(57)【要約】【課題】複数の対応周波数それぞれの振動で発電することが可能な発電デバイスを提供する。【解決手段】発電デバイス１ａは、支持部２１及び支持部２１に支持された振動ブロック２を有する基体２０と、圧電変換部２４と、基体２０に形成され圧電変換部２４に電気的に接続された第１パッド２７ａ及び第２パッド２７ｃと、を備える。振動ブロック２は、固定端２ａからの距離が互いに異なる複数の錘部２３と、支持部２１と錘部２３とを繋いだ第１梁部２２ａと、錘部２３どうしを繋いだ第２梁部２２ｂと、を備える。圧電変換部２４は、第１電極２４ａ、第１電極２４ａに対向する第２電極２４ｃ、及び第１電極２４ａと第２電極２４ｃとの間にある圧電体層２４ｂを有し、第１梁部２２ａと第２梁部２２ｂとに形成されている。第１パッド２７ａ、第２パッド２７ｃは、対応する圧電変換部２４の第１電極２４ａ、第２電極２４ｃに、それぞれ電気的に接続されている。【選択図】図１
2015019434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部及び前記支持部に支持された振動ブロックを有する基体と、前記振動ブロックに形成された圧電変換部と、前記基体に形成され前記圧電変換部に電気的に接続された第１パッド及び第２パッドと、を備え、
前記振動ブロックは、固定端からの距離が互いに異なる複数の錘部と、前記支持部及び前記複数の錘部よりも厚みが薄く形成され、前記支持部と前記固定端に最も近い前記錘部とを繋いだ第１梁部と、前記支持部及び前記錘部よりも厚みが薄く形成され、前記固定端からの距離が互いに異なる前記錘部どうしを繋いだ第２梁部と、を備え、
前記圧電変換部は、第１電極、前記第１電極に対向する第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間にある圧電体層を有し、前記第１梁部と前記第２梁部との少なくとも１つに形成され、
前記第１パッド、前記第２パッドは、対応する前記圧電変換部の前記第１電極、前記第２電極に、それぞれ電気的に接続されている
ことを特徴とする発電デバイス。
【請求項２】
前記第１梁部に形成された前記圧電変換部と、前記第２梁部に形成された前記圧電変換部とは、前記第１電極どうしが分離独立して形成され、前記第２電極どうしが分離独立して形成されている請求項１記載の発電デバイス。
【請求項３】
前記複数の錘部のうちの１つの錘部に、２つの前記圧電変換部それぞれの前記第１電極と前記第２電極とに各別に電気的に接続された２つの前記第１パッドと２つの前記第２パッドとが形成されている請求項１又は２記載の発電デバイス。
【請求項４】
前記第１梁部及び前記第２梁部は、Ｓｉよりもヤング率の小さな材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動エネルギを電気エネルギに変換する振動式の発電デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動エネルギを電気エネルギに変換する発電デバイスは、環境発電（エナジーハーベスティング）等の分野で注目され、各所で研究開発されている。この種の発電デバイスは、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）デバイスの一種として、車の振動や人の動きによる振動などの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圧電変換部を備えた発電デバイスが各所で研究開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載された発電デバイスは、支持部、カンチレバー部及び錘部を有するデバイス基板と、カンチレバー部上に形成された圧電変換部と、を備えている。
【０００４】
特許文献１に記載された発電デバイスは、共振周波数が、所定の外部振動の周波数と一致するように構造設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８２１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された発電デバイスでは、共振周波数に一致する１つの対応周波数の振動で発電することしか想定されていない。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の対応周波数それぞれの振動で発電することが可能な発電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発電デバイスは、支持部及び前記支持部に支持された振動ブロックを有する基体と、前記振動ブロックに形成された圧電変換部と、前記基体に形成され前記圧電変換部に電気的に接続された第１パッド及び第２パッドと、を備え、前記振動ブロックは、固定端からの距離が互いに異なる複数の錘部と、前記支持部及び前記複数の錘部よりも厚みが薄く形成され、前記支持部と前記固定端に最も近い前記錘部とを繋いだ第１梁部と、前記支持部及び前記錘部よりも厚みが薄く形成され、前記固定端からの距離が互いに異なる前記錘部どうしを繋いだ第２梁部と、を備え、前記圧電変換部は、第１電極、前記第１電極に対向する第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極との間にある圧電体層を有し、前記第１梁部と前記第２梁部との少なくとも１つに形成され、前記第１パッド、前記第２パッドは、対応する前記圧電変換部の前記第１電極、前記第２電極に、それぞれ電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
この発電デバイスにおいては、前記第１梁部に形成された前記圧電変換部と、前記第２梁部に形成された前記圧電変換部とは、前記第１電極どうしが分離独立して形成され、前記第２電極どうしが分離独立して形成されていることが好ましい。
【００１０】
この発電デバイスにおいては、前記複数の錘部のうちの１つの錘部に、２つの前記圧電変換部それぞれの前記第１電極と前記第２電極とに各別に電気的に接続された２つの前記第１パッドと２つの前記第２パッドとが形成されていることが好ましい。
【００１１】
この発電デバイスにおいては、前記第１梁部及び前記第２梁部は、Ｓｉよりもヤング率の小さな材料により形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の発電デバイスは、複数の対応周波数それぞれの振動で発電することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は、実施形態１の発電デバイスの概略平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。
【図２】図２は、実施形態２の発電デバイスの概略平面図である。
【図３】図３は、実施形態２の発電デバイスの変形例の概略平面図である。
【図４】図４（ａ）は、実施形態３の発電デバイスの概略平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ−Ｘ概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態１）
以下では、本実施形態の発電デバイス１ａについて図１（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
【００１５】
発電デバイス１ａは、支持部２１及び支持部２１に支持された振動ブロック２を有する基体２０と、振動ブロック２に形成された圧電変換部２４と、基体２０に形成され圧電変換部２４に電気的に接続された第１パッド２７ａ及び第２パッド２７ｃと、を備える。
【００１６】
振動ブロック２は、固定端２ａからの距離が互いに異なる複数の錘部２３を備える。また、振動ブロックは、支持部２１及び複数の錘部２３よりも厚みが薄く形成され、支持部２１と固定端２ａに最も近い錘部２３とを繋いだ第１梁部２２ａを備える。また、振動ブロック２は、支持部２１及び錘部２３よりも厚みが薄く形成され、固定端２ａからの距離が互いに異なる錘部２３どうしを繋いだ第２梁部２２ｂを備える。
【００１７】
圧電変換部２４は、第１電極２４ａ、第１電極２４ａに対向する第２電極２４ｃ、及び第１電極２４ａと第２電極２４ｃとの間にある圧電体層２４ｂを有する。圧電変換部２４は、第１梁部２２ａと第２梁部２２ｂとに形成されている。
【００１８】
第１パッド２７ａ、第２パッド２７ｃは、対応する圧電変換部２４の第１電極２４ａ、第２電極２４ｃに、それぞれ電気的に接続されている。圧電変換部２４は、第１梁部２２ａと第２梁部２２ｂとの少なくとも１つに形成されていればよい。これにより、発電デバイス１ａは、複数の対応周波数それぞれの振動で発電することが可能となる。
【００１９】
第１パッド２７ａは、第１配線２６ａを介して第１電極２４ａと電気的に接続されている。第２パッド２７ｃは、第２配線２６ｃを介して第２電極２４ｃと電気的に接続されている。
【００２０】
また、発電デバイス１ａは、第２配線２６ｃと第１電極２４ａとの短絡を防止する絶縁層２５を設けてある。
【００２１】
発電デバイス１ａの各構成要素については、以下に詳細に説明する。
【００２２】
発電デバイス１ａは、ＭＥＭＳの製造技術を利用して製造されている。
【００２３】
発電デバイス１ａは、基体２０が、基材２０ａから形成されている。基材２０ａとしては、主表面が（１００）面のシリコン基板を採用している。これにより、基体２０の第１面２０１のうち支持部２１、第１梁部２２ａ、第２梁部２３ｂ及び各錘部２３それぞれに対応する表面は、（１００）面となっている。基材２０ａとしては、主表面が（１００）面のシリコン基板を採用しているが、これに限らず、例えば、主表面が（１１０）面のシリコン基板でもよい。基体２０は、第１面２０１側に第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂが形成されている。発電デバイス１ａにおける第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂは、支持部２１及び各錘部２３に比べて厚み寸法が小さく、可撓性を有している。第１梁部２２及び第２梁部２２ｂは、弾性を有している。振動ブロック２は、支持部２１に揺動自在に支持されている。
【００２４】
発電デバイス１ａは、基体２０と圧電変換部２４とが、基体２０の第１面２０１側に形成された第１絶縁膜２９ａによって、電気的に絶縁されている。第１絶縁膜２９ａは、例えば、シリコン酸化膜により構成することができる。発電デバイス１ａは、基体２０の厚み方向の第２面２０２側に、シリコン酸化膜からなる第２絶縁膜２９ｂを備えている。第１絶縁膜２９ａ及び第２絶縁膜２９ｂは、例えば、熱酸化法により形成することができる。第１絶縁膜２９ａ及び第２絶縁膜２９ｂの形成方法は、熱酸化法に限らず、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等でもよい。第１絶縁膜２９ａ及び第２絶縁膜２９ｂは、シリコン酸化膜に限らず、例えば、シリコン窒化膜や、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜、等により構成してもよい。
【００２５】
基材２０ａは、単結晶のシリコン基板に限らず、例えば、多結晶のシリコン基板、単結晶のシリコン基板上のシリコン酸化膜上に単結晶のシリコン層が形成されたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）基板、金属板、ガラス基板、ポリマー基板等を用いることも可能である。
【００２６】
発電デバイス１ａは、基材２０ａとしてＳＯＩ基板を採用した場合、製造時において、ＳＯＩ基板のシリコン酸化膜を、第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂの形成時のエッチングストッパ層として利用することができる。これにより、発電デバイス１ａは、第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂの厚さの高精度化を図れるとともに、信頼性の向上及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００２７】
金属板の材料としては、例えば、チタン、ステンレス鋼等を採用することができる。発電デバイス１ａは、基材２０ａとして金属板を採用した場合、梁部２２が金属により形成されているので、第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂに、より大きなひずみを発生させることが可能となる。発電デバイス１ａは、基材２０ａとして、ＭｇＯ基板やガラス基板やポリマー基板等の、電気絶縁性を有する絶縁性基板を用いる場合、第１絶縁膜２９ａ及び第２絶縁膜２９ｂを必ずしも設ける必要はない。
【００２８】
支持部２１は、枠状の形状が好ましい。また、支持部２１は、枠状の形状として、矩形枠状の形状を採用することが好ましい。つまり、支持部２１は、外周形状が矩形状であるのが好ましい。これにより、発電デバイス１ａは、製造時に、基材２０ａの基礎となるウェハを準備し、このウェハから多数の発電デバイス１ａを形成する前工程を行い、後工程において個々の発電デバイス１ａに分離するような製造方法を採用する場合に、ダイシング工程の作業性を向上させることが可能となる。基材２０ａがシリコン基板の場合には、ウェハとして、シリコンウェハを準備すればよい。
【００２９】
また、支持部２１は、外周形状が矩形状であることが好ましいが、内周形状については矩形状に限らず、例えば、矩形状以外の多角形状や円形状、楕円形状等の形状でもよい。また、支持部２１の外周形状は矩形状以外の形状でもよい。
【００３０】
各錘部２３は、支持部２１の内側面から離れて配置されている。発電デバイス１ａは、各錘部２３の平面視形状が矩形状であり、各錘部２３の４つの側面の全てが支持部２１から離れて位置している。要するに、各錘部２３は、支持部２１と空間的に分離されている。第１梁部２２ａは、基板２０の第１面２０１側において、振動ブロック２の固定端２ａに最も近い錘部２３と支持部２１とを繋ぐように配置されている。第２梁部２２ｂは、振動ブロック２の長さ方向において隣り合う錘部２３どうしを繋ぐように配置されている。
【００３１】
第１梁部２２ａの平面視形状は、矩形状としてあるが、これに限らない。例えば、第１梁部２２ａの平面視形状は、錘部２３側を上底、支持部２１側を下底とする台形状としてもよい。この場合、第１梁部２２ａは、支持部２１から離れて錘部２３に近づくにつれて幅寸法が徐々に小さくなる梁状に形成されている。第１梁部２２ａの長さは、第１梁部２２ａの軸線に沿った方向の長さ（図１（ｂ）における第１梁部２２ａの左右方向の長さ）である。
【００３２】
第２梁部２２ｂの平面視形状は、矩形状としてあるが、これに限らない。例えば、第２梁部２２ｂの平面視形状は、固定端２ａから遠い錘部２３側を上底、固定端２ａに近い錘部２３側を下底とする台形状としてもよい。第２梁部２２ｂの長さは、第２梁部２２ｂの軸線に沿った方向の長さ(図１（ｂ）における第２梁部２２ｂの左右方向の長さ)である。
【００３３】
発電デバイス１ａは、振動ブロック２における錘部２３の数が複数であればよく、２つに限らず、３つ以上でもよい。発電デバイス１ａは、錘部２３の数が３つ以上の場合も、振動ブロック２の長さ方向において隣り合う錘部２３どうしを繋いでいる梁状の部位の各々が、第２梁部２２ｂを構成する。要するに、発電デバイス１ａは、固定端２ａからの距離が互いに異なる複数の第２梁部２２ｂを備えていてもよい。
【００３４】
発電デバイス１ａは、第１梁部２２ａ、第２梁部２２ｂ及び各錘部２３で構成される振動ブロック２が、平面視において支持部２１の内側に配置されている。発電デバイス１ａは、基体２０に、基体２０の厚み方向に貫通するスリット２０ｄを形成することによって、振動ブロック２における支持部２１との連結部位以外の部分が、支持部２１と分離されている。発電デバイス１ａは、１つのスリット２０ｄが形成されている。スリット２０ｄは、平面視形状が、Ｕ字状に形成されている。スリット２０ｄの平面視形状は、振動ブロック２の平面視形状等によって適宜変更すればよい。
【００３５】
発電デバイス１ａは、第１梁部２２ａ、第２梁部２２ｂそれぞれに圧電変換部２４が形成されている。発電デバイス１ａは、圧電変換部２４が、第１梁部２２ａと第２梁部２２ｂとの少なくとも１つに形成されていればよいが、第１梁部２２ａと第２梁部２２ｂとの両方に圧電変換部２４が形成されているほうが、発電量を大きくすることが可能となるので、好ましい。
【００３６】
発電デバイス１ａは、支持部２１の厚み寸法（図１（ｂ）の上下方向の寸法）と各錘部２３の厚み寸法（図１（ｂ）の上下方向の寸法）とを同じ値に設定してあるが、これに限らない。例えば、発電デバイス１ａは、支持部２１の厚み寸法に比べて各錘部２３の厚み寸法を小さな値としてもよい。また、発電デバイス１ａは、複数の錘部２３で厚み寸法を互いに異ならせてもよい。支持部２１及び各錘部２３の厚み寸法は、例えば、１００〜１０００μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。
【００３７】
第１梁部２２ａに形成する圧電変換部２４（以下、「第１圧電変換部２４１」ともいう。）の幅寸法（図１（ａ）の上下方向の寸法）は、発電デバイス１ａの製造プロセスの観点から、第１梁部２２ａの幅寸法（図１（ａ）の上下方向の寸法）よりもやや短い寸法に設定してある。第１圧電変換部２４１は、平面視形状が第１梁部２２ａよりもやや小さな矩形状に形成されている。第１圧電変換部２４１の幅寸法は、発電に寄与する領域の面積を大きくする観点から、第１梁部２２ａの幅寸法に近い値が好ましい。第１圧電変換部２４１の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば台形状でもよい。
【００３８】
第１圧電変換部２４１は、第１梁部２２ａの厚み方向の第１面２２ａ１側に設けられている。第１圧電変換部２４１は、第１梁部２２ａの第１面２２ａ１側に設けられた第１電極２４ａと、第１電極２４ａ上に設けられた圧電体層２４ｂと、圧電体層２４ｂ上に設けられた第２電極２４ｃと、を備えている。要するに、第１圧電変換部２４１は、圧電体層２４ｂと、圧電体層２４ｂを厚み方向の両側から挟んで互いに対向する第１電極２４ａ及び第２電極２４ｃを備えている。
【００３９】
発電デバイス１ａは、第１圧電変換部２４１が、第１梁部２２ａの第１面２２ａ１を面状に覆うように形成されている。面状に覆うとは、第１梁部２２ａの第１面２２ａ１の略全面を覆うことを意味するが、第１面２２ａ１の全面を覆う場合に限らず、図１（ａ）に示すように、第１面２２ａ１の全面よりもやや狭い領域の全体を覆う場合が好ましい。発電デバイス１ａは、第１圧電変換部２４１が、第１梁部２２ａの側縁付近で、第１梁部２２ａの側縁から第１規定距離だけ離れて位置するように配置されている。第１規定距離は、例えば、発電デバイス１ａの製造時においてスリット２０ｄを形成する際に、第１圧電変換部２４１がエッチングされないように設定するのが好ましい。
【００４０】
第２梁部２２ｂに形成する圧電変換部２４（以下、「第２圧電変換部２４２」ともいう。）の幅寸法（図１（ａ）の上下方向の寸法）は、発電デバイス１ａの製造プロセスの観点から、第２梁部２２ｂの幅寸法（図１（ａ）の上下方向の寸法）よりもやや短い寸法に設定してある。第２圧電変換部２４２は、平面視形状が第２梁部２２ｂよりもやや小さな矩形状に形成されている。第２圧電変換部２４２の幅寸法は、発電に寄与する領域の面積を大きくする観点から、第２梁部２２ｂの幅寸法に近い値が好ましい。第２圧電変換部２４２の平面視形状は、矩形状に限らず、例えば台形状でもよい。
【００４１】
第２圧電変換部２４２は、第２梁部２２ｂの厚み方向の第１面２２ｂ１側に設けられている。第２圧電変換部２４２は、第２梁部２２ｂの第１面２２ｂ１側に設けられた第１電極２４ａと、第１電極２４ａ上に設けられた圧電体層２４ｂと、圧電体層２４ｂ上に設けられた第２電極２４ｃと、を備えている。要するに、第２圧電変換部２４２は、圧電体層２４ｂと、圧電体層２４ｂを厚み方向の両側から挟んで互いに対向する第１電極２４ａ及び第２電極２４ｃを備えている。
【００４２】
発電デバイス１ａは、第２圧電変換部２４２が、第２梁部２２ｂの第１面２２ｂ１を面状に覆うように形成されている。面状に覆うとは、第２梁部２２ｂの第１面２２ｂ１の略全面を覆うことを意味するが、第１面２２ｂ１の全面を覆う場合に限らず、図１（ａ）に示すように、第１面２２ｂ１の全面よりもやや狭い領域の全体を覆う場合が好ましい。発電デバイス１ａは、第２圧電変換部２４２が、第２梁部２２ｂの側縁付近で、第２梁部２２ｂの側縁から第２規定距離だけ離れて位置するように配置されている。第２規定距離は、例えば、発電デバイス１ａの製造時においてスリット２０ｄを形成する際に、第２圧電変換部２４２がエッチングされないように設定するのが好ましい。第２規定距離と第１規定距離とは、同じ値でもよいし、異なる値でもよい。
【００４３】
発電デバイス１ａは、振動ブロック２のの振動によって圧電変換部２４の圧電体層２４ｂが応力を受け第２電極２４ｃと第１電極２４ａとに電荷の偏りが発生し、圧電変換部２４において交流電圧が発生する。要するに、発電デバイス１ａは、圧電変換部２４が圧電材料の圧電効果を利用して発電することができる。
【００４４】
圧電変換部２４は、圧電体層２４ｂの外形サイズが、第１電極２４ａの外形サイズよりもやや小さく、且つ、第２電極２４ｃの外形サイズよりもやや大きいのが好ましい。要するに、圧電変換部２４は、第１電極２４ａの外形サイズが最も大きく、圧電体層２４ｂの外形サイズが２番目に大きく、第２電極２４ｃの外形サイズが最も小さくなるように設計してあるのが好ましい。圧電変換部２４は、平面視において、第１電極２４ａの外周線の内側に圧電体層２４ｂが位置し、圧電体層２４ｂの外周線の内側に第２電極２４ｃが位置しているのが好ましい。
【００４５】
以下では、第１梁部２２ａの厚み方向において第１電極２４ａと圧電体層２４ｂと第２電極２４ｃとが重なっている領域を、第１圧電変換領域２４１１と称する。第１圧電変換部２４１は、第１圧電変換領域２４１１が、交流電圧の発生に寄与する。また、第２梁部２２ｂの厚み方向において、第１電極２４ａと圧電体層２４ｂと第２電極２４ｃとが重なっている領域を、第２圧電変換領域２４２２と称する。第２圧電変換部２４２は、第２圧電変換領域２４２２が、交流電圧の発生に寄与する。
【００４６】
発電デバイス１ａは、第１梁部２２ａの長さ方向において、第１圧電変換領域２４１１の支持部２１側の端を、第１梁部２２ａと支持部２１との境界（以下、「第１境界」という。）に揃えてあるのが好ましい。第１圧電変換領域２４１１の支持部２１側の端を、第１境界に揃えることは、第１境界に略一致させることを意味する。これにより、発電デバイス１ａは、第１梁部２２ａの長さ方向において、第１圧電変換領域２４１１の支持部２１側の端が第１境界よりも第１梁部２２ａ側にある場合に比べて、第１梁部２２ａ上に存在する第１圧電変換領域２４１１の面積を大きくでき、発電効率を向上させることが可能となる。また、発電デバイス１ａは、第１圧電変換領域２４１１の支持部２１側の端が第１境界よりも支持部２１側にある場合に比べて、第１圧電変換領域２４１１のうち発電に寄与せず寄生容量となってしまう部分を低減でき、発電効率を向上させることが可能となる。
【００４７】
発電デバイス１ａは、第１梁部２２ａの長さ方向において、第１圧電変換領域２４１１の錘部２３側の端を、第１梁部２２ａと錘部２３との境界（以下、「第２境界」という。）に揃えてあるのが好ましい。第１圧電変換領域２４１１の錘部２３側の端を、第２境界に揃えることは、第２境界に略一致させることを意味する。これにより、発電デバイス１ａは、第１梁部２２ａの長さ方向において、第１圧電変換領域２４１１の錘部２３側の端が第２境界よりも第１梁部２２ａ側にある場合に比べて、第１梁部２２ａ上に存在する第１圧電変換領域２４１１の面積を大きくでき、発電効率を向上させることが可能となる。また、発電デバイス１ａは、第１圧電変換領域２４１１の錘部２３側の端が第２境界よりも錘部２３側にある場合に比べて、第１圧電変換領域２４１１のうち発電に寄与せず寄生容量となってしまう部分を低減でき、発電効率を向上させることが可能となる。
【００４８】
発電デバイス１ａは、第２梁部２２ｂの長さ方向において、第２圧電変換領域２４２２の両端それぞれを、両側それぞれの錘部２３との境界（以下、「第３境界」、「第４境界」という。）に揃えてあるのが好ましい。第２圧電変換領域２４２２において固定端２ａに近い錘部２３側の端を、第３境界に揃えることは、第３境界に略一致させることを意味する。これにより、発電デバイス１ａは、第２梁部２２ｂの長さ方向において、第２圧電変換領域２４２２において固定端２ａに近い錘部２３側の端が第３境界よりも第２梁部２２ｂ側にある場合に比べて、第２梁部２２ｂ上に存在する第２圧電変換領域２４２２の面積を大きくでき、発電効率を向上させることが可能となる。また、発電デバイス１ａは、第２圧電変換領域２４２２において固定端２ａから遠い錘部２３側の端が第４境界よりも固定端２ａ側にある場合に比べて、第２圧電変換領域２４２２のうち発電に寄与せず寄生容量となってしまう部分を低減でき、発電効率を向上させることが可能となる。
【００４９】
圧電体層２４ｂの圧電材料としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3）を採用しているが、これに限らず、例えば、ＰＺＴ−ＰＭＮ（Ｐｂ（Ｍｎ，Ｎｂ）Ｏ3）やその他の不純物を添加したＰＺＴでもよい。また、圧電材料は、ＡｌＮ、ＺｎＯ、ＫＮＮ（Ｋ0.5Ｎａ0.5ＮｂＯ3）や、ＫＮ（ＫＮｂＯ3）、ＮＮ（ＮａＮｂＯ3）、ＫＮＮに不純物（例えば、Ｌｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｂ、Ｃｕ等）を添加したもの等でもよい。なお、発電デバイス１ａは、圧電体層２４ｂが、圧電材料により形成された圧電薄膜により構成されている。
【００５０】
第１電極２４ａの材料としては、Ｐｔを採用しているが、これに限らず、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｉｒ等でもよい。また、第２電極２４ｃの材料としては、Ａｕを採用しているが、これに限らず、例えば、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ等でもよい。
【００５１】
発電デバイス１ａは、第１電極２４ａの厚みを１００ｎｍ、圧電体層２４ｂの厚みを６００ｎｍ、第２電極２４ｃの厚みを１００ｎｍに設定してあるが、これらの数値は一例であって特に限定するものではない。例えば、発電デバイス１ａは、第１電極２４ａの厚みを５００ｎｍ、圧電体層２４ｂの厚みを３０００ｎｍ、第２電極２４ｃの厚みを５００ｎｍに設定してもよい。
【００５２】
発電デバイス１ａは、基体２０と第１電極２４ａとの間に緩衝層を設けた構造でもよい。緩衝層は、第１電極２４ａ上の圧電体層２４ｂの結晶性を向上させるために設ける層である。緩衝層の材料は、圧電体層２４ｂの圧電材料に応じて適宜選択すればよく、圧電体層２４ｂの圧電材料がＰＺＴの場合には、例えば、ＳｒＲｕＯ3、（Ｐｂ，Ｌａ）ＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、ＭｇＯ、ＬａＮｉＯ3等を採用することが好ましい。また、緩衝層は、例えば、Ｐｔ膜とＳｒＲｕＯ3膜との積層膜により構成してもよい。発電デバイス１ａは、緩衝層を設けることにより、圧電体層２４ｂの結晶性を向上させることが可能となり、発電効率を向上させることが可能となる。
【００５３】
発電デバイス１ａは、支持部２１と振動ブロック２の長さ方向において固定端２ａに近い錘部２３とに、第１パッド２７ａ及び第２パッド２７ｃが設けられている。
【００５４】
支持部２１に設けられた第１パッド２７ａ（以下、「第１パッド２７ａ１」ともいう。）は、支持部２１に設けられた第１配線２６ａ（以下、「第１配線２６ａ１」ともいう。）を介して、第１圧電変換部２４１の第１電極２４ａ（以下、「第１電極２４ａ１」ともいう。）と電気的に接続されている。支持部２１に設けられた第２パッド２７ｃ（以下、「第２パッド２７ｃ１」ともいう）は、支持部２１に設けられた第２配線２６ｃ（以下、「第２配線２６ｃ１」ともいう。）を介して、第１圧電変換部２４１の第２電極２４ｃ（以下、「第２電極２４ｃ１」ともいう。）と電気的に接続されている。第１配線２６ａ１及び第２配線２６ｃ１は、導体層により構成してある。発電デバイス１ａは、第１電極２４ａ１と第１配線２６ａ１と第１パッド２７ａ１とを一体に形成してあるが、別々に形成して電気的に接続された構成としてもよい。また、発電デバイス１ａは、第２電極２４ｃ１と第２配線２６ｃ１と第２パッド２７ｃ１とを一体に形成してあるが、別々に形成して電気的に接続された構成としてもよい。
【００５５】
錘部２３に設けられた第１パッド２７ａ（以下、「第１パッド２７ａ２」ともいう。）は、錘部２３に設けられた第１配線２６ａ（以下、「第１配線２６ａ２」ともいう。）を介して、第２圧電変換部２４２の第１電極２４ａ（以下、「第１電極２４ａ２」ともいう。）と電気的に接続されている。錘部２３に設けられた第２パッド２７ｃ（以下、「第２パッド２７ｃ２」ともいう。）は、錘部２３に設けられた第２配線２６ｃ（以下、「第２配線２６ｃ２」ともいう。）を介して、第２圧電変換部２４２の第２電極２４ｃと電気的に接続されている。第１配線２６ａ２及び第２配線２６ｃ２は、導体層により構成してある。発電デバイス１ａは、第１電極２４ａ２と第１配線２６ａ２と第１パッド２７ａ２とを一体に形成してあるが、別々に形成して電気的に接続された構成としてもよい。また、発電デバイス１ａは、第２電極２４ｃ２と第２配線２６ｃ２と第２パッド２７ｃ２とを一体に形成してあるが、別々に形成して電気的に接続された構成としてもよい。
【００５６】
第１配線２６ａ、第２配線２６ｃ、第１パッド２７ａ及び第２パッド２７ｃの材料としては、Ａｕを採用しているが、これに限らず、例えば、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｉｒ等でもよい。また、第１配線２６ａ、第２配線２６ｃ、第１パッド２７ａ及び第２パッド２７ｃの材料は、同じ材料に限らず、別々の材料を採用してもよい。また、第１配線２６ａ、第２配線２６ｃ、第１パッド２７ａ及び第２パッド２７ｃは、単層構造に限らず、２層以上の多層構造でもよい。
【００５７】
発電デバイス１ａは、圧電変換部２４ごとに、第２配線２６ｃと第１電極２４ａの周部との間に、第２配線２６ｃと第２電極２４ａとの短絡を防止する絶縁層２５を設けてある。絶縁層２５は、シリコン酸化膜により構成してある。絶縁層２５は、シリコン酸化膜に限らず、電気絶縁性を有する薄膜であればよく、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよい。
【００５８】
絶縁層２５は、基体２０の第１面２０１側に形成されている。絶縁層２５は、圧電体層２４ｂにおいて第２電極２４ｃが接するエリアを規定するように構成されているのが好ましい。このため、絶縁層２５の平面視形状は、下部電極２４ａおよび圧電層２４ｂそれぞれの周部を覆う枠状に形成されているのが好ましい。これにより、発電デバイス１ａは、第１圧電変換部２４１に対応して設けた絶縁層２５（以下、「絶縁層２５１」ともいう。）により、第１圧電変換領域２４１１を規定することができる。また、発電デバイス１ａは、第２圧電変換部２４２に対応して設けた絶縁層２５（以下、「絶縁層２５２」ともいう。）により、第２圧電変換領域２４２２を規定することができる。
【００５９】
発電デバイス１ａは、絶縁層２５が、枠状の第１部位２５ｄと、第１部位２５ｄから第２配線２６ｃ及び第２パッド２７ｃの下方まで延設された第２部位２５ｅと、を備えている。これにより、発電デバイス１ａは、第２配線２６ｃの下地となる部分の段差を低減でき、圧電体層２４ｂの膜厚を大きくしながらも第２配線２６ｃの断線を抑制することが可能となり、発電効率の向上及び信頼性の向上を図ることが可能となる。しかも、発電デバイス１ａは、第２パッド２７ｃと基材２０ａとの間の寄生容量を低減することが可能となり、発電効率の向上を図ることが可能となる。また、発電デバイス１ａは、平面視において、第１電極２４ａの外周線の内側に圧電体層２４ｂが位置し、圧電体層２４ｂの外周線の内側に第２電極２４ｃが位置している。これにより、発電デバイス１ａは、第１電極２４ａと圧電体層２４ｂと第２電極２４ｃとが同じ外形サイズである場合に比べて、第２配線２６ｃの下地となる部分の段差を低減でき、圧電体層２４ｂの膜厚を大きくしながらも第２配線２６ｃの断線を抑制することが可能となり、発電効率の向上及び信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００６０】
発電デバイス１ａに製造方法については、その一例について以下に簡単に説明する。
【００６１】
発電デバイス１ａの製造にあたっては、まず、シリコン基板からなる基材２０ａを準備し、その後、第１工程を行う。第１工程では、熱酸化法等を利用して、基材２０ａの主表面側、裏面側にそれぞれ、シリコン酸化膜からなる第１絶縁膜２９ａ、第２絶縁膜２９ｂを形成する。第１工程では、第１絶縁膜２９ａ、第２絶縁膜２９ｂを形成する方法として熱酸化法を採用しているが、これに限らず、例えば、ＣＶＤ法等を採用してもよい。
【００６２】
第１工程の後には、第２工程、第３工程を順次行う。第２工程では、基材２０ａの主表面側の全面に、第１電極２４ａ、第１配線２６ａ及び第１パッド２７ａの基礎となる第１導電層を形成する。第１導電層を形成する方法としては、スパッタ法を採用しているが、これに限らず、例えば、ＣＶＤ法や蒸着法等を採用してもよい。第３工程では、第１導電層上に、圧電体層２４ｂの基礎となる圧電材料層を形成する。圧電材料層を形成する方法としては、スパッタ法を採用しているが、これに限らず、例えば、ＣＶＤ法やゾルゲル法等を採用してもよい。
【００６３】
第３工程の後には、第４工程、第５工程を順次行う。第４工程では、圧電材料層を圧電体層２４ｂの所定の形状にパターニングする。この第４工程では、リソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して圧電材料層をパターニングする。第５工程では、第１導電層を第１電極２４ａ、第１配線２６ｃ及び第１パッド２７ａの所定の形状にパターニングする。この第５工程では、リソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して第１導電層をパターニングする。
【００６４】
第５工程の後には、第６工程、第７工程及び第８工程を順次行う。第６工程では、基材２０ａの主表面側に絶縁層２５を形成する。第６工程では、リフトオフ法を利用して絶縁層２５を形成する。第６工程において絶縁層２５を形成する方法は、リフトオフ法を利用する方法に限らず、例えば、薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用する方法でもよい。第７工程では、第２電極２４ｃ、第２配線２６ｃ及び第２パッド２７ｃの基礎となる第２導電層を基材２０ａの主表面側の全面に形成する。第２導電層を形成する方法としては、スパッタ法を採用しているが、これに限らず、例えば、ＣＶＤ法や蒸着法等を採用してもよい。第８工程では、第２導電層を第２電極２４ｃ、第２配線２６ｃ及び第２パッド２７ｃの所定の形状にパターニングする。第８工程では、リソグラフィ技術及びエッチング技術を利用して第２導電層をパターニングする。
【００６５】
第８工程の後には、第９工程を行う。第９工程では、基材２０ａの主表面側から、支持部２１、第１梁部２２ａ、第２梁部２２ｂ及び各錘部２３以外の部位（スリット２０ｄの形成予定領域）を第１所定深さまでエッチングすることで第１溝を形成する。第１所定深さは、例えば、第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂの厚みに対応する深さに設定すればよい。第９工程では、リソグラフィ技術及びエッチング技術等を利用して第１溝を形成する。
【００６６】
第９工程の後には、第１０工程を行う。第１０工程では、基材２０ａの裏面側から支持部２１及び各錘部２３以外の部位をエッチングすることで第１溝に連通する第２溝を形成する。これにより、第１０工程では、スリット２０ｄが形成され、発電デバイス１ａが形成される。
【００６７】
発電デバイス１ａの製造にあたっては、第１０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１ａに分割するようにしている。
【００６８】
発電デバイス１ａの製造方法では、基材２０ａの主表面側の全面に第１導電層を形成した後で、基材２０ａの主表面側の全面に圧電材料層を形成してから、この圧電材料層をパターニングするようにしている。これにより、発電デバイス１ａの製造方法では、基材２０ａの主表面側に第１電極２４ａ、第１配線２６ｃ及び第１パッド２７ａを形成してから、圧電材料層を形成し、この圧電材料層をパターニングするような場合に比べて、圧電材料層及び圧電体層２４ｂの結晶性を向上させることが可能となる。よって、発電デバイス１ａの製造方法では、発電デバイス１ａの発電効率の向上を図ることが可能となる。
【００６９】
また、発電デバイス１ａの製造方法は、上述の例に限らない。例えば、第１導電層上に圧電材料層を形成するにあたっては、基材２０ａ（以下、「第１基材２０ａ」ともいう。）よりも圧電材料層との格子整合性の良い第２基材の主表面側に圧電材料層を形成したものを準備した後で、第２基材を透過するレーザ光を利用して圧電材料層を第１基材２０ａの主表面側に転写するようにしてもよい。このような製造方法では、圧電材料層の結晶性を向上させることが可能となる。例えば、発電デバイス１ａの製造方法では、圧電材料層の圧電材料がＰＺＴであり、第１基材２０ａとしてシリコン基板や金属板を用いている場合、第２基材としてＭｇＯ基板を用いることにより、圧電材料層の結晶性を向上させることが可能となる。また、発電デバイス１ａの製造方法では、ＭｇＯ基板を再利用することが可能となるので、第１基材２０ａとしてシリコン基板や金属板よりも高価なＭｇＯ基板を用いる場合に比べて、低コスト化を図ることが可能となる。なお、発電デバイス１ａの製造方法では、第２基材の主表面側に圧電材料層を形成する場合、適宜の緩衝層やシード層を介して圧電材料層を形成することによって、圧電材料層の結晶性をより向上させることが可能となる。特に、発電デバイス１ａは、基材２０ａとして金属板を採用する場合、圧電体層２４ｂを、転写工程によって形成することが好ましい。
【００７０】
発電デバイス１ａは、圧電体層２４ｂの結晶性が向上することにより、発電効率の向上を図ることが可能となり、高出力化を図ることが可能となる。
【００７１】
発電デバイス１ａは、上述のように、圧電変換部２４が、第１電極２４ａと圧電体層２４ｂと第２電極２４ｃとで構成されている。これにより、発電デバイス１ａは、振動ブロック２の振動によって圧電変換部２４の圧電体層２４ｂがひずみを受けて、第１電極２４ａと第２電極２４ｃとに電荷の偏りが発生し、圧電変換部２４において交流電圧が発生することが可能となっている。
【００７２】
発電デバイス１ａは、圧電体層２４ｂ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。ここで、発電指数Ｐは、圧電定数ｅ３１の２乗に比例する。発電デバイス１ａは、圧電材料としてＰＺＴを採用した場合、ＡｌＮを採用する場合に比べて、圧電定数ｅ３１が大きいので、発電指数Ｐを大きくすることができる。
【００７３】
錘部を１つだけしか備えていない従来の発電デバイスでは、1つの特定の周波数の振動でしか発電量を稼ぐことが難しかった。これに対して、本実施形態の発電デバイス１ａでは、複数の周波数の振動に対して発電を行うことが可能となる。特に、発電デバイス１ａは、２次モード、３次モード等の高次モードの周波数の振動に対しても発電を行うことが可能となり、対応周波数が複数になる。また、発電デバイス１ａは、錘部２３の数が２つで２次の振動モードを想定する場合、２つの錘部２３の振動の位相が反転するため、２つの錘部２３の振動の位相が同相である場合に比べて、振動ブロック２の先端（自由端）側の錘部２３の振幅が小さくなる。これにより、発電デバイス１ａは、振動ブロック２の、振動範囲を、より小さい体積内に抑えることが可能となる。この場合、発電デバイス１ａは、振幅が小さいことで空気抵抗が低減され、より高効率に発電を行うことができる。
【００７４】
発電デバイス１ａは、基体２０の第１面２０１側に配置される第１カバー基板と、基体２０の第２面２０２側に配置された第２カバー基板と、を備えた構成としてもよい。第１カバー基板は、周部が、基体２０の第１面２０１側で支持部２１に固着される。第２カバー基板は、周部が、基体２０の第２面２０２側で支持部に固着される。第１カバー基板には、振動ブロック２を変位可能とするための第１凹部を設けてある。また、第２カバー基板には、振動ブロック２を変位可能とするための第２凹部を設けてある。第１カバー基板は、第１パッド２７ａ及び第２パッド２７ｃを露出させるように構成してもよいし、第１パッド２７ａ及び第２パッド２７ｃそれぞれに電気的に接続された第１貫通配線及び第２貫通配線等を備えた構成としてもよい。発電デバイス１ａは、基体２０の支持部２１と第１のカバー基板と第２のカバー基板とで構成されるパッケージ（ここでは、チップサイズパッケージ）の内部空間を気密空間とすることが好ましく、この気密空間を不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。不活性ガス雰囲気としては、例えば、Ｎ２ガス雰囲気が好ましい。
【００７５】
本実施形態の発電デバイス１ａは、パッケージの薄型化を図ることが可能となる。
【００７６】
発電デバイス１ａは、例えば、図１（ａ）に示すように、振動ブロック２の、第１梁部２２ａの長さＬ１を１ｍｍ、錘部２３の長さＬ２を３ｍｍ、第２梁部２２ｂの長さを２ｍｍ、錘部２３の長さＬ４を２ｍｍとし、振動ブロック２の幅寸法Ｈ１を４ｍｍとした場合、１次モードの共振周波数を６９７．９Ｈｚ、２次モードの共振周波数を４２３５．２Ｈｚとすることが可能となる。また、従来の発電デバイスでは、高周波数域の振動モードで発電させるためには梁部の長さが短くなり製造が困難であった。これに対し、発電デバイス１ａは、容易に製造することが可能となる。
【００７７】
発電デバイス１ａにおいて、第１梁部２２ａに形成された圧電変換部２４と、第２梁部２２ｂに形成された圧電変換部２４とは、第１電極２４ａどうしが分離独立して形成され、第２電極２４ｃどうしが分離独立して形成されている。要するに、第１梁部２２ａに形成された第１圧電変換部２４１と第２梁部２２ｂに形成された第２圧電変換部２４２とは、分割して形成されている。発電デバイス１ａは、振動ブロック２の振動によって第１圧電変換部２４１、第２圧電変換部２４２に生じる電荷が反転するので、第１圧電変換部２４１と第２圧電変換部２４２とを適切に接続する配線を設けることで高効率に電力を取り出すことが可能となる。なお、第１梁部２２ａに形成された第１圧電変換部２４１と第２梁部２２ｂに形成された第２圧電変換部２４２とは、圧電体層２４ｂどうしを一体に形成してもよい。
【００７８】
発電デバイス１ａは、錘部２３を３つ以上、備えていてもよく、これらの錘部２３を一連に接続するために第２梁部２２ｂを２つ以上備えていてもよい。これにより、発電デバイス１ａは、より多くの対応周波数に対して発電を行うことが可能となる。
【００７９】
発電デバイス１ａは、複数の錘部２３のうち振動ブロック２の長さ方向において隣り合う錘部２３どうしが揺動自在の第２梁部２２ｂによって接続され、第１梁部２２ａと第２梁部２２ｂとのうち少なくとも１つには圧電変換部２４が配置されている。これにより、発電デバイス１ａは、複数の周波数の振動に対して発電を行うことが可能となる。また、発電デバイス１ａは、第１圧電変換部２４１と第２圧電変換部２４２とで、第１電極２４ａどうし及び第２電極２４ｃどうしが、それぞれが離間して配置されていることで、より高効率に電力を取り出すことが可能となる。
【００８０】
なお、発電デバイス１ａは、発電量を向上させる観点から、圧電変換部２４が、第１梁部２２ａと第２梁部２２ｂとのいずれにも配置されていることが好ましい。発電デバイス１ａは、第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂの少なくとも一方が、初期状態において反っていてもよい。
【００８１】
（実施形態２）
以下では、本実施形態の発電デバイス１ｂについて図２に基づいて説明する。
【００８２】
本実施形態の発電デバイス１ｂは、実施形態１の発電デバイス１ａと略同じ構成であり、複数の錘部２３のうちの１つの錘部２３に、２つの圧電変換部２４それぞれの第１電極２４ａと第２電極２４ｃとに各別に電気的に接続された２つの第１パッド２７ａと２つの第２パッド２７ｃとが形成されている点が相違する。なお、発電デバイス１ｂにおいて、実施形態１の発電デバイス１ａと同様の構成要素については、同様の符号を付して説明を省略する。
【００８３】
発電デバイス１ｂは、発電デバイス１ａと同様に、振動ブロック２の長さ方向において１つの錘部２３の両側に配置された第１梁部２２ａと第２梁部２２ｂが存在する。そして、この１つの錘部２３には、隣接する第１梁部２２ａに形成された第１圧電変換部２４１の第１電極２４ａ１、第２電極２４ｃ１それぞれに第１配線２６ａ１、第２配線２６ｃ１を介して電気的に接続された第１パッド２７ａ１、第２パッド２７ｃ１が形成されている。更に、この錘部２３には、隣接する第２梁部２２ｂに形成された第２圧電変換部２４２の第１電極２４ａ２、第２電極２４ｃ２それぞれに第１配線２６ａ２、第２配線２６ｃ２を介して電気的に接続された第１パッド２７ａ２、第２パッド２７ｃ２が形成されている。
【００８４】
これにより、発電デバイス１ｂは、各圧電変換部２４の第１電極２４ａ、第２電極２４ｃ間を金属ワイヤ等で電気的に接続することが可能となり、発電デバイス１ｂの作製後に対応周波数を選択することが可能となる。
【００８５】
発電デバイス１ｂは、第１圧電変換部２４１のひずみと第２圧電変換部２４２のひずみとが同位相となる振動モードで使用する場合、錘部２３に形成された第１パッド２７ａ１２、２７ａ２どうし、第２パッド２７ｃ１２、２７ｃ２どうしを、それぞれ金属ワイヤ等により電気的に接続すればよい。これにより、発電デバイス１ｂは、支持部２１に形成された第１パッド２７ａ１と第２パッド２７ｃ１から、より大きな電力を取り出すことが可能となる。
【００８６】
また、発電デバイス１ｂは、第１圧電変換部２４１のひずみと第２圧電変換部２４２のひずみとが逆位相となる振動モードで使用する場合、錘部２３に形成された第１パッド２７ａ１２、２７ａ２どうしを金属ワイヤ等により電気的に接続すればよい。これにより、発電デバイス１ｂは、支持部２１に形成された第２パッド２７ｃ１と錘部２３に形成された第２パッド２７ｃ２から、より大きな電力を取り出すことが可能となる。
【００８７】
図３は、本実施形態の発電デバイス１ｂの変形例の発電デバイス１ｃを示す。変形例の発電デバイス１ｃは、発電デバイス１ｂと略同じ構成であり、第２圧電変換部２４２の第１電極２４ａ２に第１配線２６ｃ２を介して電気的に接続される第２パッド２７ｃ２が、支持部２１に形成されている点が相違する。
【００８８】
発電デバイス１ｃは、第１圧電変換部２４１のひずみと第２圧電変換部２４２のひずみとが同位相となる振動モードで使用する場合、錘部２３に形成された第２パッド２７ｃ１２、２７ｃ２どうし、支持部２１に形成された第１パッド２７ａ１、２７ａ２どうしを、それぞれ金属ワイヤ等により電気的に接続すればよい。これにより、発電デバイス１ｂは、支持部２１に形成された第１パッド２７ａ１と第２パッド２７ｃ１から、より大きな電力を取り出すことが可能となる。
【００８９】
また、発電デバイス１ｃは、第１圧電変換部２４１のひずみと第２圧電変換部２４２のひずみとが逆位相となる振動モードで使用する場合、錘部２３に形成された第２パッド２７ｃ１２、２７ｃ２どうしを金属ワイヤ等により電気的に接続すればよい。これにより、発電デバイス１ｃは、支持部２１に形成された第１パッド２７ａ１と錘部２３に形成された第２パッド２７ａ２から、より大きな電力を取り出すことが可能となる。
【００９０】
（実施形態３）
以下では、本実施形態の発電デバイス１ｄについて図４（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
【００９１】
本実施形態の発電デバイス１ｄは、実施形態１の発電デバイス１ａと略同じ構成であり、形成されている点が相違する。なお、発電デバイス１ｄにおいて、実施形態１の発電デバイス１ａと同様の構成要素については、同様の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
発電デバイス１ａでは、１次の共振周波数に対して２次以上の共振周波数が非常に高いため、１次の共振周波数が高い場合、高次の共振周波数では環境中の振動に対応できない可能性がある。これに対して、本実施形態の発電デバイス１ｄでは、第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂが、Ｓｉよりもヤング率の小さな材料により形成されている。これにより発電デバイス１ｄは、１次の共振周波数を低下させることが可能となり、高次の共振周波数でも環境中の振動に対応させることが可能となる。
【００９３】
基体２０は、基材２０ａとしてＳＯＩ基板を利用しており、ＳＯＩ基板のシリコン層を除去した後に、樹脂層２０ｆを積層してある。第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂは、ＳＯＩ基板のシリコン酸化膜２０ｅと樹脂層２０ｆとの積層構造を有している。樹脂層２０ｆの材料としては、例えば、ポリイミドやフッ素系樹脂等を採用することができる。なお、ＳｉＯ２、ポリイミド及びフッ素系樹脂は、Ｓｉよりもヤング率の小さな材料である。
【００９４】
本実施形態の第１梁部２２ａ及び第２梁部２２ｂが、Ｓｉよりもヤング率の小さな材料により形成された構成は、実施形態２等に適用してもよい。
【００９５】
以上、本発明の構成を、実施形態１〜３等に基いて説明したが、実施形態１〜３等に記載した材料、数値等は、好ましいものを例示しているだけであり、それに限定するものではない。更に、本発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  発電デバイス
２  振動ブロック
２ａ  固定端
２０  基体
２１  支持部
２２ａ  第１梁部
２２ｂ  第２梁部
２３  錘部
２４  圧電変換部
２４ａ  第１電極
２４ｂ  圧電体層
２４ｃ  第２電極
２７ａ  第１パッド
２７ｂ  第２パッド
【図１】
2015019434.tif 000003
【図２】
2015019434.tif 000004
【図３】
2015019434.tif 000005
【図４】
2015019434.tif 000006