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公開番号2025026139
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023131531
出願日2023-08-10
発明の名称圧電膜デバイス、トランスデューサ、及び圧電膜デバイスの製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H04R 17/00 20060101AFI20250214BHJP(電気通信技術)
要約【課題】意図しない振動を抑制しながら意図する振動を大きくする圧電膜デバイス、トランスデューサ及び圧電膜デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】音波発生デバイスにおいて、圧電膜デバイスは、互いに反対方向を向く下面81及び上面82を有する基板80と、下面81を支持すると共に設置面に固定される支持部41と、上面82に設けられ、バイアス電圧が印加されることに応じて基板80と共に上下方向に変位する圧電膜と、を備える。基板80は、下面81の領域として、支持部41に支持されている第1領域81xと、支持部41に支持されていない第2領域81yと、を有し、第1領域81xでのみ支持部41に支持された片持ち梁構造とされており、片持ち梁構造の付け根部分89の一部は、基板80におけるその他の部分を構成する材料であるシリコンよりもヤング率が低い低ヤング率材料部88である酸化シリコン膜35で構成されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
互いに反対方向を向く第１面及び第２面を有する基板と、
前記第１面を支持すると共に設置面に固定される支持部と、
前記第２面に設けられ、バイアス電圧が印加されることに応じて前記基板と共に第１方向に変位する圧電膜と、を備え、
前記基板における前記支持部によって支持されている部分の一部は、前記基板におけるその他の部分を構成する材料よりもヤング率が低い低ヤング率材料で構成されている、圧電膜デバイス。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記基板は、前記第１面の領域として、前記支持部に支持されている第１領域と、前記支持部に支持されていない第２領域と、を有し、前記第１領域でのみ前記支持部に支持された片持ち梁構造とされており、
前記片持ち梁構造の付け根部分の一部は、前記低ヤング率材料で構成されている、請求項１記載の圧電膜デバイス。
【請求項３】
前記付け根部分における前記第２面側の領域は、前記低ヤング率材料で構成されており、
前記付け根部分における前記第１面側の領域は、前記低ヤング率材料で構成されていない、請求項２記載の圧電膜デバイス。
【請求項４】
前記低ヤング率材料は酸化膜である、請求項１記載の圧電膜デバイス。
【請求項５】
前記低ヤング率材料のヤング率は、前記その他の部分のヤング率の１／２以下である、請求項１記載の圧電膜デバイス。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項記載の前記圧電膜デバイスを含むトランスデューサ。
【請求項７】
請求項２～５のいずれか一項記載の前記圧電膜デバイスの製造方法であって、
第１材料で構成された部分を含み、前記第１材料で構成された部分の一部に凹部が形成された加工対象部材を準備する第１工程と、
前記凹部に前記第１材料よりもヤング率が低い低ヤング率材料を充填する第２工程と、
前記第２工程後の前記加工対象部材の一端面に対して、前記圧電膜及び電極を成膜する第３工程と、
前記第３工程後の前記加工対象部材の他端面を加工することにより、前記基板と前記支持部とを形成する第４工程と、を含み、
前記第４工程では、前記低ヤング率材料が充填された領域が、前記片持ち梁構造の付け根部分になるように、前記加工対象部材の他端面を加工する、製造方法。
【請求項８】
前記第２工程では、前記第１材料を熱酸化することにより、前記低ヤング率材料である酸化膜を前記凹部に形成する、請求項７記載の製造方法。
【請求項９】
前記第２工程では、前記凹部への前記低ヤング率材料の充填後において、余分な前記低ヤング率材料を研削加工する、請求項７記載の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧電膜デバイス、トランスデューサ、及び圧電膜デバイスの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、キャビティを有する支持体と、キャビティに対向して設けられその対向方向に振動可能な振動膜と、振動膜におけるキャビティとは反対側の表面上に形成された圧電素子とを含み、固定端と自由端とを有するカンチレバーが形成されたトランスデューサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－５２３０５号公報
【０００４】
［概要］
ここで、上述したようなトランスデューサでは、音圧を大きくする（すなわち振動を大きくする）方法として、厚みを薄くして曲げやすくすること考えられる。しかしながら、厚みを薄くした場合には、振動が大きくなるものの、１次共振以外の振動も大きくなることがあり、意図しない振動が生じるおそれがある。
【０００５】
本開示は、意図しない振動を抑制しながら意図する振動を大きくすることができる、圧電膜デバイス、トランスデューサ、及び圧電膜デバイスの製造方法を提供する。
【０００６】
本開示の一側面に係る圧電膜デバイスは、互いに反対方向を向く第１面及び第２面を有する基板と、第１面を支持すると共に設置面に固定される支持部と、第２面に設けられ、バイアス電圧が印加されることに応じて基板と共に第１方向に変位する圧電膜と、を備え、基板における支持部によって支持されている部分の一部は、基板におけるその他の部分を構成する材料よりもヤング率が低い低ヤング率材料で構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本実施形態に係る音波発生デバイスの平面図である。
図２は、本実施形態に係る音波発生デバイスの底面図である。
図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った音波発生デバイスの縦断面図である。
図４は本実施形態に係る支持部及び基板を示す縦断面図である。
図５（ａ）（ｂ）は、第１の作成方法を説明する図である。
図６（ａ）（ｂ）は、第１の作成方法の工程を示す縦断面図である。
図７（ａ）～（ｃ）は、第２の作成方法の工程を示す縦断面図である。
図８は、音波発生デバイスの製造手順の工程を示す縦断面図である。
図９は、図８に示される工程に続いて実施される工程を示す縦断面図である。
図１０は、図９に示される工程に続いて実施される工程を示す縦断面図である。
図１１は、図１０に示される工程に続いて実施される工程を示す縦断面図である。
図１２は、図１１に示される工程に続いて実施される工程を示す平面図である。
図１３は、図１２に示される工程に続いて実施される工程を示す平面図である。
図１４は、図１３に示される工程に続いて実施される工程を示す縦断面図である。
図１５は、図１４に示される工程に続いて実施される工程を示す縦断面図である。
図１６は、本実施形態に係る音波発生デバイスの作用効果について説明する図である。
図１７は、変形例に係る音波発生デバイスの平面図である。
図１８は、図１７におけるＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線に沿った音波発生デバイスの縦断面図である。
図１９は、変形例に係る音波発生デバイスの平面図である。
図２０は、図１９に示される音波発生デバイスの上側から見た斜視図である。
図２１は、図１９に示される音波発生デバイスの下側から見た斜視図である。
図２２は、変形例に係る音波発生デバイスの上側から見た斜視図である。
図２３は、図２２に示される音波発生デバイスの下側から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［詳細な説明］
以下、図面を参照して実施形態について説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る音波発生デバイス（トランスデューサ）の平面図である。図２は、本実施形態に係る音波発生デバイスの底面図である。図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った音波発生デバイスの縦断面図である。なお、図３においては、後述する基板８０の構成を簡素化して示しており、低ヤング率材料部８８の図示を省略している（詳細は後述）。
【００１０】
音波発生デバイス１は、例えば１つの圧電膜デバイス９０を含むデバイスである。音波発生デバイス１は、圧電膜デバイス９０の圧電膜の振動によって空気を振動させて音波を発生させるデバイスである。音波発生デバイス１は、例えばスピーカーであってもよいし、超音波を発生させる超音波トランスデューサであってもよい。この場合のスピーカー及び超音波トランスデューサは、いずれも空気を振動させるものであり、概ね同様の構造で動作可能であるが、使用する周波数域が可聴域と超音波域とで異なる。圧電膜デバイス９０は、例えば、圧電特性を利用したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスである。以下では、音波発生デバイス１がスピーカーであるとして説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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