[发明专利]压电装置、角速度传感器、电子设备以及压电装置制造方法

说明书

相关申请的交叉参考

本发明包含于2008年8月25日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP 2008-215367的主题，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及诸如角速度传感器、压电致动器和热电红外线传感器的压电装置及其制造方法以及配备有该压电装置的电子设备。

背景技术

过去，锆钛酸铅(下文中称作PZT)被用作在诸如角速度传感器的压电装置中所使用的压电膜。为了改善PZT的压电特性、铁电特性、热电特性等，提出了各种技术。

日本专利申请公开第Hei 06-350154号(下文称作专利文献1)公开了其晶体结构为菱形的PZT薄膜，其中，当锆钛酸铅由Pb_1+Y(Zr_XTi_1-X)O_3+Y表示时，PbO过剩组成比Y在0≤Y≤0.5的范围内，以及Zr组成比X在0≤X≤0.55的范围内。

日本专利申请公开第2005-5689号(下文称作专利文献2)公开了由第一电极膜、第二电极膜以及夹置在第一电极膜和第二电极膜之间的压电薄膜构成的压电元件。压电薄膜由相对于化学计量组成具有大于0％且小于等于10％的氧损失的氧化物压电薄膜构成。此外，配备有具有这种氧损失的压电薄膜的压电元件具有比具有化学计量组成的氧化物压电薄膜更强的压电特性。

日本专利申请公开第2007-116091号(下文称作专利文献3)公开了包括当没有被施加电场时具有晶体取向性的第一铁电物质晶体的铁电体，铁电体具有以下特性：由于施加了预定电场强度以上的电场，所以第一铁电物质晶体的至少一部分经历向具有与第一铁电物质晶体的不同晶系的第二铁电物质晶体的相变。根据该铁电体，可以稳定地获得较大的扭曲位移量。

发明内容

顺便提及，当加热时，已知压电材料的压电性能劣化(被称作去极化)。然而，因为通常在将电子组件安装在配线基板上的过程中执行通过回流焊(solder reflow)等的热处理，所以存在压电材料的压电性能由于加热而劣化的问题。

特别是近年来，回流焊温度由于考虑到环境问题的无铅焊接而增加，并且由回流焊引起的热量会导致压电材料的压电性能劣化，这是成问题的。然而，以上的专利文献1～3并没有考虑热量的影响。

鉴于上述情况，需要一种具有良好耐热性的压电装置、角速度传感器、电子设备以及电子设备制造方法。

根据本发明的实施例，提供了一种压电装置，包括基板、第一电极膜、压电膜和第二电极膜。

第一电极膜形成在基板上。压电膜通过Pb_1+X(Zr_YTi_1-Y)O_3+X(0≤X≤0.3，0≤Y≤0.55)来表示并且通过X射线衍射法测量的烧绿石相(pyrochlore phase)的峰值强度相对于钙钛矿相(perovskite phase)的(100)平面取向、(001)平面取向、(110)平面取向、(101)平面取向以及(111)平面取向的峰值强度的总和(下文称为“钙钛矿相的X涉嫌衍射峰值强度的总和”)为10％以下。压电膜以400nm以上1,000nm以下的膜厚形成。

第二电极膜用于将电压施加给压电膜并且被层压在压电膜上。

就都是过渡金属氧化物的观点来说，钙钛矿相和烧绿石是共通的，但是其性能大大不同。具体地，虽然压电体的压电特性可单独地有助于膜中钙钛矿相的丰度，但是烧绿石相并不具有有助于压电特性的性能，而是用于排除由钙钛矿相给出的压电特性。因此，烧绿石相在压电膜中的比率增加引起压电常数降低或者介电损失增加，因而导致了压电膜所需特性的劣化。在这点上，本发明的发明人已发现烧绿石相在膜中存在还会影响压电装置的耐热性并且已完成本发明。

具体地，在由以400nm以上1,000nm以下的厚度形成的锆钛酸铅形成的压电膜中，烧绿石相的X射线衍射峰值强度与钙钛矿相的X射线衍射峰值强度的和的比率被设为10％以下。因此，与强度比率超过10％的情况相比，压电特性在高温条件下并不劣化并且能够明显提高耐热性。

应注意，在压电膜中，过渡金属元素(Zr和/或Ti)的一部分可以被在Cr、Mn、Fe、Ni、Mg、Sn、Cu、Ag、Nb、Sb和N的元素中的至少一种元素所替代。同样适用于以下描述。

钙钛矿相可以被形成为在(100)/(001)方向上具有60％以上的取向率。

因此，即使压电膜被暴露给高温环境，仍能够抑制压电特性的劣化并且稳定维持期望的压电特性。