(57)【要約】【課題】  いかなる製造方法によって作製された圧電素子を有する構成においても、熱処理による圧電特性の劣化回避が図られ、また、劣化による圧電特性の変化による特性保証困難性の解消が図られた圧電素子部品を提供する。【解決手段】  圧電素子部品１に対してなされる熱処理における温度に比して、予めなされる分極処理の温度を高く選定する。また、分極処理後、上述の熱処理における温度に比して高い温度でアニール処理を行って圧電素子部品１を構成する。【選択図】        図１
2005340631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１電極と、圧電体薄膜と、第２電極とが積層形成された圧電素子を有する圧電素子部品であって、
上記圧電体薄膜に対する分極処理が、上記圧電体薄膜にかかるリフロー温度以上の分極温度でなされたことを特徴とする圧電素子部品。
【請求項２】
上記圧電体薄膜が、Ｐｂ（鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）及びＴｉ（チタン）を主成分とするペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子部品。
【請求項３】
上記ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜における元素ＺｒおよびＴｉの原子比（Ｚｒ：Ｔｉ）が、５０：５０〜５４：４６であることを特徴とする請求項２に記載の圧電素子部品。
【請求項４】
上記ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜が、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｂｉのうちの少なくとも１種類以上の元素を含有して成ることを特徴とする請求項２または３に記載の圧電素子部品。
【請求項５】
上記第１電極及び第２電極の少なくとも一方が、Ｐｔ（白金）を有して成ることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子部品。
【請求項６】
基板上に、第１電極と、圧電体薄膜と、第２電極とが積層形成された圧電素子を有する圧電素子部品であって、
上記圧電体薄膜に対する分極処理がなされ、
上記分極処理に続いてなされる、上記圧電体薄膜に対するアニール処理が、上記圧電体薄膜にかかるリフロー温度以上の分極温度でなされたことを特徴とする圧電素子部品。
【請求項７】
上記圧電体薄膜が、Ｐｂ（鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）及びＴｉ（チタン）を主成分とするペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜であることを特徴とする請求項６に記載の圧電素子部品。
【請求項８】
上記ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜における元素ＺｒおよびＴｉの原子比（Ｚｒ：Ｔｉ）が、５０：５０〜５４：４６であることを特徴とする請求項７に記載の圧電素子部品。
【請求項９】
上記ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜が、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｂｉのうちの少なくとも１種類以上の元素を含有して成ることを特徴とする請求項７または８に記載の圧電素子部品。
【請求項１０】
上記第１電極及び第２電極の少なくとも一方が、Ｐｔ（白金）を有して成ることを特徴とする請求項６に記載の圧電素子部品。
【請求項１１】
同一基体上に、少なくとも圧電素子部品と、集積回路装置とを有して成る電子装置であって、
上記圧電素子部品が、基板上に、第１電極と、圧電体薄膜と、第２電極とが積層形成された圧電素子を有し、
上記圧電体薄膜に対する分極処理が、上記圧電体薄膜にかかるリフロー温度以上の分極温度でなされたことを特徴とする電子装置。
【請求項１２】
同一基体上に、少なくとも圧電素子部品と、集積回路装置とを有して成る電子装置であって、
上記圧電素子部品が、基板上に、第１電極と、圧電体薄膜と、第２電極とが積層形成された圧電素子を有し、
上記圧電体薄膜に対する分極処理がなされ、
上記分極処理に続いてなされる、上記圧電体薄膜に対するアニール処理が、上記圧電体薄膜にかかるリフロー温度以上の分極温度でなされたことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子部品及び電子装置、例えば各種センサー、アクチュエータ等に用いられて好適な圧電素子部品と、更に圧電素子部品を有して成る電子装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、例えば変位、ひずみ、応力、加速等の力学量を電気信号に変換する機能、あるいは電気信号を力学量に変換する機能を有し、その感度がすぐれていることから、各種センサ、例えばカメラにおける手ぶれ防止の振動検出を行うジャイロセンサや、光ディスク等の光記録媒体に対する光記録再生装置の対物レンズの微小移動調整、磁気記録媒体に対する磁気ヘッド等の微小移動調整を行うアクチュエータ等における圧電素子部品として用いられるものであり、また、例えばこの圧電素子部品の制御もしくはこれから得られる電気信号の処理等がなされる集積回路ＩＣが搭載されて各種電子装置が構成される。
【０００３】
圧電素子部品の圧電素子、中でも特に、Ｐｂ（鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ（チタン）を主成分とするＰＺＴによる圧電体薄膜を有する圧電素子は、圧電定数が高いことから、上述したような、アクチュエータやセンサ等の圧電素子部品に広く用いられている。
これらの圧電素子部品の作製においては、上述の圧電素子部品の実装は、例えば実装するプリント配線基板上に圧電素子部品を載置し、プリント配線基板ごとフローにかけて、プリント配線基板の裏面から融着するという方法によってなされる。
この場合、融着されるはんだは加熱されるものの、圧電素子部品自体は殆ど加熱されないことから、実装前後で圧電素子部品の特性が大きく変化することは回避されてきた。
【０００４】
ところで近年、鉛による環境への影響が指摘され、はんだ付けによる環境汚染の低減のために、非鉛系はんだ、いわゆる鉛フリーはんだの使用が進められている。
また、生産性の向上を目的として、プリント配線上に例えば鉛フリーはんだ材を印刷し、圧電素子部品を、プリント配線の所定部に載置し、全体を加熱することによって、はんだ材を溶融させて実装を行う、いわゆるリフロー処理による実装もなされている。
【０００５】
このリフロー処理による実装方法による場合、圧電素子部品に対する加熱温度が従来通常のリフロー処理による場合の加熱温度に比して高く、圧電素子部品の作製における分極処理の温度をしばしば超える。このため、この実装工程によって、圧電素子部品の圧電特性が劣化するという問題が生じている。
【０００６】
この問題に対して、圧電素子部品を構成する圧電体薄膜の組成を、リフロー処理に対して十分な耐熱性を有する組成、すなわち相転移温度が高い材料組成に特定することによって、リフロー処理による圧電特性の劣化の低減を図る手法の提案がなされている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２０１１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この手法のように、材料組成の選定による改善方法のみでは、諸問題による材料選定に制約があることから、圧電特性の改善に限界が生じてきている。
そこで、このような材料組成の特定による改善のみでなく、他の方法による圧電特性の改善ないしは解決手法が求められている。
【０００８】
また、圧電素子を有する圧電素子部品は、しばしば、作製されて出荷された後に、出荷先でリフロー処理等の熱処理がなされるが、この場合、出荷後に熱処理されることによる特性劣化の程度が出荷前の状態からは予測困難であり、圧電素子の特性劣化に加えて、リフロー処理後の圧電特性を保証することができないことが問題となっている。
【０００９】
また、圧電素子部品を単独で出荷せず、この圧電素子部品を用いて、ＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）を有するジャイロセンサ装置等の電子装置を構成した場合にも、圧電素子の分極処理後にリフロー処理等の熱処理がなされると、例えば量産した各装置の圧電特性が不揃いになることから、これも問題となっていた。
【００１０】
本発明は、圧電素子部品と、この圧電素子部品を有する電子装置における上述の諸問題の解決を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による圧電素子部品は、基板上に、第１電極と、圧電体薄膜と、第２電極とが積層形成された圧電素子を有する圧電素子部品であって、上記圧電体薄膜に対する分極処理が、上記圧電体薄膜にかかるリフロー温度以上の分極温度でなされたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記圧電素子部品において、上記圧電体薄膜が、Ｐｂ（鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）及びＴｉ（チタン）を主成分とするペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記圧電素子部品において、上記ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜における元素ＺｒおよびＴｉの原子比（Ｚｒ：Ｔｉ）が、５０：５０〜５４：４６であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記圧電素子部品において、上記ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜が、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｂｉのうちの少なくとも１種類以上の元素を含有して成ることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記圧電素子部品において、上記第１電極及び第２電極の少なくとも一方が、Ｐｔ（白金）を有して成ることを特徴とする。
【００１６】
本発明による圧電素子部品は、基板上に、第１電極と、圧電体薄膜と、第２電極とが積層形成された圧電素子を有する圧電素子部品であって、上記圧電体薄膜に対する分極処理がなされ、上記分極処理に続いてなされる、上記圧電体薄膜に対するアニール処理が、上記圧電体薄膜にかかるリフロー温度以上の分極温度でなされたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記圧電素子部品において、上記圧電体薄膜が、Ｐｂ（鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）及びＴｉ（チタン）を主成分とするペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、上記圧電素子部品において、上記ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜における元素ＺｒおよびＴｉの原子比（Ｚｒ：Ｔｉ）が、５０：５０〜５４：４６であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、上記圧電素子部品において、上記ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜が、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｂｉのうちの少なくとも１種類以上の元素を含有して成ることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、上記圧電素子部品において、上記第１電極及び第２電極の少なくとも一方が、Ｐｔ（白金）を有して成ることを特徴とする。
【００２１】
本発明による電子装置は、同一基体上に、少なくとも圧電素子部品と、集積回路装置とを有して成る電子装置であって、上記圧電素子部品が、基板上に、第１電極と、圧電体薄膜と、第２電極とが積層形成された圧電素子を有し、上記圧電体薄膜に対する分極処理が、上記圧電体薄膜にかかるリフロー温度以上の分極温度でなされたことを特徴とする。
【００２２】
本発明による電子装置は、同一基体上に、少なくとも圧電素子部品と、集積回路装置とを有してする成る電子装置であって、上記圧電素子部品が、基板上に、第１電極と、圧電体薄膜と、第２電極とが積層形成された圧電素子を有し、上記圧電体薄膜に対する分極処理がなされ、上記分極処理に続いてなされる、上記圧電体薄膜に対するアニール処理が、上記圧電体薄膜にかかるリフロー温度以上の分極温度でなされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による圧電素子部品によれば、いかなる製造方法によって作製された圧電素子を有する場合にも、圧電素子部品に対する加熱、例えば上述のリフロー処理等の熱処理における加熱の温度以上の温度で予め分極がなされることから、リフロー処理等における加熱による圧電特性の劣化を回避することができ、熱処理の温度によってはんだの材料が受ける制限をも軽減することができる。
【００２４】
また、分極温度を必ずしも高温で行わなくとも、リフロー処理がなされるよりも以前に、例えば圧電素子部品の出荷前に、リフロー処理温度よりも高い温度でアニール処理を行うことにより、例えば出荷後に圧電素子部品の圧電特性が変化することを回避できる。
したがって、例えば出荷後に圧電素子部品が熱処理される場合にも、圧電特性の保証が可能とされる。
【００２５】
また、本発明による圧電素子によって、他の集積回路と併せて電子装置を構成することにより、これら装置における圧電特性は装置作製におけるリフロー等の加熱処理による変動を来たされることがなく、装置における圧電特性を保証することができ、大量生産においても圧電特性を均一に揃えて装置を提供することができるなど、本発明構成によれば、重要かつ多くの効果をもたらすことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明は、この実施の形態に限られるものでない。
【００２７】
図１Ａ及び図１Ｂに、本発明による圧電素子部品１の概略斜視図、及びこの概略斜視図のＸ−Ｘ´を断面とする概略断面図を示す。この実施の形態例では、圧電素子部品の例として、機械的応力を電気信号に変換して角速度センサの動作を行うジャイロセンサの例を説明する。
【００２８】
この圧電素子部品１は、図１Ａに示すように、圧電素子２を支持する支持体４を有して成る。
圧電素子２は、図１Ｂに示すように、基板５上に、少なくとも、第１電極１４と、圧電体薄膜１５と、第２電極１６とが積層形成されて成る積層部３を有して成る。また、この場合、圧電素子２は、音片形、すなわち高い感度をもって振動が可能な、一端が固定された、いわゆる片もち梁形状の振動片として構成される。
【００２９】
また、支持体４は開口部６を有し、この開口部６の開口周縁６ａから開口６内に向けて圧電素子２が突出形成された構成を有する。
そして、この例においては、圧電素子２の基板５が、支持体４と一体に形成されている。
支持体４の上面には、これと一体に形成された圧電素子を構成する基板の上面と共に、図１Ｂに示すように、支持体４及び基板５の上面に酸化膜１２が形成され、支持体４及び基板５の裏面には酸化膜１３が形成されて成る。
【００３０】
この圧電素子部品１は、例えば厚さ３００μｍ、長さ３ｍｍ、幅１ｍｍの外形状を有し、また、圧電素子２は例えば厚さ１００μｍ、長さ２．５ｍｍ、幅１００μｍとする。なお、圧電素子部品１の開口部６のうち、圧電素子２の両側に形成される領域の幅は、例えば２００μｍとする。
【００３１】
この構成における圧電素子部品１は、ジャイロセンサとして高い感度を有する。
これについて検証する。すなわちジャイロセンサを構成する圧電素子２の感度は、電気機械変換効率の大小に依存することから、この特性を測定する。
具体的には、上述の構成による圧電素子２において、第１電極１４と第２電極１６との間に電圧を印加すると、圧電素子２は約２０ｋＨｚの共振周波数で振動した。
【００３２】
［圧電素子部品の製法例］
この圧電素子部品１の構造を詳細に説明するため、圧電素子部品１の製造方法の一例について、図２〜４を参照して説明する。
図２及び図３において、各Ａ図は、各工程における概略平面図を示し、各Ｂ図は、各Ａ図のＸ−Ｘ´線上の概略断面図を示す。また、図４において、各Ａ図は、各工程における概略平面図を示し、各Ｂ図は、各Ａ図のＹ−Ｙ´線上の概略断面図を示す。
【００３３】
まず、例えばｎ型のＳｉよりなる板状基体１１を用意し、両面に例えばＳｉＯ２による酸化膜１２及び１３を形成し、酸化膜１３の側から所定の深さまでエッチングする。その後、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、酸化膜１２上に、例えば厚さ５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）及び厚さ２００ｎｍの白金（Ｐｔ）による第１電極層１４ａと、例えば厚さ２μｍのＰｂ１＋ｘ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３−ｙ酸化物ターゲットによる圧電体薄膜層１５ａと、例えば厚さ２００μｍのＰｔによる第２電極層１６ａとを、それぞれマグネトロンスパッタ装置によって形成する。
【００３４】
なお、第１電極層１４ａの形成においては、ガス圧０．５Ｐａにおいて１ｋＷ（Ｔｉ形成時）及び０．５ｋＷ（Ｐｔ形成時）のＲＦパワーで形成することができる。また、圧電体薄膜層１５ａの形成においては、常温で、Ａｒ／Ｏ２＝１／５〜５／１、ガス圧０．２〜３Ｐａにおいて０．１〜５ｋＷのＲＦパワーで形成することができ、形成後に例えば電気炉を用いて、例えば酸素雰囲気下、７００℃、１０分間の結晶化熱処理を行うことが望ましい。また、第２電極層１６ａの形成においては、ガス圧０．５Ｐａにおいて０．５ｋＷのＲＦパワーで形成することができる。
【００３５】
次の工程においては、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第２電極層１６ａに対するフォトリソグラフィー及びエッチングによる第２電極１６と検出電極１７の形成と、圧電体薄膜層１５ａに対するフォトリソグラフィー及びエッチングによる圧電体薄膜１５の形成と、第１電極層１４ａに対するフォトリソグラフィー及びエッチングによる第１電極１４の形成を行う。
【００３６】
この製法例において、第１電極１４は、外部との電気的接合を図る目的により接続部１４ｂを有して形成される。第１電極接続部１４ｂは、外部との電気的接合の方式等によって形状を定める必要があり、例えばワイヤーボンディングによる接合方式による場合は、図１１Ｂに示すように面積を確保して形成することができる。
【００３７】
この製法例においては、第１電極１４を幅９４μｍ、長さ２．３ｍｍとして形成したが、寸法及び形状は図示したものに限られない。ただし、第１電極１４の幅方向の中心が最終的に得る圧電素子２の基板５の幅方向の中心と一致し、第１電極１４と第１電極接続部１４ｂとの境界は最終的に得る圧電素子２の基板５と支持体４との境界と一致することが望ましい。
また、第１電極１４の幅は、最終的に得る圧電素子２の幅以下であることが必要であり、かつ圧電体薄膜１５の幅以上、例えば幅方向に左右それぞれ５μｍほど大として形成することが望ましい。
【００３８】
次の工程においては、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、後に形成する、第２電極接続部１６ａに電気的に連結される配線膜１９の、第１電極１４ｂとの接触による短絡と、圧電体薄膜１５の端部における段差による配線膜１９自身の断線を回避するための、レジスト１８の形成を行う。レジストの形状は、これらの目的を好適に達成することができればよく、例えば上面の平坦性を確保して、幅２００μｍ、長さ５０μｍ、厚さ２μｍとして形成することができる。
【００３９】
この製法例におけるレジスト１８の形成方法としては、フォトリソグラフィーによって行うことができる。すなわち、レジストを塗布し、パターニングした後に硬化させることで形成することができる。
また、レジスト１８の厚さは、圧電体薄膜１５及び第１電極１４の厚さに応じて自由に設計することができるが、圧電体薄膜１５及び第１電極１４の総厚さ以上の厚さで形成することが望ましい。
【００４０】
その後、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第２電極１６及び検出電極１７の外部との電気的接続のために、先に形成したレジスト１８を跨ぐ配線膜１９を形成する。この配線膜１９の形状としては、電気的な接触抵抗を減少させる上で少なくとも５μｍ四方の断面形状を有することが望ましい。また、配線膜１９の、外部との電気的接合に用いられる接続部は、ワイヤーボンディングによって接続を図ることができるよう、例えば長さ２００μｍ、幅１００μｍとして形成することができる。
【００４１】
配線膜１９の形成は、フォトリソグラフィーによるレジストパターンの形成と、スパッタリングによる配線膜１９の形成後に、いわゆるリフトオフによって配線膜１９の形状を規定するレジストパターンと配線膜１９の不要部分を除去することによって行うことができる。
また、この製法例では、第２電極１６及び検出電極１７のそれぞれに対して個別の配線膜１９を同時に形成する例を説明したが、それぞれ別工程によって形成することもできる。
【００４２】
なお、配線膜の構成は、予め配線膜の付着力向上のために２００μｍの厚さで形成したＴｉ層の上に、３００μｍの厚さでＣｕ層を形成し、その後ワイヤーボンディングとの接合のために３００μｍの厚さでＡｕ層を形成した積層構造によるなど、配線膜１９の用途によって好適な構成を用いることができる。
【００４３】
その後、図示しないが、先に形成した第１電極１４と、圧電体薄膜１５と、第２電極１６とによる積層部３の外側に、酸化膜１２と、基体１１と、酸化膜１３とを貫通する開口部６を形成し、基体１１から、圧電素子部品１を構成する支持体４と圧電素子２を構成する基板５とを分割形成する。
この製法例における具体的な開口形成の方法としては、まず開口部６に対応するレジストパターンをフォトリソグラフィーによって形成し、酸化膜１２をイオンエッチングによって除去した後、基体１１に対するエッチングを行う。
【００４４】
この基体１１に対するエッチングは、通常のイオンエッチング等ではレジスト膜との選択比がとれない上に、基板５の側面を垂直壁面として形成することが困難であることから、この製法例においては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術で用いられるＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma；誘導結合型プラズマ）を備えた装置を用い、エッチングと側壁保護膜成膜を繰り返すＢｏｓｃｈプロセス（エッチング時ガスＳＦ６、成膜時ガスＣ４Ｆ８）によって、より垂直な側壁を有する圧電素子２を形成した。
【００４５】
なお、この製法例においては、上述したように、ジャイロセンサすなわち圧電素子部品１を、例えば厚さ３００μｍ、長さ３ｍｍ、幅１ｍｍとして形成し、この圧電素子部品１を構成する圧電素子２を、例えば厚さ１００μｍ、長さ２．５ｍｍ、幅１００μｍとして形成するが、上述の基体１１に対するウェットエッチングの工程では、エッチングが５５°の角度をもって進行することを考慮する必要がある。
【００４６】
すなわち、この基体１１に対するウェットエッチングの工程に先立って形成する酸化膜１３の開口１３ａの寸法を、最終的に得る圧電素子２の厚さを除く２００μｍの深さまでエッチングするための幅（３００−１００）×ｔａｎ５５°=１４０μｍと、最終的に得る圧電素子部品１において圧電素子２の両脇に形成される開口部６の幅２００μｍとを考慮して選定する必要がある。
【００４７】
このため、この製法例においては、エッチング幅を規定する酸化膜開口１３ａの幅を１００＋２００×２＋１４０×２＝７８０μｍに選定し、酸化膜開口１３ａの長さは２５００＋２００＋１４０×２＝２９８０μｍに選定して、これに従って基体１１に対するウェットエッチングを行うことが望ましい。
【００４８】
また、この製法例において、最終的に得る圧電素子２を図１に示したように音片形の片もち梁形状として形成するため、開口部６をコの字形に形成する。
そして、この製法例においては、圧電素子部品１の開口部６のうち、圧電素子２の両側に形成される領域の幅を２００μｍとして形成するが、開口部６を構成する気体や圧電素子２に求められるＱ値などに応じて所定の幅に定めることができる。
【００４９】
このような製法例により、図１に示すような、圧電素子２を有する圧電素子部品１を作製することができる。
【００５０】
続いて、圧電素子部品１の構造を更に詳細に説明するため、圧電素子部品１に対する分極処理の例について説明する。
すなわち、ここでは、圧電素子部品１の製造後、例えば出荷された後に、出荷先でリフロー処理等の高温処理がなされる場合にも、変化が予測困難な特性劣化の発生そのものを回避できる分極処理の例について説明するものである。
【００５１】
［圧電素子部品の第１の分極処理例］
この分極処理例では、圧電素子部品１に対して、後に予定されているリフロー処理等の高温処理の温度よりも高い温度下で第１電極１４及び第２電極１６間に電界を印加して分極処理を施す。
このような分極処理を施すことによって、後に予定されている圧電素子部品１に対する加熱、例えば上述のリフロー処理等の熱処理における加熱による圧電特性の劣化を回避することができる。
【００５２】
表１に、この分極処理例における、分極処理温度及び分極処理終了後のリフロー温度に対する、リフロー後の圧電素子２の変形振幅の測定結果を示す。なお、振幅の値は、リフロー前の圧電素子２の振幅に対する相対値を示す。
この測定では、圧電素子部品１の作製後に予定されたリフローとして、２４０℃、３分間の大気中リフローを想定し、圧電体薄膜１５に対して、分極温度２０℃〜２６０℃において、第１電極１４及び第２電極１６間に１０Ｖ／μｍの電界を印加して分極処理を施し、リフローを行う前後での圧電素子２の圧電特性を、駆動電極の第１電極１４及び第２電極１６間に共振周波数１Ｖｐｐ（ｏｆｆｓｅｔ１Ｖ）の信号を入力した際の圧電素子の振動振幅を測定することにより行った。
【表１】
2005340631.tif 000003
【００５３】
この測定結果より、リフローの温度、ここでは２４０℃以上の温度で分極処理を施した圧電素子部品においては、振幅の値がリフローによって減少することがなく、圧電特性の劣化の発生を回避することができたことが確認された。
したがって、このような分極処理を施して作製された圧電素子部品は、後に予定されている加熱、例えば上述のリフロー処理等の熱処理における加熱による圧電特性の劣化を回避することができるものである。
【００５４】
［圧電素子部品の第２の分極処理例］
この分極処理例では、圧電素子部品１に対して、室温で、第１電極１４及び第２電極１６間に例えば１０Ｖ／μｍの電界を印加して分極処理を施した後、後に予定されている圧電素子部品１に対する加熱、例えば上述のリフロー処理等の熱処理における温度よりも高い温度でアニール処理を施してから出荷することにより、出荷後にリフロー処理等の高温処理がなされた場合にも、圧電素子部品の圧電特性が変化することを回避できる。
【００５５】
この分極処理例では、圧電素子部品１に対して室温で第１電極１４及び第２電極１６間に電界を印加して分極処理を施した後、後に予定されているリフロー処理等の高温処理の温度よりも高い温度でアニール処理を行う。このような分極処理を施すことによって、後に予定されている圧電素子部品１に対する加熱、例えば上述のリフロー処理等の熱処理における加熱による圧電特性の劣化を回避することができる。
【００５６】
表２に、この分極処理例における、アニール処理温度及びアニール処理終了後のリフロー温度に対する、リフロー後の圧電素子２の振幅の測定結果を示す。なお、振幅の値は、リフロー前の圧電素子２の振幅に対する相対値を示す。
この測定では、圧電素子部品１の作製後に予定されたリフローとして、２４０℃、３分間の大気中リフローを想定し、圧電素子部品１を構成する圧電体薄膜１５に対して、室温で第１電極１４及び第２電極１６間に１０Ｖ／μｍの電界を印加して分極処理を施した後、２０℃〜２６０℃のアニール処理を施し、リフローを行う前後での圧電素子２の圧電特性を、駆動電極に共振周波数１Ｖｐｐ（ｏｆｆｓｅｔ１Ｖ）の信号を入力した際の圧電素子の振動振幅を測定することにより行った。
【表２】
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【００５７】
この測定結果より、分極処理後に、リフローの温度、ここでは２４０℃以上の温度でアニール処理を施した圧電素子部品においては、振幅の値がリフローによって減少することがなく、圧電特性の劣化の発生を回避することができたことが確認された。
【００５８】
なお、上述の第１の分極処理例におけるように、分極処理そのものを高温で行う手法によれば、特に優れた圧電特性を示す圧電素子部品を作製することができるが、高温で分極処理を行うことが難しく、また一定の圧電特性を有していることのみが要求される場合には、上述の第２の分極処理例におけるように、常温で分極処理を施した後にアニール処理を施して圧電素子部品を作製することにより、出荷後にリフロー等の熱処理によって発生する圧電特性の劣化の回避を優先して図る方法によることができる。
このように、本発明による圧電素子部品は、その用途や事情などに応じて、圧電特性の維持を目的とした種々の製法によって作製することができる。
【００５９】
以上の実施の形態例で説明したように、本発明による圧電素子部品によれば、いかなる製造方法によって作製された圧電素子を有する場合にも、圧電素子部品に対する加熱、例えば上述のリフロー処理等の熱処理における加熱の温度以上の温度で予め分極がなされることから、リフロー処理等における加熱による圧電特性の劣化を回避することができ、熱処理の温度によるはんだ材料が受ける制約をも軽減することができる。
【００６０】
また、分極温度を必ずしも高温で行わなくとも、リフロー処理がなされるよりも以前に、例えば圧電素子部品の出荷前に、リフロー処理温度よりも高い温度でアニール処理を行うことにより、例えば出荷後に圧電素子部品の圧電特性が変化することを回避できる。
したがって、例えば出荷後に圧電素子部品が熱処理される場合にも、圧電特性の保証が可能とされるものである。
【００６１】
次に、本発明による圧電素子部品を有して成る電子装置の実施の形態例について説明する。この実施の形態例では、本発明による電子装置は、本発明による圧電素子部品と、集積回路装置とを有して成る。
図５に、本発明による電子装置２１の概略構成図を示す。この電子装置２１は、集積回路（ＩＣ；Integrated Circuit）２２と本発明による圧電素子部品１とについて、それぞれ基板２３との電気的接合を図ることによって構成することができる。
【００６２】
この、本発明による圧電素子部品を有して成る本発明による電子装置は、上述した、本発明による圧電素子部品における第１及び第２の分極処理例で説明したように、装置を作製する過程でリフロー処理等の熱処理がなされる場合にも、装置を構成する圧電素子部品の圧電特性の変動ないし劣化を回避することができることから、特性の変動ないし劣化や、これに伴う量産時の圧電特性の不揃いを回避することができる。
【００６３】
なお、本発明による圧電素子部品及び電子装置は、この実施の形態例に限られるものではない。
例えば、この実施の形態例においては、機械的応力を電気信号に変換して角速度センサの動作を行うジャイロセンサ装置としての電子装置の例について説明したが、本発明による圧電素子によって、電気信号から機械的応力を得る電子装置、例えばアクチュエータを構成することも可能であるなど、本発明による圧電素子部品及び電子装置は、種々の変形および変更をなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ、本発明による圧電素子部品の一例の構造を示す概略斜視図と、この概略斜視図におけるＸ−Ｘ´の断面を示す概略断面図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、本発明による圧電素子部品の製法例の説明に供する、概略上面図及び概略断面図である。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、本発明による圧電素子部品の製法例の説明に供する、概略上面図及び概略断面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、本発明による圧電素子部品の製法例の説明に供する、概略上面図及び概略断面図である。
【図５】本発明による電子装置、及び本発明による電気機械変換装置の一例の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・圧電素子部品、２・・・圧電素子、３・・・積層部、４・・・支持体、５・・・基板、６・・・開口部、６ａ・・・開口周縁、１１・・・基体、１２・・・酸化膜、１３・・・酸化膜、１４・・・第１電極、１４ａ・・・第１電極層、１５・・・圧電体薄膜、１５ａ・・・圧電体薄膜層、１６・・・第２電極、１６ａ・・・第２電極層、１７・・・検出電極、１８・・・レジスト、１９・・・配線膜、２１・・・電子装置、２２・・・ＩＣ、２３・・・基板、２４・・・端子
【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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