压电振动基板及压电振动元件制造技术

本发明专利技术的课题在于，能够抑制由压电振动元件安装时施加的加热、超声波振动及施重所导致的裂纹或缺口。[0012]压电振动元件11具备：由块状的压电性材料形成的压电层2A、压电层2A的第一面2a上的下部电极3以及接合于下部电极3的支撑基板5。的支撑基板5。的支撑基板5。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电振动基板及压电振动元件


[0001]本专利技术涉及可较佳地利用于MEMS振镜等的压电振动基板及元件。

技术介绍

[0002]平视显示器(HUD)是指：“在将视线保持于前方的状态下将必要的信息重叠显示于视野的装置”。汽车驾驶中，与观看仪表面板或控制台面板上的信息的情形相比，能够在将视线保持于前方的状态下识别信息，因此，对防止侧向驾驶有效，此外，由于眼睛的焦点移动较少，所以能够实现司机的疲劳减轻和安全性提高。
[0003]关于HUD的原理，将荧光管、CRT或液晶显示器的图像映于车的挡风玻璃或透明屏幕(合路器)。HUD根据光学结构的不同而具有以下的2种方式。
[0004](1)将挡风玻璃等作为屏幕而直接投影图像的直接投影方式
[0005](2)使挡风玻璃等作为反射镜发挥作用而使其在司机的视网膜上成像的虚拟成像方式
[0006]上述方式的最大区别在于司机看到图像时的距离感。直接投影方式中，与普通的投影仪同样地在屏幕(合路器)上识别图像，而虚拟成像方式中，在距司机的视线数米的空间上识别图像。无论是哪种方式，与不使用HUD时相比较，司机的前方视野与仪表面板或控制台面板之间的视线移动均格外减少。但是，虚拟成像方式中，通常驾驶时相对于视野的焦点移动也较少，因此，能够将注意力更集中于驾驶，疲劳也较少。虚拟成像方式中，近年来正在开发扫描激光束而进行描绘的新方式。
[0007]对于激光扫描型显示器，将RGB3色的激光束以称为合路器的光学元件进行合并，并将这1条射束利用微小振镜进行反射而二维地进行扫描，由此进行描绘。该方式类似于CRT的电子束扫描，不过，不是激发荧光体，而是在其水平扫描线上的像素对应的位置控制各激光的脉冲宽度和输出，改变颜色和亮度，高速地以点状描绘像素。能够实现的分辨率取决于振镜的振动频率和激光的调制频率。
[0008]由该方式带来的主要优点如下。
[0009](1)由于元器件个数较少，所以能够实现小型化、低成本化、可靠性提高。
[0010](2)由于按各像素所需要的亮度点亮激光，所以能够实现低耗电。
[0011](3)由于采用进行了准直(平行光)的激光，所以不需要聚焦调整。
[0012]对于作为激光扫描型显示器的核心元器件的微振镜，将Si利用MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术进行加工，并蒸镀金属。MEMS振镜的驱动方法有以静电引力进行驱动的静电方式、以电磁力进行驱动的电磁方式、以及以压电元件进行驱动的压电方式等。其中，作为压电方式的优点，可以举出高速驱动、低耗电、大驱动力；作为压电方式的缺点，可以举出压电元件的成膜较难。
[0013]以往，为了制造MEMS振镜等中使用的压电振动元件，通过溅射法等，在硅基板上形成PZT等压电膜(专利文献1)。
[0014]现有技术文献
[0015]专利文献
[0016]专利文献1：日本特开2014
‑
225596
[0017]专利文献2：日本特开2014
‑
086400

技术实现思路

[0018]今后，对HUD要求大画面化、宽视角化，相对于目前的视角7～8度，还要求扩大至最大20度。为了实现大画面化、宽视角化，需要使MEMS振镜的压电振动元件的频率、振幅及可靠性提高。但是，如专利文献1中所记载，判明：以往的利用成膜法在硅基板上形成了压电层的压电振动元件中，无法实现具备如此高的频率、振幅及可靠性的压电振动元件。
[0019]特别是，将压电振动元件安装于封装体或基板并进行电连接时，进行引线接合或倒装式接合。在接合工序中，需要对压电振动元件施加加热、超声波振动及载荷这样的负荷。此时，判明：如果采用使压电振动元件的频率、振幅、可靠性提高的方法，则加热、超声波振动及施重的负荷增大，容易在压电振动元件产生裂纹或缺口。据此，压电振动元件的成品率降低。
[0020]本专利技术的课题在于，能够抑制由压电振动元件安装时施加的加热、超声波振动及施重所导致的裂纹或缺口。
[0021]第一方案所涉及的专利技术涉及一种压电振动基板，其特征在于，具备：
[0022]压电层，该压电层由块状的压电性材料形成，且具有第一面及与所述第一面相反一侧的第二面；
[0023]所述压电层的第一面上的下部电极；以及
[0024]支撑基板，该支撑基板接合于所述下部电极。
[0025]另外，本专利技术涉及一种压电振动元件，其特征在于，具备：
[0026]所述压电振动基板、以及
[0027]所述压电层上的上部电极。
[0028]第二方案所涉及的专利技术涉及一种压电振动基板，其特征在于，具备：
[0029]压电层，该压电层由块状的压电性材料形成，且具有第一面及与所述第一面相反一侧的第二面；
[0030]所述压电层的第一面上的下部电极；
[0031]高刚性陶瓷板，该高刚性陶瓷板接合于所述下部电极；以及
[0032]支撑基板，该支撑基板接合于所述高刚性陶瓷板。
[0033]另外，本专利技术涉及一种压电振动元件，其特征在于，具备：
[0034]所述压电振动基板、以及
[0035]所述压电层的第二面上的上部电极。
[0036]专利技术效果
[0037]本专利技术的专利技术人研究了：将压电振动元件安装于封装体或基板并进行电连接时，因加热、超声波振动及施重而在压电振动元件产生裂纹或缺口的理由。结果得知，通过溅射等各种成膜方法形成PZT等压电膜的情况下，压电膜的结晶品质较差，这构成裂纹或缺口的原因。
[0038]因此，本专利技术的专利技术人还研究了：通过对块状的压电性材料基板进行薄膜化来制
造压电振动板。但是，块状的压电性材料基板具有如下趋势，即，如果通过加工而使厚度减薄至例如50μm以下，则因强度不足而开裂，因此，很难作为压电振动元件加以利用。
[0039]基于这些见解，本专利技术的专利技术人发现：通过将块状的压电性材料基板借助下部电极及中间层而与另一支撑基板直接键合，并对该压电性材料基板进行研磨，使其减薄至适合于高频振动的所期望的厚度，成功形成了厚度较薄且结晶性良好的压电振动层，据此，能够抑制由加热、超声波振动及施重所导致的压电振动元件的裂纹或缺口。
[0040]此外，本专利技术的专利技术人发现：上述形态的压电振动元件中，通过在压电层的第一面上所设置的下部电极与支撑基板之间设置另一高刚性陶瓷板，能够更进一步地降低由加热、超声波振动及施重所导致的压电振动元件的裂纹或缺口。
[0041]结果，通过本专利技术，能够实现压电特性及耐久性优异的压电致动器器件。
附图说明
[0042]图1中，(a)表示压电体2、下部电极3及中间层4的层叠体，(b)表示支撑基板5，(c)表示将中间层4和支撑基板5直接键合得到的接合体。
[0043]图2中，(a)表示在图1(c)的接合体中对压电体进行加工得到的接合体，(b)表示具有压电层2A、上部电极1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压电振动基板，其特征在于，具备：压电层，该压电层由块状的压电性材料形成，且具有第一面及与所述第一面相反一侧的第二面；所述压电层的第一面上的下部电极；以及支撑基板，该支撑基板接合于所述下部电极。2.根据权利要求1所述的压电振动基板，其特征在于，沿着所述下部电极与所述支撑基板的界面而存在非晶质层。3.根据权利要求1或2所述的压电振动基板，其特征在于，在所述下部电极与所述支撑基板之间具有中间层。4.一种压电振动元件，其特征在于，具备：权利要求1～3中的任一项所述的压电振动基板、以及所述压电层的所述第二面上的上部电极。5.一种压电振动基板，其特征在于，具备：压电层，该压电层由块状的压电性材料形成，且具有第一面及与所述第一面相反一侧的第二面；所述压电层的所述第一面...

【专利技术属性】
技术研发人员：多井知义，鹈野雄大，浅井圭一郎，服部良祐，丹羽真人，滑川政彦，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：