[发明专利]压电元件、角速度传感器、以及压电元件的制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含于2007年11月15日向日本专利局提交的日本专 利申请JP2007-297321、于2007年11月15日向日本专利局提交的 日本专利申请JP2007-297323、以及于2007年11月15日向日本专 利局提交的日本专利申请JP2007-297325涉及的主题，其全部内容 通过引证结合于此。

技术领域

本发明涉及用在压电传感器、压电致动器和热电红外线传感器 中的压电元件、包括该压电元件的角速度传感器、以及压电元件的 制造方法。

背景技术

过去，锆钛酸铅(Pb_1+X(Zr_YTi_1-Y)O_3+X)(下文中，称为PZT)被 用作用于诸如角速度传感器、喷墨头等的压电传感器的压电薄膜的 压电材料。为了改善PZT的压电特性、铁磁材料特性、热电特性等 提出了各种技术(例如，见日本专利申请公开第Hei06-350154号 (第(0030)～(0044)段、第(0060)～(0073)段，图3、图 4等)和日本专利申请公开第Hei09-298324号(第(0007)～(0009) 段，图5)；下文中，将分别称为专利文件1和专利文件2)。

专利文件1公开了一种晶体结构为菱形的PZT薄膜，其中，当 通过(Pb_1+Y(Zr_XTi_1-X)O_3+Y)表示锆钛酸铅时，PbO的过量组成比Y在 0≤Y≤0.5的范围内，并且Zr的组成比X在0≤X≤0.55的范围内。 专利文件1的PZT薄膜展示了良好的压电特性。此外，同时公开了 一种晶体结构为四方晶的PZT薄膜，其中，PbO的过量组成比Y 在0<Y<0.5的范围内，并且Zr的组成比X在0.55<X<1的范围内。

专利文件2公开了一种具有大于等于1μm且小于等于10μm的 厚度、小于等于0.55μm的晶粒大小、以及R_MAX小于等于1μm的 表面粗糙度的压电薄膜。该压电薄膜可用作用于需要大于等于预定 膜厚度的喷墨型存储装置的压电薄膜。

发明内容

另外，众所周知，当加热时，压电材料的压电性能劣化，这种 劣化被称为去极化。然而，因为通常在包含压电材料的电子装置的 制造过程中执行通过回流焊接等进行的加热处理，所以存在由于加 热而使压电材料的压电性能劣化的问题。

特别在近些年，考虑到环境问题而采用无铅焊接，导致回流焊 接温度增加，而由回流焊接引起的热导致压电材料的压电性能劣 化，这种劣化是难以解决的。然而，以上的专利文件1和专利文件 2都没有考虑热影响。

此外，还存在一个问题：当压电构件具有如专利文件2所述的 大于等于1μm的膜厚度时，导致裂纹或结晶性劣化的可能性增加。 结晶性的劣化也可能成为由于加热处理所致的去极化的原因。

鉴于上述情况，需要一种压电特性和耐热性优良的压电元件、 包括该种压电元件的角速度传感器、以及压电元件的制作方法。

根据本发明的实施例，提供了一种包括压电膜和电极膜的压电 元件。压电膜由Pb_1+X(Zr_YTi_1-Y)O_3+X表示的锆钛酸铅构成，其中，X 大于等于0且小于等于0.3，并且Y大于等于0且小于等于0.55， 压电膜具有拉伸应力。电极膜向压电膜施加电压。

通过将PZT的PbO过量组成比X设置为大于等于0且小于等 于0.3并且将Zr组成比Y设置为大于等于0且小于等于0.55，可 以获得压电特性优良的压电元件。如果Zr组成比大于等于0且小 于等于0.55，则很难发生去极化并且可以获得优良的耐热性。

另外，通过使压电膜具有拉伸应力，可以获得耐热性进一步改 善的压电元件。

在根据本发明的实施例的压电元件中，压电膜的拉伸应力可以 大于等于50MPa且小于等于500MPa。因此，可以获得耐热性进一 步改善的压电元件。

在根据本发明的实施例的压电元件中，压电膜可以具有大于等 于400nm且小于等于1000nm的膜厚度。

因此，可以获得压电特性进一步改善的压电元件。