(57)【要約】  【課題】  電荷の発生率をさらに高める。  【解決手段】  圧電デバイスは、第１固定部と、第１錘部と、第１接続部と、第２固定部と、第２錘部と、第２接続部と、制止部とを具備している。第１錘部は、第１固定部から離れているとともに第１固定部の横方向に位置している。第１接続部は、第１固定部と第１錘部とを接続しており、外力によって第１錘部を下方向に変位させるように湾曲可能である。第２錘部は、第２固定部から離れているとともに第２固定部の横方向に位置しており、第１錘部の上方に位置している。第２接続部は、第２固定部と第２錘部とを接続しており、外力によって第２錘部を第１錘部に接触させるように湾曲可能であり、湾曲によって電荷が生じる。制止部は、第１錘部の下方において第１錘部と離れて位置しており、第１錘部および第２錘部の下方向の変位を制止させる。【選択図】  図２
2018004293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固定部と、
該第１固定部から離れているとともに前記第１固定部の横方向に位置する第１錘部と、
前記第１固定部と前記第１錘部とを接続しており、外力によって前記第１錘部を下方向に変位させるように湾曲可能な第１接続部と、
第２固定部と、
該第２固定部から離れているとともに前記第２固定部の横方向に位置しており、前記第１錘部の上方に位置している第２錘部と、
前記第２固定部と前記第２錘部とを接続しており、外力によって前記第２錘部を前記第１錘部に接触させるように湾曲可能であり、湾曲によって電荷が生じる第２接続部と、
前記第１錘部の下方において前記第１錘部と離れて位置しており、前記第１錘部および第２錘部の下方向の変位を制止させる制止部と
を具備している圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１錘部は前記第２錘部よりも質量が大きい、請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記第２固定部は前記第１固定部の上に位置しており、前記第２固定部と前記第２接続部との結合部は前記第１固定部と前記第１接続部との結合部の上方に位置している、請求項１または２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記第１固定部および前記第２固定部は、前記第１接続部、前記第２接続部、前記第１錘部および前記第２錘部を取り囲む枠状体である、請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項５】
外部基板の上面に実装される第１固定部と、
該第１固定部および前記第１固定部から離れているとともに前記第１固定部の横方向に位置する第１錘部と、
前記第１固定部と前記第１錘部とを接続しており、外力によって前記第１錘部を前記外部基板に接触させるように湾曲可能な第１接続部と、
第２固定部と、
該第２固定部から離れているとともに前記第２固定部の横方向に位置しており、前記第１錘部の上方に位置している第２錘部と、
前記第２固定部と前記第２錘部とを接続しており、外力によって前記第２錘部を前記第１錘部に接触させるように湾曲可能であり、湾曲によって電荷が生じる第２接続部と
を具備している圧電デバイス。
【請求項６】
前記第１錘部は前記第２錘部よりも質量が大きい、請求項５に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記第２固定部は前記第１固定部の上に位置しており、前記第２固定部と前記第２接続部との結合部は前記第１固定部と前記第１接続部との結合部の上方に位置している、請求項５または６に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記第１固定部および前記第２固定部は、前記第１接続部、前記第２接続部、前記第１錘部および前記第２錘部を取り囲む枠状体である、請求項５乃至７のいずれかに記載の圧電デバイス。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電デバイスと、
前記圧電体から生じた電荷が入力される信号処理装置と
を具備するセンサ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電デバイスと、
前記第２接続部の湾曲によって生じた電荷を出力する出力部と
を具備する発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電効果を利用した圧電デバイスおよびそれを用いたセンサ装置ならびに発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電体に加わる外力によって電荷を生じさせる圧電効果を利用した圧電デバイスが注目されている。このような圧電デバイスを発電用途に用いたものや、センサ用途に用いたもの（特許文献１および特許文献２参照）が提案されている。圧電デバイスは小型化に適しており、種々の電子機器への搭載が検討されている。
【０００３】
圧電デバイスは、圧電体を有するとともに弾性変形可能な板状の基板を具備している。このような構成によって、基板に外力が加わった際、圧電体が変形し、圧電効果によって電荷を生じさせることができる。
【０００４】
基板は、弾性変形を容易にするため、一端が固定され、他端が開放された、いわゆる片持ち状態で保持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１４１９７８号公報
【特許文献２】特開平７−２９８３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子機器は、ますます小型化、高機能化が進んでいる。それにともない、使用される圧電デバイスも、電荷の発生率のさらなる向上が求められている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電荷の発生率をさらに高めることが可能な圧電デバイス、およびそれを用いたセンサ装置ならびに発電装置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】
【０００８】
本発明の一態様に係る圧電デバイスは、第１固定部と、第１錘部と、第１接続部と、第２固定部と、第２錘部と、第２接続部と、制止部とを具備している。第１錘部は、第１固定部から離れているとともに第１固定部の横方向に位置している。第１接続部は、第１固定部と第１錘部とを接続しており、外力によって第１錘部を下方向に変位させるように湾曲可能である。第２錘部は、第２固定部から離れているとともに第２固定部の横方向に位置しており、第１錘部の上方に位置している。第２接続部は、第２固定部と第２錘部とを接続しており、外力によって第２錘部を第１錘部に接触させるように湾曲可能であり、湾曲によって電荷が生じる。制止部は、第１錘部の下方において第１錘部と離れて位置しており、第１錘部および第２錘部の下方向の変位を制止させる。
【０００９】
本発明の他の態様に係る圧電デバイスは、第１固定部と、第１錘部と、第１接続部と、第２固定部と、第２錘部と、第２接続部とを具備している。第１固定部は、外部基板の上面に実装される。第１錘部は、第１固定部から離れているとともに第１固定部の横方向に位置している。第１接続部は、第１固定部と第１錘部とを接続しており、外力によって第１錘部を外部基板に接触させるように湾曲可能である。第２錘部は、第２固定部から離れ
ているとともに第２固定部の横方向に位置しており、第１錘部の上方に位置している。第２接続部は、第２固定部と第２錘部とを接続しており、外力によって第２錘部を第１錘部に接触させるように湾曲可能であり、湾曲によって電荷が生じる。
【００１０】
本発明の他の態様に係るセンサ装置は、上記圧電デバイスと、圧電体から生じた電荷が入力される信号処理装置とを具備する。
【００１１】
本発明の他の態様に係る発電装置は、上記圧電デバイスと、第２接続部の湾曲によって生じた電荷を出力する出力部とを具備する。
【発明の効果】
【００１２】
上記各態様によれば、電荷の発生率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図２】図１の圧電デバイスのII−II線における断面図である。
【図３】図１の圧電デバイスの動作を説明するための断面図である。
【図４】図１の圧電デバイスの動作を説明するための断面図である。
【図５】第２実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図６】図５の圧電デバイスのVI−VI線における断面図である。
【図７】第３実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図８】図７の圧電デバイスのVIII−VIII線における断面図である。
【図９】第４実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図１０】一実施形態のセンサ装置の断面図である。
【図１１】一実施形態の発電装置の断面平面図である。
【図１２】第５実施形態の圧電デバイスの平面図である。
【図１３】図１２の圧電デバイスのXIII−XIII線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
圧電デバイス、センサ装置および発電装置の各種実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図１〜図１１には、右手系のＸＹＺ座標系が付されている。
【００１５】
＜圧電デバイス＞
図１は、第１実施形態の圧電デバイス１０の平面図であり、図２はその断面図である。圧電デバイス１０は、第１固定部１と、第１錘部２と、第１接続部３と、第２固定部４と、第２錘部５と、第２接続部６と、制止部７とを具備している。
【００１６】
第１固定部１は、第１接続部３および第１錘部２を支持するための部材である。図１の例では、第１固定部１は第１接続部３および第１錘部２を全周にわたって取り囲む枠状体であるが、これに限定されない。第１固定部１が第１接続部３および第１錘部２を取り囲む枠状体である場合、第１接続部３および第１錘部２を外部から良好に保護することができる。
【００１７】
第１錘部２は、第１固定部１から離れているとともに第１固定部１の横方向（図１および図２では＋Ｘ方向）に位置している。第１錘部２は、第１接続部３を介して第１固定部１に接続されている。つまり、第１錘部２は、第１接続部３の自由端に接続された錘として機能する。
【００１８】
第１接続部３は、第１固定部１と第１錘部２とを接続している。第１接続部３は、外力によって第１錘部２を下方向（図２の−Ｚ方向）に変位させるように湾曲可能である。こ
のような構成によって、圧電デバイス１０に衝撃や加速度が加わったときに、第１錘部２が下方向に動くことによって、第１接続部３が湾曲する。
【００１９】
第１接続部３は、外力によって湾曲可能であれば特に形状は限定されず、例えば、板状または棒状であってもよい。第１接続部３の第１固定部１から第１錘部２までの長さ（図２のＸ軸方向の長さ）は、例えば０．１ｍｍ〜５０ｍｍであってもよい。また、第１接続部３の平面視での幅（図１のＹ軸方向の長さ）は、例えば０．１ｍｍ〜３０ｍｍであってもよい。また、第１接続部３の厚み（図２のＺ軸方向の長さ）は、例えば０．０１ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。
【００２０】
第２固定部４は、第２接続部６および第２錘部５を支持するための部材である。第２固定部４は、図１の例では、第２接続部６および第２錘部５を全周にわたって取り囲む枠状体であるが、これに限定されない。第２固定部４が第２接続部６および第２錘部５を取り囲む枠状体である場合、第２接続部６および第２錘部５を外部から良好に保護することができる。また、図１および図２の例では、第２固定部４と第２接続部６との結合部が、第１固定部１と第１接続部３との結合部の上方に位置しているが、これに限定されない。第２固定部４と第２接続部６との結合部が、第１固定部１と第１接続部３との結合部の上方に位置している場合、圧電デバイス１０を小型化することができる。
【００２１】
第２錘部５は、第２固定部４から離れているとともに第２固定部４の横方向（図１および図２では＋Ｘ方向）に位置している。第２錘部５は、第２接続部６を介して第２固定部４に接続されている。つまり、第２錘部５は、第２接続部６の自由端に接続された錘として機能する。さらに、第２錘部５は、第１錘部２の上方に位置している。第２錘部５は、図２のように第１錘部２と間隔をあけていてもよく、第１錘部２と接触していてもよい。なお、第１錘部２と第２錘部５は、接続されておらず、それぞれ単独で動くことが可能となっている。
【００２２】
第２接続部６は、第２固定部４と第２錘部５とを接続している。第２接続部６は、外力によって第２錘部５を下方向（図２の−Ｚ方向）に変位させ、第１錘部２に接触させるように湾曲可能である。このような構成によって、圧電デバイス１０に衝撃や加速度が加わったときに、第２錘部５が下方向に動くことによって、第２接続部６が湾曲する。
【００２３】
第２接続部６は、外力によって湾曲可能であれば特に形状は限定されず、例えば、板状または棒状であってもよい。第２接続部６の第２固定部４から第２錘部５までの長さ（図２のＸ軸方向の長さ）は、例えば０．１ｍｍ〜５０ｍｍであってもよい。また、第２接続部６の平面視での幅（図１のＹ軸方向の長さ）は、例えば０．１ｍｍ〜３０ｍｍであってもよい。また、第２接続部６の厚み（図２のＺ軸方向の長さ）は、例えば０．０１ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。
【００２４】
また、第２接続部６の平面視での幅は、全体として均一でなくてもよい。例えば、第２接続部６の幅は、第２固定部４から第２錘部５に向かうにつれて細くなっていてもよい。このような構成によって、第２接続部６の全体において応力を生じさせることができ、電荷の発生効率を高めることができる。また、第２接続部６の厚みは、全体として均一でなくてもよい。例えば、第２接続部６の厚みは、第２固定部４から第２錘部５に向かうにつれて薄くなっていてもよい。このような構成によっても、第２接続部６の全体において応力を生じさせることができ、電荷の発生効率を高めることができる。
【００２５】
さらに第２接続部６は、湾曲によって電荷が生じる。つまり、第２接続部６は、少なくとも一部に圧電体を具備している。そして、第２接続部６が湾曲すると、圧電体の圧電効果によって電荷が生じ、この電荷を第２接続部６に配した電極（図示せず）および電気配
線（図示せず）を介して取り出すことができる。このような第２接続部６は、図１および図２に示すように、第２接続部６の表面に圧電体８を有するものであってもよく、第２接続部６の本体の内部に圧電体を有するものであってもよい。あるいは、第２接続部６が主として圧電体から成るものであってもよい。
【００２６】
制止部７は、第１錘部２の下方（図２の−Ｚ方向）において第１錘部２と離れて位置している。制止部７と第１錘部２との間隔は、例えば、０．０５ｍｍ〜５ｍｍであってもよい。制止部７は、第１固定部１に直接固定されているか、あるいは別部材を介して第１固定部１に固定されており、第１錘部２および第２錘部５の下方向の動きを制止させる。つまり、第１錘部２が下方向に変位したときに、第１錘部２が制止部７に接触することによって、第１錘部２の下方向への動きが停止する。また、第２錘部５が下方向に変位したときに、制止部７によって停止した第１錘部２に接触することによって、第２錘部２の下方向への動きが停止する。
【００２７】
圧電デバイス１０は、以上のような構成によって、衝撃や加速度等の外力が圧電デバイス１０に加わったときの電荷の発生効率を高めることができる。これは以下の理由による。まず、図３に示すように、圧電デバイス１０に外力が加わったときに、第１錘部２および第２錘部５が下方向に変位し、第１接続部３および第２接続部６が湾曲する。この外力が大きい場合、第１接続部３及び第２接続部６の湾曲が大きくなり、図３に示すように、第１錘部２が制止部７に接触し、第１錘部２の動きが停止する。また、第２錘部５は停止した第１錘部２に接触し、第２錘部５の動きも停止する。そして、湾曲した第１接続部３は、弾性力によってもとの形状にもどろうとするため、第１錘部２を逆の方向である上方向（＋Ｚ方向に）に変位させようとする。このとき、第１錘部２と接触した第２錘部５は逆方向に変位しようとする第１錘部２から運動エネルギーを得ることとなり、第２錘部５は、第２接続部６の弾性力に加え、第１錘部２から得た運動エネルギーによって、上方向の加速度が増大することとなる。その結果、図４に示すように、第２接続部６の上方向へ大きく湾曲することとなり、圧電体８の変形が大きくなって圧電効果による電荷がより多く発生することとなる。
【００２８】
なお、圧電デバイス１０に加わる外力とは、例えば、振動や移動等で圧電デバイス１０が動くことによって圧電デバイス１０に加わるエネルギー、または、音等の雰囲気媒体を介して圧電デバイス１０に伝達されるエネルギーを含んでいる。
【００２９】
第１固定部１、第１錘部２および第１接続部３に用いる材料としては、無機物、樹脂またはこれらの複合材料等であってもよい。無機物としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ガラスまたはセラミックス等が挙げられる。樹脂としては、ＰＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂またはエポキシ樹脂等が挙げられる。また、第１固定部１、第１錘部２および第１接続部３に用いる材料としては、上記材料に限定されず、水晶、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛またはポリフッ化ビニリデン等の圧電材料であってもよい。第１固定部１、第１錘部２および第１接続部３は、上記材料を含む基板を、エッチング等を用いた公知の微細加工方法を用いて加工することで作製することができる。
【００３０】
第２固定部４、第２錘部５および第２接続部６に用いる材料としては、無機物、樹脂またはこれらの複合材料等であってもよい。無機物としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ガラスまたはセラミックス等が挙げられる。樹脂としては、ＰＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂またはエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００３１】
第２接続部６が上記材料である場合、図１および図２に示すように、第２接続部６の一
部に圧電体８を設けることで、第２接続部６を、湾曲によって電荷が生じるものとすることができる。圧電体８に用いる材料としては、水晶、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛またはポリフッ化ビニリデン等の圧電材料であってもよい。圧電体８は、第２接続部６の本体の湾曲による変形が大きな部位、例えば第２接続部６と第２固定部４との接続部近傍部に位置していてもよく、その場合、電荷の発生効率が高められる。なお、図示していないが、圧電体８で生じた電荷を取り出すために、例えば、膜状の圧電体８の上下主面にそれぞれ電極が配置されている。そして、これらの電極から、ボンディングワイヤを介して、あるいは第２固定部４等に設けられた配線導体等を介して、圧電デバイス１０の外部へ電荷が取り出される。第２固定部４、第２錘部５および第２接続部６は、エッチングや種々の薄膜形成方法等を用いた公知の微細加工方法を用いて加工することで作製することができる。
【００３２】
また、第２固定部４、第２錘部５および第２接続部６は、それぞれの本体が、水晶、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛またはポリフッ化ビニリデン等の圧電材料を主としたものであってもよい。この場合、第２接続部６で生じた電荷を取り出すために、例えば、第２接続部６の対向する表面のそれぞれに電極が配置されている。そして、これらの電極から、ボンディングワイヤを介して、あるいは第２固定部４等に設けられた配線導体等を介して、圧電デバイス１０の外部へ電荷が取り出される。
【００３３】
制止部７に用いる材料としては、無機物、樹脂またはこれらの複合材料等であってもよい。無機物としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ガラスまたはセラミックス等が挙げられる。樹脂としては、ＰＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂またはエポキシ樹脂等が挙げられる。また、制止部７に用いる材料としては、上記材料に限定されず、水晶、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛またはポリフッ化ビニリデン等の圧電材料であってもよい。
【００３４】
第１固定部１、第１錘部２、第１接続部３、第２固定部４、第２錘部５、第２接続部６および制止部７は、１つの基板材料を加工して一体的に形成されたもの、つまり、継ぎ目のない一体構造体であってもよい。あるいは、複数の部材をそれぞれ形成した後、これらの部材を接合させてもよい。例えば、第１固定部１、第１錘部２および第１接続部３を１つの基板材料から一体的に形成した第１部材とし、第２固定部４、第２錘部５および第２接続部６を１つの基板材料から一体的に形成した第２部材とし、制止部７を第３部材としたときに、第１部材、第２部材および第３部材を互いに接合することによって圧電デバイス１０を作製してもよい。
【００３５】
また、第２接続部６の電荷の発生効率をさらに高めるという観点からは、第１錘部２の質量は第２錘部５の質量よりも大きくてもよい。第１錘部２と第２錘部５とを異なる質量にする方法としては、例えば、第１錘部２として、第２錘部５とは比重の異なる材料を用いてもよい。あるいは、第１錘部２の平面視における面積（図１のＸＹ平面における面積）を、第２錘部５の平面視における面積よりも大きくなるようにしてもよい。あるいは、第１基板１の厚み（図２のＺ軸方向の長さ）を、第２基板２の厚みよりも大きくなるようにしてもよい。
【００３６】
また、第２接続部６の電荷の発生効率をさらに高めるという観点からは、第１接続部３の断面積（図１および図２のＹＺ平面における断面積）は第２接続部６の断面積（ＹＺ平面における断面積）よりも大きくてもよい。
【００３７】
本開示の圧電デバイスは、上述の第１実施形態の圧電デバイス１０に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。例
えば、図５および図６に示すような、第２実施形態の圧電デバイス２０であってもよい。
【００３８】
図５は、第２実施形態の圧電デバイス２０の平面図であり、図６はその断面図である。圧電デバイス２０は、第１固定部２１と、第１錘部２２と、第１接続部２３と、第２固定部２４と、第２錘部２５と、第２接続部２６と、制止部２７とを具備している。圧電デバイス２０は、平面視（−Ｚ方向に見た場合）において、第２固定部２４と第２接続部２６との結合部が、第１固定部２１と第１接続部２３との結合部から離れた位置にある点で圧電デバイス１０と異なっている。この場合、第２接続部２６に対して、第１接続部２３の変形による応力が伝わり難くなり、圧電効果による電荷の発生をより精度よく検出することができる。
【００３９】
圧電デバイス２０の各部材は、圧電デバイス１０の各部材と同様の材料や構成とすることができ、詳細な説明は省略する。なお、圧電デバイス２０では、第２接続部２６の一部に圧電体２８を有する例を示しているが、第２接続部２６の本体を圧電材料で構成してもよい。
【００４０】
また、本開示の圧電デバイスの他の例として、図７および図８に示すような、第３実施形態の圧電デバイス３０であってもよい。
【００４１】
図７は、第３実施形態の圧電デバイス３０の平面図であり、図８はその断面図である。圧電デバイス３０は、第１固定部３１と、第１錘部３２と、第１接続部３３と、第２固定部３４と、第２錘部３５と、第２接続部３６と、制止部３７とを具備している。圧電デバイス３０は、第１固定部３１および第２固定部３４が、枠状体ではなく、一方向に延びた壁状である点で圧電デバイス１０と異なっている。この場合、圧電デバイス３０をより小型化することができる。なお、圧電デバイス３０では、第１固定部３１の上に第２固定部３４が重なるように位置している例を示しているが、第１固定部３１および第２固定部３４は重ならずに互いに離れていてもよい。
【００４２】
圧電デバイス３０の各部材は、圧電デバイス１０の各部材と同様の材料や構成とすることができ、詳細な説明は省略する。なお、圧電デバイス３０では、第２接続部３６の一部に圧電体３８を有する例を示しているが、第２接続部３６の本体を圧電材料で構成してもよい。
【００４３】
また、本開示の圧電デバイスは、外部基板を制止部として利用するものであってもよい。つまり、圧電デバイス本体には制止部を有しておらず、圧電デバイスを外部基板に実装したときに、その外部基板が制止部として機能するようにしてもよい。このような圧電デバイスとしては、図９に示すような、第４実施形態の圧電デバイス４０であってもよい。
【００４４】
図９は、第４実施形態の圧電デバイス４０の断面図である。圧電デバイス４０は、第１固定部４１と、第１錘部４２と、第１接続部４３と、第２固定部４４と、第２錘部４５と、第２接続部４６とを具備している。配線基板等の外部基板４７の表面に、圧電デバイス４０が実装された状態において、この外部基板４７が第１錘部４２の下方向の動きを制止する制止部として機能する。このような構成であれば、圧電デバイス４０を薄くすることができる。なお、圧電デバイス４０は、図９の構成に限定されず、上述した圧電デバイス２０または圧電デバイス３０において、制止部２７または制止部３７を除いた構成であってもよい。
【００４５】
圧電デバイス４０の各部材は、圧電デバイス１０の各部材と同様の材料や構成とすることができ、詳細な説明は省略する。なお、圧電デバイス４０では、第２接続部４６の一部に圧電体４８を有する例を示しているが、第２接続部４６の本体を圧電材料で構成しても
よい。
【００４６】
また、本開示の圧電デバイスの他の例として、図１２および図１３に示すような、第５実施形態の圧電デバイス５０であってもよい。
【００４７】
図１２は、第５実施形態の圧電デバイス５０の平面図であり、図１３はその断面図である。圧電デバイス５０は、第１固定部５１と、第１錘部５２と、第１接続部５３と、第２固定部５４と、第２錘部５５と、第２接続部５６と、制止部５７とを具備している。圧電デバイス５０は、第２接続部５６の平面視での幅（図１２のＹ軸方向の長さ）が、第２固定部５４から第２錘部５５に向かうにつれて細くなっている。また、第２接続部５６の上面全面に圧電体５８を有している。
【００４８】
このように第２接続部５６の幅が第２錘部５５に向かうにつれて細くなっていることにより、第２接続部５６の全体が曲がりやすくなる。その結果、第２接続部５６が曲がった時に生じる応力が、第２接続部５６の全体に発生するため、第２接続部５６の上面全面に配されている圧電体５８によって、発生する電荷量をより高めることができる。
【００４９】
圧電デバイス５０の各部材は、圧電デバイス１０の各部材と同様の材料や構成とすることができ、詳細な説明は省略する。なお、圧電デバイス５０では、第２接続部５６に圧電体５８を有する例を示しているが、第２接続部５６の本体を圧電材料で構成してもよい。また、第４実施形態の圧電デバイス４０のように、制止部５７を除いた構成としてもよい。
【００５０】
＜センサ装置＞
上記の圧電デバイスを用いて、センサ装置とすることができる。図１０は一実施形態のセンサ装置１００の断面図である。センサ装置１００は、上記圧電デバイス１０〜４０のいずれか（以下では圧電デバイス１０１という）と、この圧電デバイス１０１から圧電効果によって生じた電荷が入力される信号処理装置１０２とを具備している。信号処理装置１０２は、圧電デバイス１０１で検出した電気信号を演算処理するものであり、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ等である。
【００５１】
センサ装置１００は、圧電デバイス１０１を収納するとともに信号処理装置１０２を収納するパッケージ１０３を有していてもよい。パッケージはセラミックや樹脂等を用いることができる。また、パッケージ１０３は配線導体１０４を有しており、この配線導体１０４を介して圧電デバイス１０１と信号処理装置１０２とが電気的に接続されている。圧電デバイス１０１と配線導体１０４とは、例えば、ボンディングワイヤ１０５または半田等を介して接続することができる。また、信号処理装置１０２と配線導体１０４とは、例えば、半田１０６またはボンディングワイヤ等を介して接続することができる。
【００５２】
このようなセンサ装置１００は、振動や移動等によるセンサ装置１００の動きを検出するためのセンサとして用いられ得る。あるいは、センサ装置１００は、音等の雰囲気媒体を介して圧電デバイス１０１に伝達されるエネルギーを検出するセンサとして用いられ得る。センサ装置１００は、例えば、配線基板や各種測定装置等の電子機器類、壁や床等の構造物、人や動物等の生物等に搭載され、使用され得る。
【００５３】
本開示のセンサ装置は、上述のセンサ装置１００に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。センサ装置１００では、上下に圧電デバイス１０１の収納部および信号処理装置１０２の収納部を有するパッケージ１０３を用いているが、配線基板等の上面に圧電デバイス１０１および信号処理装置１０２を並べて実装したものであってもよい。
【００５４】
＜発電装置＞
上記の圧電デバイスを用いて、発電装置とすることができる。図１１は一実施形態の発電装置２００の断面図である。センサ装置２００は、上記圧電デバイス１０〜４０のいずれか（図１１の例では圧電デバイス１０を用いているが、他の圧電デバイスであってもよい）と、この圧電デバイス１０の第２接続部６の湾曲によって生じた電荷を出力する出力部２０１とを具備している。
【００５５】
発電装置２００は、第１接続部３および第２接続部６等を保護するためにカバー部２０３を有していてもよい。出力部２０１は、発電装置２００の上面に位置しているが、他の部位に位置していてもよい。出力部２０１は、発電装置２００に配された配線導体２０２を介して第２接続部６の圧電体８と電気的に接続されている。
【００５６】
このような発電装置２００は、例えば、配線基板や各種測定装置等の電子機器類、壁や床等の構造物、人や動物等の生物等に搭載され、電源等として使用され得る。
【００５７】
本開示の発電装置２００は、上述の発電装置２００に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良などが可能である。発電装置２００では、圧電デバイス１０の表面に出力部２０１を具備しているが、圧電デバイス１０をパッケージ等に収納し、このパッケージに出力部を具備したものであってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１、２１、３１、４１、５１：第１固定部
２、２２、３２、４２、５２：第１錘部
３、２３、３３、４３、５３：第１接続部
４、２４、３４、４４、５４：第２固定部
５、２５、３５、４５、５５：第２錘部
６、２６、３６、４６、５６：第２接続部
７、２７、３７、５７：制止部
４７：外部基板
１０、２０、３０、４０、５０：圧電デバイス
１００：センサ装置
１０２：信号処理装置
２００：発電装置
２０１：出力部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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