[发明专利]振动板结构以及压电元件应用设备

说明书

本发明提供振动板结构以及压电元件应用设备。在由压电体层以及夹着该压电体层的一对电极构成的压电元件与基板之间设置的振动板具备设置于上述基板侧且由氧化硅膜构成的第一层、以及由杨氏模量比氧化硅的杨氏模量大的陶瓷构成的第二层，当在将上述第一层的杨氏模量设为E_v1、厚度设为d_v1、上述第二层的杨氏模量设为E_v2，厚度设为d_v2时的下式(1)E_v1×d_v1²+E_v2×d_v2²……(1)的值为恒定的条件下，将下式(2)E_v1×d_v1³+E_v2×d_v2³……(2)的值为最小值+2％以内的范围的d_v1以及d_v2的组合设为(D_v1，D_v2)的情况下，上述第一层的厚度为D_v1，上述第二层的厚度为D_v2。

技术领域

本发明涉及振动板结构以及压电元件应用设备。

背景技术

压电元件通常具有压电体层以及夹持压电体层的两个电极，所述压电体层具有机电转换特性。使用这样的压电元件作为驱动源的设备(压电元件应用设备)的开发近年尤为活跃。作为压电元件应用设备之一，有以喷墨式记录头为代表的液体喷射头、以压电MEMS元件为代表的MEMS要素、以超声波传感器等为代表的超声波测量装置，还有压电致动器装置等。

在这样的压电元件应用设备中，作为设置于压电元件与基板之间的振动板，例如公开了在厚度500nm的振动板(SiO₂)与压电元件之间设置了膜厚110nm以上的钽层的结构(参照专利文献1)。

另外，在专利文献2、专利文献3中公开了例如在厚度800nm的SiO₂膜上设置了厚度1000nm的ZrO₂层的结构。

专利文献1：日本专利特开平08-112896号公报；

专利文献2：日本专利特开2004-195994号公报；

专利文献3：日本专利特开平09-254384号公报。

在如上述那样的压电元件应用设备中，需要实现提高由于压电元件的驱动而产生的移位量。在上述的专利文献中，在各个压电元件的结构中仅例示出振动板结构，并没有研究使移位量最大的振动板的结构。即，为了提高移位量，当然要实现构成压电元件的压电材料的压电特性的提高，但是并未系统地研究包含压电体层的压电元件的厚度与振动板的厚度的关系、振动板和压电元件的弯曲刚性等，也完全没有提出过实际上应该如何设定的方案。

特别是在超声波传感器中，除了提高发送效率之外，还需要提高接收效率，需要同时实现收发特性的提高，没有根据这样的观点来研究振动板结构。

发明内容

本发明是鉴于这样的情况而形成的，其目的在于提供能够提高移位效率的振动板结构以及压电元件应用设备。

实现上述目的的本发明第一方式提供一种振动板结构，其特征在于，被设置于由压电体层以及夹着该压电体层的一对电极构成的压电元件与基板之间的振动板具备：设置于上述基板侧且由氧化硅膜构成的第一层、以及由杨氏模量比氧化硅大的陶瓷构成的第二层，

当在将上述第一层的杨氏模量设为E_v1、厚度设为d_v1、上述第二层的杨氏模量设为E_v2、厚度设为d_v2时，在下式(1)