(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム部と、前記フレーム部の内側に設けられた錘部と、前記フレーム部と前記錘部との間をつなぎ前記錘部が変位することで撓む撓み部と、前記撓み部の一方の表面に形成され前記錘部の振動に応じて交流電圧を発生する発電部と、を備えた振動発電デバイスであって、
前記フレーム部および前記錘部は、シリコン基板を用いて形成され、
前記発電部の表面には、樹脂材料で形成された弾性膜を備え、
前記弾性膜は、前記フレーム部かつ前記錘部を構成するシリコンよりもヤング率が小さな前記樹脂材料を用いて形成され、
前記シリコン基板の裏面側から裏溝が形成されることで、前記裏溝の両側に前記フレーム部および前記錘部が配設され、前記裏溝の表側に前記発電部及び前記弾性膜が設けられたことを特徴とする振動発電デバイス。
【請求項２】
前記弾性膜は、前記錘部にまで延長されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の振動発電デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載の前記振動発電デバイスの製造方法であって、
前記フレーム部および前記錘部は、エッチングストップ層を形成したシリコン基板を用いて形成し、
前記撓み部は、前記エッチングストップ層に達するまで前記シリコン基板をエッチングして形成することを特徴とする振動発電デバイスの製造方法。
【請求項４】
フレーム部と、
前記フレーム部の内側に設けられた錘部と、
前記フレーム部と前記錘部との間に存在する撓み領域とを備え、
前記フレーム部および前記錘部は、シリコン基板と、前記フレーム部、前記撓み領域、前記錘部に渡って形成されたエッチングストップ層とを備え、
前記撓み領域は、前記フレーム部のシリコン基板と前記錘部のシリコン基板との間に空間を備え、前記エッチングストップ層と、前記エッチングストップ層の表面に形成され前
記錘部の振動に応じて交流電圧を発生する発電部と、前記発電部を覆う樹脂材料で形成された弾性膜とが積層されてなり、
前記樹脂材料は、前記フレーム部かつ前記錘部を構成するシリコンよりもヤング率が小さい、振動発電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、MEMS（micro electro mechanical systems、微小電子機器）技術を用い、振動エネルギを電気エネルギに変換する振動発電デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車や人の動きなど任意の振動に起因した振動エネルギを電気エネルギに変換するMEMSデバイスの一種である発電デバイスがある。このような発電デバイスに関しては種々の研究がなされている（非特許文献１参照）。
【０００３】
ここにおいて、上記非特許文献１に示された発電デバイスは、図６に示すように、素子形成用基板を用いて形成されてフレーム部１およびフレーム部１の内側に配置され可撓性の撓み部２を介して揺動自在に支持された錘部３を有する主体基板４と、第一のカバー形成用基板を用いて形成され主体基板４の一表面側においてフレーム部１が固着された第一のカバー基板５と、第二のカバー形成用基板を用いて形成され主体基板４の他表面側においてフレーム部１が固着された第二のカバー基板６と、を備えている。また、主体基板４の撓み部２に、錘部３の振動に応じて交流電圧を発生する発電部７が形成されている。なお、発電部７は、下部電極８、圧電層９、上部電極１０の積層構造を有している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】R. van Schai jk, et al, 「Piezoelectric ALN energy harvesters for wireless autonomoustransducer solution」, IEEE SENSORS 2008 Conference, 2008, p. 45‐48
【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、上述のようなモノリシックな発電デバイスでは、錘部３となるシリコンの密度が金属材料より比較的小さく、撓み部２となるシリコンが金属材料よりもヤング率が大きいため、外部振動に対して錘部３が十分に振動せず、出力が小さくなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたもので、その課題は、外部振動を効率良く錘部に伝える振動発電デバイスおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の振動発電デバイスは、フレーム部と、前記フレーム部の内側に設けられた錘部と、前記フレーム部と前記錘部との間をつなぎ前記錘部が変位することで撓む撓み部と、前記撓み部の一方の表面に形成され前記錘部の振動に応じて交流電圧を発生する発電部と、を備えた振動発電デバイスであって、前記フレーム部および前記錘部は、シリコン基板を用いて形成され、前記発電部の表面には、樹脂材料で形成された弾性膜を備え、前記弾性膜は、前記フレーム部かつ前記錘部を構成するシリコンよりもヤング率が小さな前記樹脂材料を用いて形成され、前記シリコン基板の裏面側から裏溝が形成されることで、前記裏溝の両側に前記フレーム部および前記錘部が配設され、前記裏溝の表側に前記発電部及び前記弾性膜が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
また、この振動発電デバイスにおいて、前記弾性膜は、前記錘部にまで延長されて形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、この振動発電デバイスおよびその製造方法において、前記フレーム部および前記錘部は、エッチングストップ層を形成したシリコン基板を用いて形成し、前記撓み部は、前記エッチングストップ層に達するまで前記シリコン基板をエッチングして形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の振動発電デバイスにおいて、前記撓み部は、前記フレーム部かつ前記錘部を構成するシリコンよりもヤング率が小さな前記樹脂材料を用いて形成した前記弾性膜でなる。これより、比較的低加速度の外部振動に対しても前記発電部は大きな出力を得ることを可能にし、また、前記弾性膜を備えることで、前記錘部の振動による前記発電部の破損を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す振動発電デバイスの概略分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す振動発電デバイスにおけるシリコン基板部位の概略平面図である。
【図３】（ａ）本発明の一実施形態を示す振動発電デバイスにおける弾性膜部位の概略平面図とシリコン基板部位の図２のＡ−Ａ´断面における概略断面図である。（ｂ）本発明の一実施形態を示す振動発電デバイスにおける弾性膜部位の変形例の概略平面図とシリコン基板部位の変形例の図２のＡ−Ａ´断面における概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す振動発電デバイスの概略分解断面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す振動発電デバイスにおけるシリコン基板部位の製造方法を説明するための図２のＡ−Ａ´断面における主要工程断面図である。
【図６】従来例を示す振動発電デバイスの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１ないし４は、本発明の一実施形態である振動発電デバイスを示す。この振動発電デバイスは、フレーム部１１と、フレーム部１１の内側に設けられた錘部１２と、フレーム部１１と錘部１２との間をつなぎ錘部１２が変位することで撓む撓み部１３と、撓み部１３の一方の表面に形成され錘部１２の振動に応じて交流電圧を発生する発電部１８と、を備えた振動発電デバイスである。フレーム部１１および錘部１２は、シリコン基板２５を用いて形成され、発電部１８の表面には、樹脂材料で形成された弾性膜２０を備え、撓み部１３は、フレーム部１１かつ錘部１２を構成するシリコンよりもヤング率が小さな樹脂材料を用いて形成した弾性膜２０でなる。また、弾性膜２０は、錘部１２にまで延長されて形成されている。また、図５に示すように、この振動発電デバイスの製造方法において、フレーム部１１および錘部１２は、エッチングストップ層（後述のシリコン酸化膜３６）を形成したシリコン基板２５を用いて形成し、撓み部１３は、エッチングストップ層に達するまでシリコン基板２５をエッチングして形成している。
【００１３】
このシリコン基板２５は、発電部１８を備える側の表面を一表面とすると、その一表面側から、シリコン酸化膜３６と、発電部１８と、シリコンよりヤング率の低い樹脂材料を用いて形成する弾性膜２０と、を有している。ここで、フレーム部１１および錘部１２は、シリコン基板２５とシリコン酸化膜３６と弾性膜２０とを主体とし、撓み部１３は、弾性膜２０を主体として構成している。
【００１４】
図１に示すように、この振動発電デバイスは、シリコン基板２５の前記一表面にフレーム部１１と固着した第一のカバー基板２９を有する。そして、振動発電デバイスは、シリコン基板２５の上記一表面と反対側の表面を他表面とすると、前記他表面にフレーム部１１と固着した第二のカバー基板３０を有する。これら第一のカバー基板２９および第二のカバー基板３０は、シリコンやガラス等を用いて形成している。このように、振動発電デバイスは、シリコン基板２５と、第一のカバー基板２９と、第二のカバー基板３０と、を用いて構成されている。
【００１５】
以下、本実施形態における振動発電デバイスおよびその製造方法について具体的詳細に説明する。
【００１６】
図２に示すように、フレーム部１１の平面視における外形形状は、矩形形状である。また、フレーム部１１の内側に形成された錘部１２および撓み部１３の平面視における外形形状も、フレーム部１１の外形形状と同様に矩形形状である。また、撓み部１３の上記一表面側に形成された発電部１８の平面視における外形形状は、撓み部１３の外形形状に沿って、矩形形状である。
【００１７】
そして、この振動発電デバイスは、シリコン基板２５の一表面側に形成されたシリコン酸化膜３６の上記一表面に発電部１８を備えている。発電部１８は、シリコン酸化膜３６の上記一表面側から順に下部電極１５、圧電層１６、上部電極１７が積層されている。また、シリコン酸化膜３６の上記一表面側には、下部電極１５および上部電極１７それぞれに金属配線からなる接続配線３１ａ、３１ｃが形成されている。また、シリコン酸化膜３６の上記一表面側には、接続配線３１ａ、３１ｃを介して電気的に接続された下部電極用パッド３２ａと、上部電極用パッド３２ｃと、が形成されている。
【００１８】
発電部１８においては、下部電極１５の平面サイズが最も大きく、二番目に圧電層１６の平面サイズが大きく、上部電極１７の平面サイズが最も小さくなるように設計してある。本実施形態では、平面視において、下部電極１５の外周線の内側に圧電層１６が位置し、圧電層１６の外周線の内側に上部電極１７が位置している。
【００１９】
また、図３（ａ）に示すように、シリコン基板２５の一表面側全体を覆うように樹脂材料で弾性膜２０を形成してもよく、このような場合、弾性膜２０は、下部電極用パッド３２ａおよび上部電極用パッド３２ｃから交流電圧を取り出すために、それらに対応する位置に貫通孔２３を設けていて、この貫通孔２３に金属膜を成膜している。また、この樹脂材料は、PMMA（ポリメタクリル酸メチル樹脂）やポリイミド等を用いている。また、図３（ｂ）に示すように、弾性膜２０は、少なくとも発電部１８を覆っていればよく、このような場合、下部電極用パッド３２ａ、上部電極用パッド３２ｃが表面に露出していれば、貫通孔２３を設ける必要はない。また、この貫通孔２３の平面視における形状は、略四角形、略円形等、配線を設置することができれば、これに限定されない。
【００２０】
また、図４に示すように、発電部１８は、シリコン酸化膜３６の上記一表面側から下部電極１５と、圧電層１６と、上部電極１７と順に積層している。さらに、少なくともフレーム部１１と撓み部１３との境界から錘部１２と撓み部１３との境界にまで、発電部１８は形成されている。なお、発電部１８がフレーム部１１と撓み部１３との境界に揃っているほうが、発電部１８に振動しても発電に寄与しない部分が存在せず、発電量の向上を図れるため好ましい。
【００２１】
シリコン基板２５の上記一表面側には、上部電極１７に電気的に接続される接続配線３１ｃと下部電極１５との短絡防止用の絶縁部３５が、下部電極１５および圧電層１６それぞれにおけるフレーム部１１側の端部を覆う形で形成されている。また、絶縁部３５を設けるとき、絶縁部３５は、シリコン酸化膜により構成しているが、シリコン酸化膜に限らず、シリコン窒化膜により構成してもよい。また、シリコン基板２５と下部電極１５との間にＭｇＯ層からなるシード層（図示せず）が形成されている。また、シリコン基板２５の上記一表面側および上記他表面側には、シリコン酸化膜３６、３７が形成されている。なお、本実施形態では、シリコン基板２５を構成する基板材料がシリコンであるので、そのシリコン基板の一表面のシリコン酸化膜３６は、エッチングストップ層となる。撓み部１３を形成する際は、シリコン基板を全てエッチングする。なお、これらの配線パターンや発電部１８は、シリコン基板２５上に形成されているが、弾性膜２０によって覆われるため、平面視において目視されない。なお、弾性膜２０は、下部電極用パッド３２ａおよび上部電極用パッド３２ｃから交流電圧を取り出すために、それらに対応する位置に貫通孔２３を設けている。
【００２２】
また、第一のカバー基板２９は、シリコン基板２５側の一表面側に、錘部１２および撓み部１３からなる可動部の変位空間を形成し、その変位空間を第一凹所３８としている。
【００２３】
第一のカバー基板２９は、第一のカバー基板２９の他表面側に、発電部１８で発生した交流電圧を外部へ供給するための出力用電極４０，４０を形成している。各出力用電極４０，４０は、第一のカバー基板２９の一表面側に形成された連絡用電極４１，４１と、第一のカバー基板２９の厚み方向に貫設された貫通孔配線４２，４２を介して電気的に接続されている。ここで、第一のカバー基板２９は、各連絡用電極４１，４１がシリコン基板２５の下部電極用パッド３２ａ，上部電極用パッド３２ｃと接合され、電気的に接続されている。なお、各出力用電極４０，４０および各連絡用電極４１，４１をＴｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成しているが、これらの材料や層構造は特に限定するものではない。また、各貫通孔配線４２，４２の材料としてはＣｕを採用しているが、これに限らず、例えばＮｉ、Ａｌなどを採用してもよい。
【００２４】
本実施形態では、第一のカバー基板２９としてシリコンを用いた基板を使用する場合、第一のカバー基板２９は、二つの出力用電極４０，４０同士の短絡を防止するためのシリコン酸化膜からなる絶縁膜４３が、第一のカバー基板２９の上記一表面側および上記他表面側と貫通孔配線４２，４２が内側に形成された貫通孔４４，４４の内周面とに跨って形成されている。なお、第一のカバー基板２９としてガラスを用いた基板のような絶縁性基板を用いる場合は、このような絶縁膜４３は設ける必要はない。
【００２５】
また、第二のカバー基板３０は、シリコン基板２５側の一表面側に、錘部１２および撓み部１３からなる可動部の変位空間を形成し、その変位空間を第二凹所３９としている。なお、第二のカバー基板３０は、ガラス基板のような絶縁性基板を用いてもよい。
【００２６】
また、弾性膜２０を備えたシリコン基板２５と第一のカバー基板２９とは、接着剤等で接合されている。そして、シリコン基板２５と第二のカバー基板３０とは、常温接合法により接合してあるが、常温接合法に限らず、例えば、陽極接合法や、エポキシ樹脂などを用いた樹脂接合法などにより接合してもよい。なお、本実施形態の振動発電デバイスは、ＭＥＭＳデバイスの製造技術などを利用して形成されている。
【００２７】
以上、説明した本実施形態の振動発電デバイスでは、発電部１８が下部電極１５と、圧電層１６と、上部電極１７と、で構成されているから、撓み部１３の振動によって圧電層１６が応力を受け、下部電極１５と上部電極１７とに電荷の偏りが発生し、発電部１８において交流電圧が発生する。
【００２８】
ここで、振動発電デバイスの圧電層１６に用いられる圧電材料の比誘電率をε、発電指数をＰとすると、Ｐ∝ｅ３１２／εの関係が成り立ち、発電指数Ｐが大きいほど発電効率が大きくなる。振動発電デバイスに用いられる代表的な圧電材料であるＰＺＴおよびＡｌＮそれぞれの圧電定数ｅ３１、比誘電率εの一般的な値からみて、発電指数Ｐに二乗できく圧電定数ｅ３１が大きいＰＺＴを採用した方が発電指数Ｐを大きくできる。本実施形態における振動発電デバイスは、圧電層１６の圧電材料として、鉛系圧電材料の一種であるＰＺＴを採用しているが、鉛系圧電材料は、ＰＺＴに限らず、例えばＰＺＴ−ＰＭＮ（：Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ３）やその他の不純物を添加したＰＺＴを採用してもよい。ただし、圧電層１６の圧電材料は、鉛系圧電材料に限らず、他の圧電材料を採用してもよい。
【００２９】
以下、本実施形態の振動発電デバイスの製造方法について、図５を参照しながら説明するが、図５（ａ）ないし（ｈ）は、図２のＡ−Ａ´断面に対応する部位を示している。
【００３０】
まず、シリコンを用いて形成されるシリコン基板２５の上記一表面側と上記他表面側にシリコン酸化膜３６、３７を熱酸化法などにより形成する絶縁膜形成工程を行うことによって図５（ａ）に示す構造を得る。
【００３１】
その後、シリコン基板２５の上記一表面の全面に下部電極１５、接続配線３１ａ及び下部電極用パッド３２ａの基礎となるＰｔ層からなる金属層５０をスパッタ法やＣＶＤ法などにより形成する金属層形成工程を行う。続いて、シリコン基板２５の上記一表面の全面に圧電材料（例えば、ＰＺＴなど）からなる圧電層１６の基礎となる圧電膜５１（例えば、ＰＺＴ膜など）をスパッタ法やＣＶＤ法やゾルゲル法などにより形成する圧電膜形成工程を行うことによって図５（ｂ）に示す構造を得る。なお、金属層５０は、Ｐｔ層に限らず、例えばＡｌ層やＡｌ−Ｓｉ層でもよいし、Ｐｔ層とそのＰｔ層とシード層との間に介在する密着性改善用のＴｉ層とで構成してもよい。ここで密着層の材料はＴｉに限らず、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ、ＴｉＮ、ＴａＮなどでもよい。
【００３２】
上述の圧電膜形成工程の後、圧電膜５１をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングし、圧電膜５１の一部からなる圧電層１６を形成する圧電膜パターニング工程を行うことによって、図５（ｃ）に示す構造を得る。
【００３３】
その後、上述の金属層５０をフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングし、それぞれ金属層５０の一部からなる下部電極１５、接続配線３１ａ、下部電極用パッド３２ａを形成する金属層パターニング工程を行うことによって、図５（ｄ）に示す構造を得る。なお、本実施形態の金属層パターニング工程では金属層５０をパターニングすることによって、下部電極１５と併せて接続配線３１ａおよび下部電極用パッド３２ａを形成しているが、これに限らず、金属層パターニング工程で金属層５０をパターニングすることで下部電極１５のみを形成するようにし、その後、接続配線３１ａおよび下部電極用パッド３２ａを形成する配線形成工程を別途に設けてもよい。また、接続配線３１ａを形成する接続配線形成工程と下部電極用パッド３２ａを形成する下部電極用パッド形成工程とを別々に設けてもよい。また、金属層５０のエッチングにあたっては、例えば、ＲＩＥ法やイオンミリング法などを採用すればよい。
【００３４】
上述の金属層パターニング工程により下部電極１５、接続配線３１ａ、および下部電極用パッド３２ａを形成した後、基板２５の上記一表面側に絶縁部３５を形成する絶縁部形成工程を行うことによって、図５（ｅ）に示す構造を得る。絶縁部形成工程では、基板２５の上記一表面側の全面に絶縁層をＣＶＤ法などにより成膜してから、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してパターニングしているが、リフトオフ法を利用して絶縁部３５を形成するようにしてもよい。
【００３５】
上述の絶縁部形成工程の後、上部電極１７を例えばＥＢ蒸着法やスパッタ法やＣＶＤ法などの薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術を利用して形成する上部電極形成工程と同時に、接続配線３１ｃおよび上部電極用パッド３２ｃをＥＢ蒸着法やスパッタ法やＣＶＤ法などの薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術を利用して形成する配線形成工程を行うことによって、図５（ｆ）に示す構造を得る。言い換えれば、本実施形態では、上部電極形成工程において、上部電極１７と併せて接続配線３１ｃおよび上部電極用パッド３２ｃを形成しているが、これに限らず、上部電極形成工程と配線形成工程とを別々に行うようにしてもよい。また、配線形成工程についても、接続配線３１ｃを形成する接続配線形成工程と上部電極用パッド３２ｃを形成する上部電極用パッド形成工程とを別々に設けてもよい。なお、上部電極１７のエッチングは、ＲＩＥ法などのドライエッチングが好ましいが、ウェットエッチングでもよく、例えば、Ａｕ膜をヨウ化カリウム水溶液、Ｔｉ膜を過酸化水素水によりウェットエッチングすればよい。なお、上部電極１７は、ＰｔやＡｌやＡｌ−Ｓｉ等を用いて構成されている。
【００３６】
上述のようにして上部電極１７、接続配線３１ｃ、上部電極用パッド３２ｃを形成した後、シリコン基板２５の一表面側の全面に樹脂材料を用いた弾性膜２０をスピンコート法およびフォトリソグラフィ技術により成膜することで、図５（ｇ）に示す構造を得る。
【００３７】
弾性膜形成工程に続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用してフレーム部１１と、錘部１２と、撓み部１３と、を形成する基板加工工程を行うことで、図５（ｈ）に示す構造を得る。ここにおいて、基板加工工程では、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術などを利用してシリコン基板２５を上記他表面側からシリコン酸化膜３６に達するまで、フレーム部１１および錘部１２以外の部位をエッチングすることで、裏面溝を形成する裏面溝形成工程を行う。続いて、シリコン酸化膜３６をエッチングすることで、連通させ、フレーム部１１と、錘部１２と、撓み部１３と、を形成する。このエッチング工程を行うことによって、図５（ｈ）に示す構造の発電デバイスを得る。
【００３８】
ところで、本実施形態では、基板加工工程の裏面溝形成工程において、垂直深堀が可能な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のエッチング装置を用いてシリコン基板２５をエッチングしているので、シリコン酸化膜３６の裏面とフレーム部１１の内側面とのなす角度を略９０度とすることができる。なお、基板加工工程の裏面溝形成工程は、ＩＣＰ型のドライエッチング装置を用いたドライエッチングに限らず、異方性の高いエッチングが可能であればよく、他のドライエッチング装置を用いてもよい。また、シリコン基板２５の上記一表面が（１１０）面の場合には、ＴＭＡＨ水溶液やＫＯＨ水溶液などのアルカリ系溶液を用いたウェットエッチング（結晶異方性エッチング）でもよい。
【００３９】
なお、本実施形態の発電デバイスは、基板加工工程が終了するまでをウェハレベルで行ってから、ダイシング工程を行うことで個々の発電デバイスに分割するようにしている。
【００４０】
本実施形態では、第一のカバー基板２９と、第二のカバー基板３０と、を備えているので、上述の撓み部１３を形成するエッチング工程の後、各カバー基板２９、３０を接合するカバー接合工程を行う。この場合、カバー接合工程が終了するまでウェハレベルで行ってから、ダイシング工程を行うことで個々の振動発電デバイスに分割すればよい。ここにおいて、各カバー基板２９、３０は、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、薄膜形成工程、めっき工程などの周知の工程を適宜適用して形成すればよい。
【００４１】
ところで、発電部１８では、下部電極１５上に圧電層１６を形成しているが、下部電極１５と圧電層１６との間に、圧電層１６の成膜時の下地となるバッファ層（図示せず）を介在させることで、圧電層１６の結晶性を更に向上させてもよい。バッファ層の材料としては、導電性酸化物材料の一種であるＳｒＲｕＯ3、（Ｐｂ，Ｒａ）ＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3などを採用すればよい。
【００４２】
また、この振動発電デバイスは、例えば、複数並べて、２次元アレイ状に配列されたアレイ化振動発電デバイスであってもよい。
【００４３】
したがって、本実施形態の振動発電デバイスにおいては、フレーム部１１および錘部１２は、シリコン基板２５を用いて形成され、発電部１８の表面は、樹脂材料で形成された弾性膜２０を備え、撓み部１３は、フレーム部１１かつ錘部１２を構成するシリコンよりもヤング率が小さな樹脂材料を用いて形成した弾性膜２０でなる。これより、比較的低加速度の外部振動に対しても前記発電部は大きな出力を得ることを可能にし、弾性膜２０を備えることで、錘部１２の振動による撓み部１３の破損を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態の振動発電デバイスにおいて、弾性膜２０は、錘部１２にまで延長されて形成されている。これより、錘部１２の振動による撓み部１３の破損を抑制しながら、錘部１２の質量を大きくすることで、より大きな出力を得ることができる。
【００４５】
また、本実施形態の振動発電デバイスにおいて、この振動発電デバイスの製造方法において、フレーム部１１および錘部１２は、エッチングストップ層を形成したシリコン基板を用いて形成し、撓み部１３は、エッチングストップ層に達するまでシリコン基板２５をエッチングして形成している。これより、比較的安価なシリコンを用いることができるので、複雑なプロセスを含まずに振動発電デバイスを作製することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１１  フレーム部
１２  錘部
１３  撓み部
１５  下部電極
１６  圧電層
１７  上部電極
１８  発電部
２０  弾性膜
２５  シリコン基板
２９  第一のカバー基板
３０  第二のカバー基板
３１ａ、３１ｃ  接続配線
３２ａ  下部電極用パッド
３２ｃ  上部電極揺パッド
４０  出力用電極
【図１】
0005627279.tif 000002
【図２】
0005627279.tif 000003
【図３】
0005627279.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005627279.tif 000007