[發明專利]壓電/電致伸縮膜型元件

無效

• 申請號: 200780014505.1
• 申請日: 2007-04-23
• 公開（公告）號: CN101427393A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 大西孝生;清水秀樹;恒岡克幸
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: H01L41/09
• 分類號: H01L41/09;H01L41/08;H01L41/187;H01L41/193;H02N2/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 張敬強

技術領域

本發明涉及利用了薄壁隔膜部的振動特性的壓電/電致伸縮性元件。

背景技術

作為這種壓電/電致伸縮性元件，已知的有利用了上述薄壁隔膜部的彎曲變位的促動器和檢測接近該薄壁隔膜部的介質的特性(例如，流體特性、音壓、微小重量、加速度等)的傳感器(如麥克風和粘度傳感器)等。

在特開平8-201265號公報(專利文獻1)、特開2002-261347號公報(專利文獻2)、特開2005-322890號公報(專利文獻3)中公布了作為上述傳感器的上述壓電/電致伸縮膜型元件。該壓電/電致伸縮膜型傳感器構成為利用壓電/電致伸縮型振子的振幅和與該振子接觸的流體的粘性阻力之間具有的相關關系，可測定該流體的密度、濃度、粘度等特性。

具體地說，在該壓電/電致伸縮膜型傳感器中，在上述流體的存在下，使上述振子振動的場合，該振子因該流體的粘性而受到力學的阻力。在此，該振子的機械的振動方式可置換到等效的電子回路中。因此，基于該振子受到的粘性阻力，構成該振子的壓電/電致伸縮膜的等效電路的電常數發生變化。通過檢測出該電常數的變化，可測定流體的粘度、密度、濃度等特性。

作為可通過該壓電/電致伸縮膜型傳感器進行特性測量的流體，還包含液體以及氣體的任一種。作為測定對象的液體，當然包含從例如水、酒精、油脂中選擇的僅由主要的介質組成的單一成分的液體。不僅如此，添加(溶解、混合、分散、或懸濁)了相對于該主要的介質可溶、難溶、或不溶的其他介質的液體(漿、膠等)也可包含在測定對象液體中。

此外，作為上述電常數，可例舉出損耗系數、位相、阻力、電抗、電導、電納、電感、電容等。尤其優選使用在等效電路的共振頻率附近具有一個極大或極小變化電的損失系數或者相位。由此，不僅可測定流體粘度還可測定密度和濃度，例如，可測定硫酸水溶液中的硫酸濃度。再有，作為檢測振動方式的變化的指標，電常數以外，從測定精度、耐久性的觀點出發如果沒有特別問題，還可利用共振頻率的變化。

在這種壓電/電致伸縮膜型元件中，原來，通過使上述薄壁隔膜部的彎曲變位量和內部應力值更大等來提高元件特性(傳感器感度等)的話，會產生在上述壓電/電致伸縮膜中產生裂紋等、及耐久性的問題。

發明內容

本發明是為了解決以上問題而提出的。即，本發明的目的是提供具有更優良的元件特性以及耐久性的壓電/電致伸縮膜型元件。

本發明的壓電/電致伸縮膜型元件具備基板、下部電極、壓電/電致伸縮膜和上部電極。上述基板具備薄壁隔膜部和形成于其周圍的厚壁部。上述下部電極以跨越上述薄壁隔膜部和上述厚壁部的方式形成于上述基板之上。上述壓電/電致伸縮膜形成于上述下部電極之上。上述上部電極與上述薄壁隔膜部相對而形成于上述壓電/電致伸縮膜之上。

本發明的特征在于，在具備上述基板、上述下部電極、上述壓電/電致伸縮膜和上述上部電極的壓電/電致伸縮膜型元件中，上述上部電極具備形成為與上述薄壁隔膜部的平面形狀大致相似的平面形狀的上部電極主體部和與該上部電極主體部連接而設置的連接部。在此，上述上部電極主體部設置成與上述薄壁隔膜部相對。此外，上述連接部形成為比上述上部電極主體部更窄的寬度。

在具備該結構的本發明的壓電/電致伸縮膜型元件中，基于在上述電極主體部和上述電極之間施加的規定的輸入電壓，與該上部電極主體部對應的上述薄壁隔膜部進行振動。或者，根據上述薄壁隔膜部的振動狀態以及/或者其變化，在上述上部電極主體部和上述下部電極之間產生規定的輸出。

在此，在本發明中，上述上部電極主體部的平面形狀形成為與上述薄壁隔膜部的平面形狀大致相似的平面形狀。

因此，根據該結構，基于上述輸入電壓，上述薄壁隔膜部的振動狀態可效率更好地設定成規定的狀態。或者，上述薄壁隔膜部的振動狀態可效率更好地反映到上述輸出。這樣，不增大輸入電壓就得到高輸出。因此，根據本發明，可抑制在壓電/電致伸縮膜中裂紋的發生，提高耐久性，因此，得到更加優良的壓電/電致伸縮膜型元件。

在本發明的壓電/電致伸縮膜型元件中，也可還設置輔助電極。該輔助電極以跨越上述薄壁隔膜部和上述厚壁部且與上述下部電極隔離的方式形成于上述基板之上。并且，該輔助電極與上述連接部連接。具體地說，該壓電/電致伸縮型元件如下構成。