(57)【要約】【課題】電極板を好適に圧電体に貼り合わせて接合することができる圧電デバイス及びその圧電デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】圧電体７の第一面及び電極板の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材２７を配置する接合材配置工程と、接合材配置工程の後に、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度に達した時点で、第一面及び第二面を近接させる方向に圧電体７及び電極板１１を加圧しながら、接合材２７の固着によって第一面と第二面とを貼り合わせる接合工程と、を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体の第一面及び電極板の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材を配置する接合材配置工程と、
前記接合材配置工程の後に、前記接合材の温度が前記接合材の融点以上の温度に達した時点で、前記第一面及び前記第二面を近接させる方向に前記圧電体及び前記電極板を加圧しながら、前記接合材の固着によって前記第一面と前記第二面とを貼り合わせることで接合層を形成する接合層形成工程と、
を有している圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合層形成工程の際に、前記接合材の温度が前記接合材の融点以上の第一温度に達した時点で、前記圧電体及び前記電極板の加圧を開始する圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合層形成工程の際に、前記接合材の温度が前記接合材の融点以上の温度を維持している時間に前記圧電体及び前記電極板を加圧する圧電デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合層形成工程の際に、前記接合材の温度が前記接合材の融点以上の第二温度を下回った時点で、前記圧電体及び前記電極板の加圧を終了する圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合材は、第一金属と、前記第一金属よりも融点が低い第二金属とを主成分として含む合金であり、
前記接合層形成工程では、前記第二金属の融点よりも高く、前記第一金属の融点よりも低い温度で前記接合材を溶融している状態で、前記第一面及び前記第二面を近接させる方向に前記圧電体及び前記電極板を加圧する圧電デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記第一金属がＡｕであり、
前記第二金属がＳｎである圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記接合層形成工程では、真空雰囲気下で前記第一面及び前記第二面を近接させる方向に前記圧電体及び前記電極板を加圧する圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項記載の圧電デバイスの製造方法であって、
前記圧電デバイスが、
前記圧電体と、
前記電極板と、
前記電極板と前記圧電体の分極軸方向において前記圧電体を挟んで対向する対向電極と、を有する圧力センサである圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
第一面を有している圧電体と、
第二面を有している電極板と、
前記第一面と前記第二面との間に介在してこれらの面を接合している接合層と、
を有しており、
前記接合層は、
第一金属と、前記第一金属よりも融点が低い第二金属とを主成分として含む合金によって構成されており、かつ
接合層の厚みに対して、接合層の厚みバラつきが５０％以下である圧電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧力センサ等の圧電デバイス及びその圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサ等の圧電デバイスとして、圧電体と、圧電体に貼り合わされた電極板とを有するものが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１では、ドーピング又はイオン結合によって水晶板に電極としての金属板を貼り合わせている。特許文献１では、このような構成は、蒸着又はスパッタで電極が設けられる構成に比較して、固着力が高く、劣化しにくいことがあげられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４８４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電極板を好適に圧電体に貼り合わせることができる圧電デバイス及びその圧電デバイスの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る圧電デバイスの製造方法は、圧電体の第一面及び電極板の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材を配置する接合材配置工程と、接合材配置工程の後に、接合材の温度が接合材の融点以上の温度に達した時点で、第一面及び第二面を近接させる方向に圧電体及び電極板を加圧しながら、接合材の固着によって第一面と第二面とを貼り合わせる接合層形成工程と、を有している。
【発明の効果】
【０００６】
上記の手順又は構成によれば、電極板を好適に圧電体に貼り合わせ接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）は実施形態に係る圧電デバイスの一つであるセンサの構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の領域Ｉｂの部分拡大図である。
【図２】図１のセンサの電極板及び接合材の平面図である。
【図３】図１のセンサの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】図１のセンサのセンサ素子及び冶具を示す模式図。
【図５】図１のセンサの電極板及び接合材の断面図である。
【図６】図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は変形例に係る電極板及び接合材の平面図である。
【図７】図１のセンサの製造方法における接合工程の際の温度及び荷重と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（センサの全体構成）
図１（ａ）は、本実施形態に係る圧電デバイスの一つであるセンサの構成を示す斜視図である。なお、以下において、平面視という場合、特に断りがない限りは、センサの軸方向Ｄ１において正側又は負側に見ることをいうものとする。
【０００９】
センサ１は、例えば、圧力（別の観点では力）を電気信号（別の観点では電荷、電流又は電圧）に変換するセンサ素子３と、センサ素子３に電気的に接続された配線部４と、配線部４を介してセンサ素子３に電気的に接続され、センサ素子３からの信号に対して所定の処理を施す処理部５とを有している。なお、センサ素子３がセンサ（狭義）と捉えられてもよいし、センサ素子３と配線部４との組み合わせがセンサと捉えられてもよい。
【００１０】
（センサ素子の全体構成）
センサ素子３は、例えば、概略円柱状に構成されており、その円柱の軸方向Ｄ１において受けた圧力に応じた電気信号を出力する。円柱の直径及び高さは適宜に設定されてよい。例えば、直径は、高さよりも大きくてもよいし、同等でもよいし、小さくてもよい。寸法の一例を示すと、直径は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、高さは、１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。また、例えば、直径は、高さの２倍以上５倍以下である。
【００１１】
なお、センサ素子３は、いずれの方向が上方又は下方とされてもよいものであるが、以下の説明では、便宜上、図示の軸方向Ｄ１の矢印が指す方向（紙面上方）を上方として、上面又は下面等の語を用いることがある。
【００１２】
センサ素子３は、例えば、圧電体７と、電極板１１と、電極膜９とを有している。圧電体７は、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂによって構成されており、電極板１１は、第一電極板１１Ａ及び第二電極板１１Ｂによって構成されている。このようなセンサ素子３は、軸方向Ｄ１において積層された複数の層状部材から構成されている。複数の層状部材は、例えば、上方から順に、電極膜９、第一圧電体７Ａ、第一電極板１１Ａ、第二圧電体７Ｂ及び第二電極板１１Ｂである。これらの層状部材のうち、互いに重なるもの同士（９と７Ａ、７Ａと１１Ａ、１１Ａと７Ｂ、及び７Ｂと１１Ｂ）は、その対向面において接合されている。
【００１３】
なお、以下では、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂを区別せずに、単に「圧電体７」ということがある。また、第一電極板１１Ａ及び第二電極板１１Ｂを区別せずに、単に「電極板１１」ということがある。
【００１４】
センサ素子３に軸方向Ｄ１における圧力が加えられ、ひいては、各圧電体７に軸方向Ｄ１における圧力が加えられると、各圧電体７においては圧力値に応じた強度（例えば電圧値又は電荷量）の電気信号が生じる。この信号は、各圧電体７の両側に重なる一体の電極（電極膜９及び第一電極板１１Ａ、又は第一電極板１１Ａ及び第二電極板１１Ｂ）によって取り出される。
【００１５】
センサ素子３は、例えば、気体又は液体の圧力を検出することに利用されてもよいし、力（荷重）を検出することに利用されてもよい。また、センサ素子３は、例えば、不図示の他の部材によって挟まれることなどによって、一定の圧力が常に付与されている状態とされ、その一定の圧力からの変動量を検出することに利用されてもよいし、そのような一定の圧力が付与されない状態で利用されてもよい。
【００１６】
センサ素子３を含むセンサは、用途に応じて適宜な構造とされてよい。例えば、センサ素子３は、二つの剛体部材に軸方向Ｄ１において挟まれてもよいし、上面及び／又は下面を外部（気体中又は液体中）に露出させてもよいし、上面及び／又は下面が適宜な厚さの絶縁膜に覆われてもよい。前記の剛体部材は、上面及び／又は下面に対してその全体に当接してもよいし、一部に当接してもよい。
【００１７】
（圧電体）
圧電体７は、例えば、一様な厚さの層状である。その平面形状は、適宜なものとされてよく、本実施形態では円形である。圧電体７は、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂによって構成されている。第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂの平面形状及び平面方向の寸法は、例えば、互いに同一である。第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂの厚さは、互いに同一でもよいし、互いに異なっていてもよく、例えば、互いに同一である。また、圧電体７の厚さの具体的な値は、適宜に設定されてよく、一例を示すと、４００μｍ以上１６００μｍ以下である。
【００１８】
圧電体７は、単結晶によって構成されていてもよいし、多結晶によって構成されていてもよい。第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂは、例えば、互いに同一の材料からなる。第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂが互いに同一の単結晶からなる場合、軸方向Ｄ１と結晶軸とが成す角度は、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂにおいて互いに同一である。なお、軸方向Ｄ１の正負に対する結晶軸の向き、及び平面視における結晶軸の向きは、第一圧電体７Ａ及び第二圧電体７Ｂにおいて互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００１９】
圧電体７は、例えば、水晶（ＳｉＯ２、単結晶）によって構成されている。その他、圧電体７を構成する材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）及びランガサイト系化合物を挙げることができる。
【００２０】
圧電体７は、例えば、その分極軸（単結晶においてはＸ軸（電気軸））が軸方向Ｄ１に概ね平行になるように形成されている。これにより、軸方向Ｄ１において圧電体７に圧力が加えられたときに効率的にその両面に電荷を生じることができる。なお、圧電体７が単結晶である場合において、Ｙ軸（機械軸）及びＺ軸（光軸、ｃ軸）は適宜な方向に向けられてよい。
【００２１】
（電極膜）
電極膜９は、例えば、一様な厚さの層状である。その平面形状及び平面方向の寸法は、例えば、電極膜９が設けられている第一圧電体７Ａの上面のものと同様である。電極膜９は、例えば、圧電体７に比較して薄い。電極膜９の厚さの具体的な値は、適宜に設定されてよく、一例を示すと、１０μｍ以下である。電極膜９は、導電体からなり、例えば、金属によって構成されている。その具体的な材料は適宜に設定されてよく、電極板１１の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、電極膜９は、第一圧電体７Ａの上面に形成される、後述する圧電体側金属膜１５によってその全体が構成されていてもよい。
【００２２】
（電極板）
電極板１１は、例えば、一様な厚さの層状（平板状）である。その平面形状及び平面方向の寸法は、適宜なものとされてよく、例えば、概略、貼り合わされる圧電体７の平面形状及び平面方向の寸法と同様である。
【００２３】
なお、電極板１１は、圧電体７と貼り合わされる領域から延び出るリード部１１ｂ（図２参照）を有していてもよい。このリード部１１ｂは、例えば、処理部５との接続に供される。リード部１１ｂは、電極板１１の一部として捉えられてもよいし、配線部４の一部として捉えられてもよい。以下の説明では、便宜上、単に電極板１１という場合、特に断りがない限りは、リード部１１ｂを除いた部分を指すものとする。
【００２４】
電極板１１の厚さは、例えば、電極膜９よりも厚く、圧電体７よりも薄い。ただし、電極板１１は、圧電体７の厚さ以上とされても構わない。また、二つの電極板１１の厚さは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。図示の例では、互いに異なっており、より具体的には、第一電極板１１Ａは、第二電極板１１Ｂよりも厚い。電極板１１の厚さの具体的な値は、適宜に設定されてよく、一例を挙げると、１０μｍ以上８００μｍ以下である。
【００２５】
電極板１１は、導電体からなり、例えば、金属によって構成されている。二つの電極板１１の材料は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。電極板１１の具体的な材料は、適宜に設定されてよく、例えば、リン青銅（例えばＪＩＳ（日本工業規格）のＣ５２１０）又はステンレス鋼（例えばＪＩＳのＳＵＳ３０４若しくはＳＵＳ４３０）である。この他、鉄、アルミニウム、銅、銀、金、チタン、白金、パラジウム若しくはコバルト又はこれらの少なくとも一つを含む合金を挙げることができる。
【００２６】
（圧電体と電極板との接合）
図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分拡大図である。なお、図１（ｂ）は、第一電極板１１Ａと第二圧電体７Ｂとの間の構成を示しているが、第一圧電体７Ａと第一電極板１１Ａとの間の構成、及び第二圧電体７Ｂと第二電極板１１Ｂとの間の構成も同様である。
【００２７】
互いに重なる圧電体７と電極板１１とは、例えば、その間に介在する導電性の接合層１３によって接着されている。また、図示の例では、圧電体７と接合層１３との間には、圧電体側金属膜１５が介在している。電極板１１と接合層１３との間には、電極板側金属膜１７が介在している。
【００２８】
（接合層）
接合層１３は、例えば、圧電体７及び電極板１１の互いに貼り合わされる二つの面（第一圧電体７Ａの下面及び第一電極板１１Ａの上面、第一電極板１１Ａの下面及び第二圧電体７Ｂの上面、並びに第二圧電体７Ｂの下面及び第二電極板１１Ｂの上面）の互いに重複する範囲の全体に亘っている。なお、本実施形態では、互いに貼り合わされる二つの面は互いに同一の形状及び大きさであるから、互いに重複する範囲は各面の全体である。
【００２９】
接合層１３は、概略、一定の厚さで広がっている。ただし、後述するように、接合層１３は、圧電体側金属膜１５及び／又は電極板側金属膜１７の一部を取り込むことがあり、その影響によって厚さが一様でなくなることもある。接合層１３の厚さは、圧電体７の厚さ及び電極板１１の厚さに比較して薄くされている。一例を挙げると、接合層１３の厚さは１μｍ以上２０μｍ以下である。また、別の観点では、例えば、接合層１３の厚さは、電極板１１の厚さの０．００１倍以上１．０倍以下である。
【００３０】
接合層１３の材料は、例えば、狭義のはんだ（Ｓｎ−Ｐｂ系）又は鉛フリーはんだである。鉛フリーはんだとしては、例えば、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系、Ａｕ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ系、及びＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系を挙げることができる。
【００３１】
なお、はんだは、接合前後においてフラックス等のはんだに特有の絶縁材料（合金を構成する非金属元素ではない絶縁材料）を含んでいてよい。ただし、本開示の説明では、そのような絶縁材料の存在を無視することがある。例えば、接合層１３の成分の質量％の説明では、特に断りがない限り、金属の質量のみを考慮している。
【００３２】
接合層１３の材料は、別の観点では、第一金属と、当該第一金属よりも融点が低い第二金属とを主成分として含む合金によって構成されている。なお、主成分は、例えば、その合金の重量に占める割合が５０％以上の成分をいうものとする。第一金属及び第二金属の合計の質量が占める割合は、例えば、５０％以上又は８０％以上である。
【００３３】
具体例を挙げると、例えば、第一金属は、Ａｕ（融点：１０６４℃程度）であり、第二金属は、Ｓｎ（融点：２３２℃程度）である。より詳細には、７５質量％以上８０質量％以下のＡｕと、２０質量％以上２５質量％以下（ただし、Ａｕの質量％との合計は１００質量％以下）のＳｎとを含む合金を挙げることができる。ＡｕとＳｎとの質量％の和は、例えば、１００質量％である。なお、以下の説明では、接合層１３の材料として、このＡｕ及びＳｎを含む合金を例に取って説明することがある。
【００３４】
（接合層の第一領域及び第二領域）
図２は、電極板１１及び接合材２７（後述）の平面図である。接合層１３は、平面視において、複数の第一領域１３ａ（符号は図５）と、当該複数の第一領域１３ａとは構成が異なる第二領域１３ｂ（符号は図５）とを有している。
【００３５】
後述する接合層１３の形成方法から理解されるように、平面視において、第一領域１３ａの位置は、接合材２７の位置に対応しており、第二領域１３ｂの位置は、接合材２７の非配置位置に対応している。従って、以下の説明において、第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂの平面視における位置及び形状等については、図２を参照されたい。ただし、平面視において、第一領域１３ａの面積と接合材２７の面積とは同一とは限らない。
【００３６】
複数の第一領域１３ａと第二領域１３ｂとの構成の相違は、例えば、第一金属及び第二金属の含有割合の相違である。すなわち、第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂのいずれも第一金属及び第二金属によって構成されているところ、第一領域１３ａにおいては、第二領域１３ｂに比較して、第一金属及び第二金属の一方（例えば第二金属（Ｓｎ））の含有割合が多い。
【００３７】
複数の第一領域１３ａは、複数個所に分散されており、第二領域１３ｂは、複数の第一領域１３ａの周囲の領域となっている。複数の第一領域１３ａは、電極板１１の主面（板又は層の最も広い面。表裏。以下、同様。）において、例えば、概略、一様な密度で分布（分散）している。
【００３８】
より具体的には、例えば、複数の第一領域１３ａは、概略、互いに同様の形状及び大きさを有している。第一領域１３ａの形状は、例えば、概略、円形である。全ての第一領域１３ａが同等の大きさを有している必要は無く、例えば、全ての第一領域１３ａの少なくとも８割以上が同等の大きさを有しているだけでもよい。なお、二つ以上の所定数の第一領域１３ａが同等の大きさを有しているというとき、例えば、その所定数の第一領域１３ａ間の面積の差は、不可避の製造誤差の範囲内、及び／又は複数の第一領域１３ａの平均面積の３０％以下又は１０％以下である。
【００３９】
また、例えば、複数の第一領域１３ａは、複数の同心円に沿って配列されている。複数の同心円間の距離（半径方向）は、例えば、概ね一定である。各同心円において、複数の第一領域１３ａ間のピッチ（円周に沿う距離でも、直線距離でもよい。）は、例えば、概ね一定である。また、上記ピッチは、例えば、複数の同心円同士においても、概ね、一定である。複数の同心円間の距離と、各同心円内のピッチとは、互いに異なっていても、互いに同一であってもよく、例えば、概ね、同等である。
【００４０】
全ての複数の第一領域１３ａについて、上記の配列が成り立つ必要は無く、例えば、全ての第一領域１３ａの少なくとも８割以上について、上記の配列が成り立つだけでもよい。例えば、配列の形状と電極板１１の形状との関係上、電極板１１の中心又は外縁の付近においては、必ずしも意図した配列を実現することができるとは限らない。上記の各種の距離及びピッチは、例えば、各第一領域１３ａの図心（平面図形の重心）を基準として測定されてよい。上記の各種の距離及びピッチについて一定又は同等というとき、例えば、比較される二つ以上の長さ間の差は、不可避の製造誤差の範囲内、及び／又は前記二つ以上の長さの平均の３０％以下又は１０％以下である。
【００４１】
複数の第一領域１３ａ（又は後述する接合材２７）が一様な密度で分布しているか否かは、適宜に判定されてよい。例えば、まず、上記のように、一定の距離及び／又は一定のピッチで配列されているような場合においては、一様な密度で分布していると判定されてよい。なお、図２の例のように、同心円状に配置する場合においては、中心側と外周側とで円周の曲率が異なるから、一定の距離及び／又は一定のピッチで配列しても、厳密には一様な密度での分布とはならない。ただし、概念的には、一様な密度で分布させることを意図していると言える。
【００４２】
また、例えば、複数の第一領域１３ａの面積比の計算から、一様な密度での分布か否か判定されてもよい。具体的には、例えば、平面視において接合層１３を互いに同一の形状及び面積の複数の測定用の領域に分割する。測定用の領域の形状は、単純な形状で、かつ縦横比が１に近いもの（例えば円形又は正方形）とする。また、各測定用の領域の面積は、適宜な数（例えば２０個）の第一領域１３ａが含まれる大きさ、又は接合層１３に対する占有面積が適宜な割合（例えば２割）となる大きさとする。各測定用の領域内に含まれる第一領域１３ａの面積の合計が、複数の測定用の領域間で同等であれば、一様な分布と判定できる。
【００４３】
接合層１３（電極板１１）の全体に亘って一様な分布か否かを判断するに際して、２割程度の領域を除外して判断してもよい。例えば、既述のように、複数の第一領域１３ａの配列の形状と、電極板１１の形状との関係上、電極板１１の中心又は外縁の付近においては、一様な分布の実現が困難であるからである。そのような特異部分は、中心又は外縁以外にも現れうる。
【００４４】
（接合層の第一層及び第二層）
上記の説明では、第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂの構成の相違を第一金属及び第二金属の含有割合の相違で捉えたが、第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂの構成の相違は、別の観点で捉えられてもよい。具体的には、以下のとおりである。
【００４５】
図５は、接合層１３及びその周辺の断面を撮像した拡大画像の例を示す図である。紙面左側は、第一領域１３ａにおける断面画像を示しており、紙面右側は、第二領域１３ｂにおける断面画像を示している。このような画像は、例えば、電子顕微鏡を用いることによって得られる。
【００４６】
この図では、圧電体側金属膜１５及び電極板側金属膜１７については、電極板側金属膜１７に含まれる下層２３（後述）のみが示されている。圧電体側金属膜１５及び電極板側金属膜１７の他の部分（後述）については、接合層１３に取り込まれている、薄くて画像には殆ど現れていない、又は薄いことから図示を省略している、と捉えられてよい。
【００４７】
接合層１３は、図５に示すように、第一層４１と、第一層４１に対して圧電体７側に重なっている第二層４３とを有している。第一層４１及び第二層４３は、互いに材料が異なる。具体的には、例えば、第一層４１及び第二層４３は、いずれも第一金属及び第二金属を含む合金によって構成されているが、第一金属及び第二金属の含有割合が互いに相違している。例えば、第一層４１は、第二層４３に比較して、第二金属（例えばＳｎ）の含有割合が大きい。
【００４８】
第一層４１及び第二層４３に関して、第一領域１３ａと第二領域１３ｂとを比較すると、例えば、第一領域１３ａにおいては、第二領域１３ｂに比較して、第一層４１と第二層４３との界面、及び第二層４３と圧電体７との界面の界面粗さ（例えば任意の断面における算術平均粗さ）が大きくなっている（平坦でなくなっている、凹凸が生じている）。
【００４９】
また、第一領域１３ａの各種の界面と、第二領域１３ｂの各種の界面と、これらの界面に付した線Ｌｎ１〜Ｌｎ４との比較から理解されるように、第一領域１３ａは、第二領域１３ｂに比較して、第一層４１の厚さが大きい。なお、厚さを比較するときは、上記の凹凸を均した平均的な表面を想定してよい（平均の厚さを比較してよい。）。
【００５０】
なお、第一領域１３ａと第二領域１３ｂとで含有割合を比較する場合、その厚さ全体における含有割合同士を比較してよい。従って、例えば、第二層４３の厚さが第一領域１３ａと第二領域１３ｂとで概ね同等であり（又は第一領域１３ａの全体の厚さと第二領域１３ｂの全体の厚さとが概ね同等であり）、第一層４１が第一領域１３ａにおいて第二領域１３ｂにおけるよりも厚く、かつ第二金属（例えばＳｎ）の含有割合が第一層４１において第二層４３におけるよりも大きい場合、第一領域１３ａは、第二領域１３ｂに比較して、第二金属の含有割合が大きい。
【００５１】
（金属膜）
図１（ｂ）に戻って、圧電体側金属膜１５は、例えば、圧電体７と接合層１３との接合強度の向上に寄与している。圧電体側金属膜１５は、例えば、各圧電体７の両主面に形成されている。すなわち、本実施形態では、合計で四層の圧電体側金属膜１５が設けられている。ただし、圧電体側金属膜１５は、接合層１３と接合されない主面（第一圧電体７Ａの上面）には形成されていなくてもよい。複数の圧電体側金属膜１５の構成（材料及び厚さ）は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよく、例えば、互いに同一である。
【００５２】
同様に、電極板側金属膜１７は、例えば、電極板１１と接合層１３との接合強度の向上に寄与している。電極板側金属膜１７は、例えば、各電極板１１の接合層１３と接合される主面に形成されている。すなわち、本実施形態では、合計で４層の圧電体側金属膜１５が設けられている。ただし、電極板側金属膜１７は、接合層１３と接合されない主面にも形成されてよい。複数の電極板側金属膜１７の構成（材料及び厚さ）は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよく、例えば、互いに同一である。
【００５３】
各金属膜（１５、１７）は、同一の材料からなる一層の金属層によって構成されていてもよいし、互いに異なる材料からなる複数層の金属層によって構成されていてもよい。図示の例では、圧電体側金属膜１５は、圧電体７に重なる下層１９と、当該下層１９に重なる上層２１との二層の金属層によって構成されている。また、電極板側金属膜１７は、電極板１１に重なる下層２３と、当該下層２３に重なる上層２５との二層の金属層によって構成されている。
【００５４】
圧電体側金属膜１５（下層１９及び上層２１のそれぞれ）は、例えば、概略、圧電体７の主面の全面に亘って一定の厚さで形成されている。同様に、電極板側金属膜１７（下層２３及び上層２５のそれぞれ）は、例えば、概略、電極板１１の主面の全面（リード部１１ｂを含んでもよいし、含まなくてもよい）に亘って一定の厚さで形成されている。圧電体側金属膜１５及び電極板側金属膜１７それぞれの厚さは、例えば、接合層１３の厚さよりも薄くてもよいし、同等でもよいし、厚くてもよい。その厚さの具体的な値は、適宜に設定されてよい。一例を挙げると、例えば、圧電体側金属膜１５及び電極板側金属膜１７それぞれの厚さは、０．０４μｍ以上６μｍ以下であり、別の観点では、接合層１３の厚さの０．００１倍以上５倍以下である。
【００５５】
下層１９の材料及び上層２１の材料並びにその組み合わせは、適宜に設定されてよい。同様に、下層２３の材料及び上層２５の材料並びにその組み合わせは、適宜に設定されてよい。例えば、下層１９又は下層２３の材料としては、Ｃｒ、Ｔｉ及びＮｉ並びにこれらを含む合金を挙げることができる。また、上層２１又は上層２５の材料としては、Ａｕ及びＡｇ並びにこれらを含む合金を挙げることができる。
【００５６】
なお、図示の例では圧電体側金属膜１５は二層からなるが、圧電体７側から順に、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｐｔ／Ａｕ又はＣｒ／Ｃｕ／Ａｕのように、三層以上から構成されてもよい。電極板側金属膜１７についても同様である。圧電体側金属膜１５又は電極板側金属膜１７を一層によって構成する場合の材料としては、例えば、Ａｕ−Ｃｒ合金を挙げることができる。
【００５７】
以下の説明では、下層１９がＣｒであり、上層２１がＡｕであり、下層２３がＮｉであり、上層２５がＡｕである場合を例に取ることがある。なお、この例では、接合層１３が第一金属としてＡｕを含む場合において、上層２１及び上層２５は、第一金属（又は第一金属を含む合金）によって構成されていることになる。
【００５８】
下層１９の厚さ及び上層２１の厚さは、いずれが他方よりも大きくてもよいし、これらの層の具体的な値は適宜に設定されてよい。下層２３及び上層２５についても同様である。例えば、下層１９がＣｒであり、上層２１がＡｕである場合、例えば、下層１９の厚さは、０．００１μｍ以上０．１μｍ以下であり、上層２１の厚さは、０．０３μｍ以上５．０μｍ以下である。また、下層２３がＮｉであり、上層２５がＡｕである場合、例えば、下層２３の厚さは、０．５μｍ以上５μｍ以下であり、上層２５の厚さは、０．００５μｍ以上０．５μｍ以下である。別の観点では、接合層１３が含む第一金属を含む上層２１又は２５の厚さは、例えば、接合層１３の厚さの０．０００５倍以上０．５倍以下である。
【００５９】
（配線部４及び処理部５）
図１（ａ）に示す配線部４は、例えば、電極膜９と第二電極板１１Ｂとを接続している。そして、電極膜９及び第二電極板１１Ｂとの組み合わせと、第一電極板１１Ａとを処理部５の不図示の互いに異なる端子に接続している。すなわち、第一圧電体７Ａを含むセンサ素子（符号省略）と、第二圧電体７Ｂを含むセンサ素子（符号省略）とは、処理部５に対して並列接続されている。このような接続関係の場合においては、圧電体７の分極軸の向きは、例えば、第一圧電体７Ａと第二圧電体７Ｂとで逆向きとされてよい。
【００６０】
配線部４は、電極膜９の適宜な位置に接続されていてよい。例えば、配線部４は、電極膜９の上面に接続されていてよい。また、配線部４は、例えば、電極板１１のリード部１１ｂに接続されている。配線部４の構造は、適宜なものとされてよい。例えば、配線部４は、ケーブル、ボンディングワイヤー及び／又は回路基板に形成された導体パターンによって構成されてよい。その材料も適宜に選択されてよい。
【００６１】
処理部５は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）によって構成されている。特に図示しないが、例えば、処理部５は、センサ素子３からの信号を増幅する増幅器、センサ素子３からの信号をフィルタリングするフィルタ、センサ素子３からの信号を他の形式の信号に変換する変換部（例えばＡＤ変換器及び／又は変調器）、及び／又はセンサ素子３からの信号に含まれる情報に対して所定の演算を施す演算部を有している。また、処理部５は、例えば、前記のような処理（増幅、フィルタリング、形式変換及び／又は演算）が施された信号を他の機器へ出力する出力部を有している。
【００６２】
（センサの製造方法）
図３を参照して、圧電デバイスの一つであるセンサ素子の製造方法について説明する。該製造方法は、圧電体７の第一面及び電極板１１の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材２７を配置する接合材配置工程（図３の接合材形成工程）と、接合材配置工程の後に、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度に達した時点で、第一面及び第二面を近接させる方向に圧電体７及び電極板１１を加圧しながら、接合材２７の固着によって第一面と第二面とを貼り合わせることで接合層１３を形成する接合層形成工程と、を有している。
【００６３】
（圧電体形成工程）
圧電体形成工程は、例えば、人工水晶を所定のカット角でスライスして得られたウェハに対してエッチングが行われ、これにより、水晶からなる圧電体７が形成される。なお、圧電体７は、例えば、この圧電体形成工程で個片化されても構わない。
【００６４】
（圧電体側金属膜形成工程）
圧電体側金属膜形成工程（図３では「圧電体側」は省略）は、圧電体側金属膜１５を圧電体７の両面に形成する工程である。例えば、各面毎に、蒸着又はスパッタリングによって、下層１９となる金属及び上層２１となる金属が順に成膜されることで圧電体側金属膜１５が形成される。
【００６５】
（表裏判定工程）
表裏判定工程は、圧電体７の表裏の判定を行う工程である。すなわち、表裏判定工程は、分極軸（電気軸）の正負と、圧電体７の二つの主面との対応関係を特定する。この判定は、例えば、圧電体７の両主面に電圧を印加して歪変形を検出することによって行われる。または、圧電体７を歪変形させた状態で、電極の両主面にかかる電圧を読み取ることでも検出することによって行われる。
【００６６】
このように表裏判定を行うことで、二つの圧電体７を重ねあわせる際に、圧電体７の軸方向Ｄ１の正負に対する結晶軸の向き、及び平面視における結晶軸の向きを設計に沿って合わせることができるため、生産性を向上させることができる。
【００６７】
（電極板形成工程）
電極板形成工程は、金属板より電極板１１を形成する工程である。例えば、まず、電極板１１が多数個取りされる金属板が圧延加工によって作製される。そして、その金属板に対して打ち抜き又はエッチングが行われることにより、電極板１１が形成される。但し、電極板１１は、例えば、電極板形成工程では、外縁の一部（例えばリード部１１ｂ）が金属板の捨て代（枠状部分）に連結されていることにより、個片化されていない。
【００６８】
（電極板側金属膜形成工程）
また、電極板側金属膜形成工程（不図示）は、電極板１１の両主面に電極板側金属膜１７を形成する工程である。例えば、蒸着又はスパッタリングによって、下層２３となる金属及び上層２５となる金属が順に成膜される。なお、電極板側金属膜１７の形成は、上記の打ち抜き又はエッチングの前に行われてもよいし、後に行われてもよい。
【００６９】
（接合材配置工程）
接合材配置工程は、接合層１３となる接合材２７（図２参照）を電極板１１に配置する工程である。接合材２７は、後に詳述するように、電極板１１の複数個所に分散して配置される。接合材２７の配置は、例えば、スクリーン印刷又はディスペンサ、又はインクジェットによってなされてよい。なお、電極板１１に代えて、圧電体７に接合材２７を配置することも可能である。
【００７０】
（個片化工程）
個片化工程は、電極板１１を個片化する工程である。例えば、電極板１１のリード部１１ｂと金属板の捨て代との間を打ち抜きによって切断する。なお、個片化工程は、接合材配置工程の前に行われたり、電極板形成工程において電極板１１の外縁の形成と同時に行われたりしてもよい。
【００７１】
（治具配置工程）
治具配置工程は、圧電体７及び電極板１１を冶具２９（図４参照）に配置する工程である。治具配置工程により、例えば、センサ素子３を構成する全ての圧電体７及び電極板１１が積層される。
【００７２】
（接合層形成工程）
接合層形成工程は、接合材２７の固着によって第一面及び第二面を貼りあわせる。具体的には、加熱処理によって接合材２７が溶融され、その後、冷却（単に加熱を終了するだけも含む）が行われることによって接合材２７が凝固する。これにより、圧電体７と電極板１１とが融着され接合される。
【００７３】
図４は、接合層形成工程における、センサ素子３及び冶具２９を示す模式図である。接合工程において融着による接合を行う際には、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度に達した時点で、圧電体７及び電極板１１の積層方向かつ圧縮方向である矢印ｙ１が示す方向にセンサ素子３の加圧が行われる。すなわち、接合材２７が溶融している状態で、互いに貼り合わされるべき圧電体７の主面と電極板１１の主面とを近接させる方向に加圧が行われる。これにより、複数の接合材２７は、これらの主面によって押し広げられて互いに当接し、さらには、複数の接合材２７間の隙間が無くなる。そして、この状態で、複数の接合材２７は凝固し、互いに固着する。その結果、電極板１１及び圧電体７の重複範囲全体に広がる接合層１３が形成される。
【００７４】
図７は、接合層形成工程における温度及び荷重と時間との関係の一例を示すグラフである。同図において、横軸は時間（分）を示している。左側の縦軸は接合材２７の温度（℃）を示している。右側の縦軸はセンサ素子３に加えられる荷重（ｋｇ）を示している。図中にプロットされた実線は時間と温度との関係を示し、図中にプロットされた一点鎖線は時間と荷重との関係を示している。
【００７５】
この図に示されているように、センサ素子３の加圧は、例えば、接合材２７の温度が所定温度（図示の例では３００℃）に到達したときに開始される。当該所定温度は、接合材２７の融点以上の高さである。また、センサ素子３の加圧は、例えば、上記の所定温度が維持されている間、継続される。その後、例えば、上記の所定温度の下降開始と概ね同時に加圧が終了される。
【００７６】
図示の例において、上記所定温度（ここでは３００℃）が接合材２７の融点であるものと仮定する。この場合、図示の例は、接合材２７の温度が融点に達した時点で加圧を開始する態様、接合材２７の温度が融点に維持されている時間に加圧を行っている態様、及び接合材２７の温度が融点よりも下がった時点で加圧を終了する態様それぞれの一例である。
【００７７】
また、図示の例において、上記所定温度（ここでは３００℃）が接合材２７の融点よりも高いと仮定する。この場合、図示の例は、接合材２７の温度が融点よりも高い温度に達した時点で加圧を開始する態様、接合材２７の温度が融点よりも高い温度（一定であってもよいし（図示の例）、一定でなくてもよい）に維持されている時間に加圧を行っている態様、及び接合材２７の温度が融点よりも高い所定温度よりも下がった時点で加圧を終了する態様それぞれの一例である。
【００７８】
図示の例とは異なり、温度の上昇途中（融点未満であってもよいし、融点以上であってもよい。）で加圧が開始されたり、一定に維持される温度（融点以上。図示の例では３００℃）に到達してから所定時間経過後に加圧が開始されたり、一定の温度が維持されている間に加圧が終了されたり、温度の下降途中（融点未満であってもよいし、融点以上であってもよい。）で加圧が終了されたりしても構わない。加圧を開始する温度（第一温度）と、加圧を終了する温度（第二温度）とは異なっていてもよく、いずれが他方よりも高くてもよい。
【００７９】
図示の例では、温度変化を示す線は台形状（別の観点では直線の組み合わせ）となっている。ただし、温度変化を示す線は、一部又は全部が曲線状となっていてもよいし、一定の温度（図示の例では３００℃）が維持される部分を有していなくてもよい。
【００８０】
図示の例では、荷重の変化を示す線は矩形状（より厳密には台形状）となっている。ただし、荷重の変化を示す線は、一部又は全部が曲線状となっていてもよいし、一定の荷重（図示の例では約１６３ｋｇ）が維持される部分を有していなくてもよい。また、図示の例では、荷重が大きくなっていくときの変化率及び荷重が小さくなっていくときの変化率（絶対値）が比較的大きくなっている。ただし、図示の例よりも緩やかに荷重を大きくしたり、及び／又は図示の例よりも緩やかに荷重を小さくしたりしてもよい。
【００８１】
図示の例のように、荷重を大きくしていくときの変化率が比較的大きい場合においては、「加圧が開始された」と捉えられる時点は、荷重の上昇開始時点であってもよいし、荷重の上昇終了時点であってもよい。同様に、荷重を小さくしていくときの変化率（絶対値）が比較的大きい場合においては、「加圧が終了された」と捉えられる時点は、荷重の下降開始時点であってもよいし、荷重の下降終了時点であってもよい。例えば、図７のように一定の荷重が維持される時間帯が存在する場合においては、当該時間帯の長さの１０％以下又は１％以下の時間内で荷重の上昇又は下降が終了する場合においては、荷重の上昇開始時点及び荷重の上昇終了時点のいずれが加圧の開始時点と捉えられてもよいし、荷重の下降開始時点及び荷重の下降終了時点のいずれが加圧の終了時点と捉えられてもよい。上記において、一定の荷重が維持される時間帯の長さに代えて、接合材２７の温度が融点以上に維持される時間帯の長さを用いてもよい。
【００８２】
一方、変化率（絶対値）が小さい場合においては、加圧の開始時点及び終了時点は、合理的に判断されてよい。例えば、図７のように一定の荷重が維持される時間帯が存在する場合においては、荷重の上昇終了時点を加圧の開始時点と捉えてよく、また、荷重の下降開始時点を加圧の終了時点と捉えてよい。換言すれば、一定の荷重が維持されている状態が、加圧が行われている状態と捉えられてよい。一定の荷重が維持される時間帯が存在しない、又は当該時間帯と融点以上の温度が維持される時間帯とに大きな乖離がある場合においては、例えば、一定の荷重に代えて、温度が融点となっている接合材２７を押し潰して接合層１３を形成することができる荷重、又は接合材２７の温度が融点以上とされた時間帯に加えられた平均荷重を用いて、当該荷重に到達した時点を加圧の開始時点と捉え、当該荷重を下回った時点を加圧の終了時点と捉えてよい。換言すれば、そのような荷重が加えられている状態が、加圧が行われている状態と捉えられてよい。
【００８３】
加圧開始前又は加圧開始後において、後述する押圧部材３１の自重等に起因する荷重がセンサ素子３に加えられていても構わない。ただし、この荷重は、比較的小さいものとする。例えば、当該荷重は、１０ｋｇ未満及び／又は加圧時の最大荷重（図示の例では約１６３ｋｇ）の１０％以下である。
【００８４】
なお、加圧するときの荷重は、センサ１個当たりにつき１０〜２００ｋｇの値になるよう設定されている。荷重が１０ｋｇより小さい場合には、接合材２７が溶け広がりにくくなり、ところどころで隙間を生じてしまう虞がある。また荷重が２００ｋｇより大きい場合には、接合材２７が溶け広がり過ぎて、圧電体７の側面まで被着してしまう虞がある。よって、センサ１個当たりについての荷重が１０〜２００ｋｇであることにより、圧電体７と電極板１１との接合が接着面に対して均一になるように確実に行うことが可能となる。
【００８５】
また、加圧する時間が、１〜１２０分になるように設定されている。加圧する時間が１分よりも短い場合には、接合材２７が溶け広がりにくくなり、接合材２７にボイドが形成されてしまうおそれがある。また、接合材２７内にボイドが形成されてしまうことで、接合された箇所およびされていない箇所が圧電体７に散在することになるため、圧電体７内に引っ張り応力が働き、圧電体７が割れてしまうおそれがある。また、加圧する時間が１２０分よりも長い場合には、接合材２７が溶け広がり過ぎて、圧電体７の側面まで被着してしまうおそれがある。よって、加圧する時間が、１〜１２０分であることにより、圧電体７と電極板１１との接合が接着面に対して均一になるように確実に行うことが可能となる。
【００８６】
接合材２７が、第一金属と、第一金属よりも融点が低い第二金属を含む場合においては、接合材２７の温度は、例えば、第二金属の融点よりも高く、第一金属の融点よりも低い温度まで加熱され、これにより、融着が行われる。別の観点では、例えば、接合材２７を溶融して凝固させるまでの間に亘って、接合材２７の温度は、第一金属の融点を超えない。一例を挙げると、第一金属がＡｕ（融点：１０６４℃程度）であり、第二金属がＳｎ（融点：２３２℃程度）であり、Ｓｎの含有割合が２０質量％以上２５質量％以下である場合、加圧が行われる時間の少なくとも一部（すなわち一部又は全部）に亘って（又はそれ以上の時間に亘って）、接合材２７の温度は、例えば、２７０℃以上３３０℃以下とされる。
【００８７】
この接合材２７が例えば、ＡｕＳｎを用いた場合には、融点に達した温度である２７０℃以上３３０℃以下の状態で、加圧を行っている。融点に達していない状況で加圧をした場合（この態様も本開示に係る技術に含まれてよい。）には、接合材２７を起点にして圧電体７が割れてしまうおそれがある。よって、接合材２７の融点に達した温度で加圧を開始することで、圧電体７の割れを低減することが可能となる。
【００８８】
上記のような温度で融着を行う場合、第一金属よりも第二金属が先に溶融して広がりやすい。その結果、接合材２７の当初の配置位置（例えばその中心）を概ね中心として、第一金属及び第二金属の一方の含有割合が相対的に高い第一領域１３ａが形成されるとともに、その周囲に第一金属及び第二金属の一方の含有割合が相対的に低い第二領域１３ｂが形成される。
【００８９】
具体的には、例えば、第一金属がＡｕであり、第二金属がＳｎであり（接合材２７がＡｕＳｎの化合物であり）、かつ圧電体側金属膜１５の上層２１がＡｕである場合を考える。この場合、第二金属であるＳｎが接合材２７の当初の配置位置から優先的に外側へ広がる。このＳｎは、上層２１を構成するＡｕを取り込み、Ａｕ５Ｓｎの化合物を形成する。その結果、第二領域１３ｂにおいては、第一領域１３ａに比較してＡｕの含有割合が大きくなる。
【００９０】
なお、上記の例から理解されるように、厳密には、接合層１３は、その全体が接合材２７によって構成されているとは限らない。また、上記においては、圧電体側金属膜１５の上層２１が、接合材２７の第一金属と同じ成分を含む場合について説明したが、電極板側金属膜１７の上層２５が、接合材２７の第一金属と同じ成分を含む場合についても同様である。また、例えば、上層２１及び／又は上層２５が接合材２７の第一金属と同じ成分を含んでいない、若しくはその量が少ない場合においては、上記の例とは逆に、第二領域１３ｂにおいて、第一領域１３ａに比較して第二金属の含有割合が大きくなることがある。
【００９１】
加熱及び加圧は、適宜な装置によってなされてよい。例えば、融着の際にセンサ素子３を保持する冶具２９は、伝熱性が高い材料（例えば金属）によって構成されている。そして、不図示のヒータから冶具２９を介してセンサ素子３に熱が伝えられることによって接合材２７は加熱される。
【００９２】
また、例えば、冶具２９は、センサ素子３が嵌合する凹部を有している。当該凹部の深さは、センサ素子３全体の厚さよりも小さい。そして、センサ素子３は、冶具２９の凹部に嵌合された状態で、凹部の上方から押圧部材３１によって押圧されることによって加圧される。なお、押圧部材３１も不図示のヒータからの熱をセンサ素子３へ伝えることに寄与してもよい。
【００９３】
接合材２７の温度が接合材２７の融点に達したか否か、及び接合材２７の温度が接合材２７の融点以上に維持されているか否か等は、適宜に判断されてよい。例えば、センサ素子３、冶具２９、押圧部材３１、及び／又は不図示のヒータの温度を検出する不図示の温度センサを設け、その温度センサの検出値から接合材２７の温度が推定されてよい。また、例えば、ヒータに供給する電力と、電力を供給している時間とに基づいて接合材２７の温度が推定されてもよい。なお、温度センサの検出値をそのまま接合材２７の温度とみなすことも、温度センサの検出値に基づく接合材２７の温度の推定の一種である。
【００９４】
図７に示したような接合材２７の温度変化は、適宜に実現されてよい。例えば、上記の温度センサの検出値、又は当該検出値に基づいて特定された接合材２７の温度に基づいて、フィードバック制御がなされてよい。また、ヒータに供給される電力が時間経過に対して予め定められた変化を生じるように電力を制御するオープン制御がなされてもよい。
【００９５】
融着は、真空雰囲気下において行われてよい。この場合、複数の接合材２７が押し広げられて互いに固着する過程において、接合層１３内（複数の接合材２７間）にボイドが形成されるおそれを低減することができる。なお、真空雰囲気は、大気圧よりも低ければよく、真空度は適宜に設定されてよい。
【００９６】
真空雰囲気下で融着を行う装置は適宜に構成されてよい。図示の例では、センサ素子３、冶具２９及び押圧部材３１は、チャンバ３３内に配置されている。そして、矢印ｙ２で示すように、チャンバ３３内の気体が不図示の真空装置によって排気されている。
【００９７】
図２は、接合材配置工程における、接合材２７が配置された電極板１１を示す平面図である。接合材２７は、既述のように電極板１１の複数個所に分散して配置される。接合材２７の位置（例えば中心位置）の分布は、図２を参照して説明した第一領域１３ａの位置（例えば中心位置）の分布と同様である。従って、第一領域１３ａの配置位置についての説明は、接合材２７の配置位置の説明としてよい。
【００９８】
ただし、接合材２７の厚さは、第一領域１３ａ（接合層１３）の厚さよりも大きく、また、複数の接合材２７の総量は、接合層１３（複数の第一領域１３ａ及び第二領域１３ｂ）の総量と同等である。平面視した際の接合材２７の形状は、例えば、第一領域１３ａの形状と、概略、同様（相似）である。なお、第一領域１３ａの平面視における大きさは、例えば、第一領域１３ａと第二領域１３ｂとを区別する第一金属（又は第二金属）の質量％の閾値によって異なる。
【００９９】
複数の接合材２７の大きさ（例えば体積）は、互いに同等でもよいし、互いに異なっていてもよく、例えば、互いに同等である。なお、同等は、例えば、比較対象の二つ以上の接合材２７の体積の差が不可避の製造誤差の範囲内の状態、及び／又は二つ以上の接合材２７の平均体積の３０％以下又は１０％以下の状態である。
【０１００】
なお、チャンバ３３に代えて、例えば、冶具２９の凹部に排気ポートを設けて凹部内の排気を行う装置を構成し、これにより、真空雰囲気下での融着を実現してもよい。また、融着だけでなく、センサ素子３を冶具２９に配置する工程も、チャンバ３３内又は冶具２９の凹部内の真空引きがなされている状態で行われてよい。
【０１０１】
以上のとおり、本実施形態では、圧電体７の第一面及び電極板１１の第二面のうちの一方の面に複数個所に分散して接合材２７を配置する接合材配置工程と、接合材配置工程の後に、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度に達した時点で、第一面及び第二面を近接させる方向に圧電体７及び電極板１１を加圧しながら、接合材２７の固着によって第一面と第二面とを貼り合わせることで接合層１３を形成する接合層形成工程と、を有している。
【０１０２】
従って、例えば、複数の接合材２７を任意の広さの領域及び／又は任意の形状の領域（例えば電極板１１の全面）に塗布することが容易である。また、例えば、各接合材２７の大きさ及び／又は複数の接合材２７の数によって、複数の接合材２７の総量を調整することが可能であり、ひいては、例えば、接合層１３の厚さ及び／又は接合強度を調整することが容易である。
【０１０３】
また、本実施形態では、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の第一温度（図７の例では３００℃）に達した時点で、圧電体７及び電極板１１の加圧を開始する。従って、例えば、既述のように、接合材２７を起点として圧電体７が割れるおそれが低減される。
【０１０４】
また、本実施形態では、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の温度（一定であってもよいし（図示の例）、一定でなくてもよい。）を維持している時間に圧電体７及び電極板１１を加圧する。従って、例えば、より確実に接合材２７を押し潰して接合材２７の圧電体７及び電極板１１に対する密着面積を増加させることができる。
【０１０５】
また、本実施形態では、接合材２７の温度が接合材２７の融点以上の第二温度（図７の例では３００℃。また、図７の例では加圧開始時の第一温度と同じ。）を下回った時点で、圧電体７及び電極板１１の加圧を終了する。従って、例えば、接合材２７を押し潰す効果が期待できない時間帯に無駄に加圧が行われるおそれを低減することができる。
【０１０６】
また、本実施形態の接合材配置工程では、圧電体７及び電極板１１の互いに重複する範囲の全体に一様な密度で分布している複数個所に接合材２７を配置する。
【０１０７】
これにより、例えば、一様な厚さで全面に亘る接合層１３を形成することができる。ここで、圧電体７と電極板１１との接合層１３を介した接合方法としては、例えば、接合層となる金属板を圧電体７と電極板１１との間に配置し、リフロー炉等で加熱を行う方法が考えられる。しかし、このような方法の場合、接合層１３が圧電体７と電極板１１との重複部分の全体に広がらないおそれがある。そして、接合層１３の非配置領域が生じると、電極板１１と圧電体７との間の熱応力のバランスが崩れ、接合層１３とその非配置領域との境界において圧電体７に割れが生じるおそれがある。しかし、本実施形態では、複数の接合材２７を電極板１１の全面に塗布することが容易であり、ひいては、上記のような熱応力のバランスが崩れるおそれを低減できる。また、別の観点では、接合層１３の非配置領域が生じたとしても、非配置領域は、圧電体７と電極板１１との重複領域の一部に偏在するのではなく、重複領域の全体に存在することになることから、熱応力のバランスが崩れるおそれを低減することができる。
【０１０８】
また、本実施形態の圧電デバイスの製造方法の接合層形成工程では、圧電体７及び電極板１１を近接させる方向にこれらを加圧して、複数個所に分散している接合材２７を押し広げて互いに固着させることで接合層１３を形成する。
【０１０９】
従って、接合材２７の圧電体７及び電極板１１に対する接合面積を増大させて接合強度を向上させることができる。また、別の観点では、所定の接合面積を実現する接合材２７の配置数を減らすことができる。また、例えば、複数の接合材２７が個々の外周全体を互いに固着させ、複数の接合材２７間の隙間が実質的に存在しない接合層１３を形成することもできる。ここで、圧力センサであるセンサ素子３においては、接合層１３にボイドが存在すると、例えば、第二電極板１１Ｂに湾曲が生じるおそれがある。この場合、例えば、圧力が軸方向Ｄ１に対して傾斜した方向に加えられことになり、出力電圧が低下してしまうおそれがある。しかし、加圧によって複数の接合材２７間の隙間を無くし、ベタ状でボイドが実質的に存在しない接合層１３を形成することによって、上記のような不都合を解消することができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、接合材２７は、第一金属（例えばＡｕ）と、第一金属よりも融点が低い第二金属（例えばＳｎ）とを主成分として含む合金である。接合層形成工程では、第二金属の融点よりも高く、第一金属の融点よりも低い温度で接合材２７を溶融している状態で、圧電体７及び電極板１１を近接させる方向にこれらを加圧する。
【０１１１】
従って、例えば、既述のように、複数の接合材２７が押し広げられて互いに固着して形成された接合層１３に、複数の第一領域１３ａが複数個所に分散して形成される。上述したように、複数の接合材２７に代えて、接合層となる金属板を配置した場合、上記のような温度で融着を行うと、第一金属及び第二金属の一方が外縁の一部に集中するおそれがある。その結果、例えば、熱応力のバランスが崩れるおそれがある。また、外縁に集中した成分によっては、外縁の接合強度が低下するおそれがある。しかし、本実施形態では、第一金属及び第二金属を一定の密度で分布させることが容易であり、そのような不都合を解消することが容易である。
【０１１２】
また、本実施形態の製造方法は、接合材２７が配置される前の一方の面（本実施形態では電極板１１の主面）、一方の面と接合される前の、第一面及び第二面の他方の面（本実施形態では圧電体７の主面）のうちの少なくとも一つの面（本実施形態では双方）に、接合材２７の第一金属（例えばＡｕ）を含む金属膜（圧電体側金属膜１５の上層２１又は電極板側金属膜１７の上層２５）を形成する金属膜形成工程を更に有している。接合層形成工程では、複数個所から広がった接合材２７の第二金属（例えばＳｎ）と金属膜の第一金属との化合物（例えばＡｕ５Ｓｎ）を形成する。
【０１１３】
従って、接合層１３は、第二領域１３ｂにおいて、第一金属の含有割合の減少が低減され、又は第一金属の含有割合が増加する。その結果、例えば、第二領域１３ｂにおける固相線温度の低下の抑制が期待され、又は固相線温度の上昇が期待される。また、第一金属が接合強度の向上を目的として選択された材料である場合においては、第二領域１３ｂにおける接合強度の低下の抑制が期待され、又は第二領域１３ｂにおける接合強度の向上が期待される。
【０１１４】
また、本実施形態に係るセンサの製造方法では、接合層形成工程は、真空雰囲気下で圧電体７及び電極板１１を近接させる方向にこれらを加圧する。従って、接合層１３にボイドが生じる蓋然性をより低減することができる。ひいては、上述のように、軸方向Ｄ１に傾斜した方向に圧力が加えられるおそれを低減して、検出感度を向上させることができる。
【０１１５】
また、別の観点では、本実施形態に係るセンサ１又はセンサ素子３は、圧電体７と、電極板１１と、圧電体７の主面と電極板１１の主面との間に介在してこれらの面を接合している接合層１３と、を有している。接合層１３は、第一金属（例えばＡｕ）と、第一金属よりも融点が低い第二金属（例えばＳｎ）とを主成分として含む合金によって構成されている。かつ接合層１３は、第一金属及び第二金属の一方（例えばＳｎ）の含有割合がその周囲（第二領域１３ｂ）よりも大きい第一領域１３ａを複数個所に分散して有している。
【０１１６】
このセンサ素子３においては、例えば、既に述べたように、熱応力のバランスを取りやすく、また、外縁に剥離が生じやすい部分が形成されるおそれを低減しやすい。
【０１１７】
また、本実施形態に係わるセンサ１又はセンサ素子３は、第一面を有している圧電体７と、第二面を有している電極板と、第一面と前記第二面との間に介在してこれらの面を接合している接合層１３と、を有しており、接合層は、第一金属と、第一金属よりも融点が低い第二金属とを主成分として含む合金によって構成されており、接合層の厚みに対して、接合層の厚みバラつきが５０％以下である。接合層１３の厚みバラつきを、接合層１３の厚みに対して５０％より大きくすると（この態様も本開示に係る技術に含まれてよい。）、電極板１１と圧電体７との間の熱応力のバランスが崩れ、圧電体７に割れが生じるおそれがある。よって、接合層の厚みバラつきを５０％以下にすることによって、熱応力のバランスを保ち、圧電体７が割れてしまうことを抑えることができる。
【０１１８】
（変形例）
複数の接合材２７（第一領域１３ａ）の配置は、実施形態のものに限定されない。以下では、代表的な変形例をいくつか示す。
【０１１９】
図６（ａ）では、複数の接合材２７は、縦横に配列されている。換言すれば、複数の接合材２７は、特に符号を付さないが、互いに平行な複数の縦線と、複数の縦線に直交する複数の横線との複数の交点に配置されている。複数の縦線のピッチは一定であり、複数の横線のピッチは一定である。この変形例の配列は、複数の接合材２７が一様な密度で分布しているといえる配列の例である。なお、縦線のピッチと横線のピッチとは互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよく、図示の例では互いに異なっている。
【０１２０】
図６（ｂ）では、複数の接合材２７は、斜めに配列されている。換言すれば、複数の接合材２７は、特に符号を付さないが、互いに平行な複数の第一線と、複数の第一線に一定の角度で交差する複数の第二線との複数の交点に配置されている。複数の第一線のピッチは一定であり、複数の第二線のピッチは一定である。第一線と第二線とは直交しておらず、互いに傾斜している点が図６（ａ）と相違する。その傾斜角は、適宜に設定されてよい。この変形例の配列は、複数の接合材２７が一様な密度で分布しているといえる配列の例である。第一線のピッチと第二線のピッチとは互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよく、図示の例では互いに同一である。
【０１２１】
図６（ｃ）では、複数の接合材２７は、放射状に配列されることを基本としている。ただし、この場合、放射状に延びる線同士の間隔が外周側ほど大きくなるので、放射状に延びる線間にも適宜に接合材２７が配置されている。この変形例のように、複数の接合材２７は、一様な密度で分布していなくてもよい。なお、この変形例では、外周側ほど接合材２７の隙間が大きいことから、例えば、複数の接合材２７を押し広げる過程で、中央側の気体を外周側へ逃がしやすい。
【０１２２】
なお、以上の実施形態及び変形例において、センサ１又はセンサ素子３は、圧電デバイスの一例である。第一圧電体７Ａの下面及び第一電極板１１Ａの上面の組み合わせ、第二圧電体７Ｂの上面及び第一電極板１１Ａの下面の組み合わせ、並びに第二圧電体７Ｂの下面及び第二電極板１１Ｂの上面の組み合わせはそれぞれ、圧電体の第一面及び電極板の第二面の一例である。電極膜９、第一電極板１１Ａ及び第二電極板１１Ｂそれぞれは、対向電極の一例である。
【０１２３】
本開示に係る技術は、以上の実施形態及び変形例に限定されず、種々の態様で実施されてよい。例えば、圧電デバイスは、圧力センサに限定されない。例えば、超音波を生成するデバイス又はインクを吐出させるデバイスのように、逆圧電効果によって気体、液体又は固体に圧力（荷重）を付与するアクチュエータであってもよい。電極板が貼り合わされる圧電体の第一面は、主面（板状の圧電体の表裏）以外の面であってもよい。
【０１２４】
また、実施形態のセンサは、互いに重ねられた２枚の圧電体を有していた。ただし、センサは、１枚の圧電体のみを有していてもよいし、３枚以上の圧電体を有していてもよい。また、積層された圧電体は、並列接続ではなく、直列接続されてもよい。
【０１２５】
接合材は、金属からなるものに限定されない。例えば、圧電デバイスの使用環境（圧力及び温度等）によっては、接合材は、導電性フィラーを含有した樹脂（例えば熱可塑性樹脂）によって構成されていてもよい。また、金属からなる接合材は、純金属によって構成されていてもよい。
【０１２６】
実施形態では、複数の接合材は、圧電体及び電極板の互いに重複する範囲の全面に一様な密度で分布されたが、必ずしもその必要はない。また、実施形態では、複数の接合材は、それぞれの全周が互いに密着してベタ状の接合層とされたが、必ずしもその必要は無い。
【符号の説明】
【０１２７】
１…センサ（圧電デバイス）
３…センサ素子（圧電デバイス）
７Ａ…第一圧電体
７Ｂ…第二圧電体
１１Ａ…第一電極板
１１Ｂ…第二電極板
２７…接合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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