特開 2024-151549 圧電素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151549

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】圧電素子

(51)【国際特許分類】

   H10N 30/88 20230101AFI20241018BHJP

   H10N 30/87 20230101ALI20241018BHJP

   H10N 30/30 20230101ALI20241018BHJP

   H10N 30/853 20230101ALI20241018BHJP

   H04R 17/02 20060101ALN20241018BHJP

【ＦＩ】

H10N30/88

H10N30/87

H10N30/30

H10N30/853

H04R17/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064987

(22)【出願日】2023-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(71)【出願人】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 悠也

(72)【発明者】

【氏名】山田 英雄

(72)【発明者】

【氏名】桝本 尚己

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宏

(72)【発明者】

【氏名】掛札 尚

(72)【発明者】

【氏名】臼井 孝英

【テーマコード（参考）】

5D004

【Ｆターム（参考）】

5D004CC08

5D004DD03

(57)【要約】

【課題】共振ピークの強度を低減することができる圧電素子を提供する。
【解決手段】圧電素子は、基板１０と、基板１０に積層された下部電極と、下部電極に積層された圧電膜と、圧電膜に積層された上部電極１６と、を備え、基板１０のうち下部電極とは反対側の面に形成された凹部１７と、下部電極、圧電膜、上部電極１６を貫通する貫通孔１９とによって、下部電極、圧電膜、上部電極１６で構成され、基板１０に片持ち支持された複数の薄膜部１８１、１８２、１８３、１８４が形成されており、複数の薄膜部１８１、１８２、１８３、１８４のうち少なくとも２つの薄膜部は、共振周波数が互いに異なる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電素子であって、
基板（１０）と、
前記基板に積層された下部電極（１２）と、
前記下部電極に積層された圧電膜（１３、１５）と、
前記圧電膜に積層された上部電極（１６）と、を備え、
前記基板のうち前記下部電極とは反対側の面に形成された凹部（１７）と、前記下部電極、前記圧電膜、前記上部電極を貫通する貫通孔（１９）とによって、前記下部電極、前記圧電膜、前記上部電極で構成され、前記基板に片持ち支持された複数の薄膜部（１８１、１８２、１８３、１８４）が形成されており、
複数の前記薄膜部のうち少なくとも２つの前記薄膜部は、共振周波数が互いに異なる圧電素子。

【請求項2】

少なくとも２つの前記薄膜部は、形状の差異により共振周波数が互いに異なる請求項１に記載の圧電素子。

【請求項3】

少なくとも２つの前記薄膜部は、質量の差異により共振周波数が互いに異なる請求項１に記載の圧電素子。

【請求項4】

少なくとも２つの前記薄膜部は、ヤング率の差異により共振周波数が互いに異なる請求項１に記載の圧電素子。

【請求項5】

複数の前記薄膜部のうちの２つは台形状とされている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧電素子。

【請求項6】

前記薄膜部よりもヤング率が低く、少なくとも２つの前記薄膜部を覆う低ヤング率膜（２０）を備える請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧電素子。

【請求項7】

隣り合う２つの前記薄膜部の距離は１μｍ以下とされている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の圧電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

マイクロフォン等として用いられる圧電素子は、基板と、基板に積層された下部電極、圧電膜、上部電極とを備えている。そして、基板の一部が除去され、下部電極、圧電膜、上部電極を貫通するスリットが形成されることにより、下部電極、圧電膜、上部電極の一部は、基板によって片持ち支持された薄膜部とされている。このような圧電素子において、残留応力によって薄膜部が上方または下方に反ると、薄膜部と基板によって支持された部分との隙間が大きくなり、感度が低下するおそれがある。

【0003】

例えば特許文献１に記載のＭＥＭＳトランスデューサは、同じ三角形状の４つの薄膜部を備えており、４つの薄膜部は、固定端と反対側の先端部が１箇所に集まるように、隣り合って配置されている。これによれば、残留応力によって薄膜部が変形する場合、隣り合う薄膜部も同様に変形するため、薄膜部同士の隙間の拡大が抑制され、感度の低下が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５９３６１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、複数の薄膜部を同じ形状とすると、各薄膜部の共振周波数が等しくなるため、複数の薄膜部で共振が強め合い、共振ピークの強度が大きくなり、共振ピークが雑音となるおそれがある。したがって、共振ピークの強度を低減する必要がある。

【0006】

本発明は上記点に鑑みて、共振ピークの強度を低減することができる圧電素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧電素子であって、基板（１０）と、基板に積層された下部電極（１２）と、下部電極に積層された圧電膜（１３、１５）と、圧電膜に積層された上部電極（１６）と、を備え、基板のうち下部電極とは反対側の面に形成された凹部（１７）と、下部電極、圧電膜、上部電極を貫通する貫通孔（１９）とによって、下部電極、圧電膜、上部電極で構成され、基板に片持ち支持された複数の薄膜部（１８１、１８２、１８３、１８４）が形成されており、複数の薄膜部のうち少なくとも２つの薄膜部は、共振周波数が互いに異なる。

【0008】

これによれば、少なくとも２つの薄膜部が互いに異なる共振周波数を有しているため、共振ピークが分散され、圧電素子全体での共振ピーク強度を低減することができる。

【0009】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図2】図１のII－II断面図である。

【図3】比較例の上面図である。

【図4】第２実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図5】第３実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図6】比較例の共振ピークを示す図である。

【図7】第３実施形態の共振ピークを示す図である。

【図8】先端幅と共振周波数差との関係を示す図である。

【図9】先端幅と感度との関係を示す図である。

【図10】第４実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図11】第５実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図12】第６実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図13】第７実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図14】第８実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0012】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の圧電素子は、マイクロフォンとして用いられるものであり、図１、図２に示すように、基板１０、絶縁膜１１、下部電極１２、第１圧電膜１３、中間電極１４、第２圧電膜１５、上部電極１６を備えている。基板１０は、例えばシリコン（Ｓｉ）で構成されている。絶縁膜１１は、基板１０の上面に積層されている。絶縁膜１１は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）で構成されている。

【0013】

絶縁膜１１の上面には、下部電極１２、第１圧電膜１３、中間電極１４、第２圧電膜１５、上部電極１６が順に積層されている。下部電極１２、中間電極１４、上部電極１６は、例えばモリブデン（Ｍｏ）等の導電性金属で構成されている。第１圧電膜１３、第２圧電膜１５は、例えば、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の鉛フリーの圧電セラミックス等を用いて構成されている。また、第１圧電膜１３、第２圧電膜１５は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等を用いて構成される。

【0014】

基板１０には、凹部１７が形成されている。凹部１７は、基板１０の一部を除去して絶縁膜１１のうち基板１０側の下面を露出させるように形成されている。基板１０の上面に平行で互いに垂直な２方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とする。凹部１７は、基板１０の下面において、Ｘ方向に平行な２辺とＹ方向に平行な２辺とで構成された四角形状に開口している。凹部１７によって基板１０が除去されることにより、圧電素子の一部は薄膜化されている。この薄膜化された部分を薄膜部１８とする。

【0015】

薄膜部１８には、絶縁膜１１、下部電極１２、第１圧電膜１３、中間電極１４、第２圧電膜１５、上部電極１６を貫通するスリット状の貫通孔１９が形成されている。図１に示すように、貫通孔１９は、凹部１７の内周部から各角部に向かって延設されており、凹部１７が形成された部分は貫通孔１９によって三角形状に４分割されている。貫通孔１９が形成されることによって、薄膜部１８を含む絶縁膜１１、下部電極１２、第１圧電膜１３、中間電極１４、第２圧電膜１５、上部電極１６の積層体は、凹部１７の開口端部において基板１０に片持ち支持されている。

【0016】

４分割された薄膜部１８をそれぞれ薄膜部１８１～１８４とする。薄膜部１８１～１８４は、薄膜部１８１と薄膜部１８３とが対向し、薄膜部１８２と薄膜部１８４とが対向するように配置されている。具体的には、薄膜部１８１、１８３は、それぞれ、薄膜部１８のうち貫通孔１９の中心に対してＸ方向の一方側、他方側に配置された部分である。また、薄膜部１８２、１８４は、それぞれ、薄膜部１８のうち貫通孔１９の中心に対してＹ方向の一方側、他方側に配置された部分である。なお、ここでの貫通孔１９の中心とは、貫通孔１９のうち、凹部１７の各角部に向かって延設された４つのスリットが集まっている部分である。

【0017】

薄膜部１８１～１８４のうち少なくとも２つは、共振周波数が互いに異なる。本実施形態では、薄膜部１８１と、薄膜部１８２および薄膜部１８４と、薄膜部１８３とが、形状の差異により、異なる共振周波数を有している。

【0018】

具体的には、貫通孔１９の中心は、凹部１７の中心からＸ方向の一方側にずれている。すなわち、薄膜部１８１は、固定端から先端までの長さ（以下、梁長さともいう）が、薄膜部１８３よりも短くなっている。貫通孔１９の中心は、凹部１７の中心とＹ方向の位置が等しく、薄膜部１８２と薄膜部１８４とは対称な形状とされており、梁長さが等しくされている。本実施形態では凹部１７は基板１０の下面において正方形状に開口しており、梁長さは、薄膜部１８１が最も短く、薄膜部１８３が最も長くされている。薄膜部１８１～１８４の共振周波数をそれぞれｆ１～ｆ４とすると、上記の薄膜部１８１～１８４の形状により、ｆ３＜ｆ２＝ｆ４＜ｆ１となっている。

【0019】

このような圧電素子では、薄膜部１８に音圧が印加され、薄膜部１８１～１８４が振動すると、例えば薄膜部１８の自由端側が上方に変位した場合、第１圧電膜１３には引張応力が発生し、第２圧電膜１５には圧縮応力が発生する。このとき下部電極１２と上部電極１６との間に発生する電圧を測定することにより、音圧が検出される。

【0020】

なお、隣り合う薄膜部１８１～１８４の距離が大きいと、圧電素子の感度が低下するため、この距離を小さくして、感度低下を抑制することが望ましい。例えば、この距離を１μｍ以下とすることが望ましい。すなわち、ＸＹ平面における貫通孔１９の延設方向に垂直な方向の幅が１μｍ以下であることが望ましい。また、薄膜部１８１の先端部と薄膜部１８３の先端部との距離、すなわち図２に示す距離ｄが１μｍ以下であることが望ましい。また、薄膜部１８２の先端部と薄膜部１８４の先端部との距離が１μｍ以下であることが望ましい。

【0021】

本実施形態の効果について説明する。図３に示す比較例では、薄膜部１８１～１８４が同じ形状とされており、共振周波数が互いに等しくなっている。このような構成では、薄膜部１８１～１８４で共振が強め合い、共振ピークの強度が大きくなり、共振ピークが雑音となるおそれがある。

【0022】

これに対して、本実施形態では、薄膜部１８１と、薄膜部１８２および薄膜部１８４と、薄膜部１８３とが、異なる共振周波数を有している。これにより、共振ピークが分散され、圧電素子全体での共振ピーク強度を低減することができ、雑音を抑制することができる。

【0023】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0024】

（１）少なくとも２つの薄膜部は、形状の差異により共振周波数が互いに異なる。これによれば、パターン形成のみによって共振周波数の差を設けることができるので、圧電素子の製造が容易になる。

【0025】

（２）隣り合う２つの薄膜部の距離は１μｍ以下とされている。これによれば、圧電素子の感度低下を抑制することができる。

【0026】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して薄膜部１８１～１８４の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0027】

図４に示すように、本実施形態では、貫通孔１９の中心が凹部１７の中心からＸ方向の一方側およびＹ方向の一方側にずれている。これにより、薄膜部１８１～１８４は、梁長さが互いに異なっており、共振周波数ｆ１～ｆ４は互いに異なっている。

【0028】

本実施形態は、第１実施形態と同様の構成および作動からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0029】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0030】

（１）４つの薄膜部１８１～１８４のすべてが、互いに異なる共振周波数を有する。これによれば、共振ピークがさらに分散されるため、共振ピーク強度をさらに低減することができる。

【0031】

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して薄膜部１８の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0032】

本実施形態では、薄膜部１８１～１８４のうちの２つが台形状とされている。具体的には、図５に示すように、本実施形態の貫通孔１９は、凹部１７の中心からＹ方向の両側に延設されたスリットと、このスリットの端部から凹部１７の各角部に向かって延設されたスリットとで構成されている。これにより、薄膜部１８１および薄膜部１８３は、固定端側の辺と先端側の辺とが平行な台形状とされている。薄膜部１８１と薄膜部１８３は同じ形状とされており、薄膜部１８２と薄膜部１８４とは同じ形状とされている。これにより、ｆ１＝ｆ３、ｆ２＝ｆ４となっている。薄膜部１８１、１８３の先端側の辺の長さを先端幅ａとし、薄膜部１８１、１８３の梁長さをｂとし、薄膜部１８２、１８４の梁長さをｃとする。

【0033】

第１実施形態の図３に示す比較例の共振ピーク強度は、例えば図６のようになる。これに対して、本実施形態の共振ピーク強度は図７のようになる。図７の一点鎖線は薄膜部１８１、１８３の振動の強度の和であり、二点鎖線は薄膜部１８２、１８４の振動の強度の和であり、実線は圧電素子全体の振動の強度であり、破線は図６の共振ピーク強度である。図７に示すように、本実施形態の共振ピーク強度は、比較例に比べて低減する。

【0034】

この共振ピークが低減される大きさは、先端幅ａによって変化する。図８、図９は、本発明者らが行った実験の結果である。この実験では梁長さｂを４７７μｍとし、凹部１７の大きさを固定して先端幅ａを変化させ、共振周波数と感度を測定した。図８に示すように、先端幅ａが長いほど梁長さｃが短くなりｆ１、ｆ３とｆ２、ｆ４との差が大きくなる。これにより、共振ピークが小さくなる。そして、先端幅ａが１０μｍ以上になると、比較例と本実施形態との共振ピーク強度の差が６ｄＢ以上となる。

【0035】

なお、先端幅ａをあまりに長くすると、圧電素子の感度が低下する。例えば、図９に示すように、先端幅ａが５０μｍ以下のときには感度が維持されるが、先端幅ａが６０μｍ以上になると感度が低下する。したがって、感度低下を抑制するために、先端幅ａをある程度短くすることが望ましい。例えば、先端幅ａを５０μｍ以下とすることが望ましい。

【0036】

なお、ｆ１、ｆ３とｆ２、ｆ４との差を大きくするために、ｂ＞ｃとすることが望ましい。先端幅の差に加えて梁長さに差をつけることにより、ｆ１、ｆ３とｆ２、ｆ４との差がさらに大きくなり、共振ピークがさらに低減する。

【0037】

また、本実施形態においても、感度低下を抑制するために、第１実施形態と同様に隣り合う薄膜部１８１～１８４の距離を１μｍ以下とすることが望ましい。薄膜部１８１と薄膜部１８３との距離については、貫通孔１９のうち凹部１７の中心からＹ方向の両側に延設された部分のＸ方向の幅を１μｍ以下とすることが望ましい。

【0038】

本実施形態は、第１実施形態と同様の構成および作動からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0039】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0040】

（１）薄膜部１８１～１８４のうちの２つが台形状とされている。これによれば、薄膜部１８全体を対称性の高い形状とし、均一に音圧がかかりやすい構造とすることができる。また、台形状とされた薄膜部１８１、１８３の先端幅を大きくすることにより、薄膜部１８１、１８３と薄膜部１８２、１８４とで先端部の質量の差を大きくすることができるため、共振周波数の差を大きくするのが容易になり、共振ピークの低減が容易になる。なお、上記の効果が得られる範囲であれば、薄膜部１８１～１８４のうちの２つが完全な台形状ではなく略台形状とされていてもよい。例えば、薄膜部１８１、１８３の先端側の辺が、固定端側の辺に対してわずかに傾いていてもよい。

【0041】

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対して薄膜部１８１～１８４の形状を変更したものであり、その他については第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0042】

図１０に示すように、本実施形態の貫通孔１９は、Ｙ方向の両側に延設された中心部が、凹部１７の中心からＸ方向の一方側にずれている。これにより、ｆ１＞ｆ３となるため、共振ピークがさらに分散され、圧電素子全体の共振ピーク強度をさらに低減することができる。

【0043】

本実施形態は、第１、第３実施形態と同様の構成および作動からは第１、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0044】

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対して凹部１７の形状を変更したものであり、その他については第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0045】

図１１に示すように、本実施形態の凹部１７は、Ｙ方向を長手方向とする長方形状に開口している。具体的には、凹部１７は、第３実施形態の凹部１７と同じ開口面積となるように、Ｘ方向の長さが第３実施形態よりも短くされており、Ｙ方向の長さは第３実施形態よりも長くされている。これにより、薄膜部１８１および薄膜部１８３は、梁長さが第３実施形態に比べて短くなっている。

【0046】

共振周波数を高くしたい場合には、薄膜部１８１～１８４の梁長さを短くすればよい。例えば、貫通孔１９のうちＹ方向両側に延設された中心部のＸ方向の幅を大きくすることにより、薄膜部１８１および薄膜部１８３の梁長さを短くすることができるが、感度低下のおそれがある。また、基板１０上の面積を有効活用できない。

【0047】

これに対して、本実施形態のように凹部１７を長方形状とすることにより、貫通孔１９の幅を狭くしたまま薄膜部１８１、１８３の梁長さを短くすることができる。したがって、感度低下を抑制するとともに、基板１０上の面積を効率よく活用しながら、共振周波数を高くすることができる。

【0048】

本実施形態は、第１、第３実施形態と同様の構成および作動からは第１、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0049】

（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対して低ヤング率膜を追加したものであり、その他については第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0050】

図１２に示すように、本実施形態の圧電素子は低ヤング率膜２０を備えている。低ヤング率膜２０は、薄膜部１８よりもヤング率の低い材料で構成されている。例えば、低ヤング率膜２０はポリイミドで構成されている。低ヤング率膜２０は、上面がＹ方向を長手方向とする矩形状とされており、薄膜部１８１～１８４の先端部を上面側から覆って連結している。

【0051】

本実施形態は、第１、第３実施形態と同様の構成および作動からは第１、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0052】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0053】

（１）薄膜部１８１～１８４を覆う低ヤング率膜２０を備えている。これによれば、薄膜部１８１～１８４のうち一部の薄膜部が共振し、他の薄膜部が共振していないときに、共振している薄膜部の変位を低ヤング率膜２０によって低減することができる。したがって、共振ピーク強度をさらに低減することができる。

【0054】

（第７実施形態）
第７実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して重り部を追加したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0055】

本実施形態では、薄膜部１８１～１８４は、質量の差異により共振周波数が異なっている。具体的には、図１３に示すように、本実施形態では、貫通孔１９の中心が凹部１７の中心と重なっており、薄膜部１８１～１８４の上面が同じ形状とされている。また、薄膜部１８は、重り部２１を備えている。重り部２１は、上部電極１６の上面に積層されており、チタン、アルミニウム、モリブデン等で構成されている。重り部２１は、薄膜部１８１～１８４のそれぞれにおいて、上部電極１６の先端部に形成されている。薄膜部１８１～１８４の上部電極１６上に形成された重り部２１をそれぞれ重り部２１１～２１４とする。

【0056】

重り部２１１～２１４の上面は、薄膜部１８１～１８４の固定端に平行な辺と、貫通孔１９の開口端に沿った２辺とを有する三角形状とされている。重り部２１１～２１４は、同じ材料で構成されており、厚さが等しくされている。重り部２１１、２１３は、重り部２１２、２１４よりも上面の面積が大きくされており、薄膜部１８１、１８３は、薄膜部１８２、１８４よりも質量が大きくなっている。これにより、ｆ１＝ｆ３＜ｆ２＝ｆ４となっている。

【0057】

本実施形態は、第１実施形態と同様の構成および作動からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0058】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0059】

（１）薄膜部１８１～１８４は、質量の差異により共振周波数が異なる。これによれば、薄膜部１８１～１８４の上面が同じ形状とされた対称性が高い構造においても、共振ピークを分散させ、共振ピーク強度を低減することができる。

【0060】

（第８実施形態）
第８実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対して重り部２１を追加したものであり、その他については第３実施形態と同様であるため、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0061】

第７実施形態では第１実施形態に対して薄膜部１８１～１８４の形状を変更し、重り部２１を追加したが、図１４に示すように第３実施形態に対して重り部２１を追加してもよい。本実施形態の重り部２１は、全体が長方形状となるように、重り部２１１、２１３が台形状とされており、重り部２１２、２１４が三角形状とされている。

【0062】

薄膜部１８１、１８３が台形状とされた本実施形態では、薄膜部１８１、１８３の先端部が薄膜部１８２、１８４よりも幅広になっている。そのため、重り部２１を形成が容易な矩形状とした場合にも、薄膜部１８１、１８３と薄膜部１８２、１８４とに大きな質量差を設けることができ、共振周波数の差を大きくすることができる。

【0063】

本実施形態は、第１、第３実施形態と同様の構成および作動からは第１、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0064】

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

【0065】

圧電素子が中間電極１４を備えていなくてもよい。

【0066】

第７、第８実施形態では重り部２１によって薄膜部１８１～１８４の質量に差を設けたが、薄膜部１８１～１８４を構成する絶縁膜１１～上部電極１６の材料や密度によって質量に差を設けてもよい。また、重り部２１の材料、密度、厚さによって質量に差を設けてもよい。

【0067】

薄膜部１８１～１８４がヤング率の差異によって共振周波数が互いに異なっていてもよい。例えば、下部電極１２～上部電極１６の材料を薄膜部１８１～１８４で変えることにより、ヤング率の差を設けることができる。

【0068】

薄膜部１８１～１８４の形状の差異、質量の差異、ヤング率の差異を組み合わせて共振周波数に差を設けてもよい。

【0069】

第１、第２、第４、第５実施形態において、第６実施形態の低ヤング率膜２０を設けてもよい。第２、第４～第６実施形態において、第７、第８実施形態の重り部２１を設けてもよい。

【0070】

低ヤング率膜２０は、薄膜部１８１～１８４のうち、共振周波数が互いに異なる少なくとも２つの薄膜部を覆っていればよい。例えば、第６実施形態において、低ヤング率膜２０が薄膜部１８１、１８２のみを覆っていてもよい。

【0071】

（本開示の特徴）
［第１の観点］
圧電素子であって、
基板（１０）と、
前記基板に積層された下部電極（１２）と、
前記下部電極に積層された圧電膜（１３、１５）と、
前記圧電膜に積層された上部電極（１６）と、を備え、
前記基板のうち前記下部電極とは反対側の面に形成された凹部（１７）と、前記下部電極、前記圧電膜、前記上部電極を貫通する貫通孔（１９）とによって、前記下部電極、前記圧電膜、前記上部電極で構成され、前記基板に片持ち支持された複数の薄膜部（１８１、１８２、１８３、１８４）が形成されており、
複数の前記薄膜部のうち少なくとも２つの前記薄膜部は、共振周波数が互いに異なる圧電素子。
［第２の観点］
少なくとも２つの前記薄膜部は、形状の差異により共振周波数が互いに異なる第１の観点に記載の圧電素子。
［第３の観点］
少なくとも２つの前記薄膜部は、質量の差異により共振周波数が互いに異なる第１または第２の観点に記載の圧電素子。
［第４の観点］
少なくとも２つの前記薄膜部は、ヤング率の差異により共振周波数が互いに異なる第１ないし第３の観点のいずれか１つに記載の圧電素子。
［第５の観点］
複数の前記薄膜部のうちの２つは台形状とされている第１ないし第４の観点のいずれか１つに記載の圧電素子。
［第６の観点］
前記薄膜部よりもヤング率が低く、少なくとも２つの前記薄膜部を覆う低ヤング率膜（２０）を備える第１ないし第５の観点のいずれか１つに記載の圧電素子。
［第７の観点］
隣り合う２つの前記薄膜部の距離は１μｍ以下とされている第１ないし第６の観点のいずれか１つに記載の圧電素子。

【符号の説明】

【0072】

１０ 基板
１２ 下部電極
１３ 第１圧電膜
１５ 第２圧電膜
１６ 上部電極
１８１ 薄膜部
１８２ 薄膜部
１８３ 薄膜部
１８４ 薄膜部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】