得足夠的關(guān)于振子160在XY平面中的位移的檢測(cè)信號(hào)的問(wèn)題。
[0123]相反，在根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置100中，壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中每個(gè)的壓電層Pl的膜表面被設(shè)置正交于振子120的預(yù)期振動(dòng)方向(X軸方向)。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，限制振子120在Z軸方向的不必要固有振動(dòng)模式的振蕩以及實(shí)現(xiàn)振子120在XY平面中的穩(wěn)定振蕩運(yùn)動(dòng)是可能的。進(jìn)一步地，關(guān)于第一臂121和第二臂122中的每個(gè)在XY平面中的位移的足夠信號(hào)被壓電檢測(cè)器140捕獲。由此，提高檢測(cè)精度是可能的。
[0124]【制造壓電裝置的方法】
[0125]下一步，將描述制造根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置100的方法。壓電裝置100通過(guò)MEMS技術(shù)進(jìn)行制造。圖7A到7D示出制造壓電裝置100的方法的示例性示意圖，其示出制造壓電驅(qū)動(dòng)單元131的過(guò)程。
[0126]圖7A示出形成絕緣膜S1、電極對(duì)El和壓電層Pl的過(guò)程。根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置100通過(guò)使用絕緣體上外延硅(SOI)基板制造。通常，SOI基板經(jīng)由由二氧化硅膜形成的中間層L3，通過(guò)彼此鍵合兩個(gè)單晶硅基板LI和L2形成。接著，經(jīng)由抗蝕劑掩模(未示出)，通過(guò)一個(gè)硅基板LI經(jīng)受反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，凹槽Tll和T12在第一臂121和第二臂122中的每個(gè)的形成面積形成。此時(shí)，中間層L3起蝕刻阻擋層的作用。
[0127]在凹槽Tll和T12的形成后，覆蓋凹槽Tll和T12中的每個(gè)的兩個(gè)側(cè)面的絕緣膜SI形成。絕緣膜SI可以是硅基板LI的熱氧化膜，或可以通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)法，噴鍍法或類似方法形成。覆蓋凹槽Tll和T12中的每個(gè)的底部的絕緣膜SI的部分通過(guò)蝕刻被除去。下一步，形成電極對(duì)El的金屬膜通過(guò)噴鍍、電鍍或類似方法形成。覆蓋凹槽Tll和T12中的每個(gè)的底部的金屬膜的部分通過(guò)各向異性蝕刻例如干法刻蝕被除去。
[0128]隨后，壓電層Pl通過(guò)噴鍍法、脈沖激光燒蝕(PLD)法、溶膠-凝膠法或類似方法形成。壓電層Pl被形成，以填充凹槽Tll和T12。不過(guò)，壓電層Pl并不局限與此。硅基板LI上的絕緣膜S1、金屬膜(電極對(duì)El)以及壓電層Pl以所陳述的順序堆積。此后，硅基板LI上的絕緣膜S1、金屬膜(電極對(duì)El)以及壓電層Pl以預(yù)定的形狀形成圖案。
[0129]下一步，如圖7B所示，覆蓋硅基板LI上不同于凹槽Tll和T12區(qū)域的區(qū)域的壓電層Pl被除去。在這個(gè)過(guò)程中,適當(dāng)?shù)钠教够椒ɡ缁瘜W(xué)機(jī)械平坦化(CMP)方法和回蝕法可以被采用。此時(shí)，絕緣膜SI和電極對(duì)El被形成，使得凹槽Tll的一個(gè)側(cè)面與凹槽T12的一個(gè)側(cè)面彼此連結(jié)。
[0130]隨后，如圖7C所示，壓電裝置100以及第一臂121和第二臂122的外形經(jīng)由抗蝕劑掩膜(未示出)，通過(guò)硅基板LI經(jīng)受反應(yīng)離子蝕刻(RIE)形成。還在此時(shí)，中間層L3起蝕刻阻擋層的作用。接著，如圖7D所示，構(gòu)成壓電驅(qū)動(dòng)單元131的第一壓電元件13a和第二壓電元件13b通過(guò)將硅基板L2和中間層L3從硅基板LI去除進(jìn)行制造。
[0131]而且，設(shè)置在第二臂122中的壓電驅(qū)動(dòng)單元132也通過(guò)與上述過(guò)程相同的過(guò)程進(jìn)行制造。通常，壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132通過(guò)相同的過(guò)程進(jìn)行制造。壓電檢測(cè)器140也通過(guò)與壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132相同的過(guò)程進(jìn)行制造。而且，在此情況下，壓電檢測(cè)器140可以在壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132的制造的同時(shí)，用與壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132相同的材料進(jìn)行制造。
[0132]〈第二實(shí)施方式〉
[0133]圖8示出根據(jù)本公開的第二實(shí)施方式的壓電裝置的示意性立體圖及其主要部分橫截面視圖。此后，將主要描述不同于第一實(shí)施方式的組件，以及與上述實(shí)施方式相同的組件將用相同的參考符號(hào)來(lái)表不，以及其描述將被省略或簡(jiǎn)化。
[0134]根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置200被配置為振動(dòng)陀螺儀傳感器(角速度傳感器)。壓電裝置200作為例如用于搖動(dòng)檢測(cè)的傳感器或用于電子設(shè)備例如照相機(jī)和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中的方向檢測(cè)的傳感器被應(yīng)用。
[0135]在根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置200中，第二壓電檢測(cè)器141和142被分別設(shè)置在第一臂121和第二臂122的正面120a上。第二壓電檢測(cè)器141和142可以被配置為能夠檢測(cè)第一臂121和第二臂122在垂直于正面120a的表面(YZ平面)中的振動(dòng)。
[0136]第二壓電檢測(cè)器141和142具有相同的配置。第二壓電檢測(cè)器141和142中的每個(gè)由下部電極層E41 (第一電極層)、壓電層P4和上部電極層E42 (第二電極層)層疊形成。第二壓電檢測(cè)器141和142中的每個(gè)以在Y軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀形成。壓電層的膜表面平行于振子120的正面120a形成。
[0137]下部電極層E41被設(shè)置在第一臂121和第二臂122的正面120a上。在這個(gè)實(shí)施方式中，第一臂121和第二臂122中的每個(gè)由半導(dǎo)體材料(單晶硅)形成，因此，下部電極層E41經(jīng)由絕緣層S4被設(shè)置在正面120a上。上部電極層E42在垂直于正面120a的方向(Z軸方向)與下部電極層E41對(duì)置。壓電層P4被設(shè)置在下部電極層E41和上部電極層E42之間。
[0138]壓電層P4在Z軸方向經(jīng)受極化處理。當(dāng)壓電層P4接收沿Y軸方向的壓應(yīng)力或拉應(yīng)力時(shí)，預(yù)定的電勢(shì)差在上部電極層E41與下部電極層E42之間產(chǎn)生。例如，當(dāng)?shù)谝槐?21和第二臂122中的任意一個(gè)在正Z方向變形時(shí)，壓電層P4在Y軸方向收縮。當(dāng)?shù)谝槐?21和第二臂122中的任意一個(gè)在負(fù)Z方向變形時(shí)，壓電層P4在Y軸方向擴(kuò)張。上部電極層E41與下部電極層E42之間電勢(shì)差的極性取決于壓電層P4沿Y軸方向的擴(kuò)張和收縮方向。上部電極層E41和下部電極層E42被電連接到電路板CB上的角速度檢測(cè)電路(未示出)。通常，上部電極層E41和下部電極層E42中的一個(gè)被連接到基準(zhǔn)電勢(shì)(例如，接地電勢(shì)或預(yù)定偏置電勢(shì))。
[0139]上部電極層E41和下部電極層E42由例如與壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中的電極對(duì)El或第一壓電檢測(cè)器140中的電極對(duì)E2相同的材料形成。壓電層P4也由例如與壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中的壓電層Pl或第一壓電檢測(cè)器140中的壓電層P2相同的材料形成。
[0140]在這個(gè)實(shí)施方式中，第二壓電檢測(cè)器141和142沿第一臂121和第二臂122的軸中心被設(shè)置在正面120a上。沿第二壓電檢測(cè)器141和142的Y軸方向的長(zhǎng)度(長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度)沒(méi)有特別限制。所述長(zhǎng)度僅需要是第一臂121和第二臂122沿Z軸方向的位移能夠被檢測(cè)到的長(zhǎng)度。
[0141]在根據(jù)本實(shí)施方式，如上述第一實(shí)施方式的如此配置的壓電裝置200中，第一臂121和第二臂122執(zhí)行在XY平面中由于壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132以及第一壓電檢測(cè)器140的自激振蕩。當(dāng)在這個(gè)狀態(tài)圍繞Y軸的角速度作用于振子120時(shí)，由于科里奧利力，第一臂121和第二臂122在Z軸方向變形。對(duì)應(yīng)于變形量的電壓信號(hào)從第二壓電檢測(cè)器141和142輸出到上述的角速度檢測(cè)電路。因此，作用于壓電裝置200的圍繞Y軸的角速度被檢測(cè)到。
[0142]根據(jù)本實(shí)施方式，在XY平面中實(shí)現(xiàn)第一臂121和第二臂122的穩(wěn)定振蕩運(yùn)動(dòng)是可能的。因此，作用于第一臂121和第二臂122的沿Z軸方向的科里奧利力，即圍繞Y軸的角速度的檢測(cè)精度可以提高。
[0143]圖9A到9D示出制造壓電裝置200的方法的示例性示意圖,其示出制造壓電驅(qū)動(dòng)單元131和第二壓電檢測(cè)器141的過(guò)程。第二壓電檢測(cè)器141在制造壓電驅(qū)動(dòng)單元131的過(guò)程中進(jìn)行制造。
[0144]在這個(gè)實(shí)施方式中，如圖9A所示，構(gòu)成電極對(duì)El的金屬膜的一部分被配置為下部電極層E41。上部電極層E42在壓電層Pl上形成。相應(yīng)的層被圖案化。接著，如圖9B所示，壓電層Pl被局部蝕刻。因此，壓電層P4形成。形成電極對(duì)El的金屬膜被隔離，以隔開電極對(duì)El的形成區(qū)域和下部電極層E41的形成區(qū)域。此后，如圖9C所示，第一臂121和第二臂122經(jīng)受變形。此外，如圖9D所示，硅基板L2和中間層L3被去除。
[0145]被設(shè)置在第二臂122中的第二壓電檢測(cè)器142也通過(guò)與上述過(guò)程相同的過(guò)程進(jìn)行制造。通常，第二壓電檢測(cè)器141和142在相同的過(guò)程中制造。
[0146]〈第三實(shí)施方式〉
[0147]圖10簡(jiǎn)要示出根據(jù)本公開的第三實(shí)施方式的壓電裝置的配置的平面視圖。圖11示出其橫截面視圖。
[0148]根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置300被配置為振動(dòng)陀螺儀傳感器(角速度傳感器)。壓電裝置300作為例如用于搖動(dòng)檢測(cè)的傳感器或用于電子設(shè)備例如照相機(jī)和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中的方向檢測(cè)的傳感器被應(yīng)用。
[0149]【振子】
[0150]根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置300包括振子320。振子320包括環(huán)形框體330和多個(gè)振動(dòng)體(pendulum) 340。
[0151 ] 框體330包括在a軸方向的水平方向，在b軸方向的垂直方向，以及在c軸方向的厚度方向。另一方面，在圖10中，Y軸被設(shè)定在平行于a軸的軸方向，以及X軸被設(shè)定在平行于b軸的方向。Z軸方向是平行于c軸方向的軸方向。
[0152]框體330的每個(gè)邊起振梁(vibrat1n beam)的作用?？蝮w330包括在a軸方向彼此并行延伸的一對(duì)第一梁31a和31b，以及在正交于a軸方向的b軸方向彼此并行延伸的一對(duì)第二梁32a和32b。第一梁31a和31b以及第二梁32a和32b具有相同的長(zhǎng)度、寬度和厚度?？蝮w330具有中空的方形外觀。
[0153]在對(duì)應(yīng)于四個(gè)角的框體330部分，形成了在第一梁31a和31b與第二梁32a和32b之間連接的連接部33a、33b、33c和33d。第一梁31a和31b以及第二梁32a和32b兩端由連接部33a到33d支持?？蝮w330經(jīng)由在連接部33a到33d中形成的多個(gè)支持部34被固定成在XY平面中相對(duì)于電路板(未示出)是可振動(dòng)的。
[0154]多個(gè)振動(dòng)體340包括第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b。第一振動(dòng)體41a和41b分別在成對(duì)角關(guān)系的一對(duì)連接部33a和33c中形成。第一振動(dòng)體41a和41b在沿對(duì)角線方向的框體330內(nèi)側(cè)延伸。第二振動(dòng)體42a和42b在成對(duì)角關(guān)系的另外一對(duì)連接部33b和33d中形成。第二振動(dòng)體42a和42b在沿對(duì)角線方向的框體330內(nèi)側(cè)延伸。第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b的一個(gè)端部被分別固定到連接部33a到33d。另一端部被設(shè)定為自由端部，并起被設(shè)置接近框體330中心的振動(dòng)重量的作用。進(jìn)一步地，被固定到連接部33a到33d的一個(gè)端部與其另一端部之間的部分被稱為臂M。
[0155]第一梁31a和31b、第二梁32a和32b、連接部33a到33d、第一振動(dòng)體41a和41b、第二振動(dòng)體42a和42b以及多個(gè)支持部被整體形成，以及通過(guò)例如微加工作為非壓電材料的多晶硅基板進(jìn)行制造。
[0156]【壓電驅(qū)動(dòng)單元】
[0157]壓電裝置300包括作為振動(dòng)框體330的驅(qū)動(dòng)單元的第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352。第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351分別沿第一梁31a和31b中的a軸方向設(shè)置。第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352分別沿第二梁32a和32b中的b軸方向設(shè)置。在圖10中，為了易于理解，第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352分別由不同種類的陰影示出。
[0158]第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352以與在第一實(shí)施方式中描述的第一壓電元件13a和第二壓電元件13b (圖2)相同的方式配置。第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352中的每個(gè)具有一對(duì)電極和被設(shè)置在所述電極對(duì)之間的壓電層的重疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，第一壓電驅(qū)動(dòng)單元中的每個(gè)以在a軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀形成。第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351被設(shè)置在第一梁31a和31b中，使得所述壓電層的膜表面正交于b軸方向。第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352中的每個(gè)以在b軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀形成。第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352被設(shè)置在第二梁32a和32b中，使得所述壓電層的膜表面正交于a軸方向(圖11)。
[0159]第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352具有相同的配置。第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352中的每個(gè)被形成為使得其沿c軸方向的寬度尺寸等于框體330沿c軸方向的厚度尺寸。第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351被沿a軸方向設(shè)置在第一梁31a和31b的正面中形成的凹槽中。第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352被沿b軸方向設(shè)置在第二梁32a和32b的正面中形成的凹槽中。所述凹槽被設(shè)置在框體330相對(duì)于第一梁31a和31b以及第二梁32a和32b的軸中心位置的外周側(cè)上。
[0160]第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352中的每個(gè)被連接到自激振蕩電路(未示出)，AC電壓被配置為被以相反的相位施加到第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351與第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352。第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352根據(jù)輸入電壓的極性在長(zhǎng)邊方向收縮和擴(kuò)張。由于變形的驅(qū)動(dòng)力，第一梁31a和31b以及第二梁32a和32b被振動(dòng)。變形的方向有輸入電壓的極性控制。第一壓電驅(qū)動(dòng)單元351和第二壓電驅(qū)動(dòng)單元352以當(dāng)一對(duì)第一梁31a和31b以及一對(duì)第二梁32a和32b中的一對(duì)彼此靠攏時(shí)，另一對(duì)彼此分離；當(dāng)一對(duì)彼此分離時(shí)，另一對(duì)彼此靠攏的振動(dòng)模式在XY平面中振動(dòng)框體330。
[0161]【第一壓電檢測(cè)單元】
[0162]壓電裝置330進(jìn)一步包括用于檢測(cè)在XY平面中的框體330的振動(dòng)的第一壓電檢測(cè)器361。在本實(shí)施方式中，第一壓電檢測(cè)器361被設(shè)置在第二梁32a和32b中的每個(gè)中。
[0163]第一壓電檢測(cè)器361以與在第一實(shí)施方式中描述的壓電檢測(cè)器140 (圖3)相同的方式配置。每個(gè)第一壓電檢測(cè)器361具有一對(duì)電極和被設(shè)置在所述電極對(duì)之間的壓電層的層疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，每個(gè)第一壓電檢測(cè)器361以在b軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀形成。第一壓電檢測(cè)器361被設(shè)置在第二梁32a和32b中，使得所述壓電層的膜表面正交于a軸方向(圖11)。
[0164]第一壓電檢測(cè)器361具有相同的配置。每個(gè)第一壓電檢測(cè)器361被形成為使得其沿c軸方向的寬度尺寸等于框體330沿c軸方向的厚度尺寸。第一壓電檢測(cè)器361被沿b軸方向設(shè)置在第二梁32a和32b的正面中形成的凹槽中。所述凹槽被設(shè)置在框體330相對(duì)于第二梁32a和32b軸中心位置的內(nèi)周側(cè)上。
[0165]每個(gè)第一壓電檢測(cè)器361被連接到自激振蕩電路(未示出)。對(duì)應(yīng)于沿a軸方向的第二梁32a和32b的位移量的電信號(hào)被輸出給上述的自激振蕩電路。所述自激振蕩電路基于第一壓電檢測(cè)器361的輸出生成供應(yīng)給壓電驅(qū)動(dòng)單兀351和352的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由此，實(shí)現(xiàn)框體330在XY平面中的穩(wěn)定自激振蕩是可能的。
[0166]壓電裝置300包括第一角速度檢測(cè)器362a、362b、362c和362d。第一角速度檢測(cè)器362a到362d被分別設(shè)置在框體330的連接部33a到33d中。第一角速度檢測(cè)器362a到362d中的每個(gè)具有沿框體330的內(nèi)緣以幾乎是直角彎曲的形狀。第一角速度檢測(cè)器362a到362d被配置為能夠檢測(cè)作用于以振動(dòng)模式振動(dòng)的框體330的圍繞Z軸的角速度。
[0167]類似于第一壓電檢測(cè)器361,第一角速度檢測(cè)器362a到362d中的每個(gè)具有一對(duì)電極和被設(shè)置在所述電極對(duì)之間的壓電層的重疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，第一角速度檢測(cè)器362a到362d中的每個(gè)以在a軸方向和b軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀形成。第一角速度檢測(cè)器362a到362d被分別設(shè)置在連接部33a到33d中，使得所述壓電層的膜表面正交于b軸方向和a軸方向。
[0168]第一角速度檢測(cè)器362a到362d具有相同的配置。第一角速度檢測(cè)器362a到362d中的每個(gè)被形成為使得其沿c軸方向的寬度尺寸等于框體330沿c軸方向的厚度尺寸。第一角速度檢測(cè)器362a到362d被分別設(shè)置在連接部33a到33d的正面中形成的凹槽中。所述凹槽被設(shè)置在框體330的相對(duì)于第一梁31a和31b以及第二梁32a和32b的軸中心位置的內(nèi)周側(cè)上。
[0169]第一角速度檢測(cè)器362a到362d中的每個(gè)被連接到角速度檢測(cè)電路(未示出)。第一角速度檢測(cè)器362a到362d分別檢測(cè)連接部33a到33d在XY平面中的曲張(strain)。圖12簡(jiǎn)要示出當(dāng)圍繞Z軸的角速度作用于框體330時(shí)，框體330在特定時(shí)間點(diǎn)的變形狀態(tài)的平面視圖。需要指出，為了易于理解，框體330的形狀和變形狀態(tài)以某種程度的放大被示出。
[0170]如圖12所示，當(dāng)圍繞Z軸的順時(shí)針?lè)较蚪撬俣茸饔糜谝陨鲜稣駝?dòng)模式進(jìn)行基本振動(dòng)的框體330時(shí)，在正交于Z軸的XY平面中，在框體330內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)(第一梁31a和31b以及第二梁32a和32b以及第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b)生成與這個(gè)角速度的幅值成正比的科里奧利力，所述科里奧利力是在與在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的每個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向(振動(dòng)方向)以順時(shí)針?lè)较虺?0度的方向。因此，科里奧利力的方向取決于如圖2所述的這個(gè)科里奧利力作用于這個(gè)時(shí)間點(diǎn)的所述點(diǎn)的振動(dòng)方向。結(jié)果，框體330在XY平面內(nèi)被擠壓(曲張(strained))，從方形改變成幾乎平行四邊形的形狀。
[0171]需要指出，圖12示出當(dāng)預(yù)定角速度以順時(shí)針?lè)较驀@Z軸作用時(shí)的狀態(tài)。需要指出，當(dāng)角速度的方向相反(逆時(shí)針?lè)较?時(shí)，所述科里奧利力也以相反方向作用于所述點(diǎn)。
[0172]第一角速度檢測(cè)器362a到362d向上述角速度檢測(cè)電路輸出當(dāng)角速度生成時(shí)，對(duì)應(yīng)于連接部33a到33d的變形量和變形方向的電信號(hào)。所述角速度檢測(cè)電路基于第一角速度檢測(cè)器362a到362d的電信號(hào)，檢測(cè)圍繞Z軸的角速度的幅值和方向。
[0173]雖然每個(gè)第一壓電檢測(cè)器361被設(shè)置在第二梁32a和32b中，但是并不局限與此，第一壓電檢測(cè)器361可以只被設(shè)置在所述梁的一個(gè)中?？蝮w330的振動(dòng)狀態(tài)還可以由第一角速度檢測(cè)器362a到362d檢測(cè)，因此，第一壓電檢測(cè)器361的功能也可以由第一角速度檢測(cè)器362a到362d實(shí)現(xiàn)。
[0174]【第二壓電檢測(cè)單元】
[0175]壓電裝置300包括第二角速度檢測(cè)器371a，371b，372a和372b (第二壓電檢測(cè)器)。第二角速度檢測(cè)器371a、371b、372a和372b被分別設(shè)置在第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b的臂M中。第二角速度檢測(cè)器371a、371b、372a和372b被配置為能夠檢測(cè)作用于以上述振動(dòng)模式振動(dòng)的框體330的圍繞X軸和Y軸的角速度。
[0176]第二角速度檢測(cè)器371a、371b、372a和372b被配置為以與在第二實(shí)施方式中描述的第二壓電檢測(cè)器141 (圖8)相同的方式配置。第二角速度檢測(cè)器371a、371b、372a和372b中的每個(gè)具有一對(duì)電極和被設(shè)置在所述電極對(duì)之間的壓電層的層疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，第二角速度檢測(cè)器371a、371b、372a和372b中的每個(gè)以在每個(gè)臂M的縱向方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀中形成。第二角速度檢測(cè)器371a、371b、372a和372b被設(shè)置在臂M的正面中，使得所述壓電層的膜表面正交于c軸方向。
[0177]第一角速度檢測(cè)器362a到362d中的每個(gè)被連接到上述的角速度檢測(cè)電路，并檢測(cè)第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b沿c軸方向的變形。圖13A示出當(dāng)圍繞X軸的角速度作用于框體330時(shí)，解釋第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b的振動(dòng)狀態(tài)的示意性立體圖。另一方面，圖13B示出當(dāng)圍繞Y軸的角速度作用于框體330時(shí)，解釋第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b的振動(dòng)狀態(tài)的示意性立體圖。
[0178]當(dāng)圍繞X軸的角速度作用于以上述振動(dòng)模式執(zhí)行基本振動(dòng)的框體330時(shí)，如圖13A所示，在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)正交于所述振動(dòng)方向的方向的科里奧利力Fl在第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b中的每個(gè)中生成。由此，由于科里奧利力F1，在X軸方向彼此毗鄰的一對(duì)振動(dòng)體41a和振動(dòng)體42b在Z軸的正方向變形，并且其變形量被第二角速度檢測(cè)器371a和372b檢測(cè)到。進(jìn)一步地，由于科里奧利力F1，在X軸方向彼此毗鄰的一對(duì)振動(dòng)體42a和振動(dòng)體41b在Z軸的負(fù)方向變形，并且其變形量被第二角速度檢測(cè)器372a和371b檢測(cè)到。
[0179]另一方面，當(dāng)圍繞Y軸的角速度作用于執(zhí)行上述基本振動(dòng)的框體330時(shí)，如圖13B所示，在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)在正交于所述振動(dòng)方向的方向的科里奧利力F2在第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b中的每個(gè)中生成。由此，由于科里奧利力F2，在X軸方向彼此毗鄰的一對(duì)振動(dòng)體41a和振動(dòng)體42a在Z軸的負(fù)方向變形，其變形量被第二角速度檢測(cè)器371a和372a檢測(cè)到。進(jìn)一步地，由于科里奧利力F2，在Y軸方向彼此毗鄰的一對(duì)振動(dòng)體41b和振動(dòng)體42b在Z軸的正方向變形，其變形量被第二角速度檢測(cè)器371b和372b檢測(cè)到，。
[0180]而且，當(dāng)角速度圍繞在斜交叉X軸和Y軸中的每個(gè)的方向的軸生成時(shí)，所述角速度通過(guò)與上述相同的原理檢測(cè)到。具體地，第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b中的每個(gè)由于對(duì)應(yīng)于這個(gè)角速度的X方向分量和Y方向分量的科里奧利力而變形，并且其變形量被第二角速度檢測(cè)器371a、371b、372a和372b檢測(cè)到。所述角速度檢測(cè)電路基于第二角速度檢測(cè)器的輸出提取圍繞X軸的角速度和Y軸的角速度。因此，圍繞平行于XY平面的任意軸的角速度可以被檢測(cè)到。
[0181]〈第四實(shí)施方式〉
[0182]圖14簡(jiǎn)要示出根據(jù)本公開的第四實(shí)施方式的壓電裝置的配置的平面視圖。圖15示出其主要部分橫截面視圖。
[0183]根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置400被配置為振動(dòng)陀螺儀傳感器(角速度傳感器)和加速度傳感器。壓電裝置400作為例如用于搖動(dòng)檢測(cè)的傳感器或用于電子設(shè)備例如照相機(jī)和汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中的方向檢測(cè)的傳感器被應(yīng)用。
[0184]壓電裝置400包括振子420，支持振子420的支持部410，以及彈性連結(jié)振子420和支持部410的耦接部430。
[0185]振子420具有與在第三實(shí)施方式中所述的框體330相同的配置。被設(shè)置在框體330中的所述振動(dòng)體、壓電驅(qū)動(dòng)單元、壓電檢測(cè)器、角速度檢測(cè)器等的配置和功能與在上述第三實(shí)施方式的那些相同。因此，其描述將被省略。
[0186]支持部410形成以環(huán)繞框體330周圍，并且被電氣和機(jī)械連接到電路板(未示出)。支持部410與振子420以及耦接部430 —起整體形成。支持部410通過(guò)微加工例如作為非壓電材料的多晶硅基板進(jìn)行制造。
[0187]耦接部430被設(shè)置在框體330的四個(gè)角(連接部33a到33d)。每個(gè)耦接部430包括在連接部33a到33d之間的多個(gè)彎曲部和支持部410的內(nèi)周。所述多個(gè)彎曲部包括在Y軸方向倒置的第一彎曲部431和在X軸方向倒置的第二彎曲部432。第一彎曲部431允許振子420在X軸方向相對(duì)于支持部410的彈性變形。第二彎曲部432允許振子420在Y軸方向相對(duì)于支持部410的彈性變形。
[0188]壓電裝置400進(jìn)一步包括第一加速度傳感器441和第二加速度傳感器442。第一加速度傳感器441檢測(cè)作用于振子420的沿X軸方向的加速度。第二加速度傳感器442檢測(cè)作用于振子420的沿Y軸方向的加速度。
[0189]每個(gè)第一加速度傳感器441被設(shè)置在每個(gè)第一彎曲部431中，以及包括在X軸方向彼此正交的一對(duì)電極結(jié)構(gòu)ESl。同樣，每個(gè)第二加速度傳感器442被設(shè)置在每個(gè)第二彎曲部432中，以及包括在X軸方向彼此相對(duì)的一對(duì)電極結(jié)構(gòu)ES2。電極結(jié)構(gòu)ESl和ES2被配置為能夠靜電檢測(cè)振子420在XY平面中相對(duì)于支持部410的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0190]電極結(jié)構(gòu)ESl被設(shè)置在每個(gè)第一彎曲部431的兩個(gè)側(cè)面上，所述兩個(gè)側(cè)面在X軸方向彼此相對(duì)。另一方面，電極結(jié)構(gòu)ES2被設(shè)置在每個(gè)第二彎曲部432的兩個(gè)側(cè)面上，所述兩個(gè)側(cè)面在Y軸方向彼此相對(duì)。圖15示出被設(shè)置在第二彎曲部432中的電極結(jié)構(gòu)ES2的橫截面結(jié)構(gòu)。
[0191]第一加速度傳感器441和第二加速度傳感器442在例如與制造所述壓電驅(qū)動(dòng)單元和壓電檢測(cè)器的過(guò)程的同時(shí)形成。在此情況下，對(duì)于作為第一加速度傳感器441和第二加速度傳感器442中每個(gè)的基礎(chǔ)被形成的絕緣膜SI，與壓電驅(qū)動(dòng)單元351和352中的絕緣膜SI或其類似物相同的材料可以被使用。至于電極結(jié)構(gòu)ESl和ES2，與壓電驅(qū)動(dòng)單元351和352中的電極對(duì)El相同的金屬材料或其類似物可以被使用。進(jìn)一步地，在形成壓電驅(qū)動(dòng)單元351和352中的壓電層Pl或其類似物的過(guò)程中，為了防止所述壓電材料填充電極結(jié)構(gòu)ESl和ES2的間隙，這些間隙只需要被事先填充可以在隨后的過(guò)程中被去除的材料，例如抗蝕劑材料。
[0192]第一加速度傳感器441和第二加速度傳感器442被連接到加速度檢測(cè)電路(未示出)。所述加速度檢測(cè)電路可以被合并到上述的角速度檢測(cè)電路中。通過(guò)根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置400，不僅檢測(cè)圍繞X軸、Y軸和Z軸的角速度是可能的，而且沿X軸方向和Y軸方向的加速也可以被檢測(cè)也是可能的。
[0193]〈第五實(shí)施方式〉
[0194]下一步，將描述本公開的第五實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，壓電驅(qū)動(dòng)單元和/或壓電檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)不同于上述實(shí)施方式中的壓電驅(qū)動(dòng)單元和/或壓電檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)。將在后文中描述的壓電驅(qū)動(dòng)單元和壓電檢測(cè)器的配置示例也適用于上述的第一到第四實(shí)施方式。
[0195](第一配置示例)
[0196]圖16A不出振子521的主要部分平面視圖,其不出壓電驅(qū)動(dòng)單兀531的結(jié)構(gòu)。圖16B示出壓電驅(qū)動(dòng)單元531的等效電路圖。需要指出，在圖16A中，為了易于理解，壓電驅(qū)動(dòng)單元531的組件用陰影表示。
[0197]根據(jù)本實(shí)施方式的壓電驅(qū)動(dòng)單元531由彼此并聯(lián)連接的多個(gè)(在本實(shí)施方式中是四個(gè))壓電元件531a構(gòu)成。具體地，壓電驅(qū)動(dòng)單元531包括彼此并聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)E51以及每個(gè)被設(shè)置在電極對(duì)E51之間的多個(gè)壓電體P51。振子521與第一和第二實(shí)施方式中的第一臂121和第二臂122以及第三和第四實(shí)施方式中的第一梁31a和31b以及第二梁32a和32b相對(duì)應(yīng)。
[0198]每個(gè)壓電兀件531a由電極對(duì)E51和壓電體P51構(gòu)成。壓電兀件531a被嵌入在振子521的正面中形成的多個(gè)凹槽T51中，以在Y軸方向彼此平行。每個(gè)壓電體P51由在Y軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀的壓電薄膜形成，其膜表面正交于振子521的振動(dòng)方向(X軸方向)。用于并聯(lián)連接壓電元件531a的布線W51在振子521的正面中形成。
[0199]根據(jù)本實(shí)施方式，壓電驅(qū)動(dòng)單元531由并聯(lián)連接的多個(gè)壓電元件531a構(gòu)成，因此，與振子被單個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)的情況相比，使位移量翻倍是可能的。因此，在本實(shí)施方式中，壓電驅(qū)動(dòng)單元531由四個(gè)壓電元件531a構(gòu)成，因此，與振子被單個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)的情況相t匕，變成四倍位移量是可能的。
[0200]壓電元件531a的數(shù)量并不局限于上述示例。根據(jù)設(shè)計(jì)，壓電元件531a的數(shù)量可以增加或減少。進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)激光束或類似物在適當(dāng)位置斷開布線W51，壓電元件531a的數(shù)量可以被改變到三個(gè)或更少。當(dāng)壓電元件531a的數(shù)量被設(shè)定為兩個(gè)的示例在圖16C中示出。
[0201]進(jìn)一步地，根據(jù)這個(gè)配置示例，離散改變壓電驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)的量是可能的。此夕卜，容易調(diào)整隨后過(guò)程中的驅(qū)動(dòng)特性的變量是可能的。
[0202]在每個(gè)壓電元件531a中，壓電體P52的極化處理經(jīng)由布線W51向壓電體P52施加極化電壓執(zhí)行。
[0203]進(jìn)一步地，上述配置(圖16A到16C)并不只局限于所述壓電驅(qū)動(dòng)單元，壓電檢測(cè)器的配置可以被采用。
[0204](第二配置示例)
[0205]圖17A示出振子522的主要部分平面視圖，其示出壓電檢測(cè)器541的結(jié)構(gòu)。圖17B示出壓電檢測(cè)器541的等效電路圖。需要指出，在圖17A中，為了易于理解，壓電檢測(cè)器541的組件用陰影表示。
[0206]根據(jù)本實(shí)施方式的壓電檢測(cè)器541由彼此串聯(lián)連接的多個(gè)(在本實(shí)施方式中是四個(gè))壓電元件541a構(gòu)成。具體地，壓電檢測(cè)器541包括彼此串聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)E52以及每個(gè)被設(shè)置在電極對(duì)E52之間的多個(gè)壓電體P52。振子522與第一和第二實(shí)施方式中的第一臂121和第二臂122以及第三和第四實(shí)施方式中的第一梁31a和31b以及第二梁32a和32b相對(duì)應(yīng)。
[0207]每個(gè)壓電兀件541a由電極對(duì)E52和壓電體P52構(gòu)成。壓電兀件541a被嵌入在振子522的正面中形成的多個(gè)凹槽T52中，以在Y軸方向彼此平行。每個(gè)壓電體P52由在Y軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀的壓電薄膜形成，其膜表面正交于振子522的振動(dòng)方向(X軸方向)。用于串聯(lián)連接壓電元件541a的布線W52在振子522的正面中形成。
[0208]根據(jù)本實(shí)施方式，壓電檢測(cè)器541由串聯(lián)連接的多個(gè)壓電元件541a構(gòu)成，因此，與振子的位移被單個(gè)壓電元件檢測(cè)的情況相比，使檢測(cè)電壓翻倍是可能的。因此，在本實(shí)施方式中，壓電檢測(cè)器541由四個(gè)壓電元件541a構(gòu)成，因此，與振子的位移被單個(gè)壓電元件檢測(cè)的情況相比，變成四倍檢測(cè)電壓是可能的。
[0209]壓電元件541a的數(shù)量并不局限于上述示例。根據(jù)設(shè)計(jì)，壓電元件541a的數(shù)量可以增加或減少。進(jìn)一步地，如圖18A所示,用于并聯(lián)連接壓電元件541a的布線W53可以事先在振子522的正面中形成。在此情況下，通過(guò)激光束或類似物在適當(dāng)位置斷開布線W53，壓電元件541a的數(shù)量可以被改變到三個(gè)或更少。當(dāng)壓電元件541a的數(shù)量被設(shè)定為三個(gè)的示例在圖18B中示出。
[0210]進(jìn)一步地，根據(jù)這個(gè)配置示例，由壓電檢測(cè)器離散改變檢測(cè)量是可能的。此外，容易調(diào)整隨后過(guò)程中的檢測(cè)特性的變量是可能的。
[0211]圖19A到19C示出解釋極化壓電檢測(cè)器541的方法的流程圖及其等效電路。
[0212]在多個(gè)壓電元件541a在振子522中形成后，用于并聯(lián)電連接壓電元件541a的布線W52a和W52b如圖19A所示在振子522的正面中形成。在此狀態(tài)下，每個(gè)壓電元件541a的壓電體P52的極化處理被執(zhí)行。由此，與串聯(lián)連接相比，在較低電壓執(zhí)行極化處理是可能的。下一步，如圖19B所示，布線W52a和W52b從振子522的正面被選擇性去除。布線W52a和W52b的去除可以通過(guò)例如濕法蝕刻進(jìn)行。在此情況下，布線W52a和W52b由例如與電極E52相比，具有更高蝕刻選擇性的金屬材料形成。最終，如圖19C所示，用于串聯(lián)連接壓電元件541a的布線W52在振子522的正面中形成，因此，在圖17A中示出的壓電檢測(cè)器541被制造。
[0213](第三配置示例)
[0214]圖20A到20D簡(jiǎn)要示出壓電檢測(cè)器的某些結(jié)構(gòu)示例的主要部分橫截面視圖。
[0215]在圖20A中示出的壓電檢測(cè)器543具有一對(duì)電極E53和被設(shè)置在電極E53之間的壓電體P53的層疊結(jié)構(gòu)，所述電極對(duì)E53經(jīng)由在凹槽T53的兩個(gè)側(cè)面上的絕緣膜S53形成，所述凹槽T53形成具有從振子523的正面延伸到背面的深度。壓電檢測(cè)器543與在第一實(shí)施方式中描述的壓電檢測(cè)器140 (圖3)相同的結(jié)構(gòu)。
[0216]圖20B到20D中的每個(gè)示出多個(gè)壓電元件在單個(gè)凹槽T53中形成的示例。而且，通過(guò)這樣的配置，可以獲得與上述第二配置示例(圖17A和17B)相同的動(dòng)作和效果。
[0217]在圖20B中示出的壓電檢測(cè)器544包括彼此串聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)E53和E54，以及每個(gè)被設(shè)置在電極對(duì)E53與E54之間的多個(gè)壓電體P54。壓電檢測(cè)器544包括在凹槽T53中彼此串聯(lián)連接的兩個(gè)壓電元件544a。
[0218]圖21A到21D示出解釋制造壓電檢測(cè)器544的方法的過(guò)程主要部分橫截面視圖。所述過(guò)程直至形成電極E53的過(guò)程與在第一實(shí)施方式中描述的形成電極對(duì)El (圖7A)的過(guò)程相同。
[0219]如圖2IA所示，在電極E53的形成后，形成壓電體P54的壓電薄膜形成。所述壓電薄膜以所述壓電薄膜不填滿凹槽T53的方式覆蓋電極E53。下一步，如圖21B所示，在覆蓋凹槽T53底部的壓電薄膜被去除后，形成電極對(duì)E54的金屬薄膜形成。所述金屬薄膜以所述金屬薄膜不填滿凹槽T53的方式覆蓋壓電體P54。隨后，如圖21C所示，絕緣材料S54填充凹槽T53。雖然絕緣材料S54作為電極E54的保護(hù)膜形成，但是絕緣膜S54可以根據(jù)需要被省略。接著，如圖21D所示，在保留在基板LI的頂部表面上的壓電薄膜通過(guò)平坦化過(guò)程被去除后，硅基板L2和中間層L3被去除，以及從而壓電檢測(cè)器544進(jìn)行制造。
[0220]在圖20C中示出的壓電檢測(cè)器545包括彼此串聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)E53和E55，以及每個(gè)被設(shè)置在電極對(duì)E53與E55之間的多個(gè)壓電體P54。壓電檢測(cè)器545包括在凹槽T53中彼此串聯(lián)連接的壓電元件545a。
[0221]圖22A到22D示出解釋制造壓電檢測(cè)器545的方法的主要部分過(guò)程的橫截面視圖。所述過(guò)程直至壓電體P54的形成(圖22A到22B)與制造壓電檢測(cè)器544的過(guò)程相同，因此，其描述將被省略。在此示例中，凹槽T53用形成電極E55的金屬材料填充(圖22C)。此后，與上述相同的隨后過(guò)程被執(zhí)行，從而壓電檢測(cè)器545被制造(圖22D)。
[0222]在圖20D中示出的壓電檢測(cè)器546包括多個(gè)電極對(duì)E53和E56，以及每個(gè)被設(shè)置在電極對(duì)E53與E56之間的多個(gè)壓電體P54。壓電檢測(cè)器545包括在凹槽T53中彼此相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)壓電元件546a。在本示例中，壓電元件546a沒(méi)有彼此電連接，以及被配置為能夠彼此并聯(lián)連接。需要指出，絕緣材料可以填充在兩個(gè)壓電元件546a之間。
[0223]圖23A到23D示出解釋制造壓電檢測(cè)器546的方法的主要部分過(guò)程的橫截面視圖。所述過(guò)程直至壓電體P54的形成(圖23A)與制造壓電檢測(cè)器544的過(guò)程相同，因此，其描述將被省略。在本示例中，在形成電極E56的金屬薄膜被去除后，覆蓋凹槽T53底部的金屬薄膜通過(guò)蝕刻被去除(圖23B和23C)。此后，與上述相同的隨后過(guò)程被執(zhí)行，因此，壓電檢測(cè)器546被制造(圖23D)。〈第六實(shí)施方式>
[0224]圖24示出根據(jù)本公開的第六實(shí)施方式的壓電裝置的示意性立體圖。根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置600被配置為帶通濾波器。壓電裝置600被應(yīng)用于例如像計(jì)算機(jī)的電子設(shè)備中的濾波器元件。
[0225]根據(jù)本實(shí)施方式的壓電裝置600包括基部610和振子620。振子620包括在Y軸方向延伸的多個(gè)(在本示例中，是四個(gè))臂621，622，623，以及624。臂621到624在X軸方向間隔布置。臂621到624形成，使得其沿Y軸方向的長(zhǎng)度尺寸是相同的。其一端被固定到基部610成可振動(dòng)的，以及另一端被設(shè)定為自由端。
[0226]臂621到624沿X軸方向的寬度尺寸是彼此不同的。由此，臂621到624被配置為在不同固有頻率是可振動(dòng)的。需要指出，不僅寬度尺寸，而且沿Y軸方向的長(zhǎng)度尺寸或沿Z軸方向的厚度尺寸可以被制造的不同，使得臂621到624被配置為具有不同的固有頻率。
[0227]臂621到624包括用于在XY平面中的振蕩臂621到624的多個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)單元630。
[0228]多個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)單元630以與在第一實(shí)施方式中描述的第一壓電元件13a和第二壓電元件13b (圖2)相同的方式配置。每個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)單元630具有一對(duì)電極和被設(shè)置在所述電極對(duì)之間的壓電層的層疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，多個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)單元630中的每個(gè)以在Y軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀形成。多個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)單元630被設(shè)置在臂621到624中，使得所述壓電層的膜表面正交于X軸方向。
[0229]多個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)單元630具有相同的配置。每個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)單元630被形成，使得其沿Z軸方向的寬度尺寸等于臂621到624中的每個(gè)沿Z軸方向的厚度尺寸。多個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)單元630被設(shè)置在沿Z軸方向的臂621到624的正面中形成的凹槽中。所述凹槽被設(shè)置在相對(duì)于臂621到624的軸中心位置偏向于一側(cè)的位置。
[0230]臂621到624進(jìn)一步包括用于檢測(cè)臂621到624在XY平面中的振動(dòng)的多個(gè)壓電檢測(cè)器640。
[0231]多個(gè)壓電檢測(cè)器640以與在第一實(shí)施方式中描述的壓電檢測(cè)器140 (圖3)相同的方式配置。多個(gè)壓電檢測(cè)器640中的每個(gè)具有一對(duì)電極和被設(shè)置在所述電極對(duì)之間的壓電層的層疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，多個(gè)壓電檢測(cè)器640中的每個(gè)以在Y軸方向具有長(zhǎng)邊的條帶形狀形成。多個(gè)壓電檢測(cè)器640被設(shè)置在臂621到624中，使得所述壓電層的膜表面正交于X軸方向。
[0232]所述多個(gè)壓電檢測(cè)器640具有相同的配置。每個(gè)壓電檢測(cè)器640被形成，使得其沿Z軸方向的寬度尺寸和臂621到624中的每個(gè)沿Z軸方向的厚度尺寸相同。多個(gè)壓電檢測(cè)器640被設(shè)置在沿Z軸方向的臂621到624的正面中形成的凹槽中。所述凹槽被設(shè)置在相對(duì)于臂621到624的軸中心位置偏向于壓電驅(qū)動(dòng)單元630的相對(duì)側(cè)的位置。
[0233]因此，在根據(jù)本實(shí)施方式配置的壓電裝置600中，公用輸入信號(hào)(高頻信號(hào))被輸入到臂621到624的壓電驅(qū)動(dòng)單元630的每個(gè)中。壓電驅(qū)動(dòng)單元630用是驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸入信號(hào)在Y軸方向擴(kuò)張和收縮，從而激勵(lì)臂621到624中對(duì)應(yīng)的一個(gè)。對(duì)應(yīng)于臂621到624中的對(duì)應(yīng)一個(gè)的位移的檢測(cè)信號(hào)由用于臂621到624中每個(gè)的壓電檢測(cè)器640輸出。
[0234]例如，如圖25所示,如果輸入到壓電驅(qū)動(dòng)單元630中的每個(gè)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是具有包括臂621到624的固有頻率f21到f24的帶寬的高頻信號(hào)，根據(jù)通過(guò)平滑固有頻率f21到f24獲得的頻率f20的合成信號(hào)作為檢測(cè)信號(hào)從壓電檢測(cè)器640輸出。因此，通過(guò)上述配置，壓電裝置600可以起平滑濾波器或帶通濾波器的作用。
[0235]需要指出，當(dāng)具有上述配置通過(guò)簡(jiǎn)化壓電裝置600中的壓電驅(qū)動(dòng)單元630獲得的結(jié)構(gòu)被安置在聲場(chǎng)，利用由于聲源的空氣振動(dòng)的諧振的濾波器元件可以被配置。
[0236]雖然本公開的實(shí)施方式已經(jīng)在上面進(jìn)行了描述，但是不能說(shuō)本公開僅限于上述實(shí)施方式，其可以不偏離本公開的主旨進(jìn)行各種更改。
[0237]例如，在上述第一實(shí)施方式中，壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132被分別設(shè)置在第一臂121和第二臂122中。不過(guò)，所述壓電驅(qū)動(dòng)單元可以只被設(shè)置在所述臂的一個(gè)中。進(jìn)一步地，壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中的每個(gè)由兩個(gè)壓電元件13a和13b構(gòu)成。不過(guò)，壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132中的每個(gè)可以只由壓電元件13a和13b中的一個(gè)構(gòu)成。進(jìn)一步地，在上述第一和第二實(shí)施方式中，兩個(gè)臂構(gòu)成振子。不過(guò)，所述臂的數(shù)量不局限于此，一個(gè)臂或三個(gè)或更多臂可以構(gòu)成所述振子。
[0238]進(jìn)一步地，在上述第三實(shí)施方式中，振子320的第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b被形成為從連接部33a到33d伸入到框體330內(nèi)側(cè)。不過(guò)，其并不局限于此。如圖26所示，第一振動(dòng)體41a和41b以及第二振動(dòng)體42a和42b可以被形成為從連接部33a到33d伸入到框體330的外側(cè)。進(jìn)一步地，在上述第三實(shí)施方式中，振子320包括框體330和多個(gè)振動(dòng)體340。不過(guò)，振子320可以只有框體330構(gòu)成。
[0239]進(jìn)一步地，在上述每一個(gè)實(shí)施方式中，在所述振子的正面中形成的凹槽包括正交于振動(dòng)方向的兩個(gè)平坦側(cè)面，其中，所述壓電驅(qū)動(dòng)單元和壓電檢測(cè)器被設(shè)置在所述振子的正面中。不過(guò)，其并不局限于此。例如，如圖27所示，凹槽T的兩個(gè)側(cè)面可以以錐形形狀形成。進(jìn)一步地，覆蓋凹槽T和電極E的兩個(gè)側(cè)面的絕緣膜S也可以以錐形形狀形成。此外，壓電體P不需要填滿凹槽T。
[0240]進(jìn)一步地，已經(jīng)在上述第五實(shí)施方式中描述的所述壓電驅(qū)動(dòng)單元和壓電檢測(cè)器的配置示例并不限于單獨(dú)使用。所述壓電驅(qū)動(dòng)單元和壓電檢測(cè)器可以在公用振子的相同時(shí)間被使用。其示例將在圖28A到28C中示出。
[0241]在圖28A中示出的壓電裝置包括在X軸方向驅(qū)動(dòng)振子123的壓電驅(qū)動(dòng)單元D1、檢測(cè)振子123在Z軸方向的位移的垂直位移檢測(cè)器V1、以及檢測(cè)所述振子在X軸方向的位移的水平位移檢測(cè)器H1。壓電驅(qū)動(dòng)單元Dl和水平位移檢測(cè)器Hl以與在第一實(shí)施方式中描述的壓電驅(qū)動(dòng)單元131和132以及第一壓電檢測(cè)器140相似的方式被嵌入在振子123中。垂直位移檢測(cè)器Vl與在第二實(shí)施方式中描述的第二壓電檢測(cè)器141類似，被設(shè)置在振子123的正面中。垂直位移檢測(cè)器Vl被設(shè)置在Y軸方向延伸的振子123的軸的中心。壓電驅(qū)動(dòng)單元Dl和水平位移檢測(cè)器Hl被設(shè)置在垂直位移檢測(cè)器Vl的兩側(cè)。
[0242]在圖28B和28C中示出的每個(gè)壓電裝置包括沿振子123的軸中心設(shè)置的水平位移檢測(cè)器Hl以及被設(shè)置在水平位移檢測(cè)器Hl的兩側(cè)的壓電驅(qū)動(dòng)單元Dl和D2。壓電驅(qū)動(dòng)單元D2以與壓電驅(qū)動(dòng)單元Dl相同的方式配置。
[0243]此外，根據(jù)本公開的實(shí)施方式的壓電裝置還可以被配置為能量收集元件。圖29示出其示意性立體圖。
[0244]這類壓電裝置700包括由基部支持可振動(dòng)的臂720和被設(shè)置在臂720前端的重量721。圖30示出圖29中的Al部件的放大橫截面視圖。臂720被設(shè)置用于檢測(cè)重量721在X軸方向的位移的第一壓電檢測(cè)器741，以及用于檢測(cè)重量721在Z軸方向的位移的第二壓電檢測(cè)器742。第一壓電檢測(cè)器741被設(shè)置在相對(duì)于臂720的軸中心的對(duì)稱位置。第二壓電檢測(cè)器742被設(shè)置在臂720的正面和背面上。由此，通過(guò)第一壓電檢測(cè)器741和第二壓電檢測(cè)器742獲得重量721的振動(dòng)能量是可能的。
[0245]需要指出，本公開還可以采用下列配置。
[0246](I) 一種壓電裝置，包括:
[0247]振子，包括:
[0248]第一表面，
[0249]在第一表面中沿第一軸方向形成的第一凹槽，以及
[0250]平行于第一凹槽在第一表面中形成的第二凹槽；
[0251]壓電驅(qū)動(dòng)單元，包括
[0252]被設(shè)置在第一凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)的第一電極對(duì)，第二軸方向正交于第一軸方向并平行于第一表面，以及
[0253]被設(shè)置在第一電極對(duì)之間的第一壓電體，壓電驅(qū)動(dòng)單元被配置為能夠由于在第一電極對(duì)之間的電壓施加而使振子在平行于第一表面的平面中振動(dòng)；以及
[0254]第一壓電檢測(cè)器，包括
[0255]被設(shè)置在第二凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)的第二電極對(duì)，以及
[0256]被設(shè)置在第二電極對(duì)之間的第二壓電體，第一壓電檢測(cè)器被配置為能夠檢測(cè)在平行于第一表面的平面中的振子的振動(dòng)。
[0257](2)根據(jù)⑴的壓電裝置，其中
[0258]振子進(jìn)一步包括:
[0259]在正交于第一軸方向和第二軸方向的第三軸方向中與第一表面相對(duì)的第二表面；并且
[0260]第一凹槽被形成為具有從第一表面延伸到第二表面的深度以及包括被壓電驅(qū)動(dòng)單元覆蓋的兩個(gè)側(cè)面部分。
[0261](3)根據(jù)⑴的壓電裝置，其中，
[0262]振子進(jìn)一步包括:
[0263]在第一軸方向延伸并在第二軸方向布置的多個(gè)臂；并且
[0264]壓電驅(qū)動(dòng)單元和第一壓電檢測(cè)器中的每個(gè)被設(shè)置在多個(gè)臂的至少一個(gè)臂中。
[0265](4)根據(jù)(3)的壓電裝置，其中
[0266]多個(gè)臂包括:
[0267]第一臂和第二臂；并且
[0268]壓電驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置在第一臂和第二臂中的每個(gè)中，以及壓電驅(qū)動(dòng)單元被配置為能夠使第一臂和第二臂在平行于第一表面的平面中以相反相位振動(dòng)。
[0269](5)根據(jù)⑴到(4)中的任一項(xiàng)的壓電裝置，其中，
[0270]振子進(jìn)一步包括:
[0271]框體，包括:
[0272]—對(duì)第一梁,在第一軸方向延伸并在第二軸方向彼此相對(duì)；
[0273]一對(duì)第二梁，在第二軸方向延伸并在第一軸方向彼此相對(duì)，以及
[0274]連接第一梁與第二梁之間的多個(gè)連接部；并且
[0275]壓電驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置在第一梁和第二梁中的至少一個(gè)梁中，使得框體以當(dāng)一對(duì)第一梁和一對(duì)第二梁中的一對(duì)梁彼此靠攏時(shí)另一對(duì)梁彼此分開、以及當(dāng)一對(duì)梁彼此分開時(shí)另一對(duì)梁彼此靠攏的振動(dòng)模式振動(dòng)。
[0276](6)根據(jù)⑴到(5)中的任一項(xiàng)的壓電裝置，進(jìn)一步包括:
[0277]支持部，被配置為支持振子；
[0278]耦接部，被配置為彈性耦接在振子與支持部之間，以及
[0279]電極結(jié)構(gòu)，被設(shè)置在耦接部中，并被配置為能夠靜電檢測(cè)在平行于第一表面的平面中振子相對(duì)于支持部的相對(duì)移動(dòng)。
[0280](7)根據(jù)⑴到(6)中任一項(xiàng)的壓電裝置，進(jìn)一步包括:
[0281]第二壓電檢測(cè)器，被設(shè)置在第一表面中并被配置為能夠檢測(cè)在垂直于第一表面的平面中的振子的振動(dòng)。
[0282](8)根據(jù)(7)的壓電裝置，其中，
[0283]第二壓電檢測(cè)器包括:
[0284]第一電極層，被設(shè)置在第一表面中；
[0285]第二電極層，在垂直于第一表面的方向中與第一電極層相對(duì)，以及
[0286]壓電層，被設(shè)置在第一電極層與第二電極層之間。
[0287](9)根據(jù)⑴到⑶中任一項(xiàng)的壓電裝置，其中，
[0288]第一凹槽包括彼此平行布置的多個(gè)凹槽，
[0289]第一電極對(duì)包括被設(shè)置在多個(gè)凹槽中并且彼此并聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)，以及
[0290]第一壓電體包括被設(shè)置在多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
[0291](10)根據(jù)⑴到⑶中任一項(xiàng)的壓電裝置，其中，
[0292]第一電極對(duì)包括被設(shè)置在第一凹槽中并且彼此并聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)，以及
[0293]第一壓電體包括被設(shè)置在多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
[0294](11)根據(jù)(I)到(10)中任一項(xiàng)的壓電裝置，其中，
[0295]第二凹槽包括彼此平行布置的多個(gè)凹槽，
[0296]第二電極對(duì)包括被設(shè)置在多個(gè)凹槽中并且彼此串聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)，以及
[0297]第二壓電體包括被設(shè)置在多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
[0298](12)根據(jù)⑴到(10)中任一項(xiàng)的壓電裝置，其中
[0299]第二電極對(duì)包括被設(shè)置在第二凹槽中并且彼此串聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)，以及
[0300]第二壓電體包括被設(shè)置在多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
[0301]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以出現(xiàn)各種更改、組合、子組合和變化，只要這些變化和更改在本發(fā)明附屬權(quán)利要求及其等效要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電裝置，包括: 振子，包括: 第一表面， 在所述第一表面中沿第一軸方向形成的第一凹槽，以及 平行于所述第一凹槽在所述第一表面中形成的第二凹槽； 壓電驅(qū)動(dòng)單元，包括: 被設(shè)置在所述第一凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)的第一電極對(duì)，所述第二軸方向正交于所述第一軸方向并平行于所述第一表面，以及 被設(shè)置在所述第一電極對(duì)之間的第一壓電體，所述壓電驅(qū)動(dòng)單元被配置為能夠由于在所述第一電極對(duì)之間的電壓施加而使所述振子在平行于所述第一表面的平面中振動(dòng)；以及第一壓電檢測(cè)器，包括: 被設(shè)置在所述第二凹槽中并在所述第二軸方向彼此相對(duì)的第二電極對(duì)，以及被設(shè)置在所述第二電極對(duì)之間的第二壓電體，所述第一壓電檢測(cè)器被配置為能夠檢測(cè)在平行于所述第一表面的平面中的所述振子的振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，其中， 所述振子進(jìn)一步包括: 在正交于所述第一軸方向和所述第二軸方向的第三軸方向中與所述第一表面相對(duì)的第二表面；并且 所述第一凹槽被形成為具有從所述第一表面延伸到所述第二表面的深度以及包括被所述壓電驅(qū)動(dòng)單元覆蓋的兩個(gè)側(cè)面部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，其中， 所述振子進(jìn)一步包括: 在所述第一軸方向延伸并在所述第二軸方向布置的多個(gè)臂；并且 所述壓電驅(qū)動(dòng)單元和所述第一壓電檢測(cè)器中的每個(gè)被設(shè)置在所述多個(gè)臂的至少一個(gè)臂中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電裝置，其中， 所述多個(gè)臂包括: 第一臂和第二臂；并且 所述壓電驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置在所述第一臂和所述第二臂中的每個(gè)中，并且所述壓電驅(qū)動(dòng)單元被配置為能夠使所述第一臂和所述第二臂在平行于所述第一表面的平面中以相反相位振動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，其中， 所述振子進(jìn)一步包括: 框體，包括: 一對(duì)第一梁，在所述第一軸方向延伸并在所述第二軸方向彼此相對(duì)； 一對(duì)第二梁，在所述第二軸方向延伸并在所述第一軸方向彼此相對(duì)，以及 在所述第一梁與所述第二梁之間連接的多個(gè)連接部；并且 所述壓電驅(qū)動(dòng)單元被設(shè)置在所述第一梁和所述第二梁中的至少一個(gè)梁中，使得所述框體以如下振動(dòng)模式振動(dòng):當(dāng)所述一對(duì)第一梁和所述一對(duì)第二梁中的一對(duì)梁彼此靠攏時(shí)，另一對(duì)梁彼此分開，以及當(dāng)所述一對(duì)梁彼此分開時(shí)，所述另一對(duì)梁彼此靠攏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，進(jìn)一步包括: 支持部，被配置為支持所述振子； 耦接部，被配置為彈性耦接在所述振子與所述支持部之間，以及電極結(jié)構(gòu)，被設(shè)置在所述耦接部中，并被配置為能夠靜電檢測(cè)在平行于所述第一表面的平面中所述振子相對(duì)于所述支持部的相對(duì)移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，進(jìn)一步包括: 第二壓電檢測(cè)器，被設(shè)置在所述第一表面中并被配置為能夠檢測(cè)在垂直于所述第一表面的平面中的所述振子的振動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電裝置，其中， 所述第二壓電檢測(cè)器包括: 第一電極層，被設(shè)置在所述第一表面中； 第二電極層，在垂直于所述第一表面的方向中與所述第一電極層相對(duì)，以及 壓電層，被設(shè)置在所述第一電極層與所述第二電極層之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，其中， 所述第一凹槽包括彼此平行布置的多個(gè)凹槽， 所述第一電極對(duì)包括被設(shè)置在所述多個(gè)凹槽中并且彼此并聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)，以及 所述第一壓電體包括被設(shè)置在所述多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，其中， 所述第一電極對(duì)包括被設(shè)置在所述第一凹槽中并且彼此并聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)，以及 所述第一壓電體包括被設(shè)置在所述多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，其中， 所述第二凹槽包括彼此平行布置的多個(gè)凹槽， 所述第二電極對(duì)包括被設(shè)置在所述多個(gè)凹槽中并且彼此串聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)，以及 所述第二壓電體包括被設(shè)置在所述多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電裝置，其中， 所述第二電極對(duì)包括被設(shè)置在所述第二凹槽中并且彼此串聯(lián)電連接的多個(gè)電極對(duì)，以及 所述第二壓電體包括被設(shè)置在所述多個(gè)電極對(duì)之間的多個(gè)壓電體。
13.—種電子設(shè)備,包括: 壓電裝置，包括: 振子，包括: 第一表面， 在所述第一表面中沿第一軸方向形成的第一凹槽，以及 平行于所述第一凹槽在所述第一表面中形成的第二凹槽； 壓電驅(qū)動(dòng)單元，包括: 第一電極對(duì)，被設(shè)置在所述第一凹槽中并在第二軸方向彼此相對(duì)，所述第二軸方向正交于所述第一軸方向并平行于所述第一表面；以及 第一壓電體，被設(shè)置在所述第一電極對(duì)之間，所述壓電驅(qū)動(dòng)單元被配置為能夠由于在所述第一電極對(duì)之間的電壓施加而使所述振子在平行于所述第一表面的平面中振動(dòng)，以及第一壓電檢測(cè)器，包括: 被設(shè)置在所述第二凹槽中并在所述第二軸方向彼此相對(duì)的第二電極對(duì)，以及被設(shè)置在所述第二電極對(duì)之間的第二壓電體，所述第一壓電檢測(cè)器被配置為能夠檢測(cè)在平行于所述第一表面的平面中的所述振子的振動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電子設(shè)備，其中， 所述振子進(jìn)一步包括: 在正交于所述第一軸方向和所述第二軸方向的第三軸方向中與所述第一表面相對(duì)的第二表面；并且 所述第一凹槽被形成為具有從所述第一表面延伸到所述第二表面的深度以及包括被所述壓電驅(qū)動(dòng)單元覆蓋的兩個(gè)側(cè)面部分。
【文檔編號(hào)】G01C19/5607GK104236534SQ201410247140
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月12日
【發(fā)明者】和夫 高橋, 諭司 三谷, 秀年 椛澤 申請(qǐng)人:索尼公司