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公開番号2025149024
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024049450
出願日2024-03-26
発明の名称MEMSデバイス、電気音響変換装置、変位測定方法
出願人ミツミ電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H04R 17/00 20060101AFI20251001BHJP(電気通信技術)
要約【課題】可動部の変位を高精度で測定可能なMEMSデバイスを提供する。
【解決手段】MEMSデバイス20Dは、枠状の固定部21と、平面視で固定部の内側に配置される可動部22と、固定部と可動部とを各々の上面よりも下面に近い位置で接続する捻じれ梁23及び駆動梁24と、駆動梁の下面に配置される駆動源25と、可動部の下面に配置される十字形状の金属膜43と、駆動源に供給する信号の経路となる第1配線41及び第2配線42と、を有する。金属膜43の材料としては、金、銅、銀、アルミニウム、白金、チタン、タングステン等が挙げられる。金属膜の厚さは、0.02μm以上1.00μm以下程度とすることができ、スパッタ法により成膜することができる。金属膜の可視光線反射率は、80%以上である。製造工程を簡素化する観点から、金属膜は、第1配線及び第2配線に含まれる材料と同じ材料により形成されていることが好ましい。
【選択図】図35
特許請求の範囲【請求項１】
枠状の固定部と、
平面視で前記固定部の内側に配置される可動部と、
前記固定部と前記可動部とを各々の上面よりも下面に近い位置で接続する捻じれ梁及び駆動梁と、
前記駆動梁の下面に配置される駆動源と、
前記可動部の下面に配置される金属膜と、を有する、ＭＥＭＳデバイス。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記固定部の下面に、前記駆動源に供給する信号の経路となる配線が配置され、
前記金属膜は、前記配線に含まれる材料と同じ材料により形成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記金属膜は、前記駆動源を構成する電極に含まれる材料と同じ材料により形成されている、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
平面視で、前記金属膜は、点対称でない形状である、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
空気の入出経路となる貫通孔を備えた基板と、
前記基板上に配置される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイスと、を有し、
平面視で、前記金属膜は、前記貫通孔と重なる位置にある、電気音響変換装置。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に配置されるＭＥＭＳデバイスと、
前記ＭＥＭＳデバイス上に配置されるメンブレンと、を有し、
前記ＭＥＭＳデバイスは、枠状の固定部、平面視で前記固定部の内側に配置される可動部、前記固定部と前記可動部とを各々の上面よりも下面に近い位置で接続する捻じれ梁及び駆動梁、並びに前記駆動梁の下面に配置される駆動源、を有し、
前記メンブレンの下面は、前記可動部の上面と接合され、
前記メンブレンの上面に金属膜が配置されているか、又は前記メンブレンが金属材料により形成されている、電気音響変換装置。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に配置されるＭＥＭＳデバイスと、
前記ＭＥＭＳデバイス上に配置されるメンブレンと、
前記メンブレン上に配置される振動板と、を有し、
前記ＭＥＭＳデバイスは、枠状の固定部、平面視で前記固定部の内側に配置される可動部、前記固定部と前記可動部とを各々の上面よりも下面に近い位置で接続する捻じれ梁及び駆動梁、並びに前記駆動梁の下面に配置される駆動源、を有し、
前記メンブレンの下面は、前記可動部の上面と接合され、
前記振動板の上面に金属膜が配置されているか、又は前記振動板が金属材料により形成されている、電気音響変換装置。
【請求項８】
枠状の固定部、平面視で前記固定部の内側に配置される可動部、前記固定部と前記可動部とを各々の上面よりも下面に近い位置で接続する捻じれ梁及び駆動梁、並びに前記駆動梁の下面に配置される駆動源、を有するＭＥＭＳデバイスを備えた電気音響変換装置における前記可動部の変位測定方法であって、
前記可動部を変位させるステップと、
前記電気音響変換装置の外部から、前記可動部又は前記可動部の動作に連動して変位する部分に光を照射するステップと、
前記光の反射光に基づいて変位を算出するステップと、を有し、
前記光を照射する位置には金属膜が配置されているか、又は前記光を照射する部分が金属材料により形成されている、変位測定方法。
【請求項９】
前記可動部の下面に金属膜が配置され、前記金属膜に光を照射する、請求項８に記載の変位測定方法。
【請求項１０】
前記電気音響変換装置は、
前記ＭＥＭＳデバイス上に配置され、前記可動部と接合されるメンブレンを有し、
前記メンブレンの上面に金属膜が配置されているか、又は前記メンブレンが金属材料により形成され、
前記金属膜、又は前記金属材料で形成された前記メンブレンに光を照射する、請求項８に記載の変位測定方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＭＥＭＳデバイス、電気音響変換装置、変位測定方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）における微細加工技術によって作製されたＭＥＭＳデバイスが開発されている。ＭＥＭＳデバイスは、半導体プロセスにより製造されることから、ばらつきが少なく、小型、薄型、軽量、低消費電力、良好な周波数特性等の多くの特長がある。ＭＥＭＳデバイスは、固定部と可動部を有し、可動部を駆動することにより、例えば、イヤホンやマイク等の電気音響変換装置に用いることができる（例えば、特許文献１参照）。電気音響変換装置では、音響性能を知るために、例えば、ＭＥＭＳデバイスの可能部の変位測定が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許明細書第９９８００５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、可動部の変位を高精度で測定可能なＭＥＭＳデバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスは、枠状の固定部と、平面視で前記固定部の内側に配置される可動部と、前記固定部と前記可動部とを各々の上面よりも下面に近い位置で接続する捻じれ梁及び駆動梁と、前記駆動梁の下面に配置される駆動源と、前記可動部の下面に配置される金属膜と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、可動部の変位を高精度で測定可能なＭＥＭＳデバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面側斜視図である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する下面側斜視図である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面図である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する下面図である。
第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する断面図である。
ＭＥＭＳデバイス２０における応力の低減について説明する図（その１）である。
図６に示す構造の効果を示す図である。
ＭＥＭＳデバイス２０における応力の低減について説明する図（その２）である。
ＭＥＭＳデバイス２０における応力の低減について説明する図（その３）である。
ＭＥＭＳデバイス２０における応力の低減について説明する図（その４）である。
ＭＥＭＳデバイス２０における共振周波数のシミュレーション結果である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する上面側斜視図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する下面側斜視図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する断面図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する上面側分解斜視図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置を例示する下面側分解斜視図である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置の製造方法について説明する図（その１）である。
第１実施形態に係る電気音響変換装置の製造方法について説明する図（その２）である。
第２実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面図である。
ＭＥＭＳデバイス２０ＡとＭＥＭＳデバイス２０との比較結果を示す図である。
第３実施形態に係る電気音響変換装置を例示する上面側分解斜視図である。
ＭＥＭＳデバイス及びメンブレンにおける共振周波数のシミュレーション結果である。
捻じれ梁及び駆動梁の厚さを変えたときの共振周波数のシミュレーション結果である。
第４実施形態に係る電気音響変換装置を例示する上面側分解斜視図である。
第４実施形態に係る電気音響変換装置を構成する基板を例示する上面図である。
基板上にＭＥＭＳデバイスを配置する工程を示す上面図である。
基板上にＭＥＭＳデバイスを配置する工程を示す断面図である。
第４実施形態の変形例１に係る電気音響変換装置を構成する基板を例示する上面図である。
第４実施形態の変形例２に係る電気音響変換装置を構成する基板を例示する上面図である。
第４実施形態の変形例３に係る電気音響変換装置を構成する基板を例示する上面図である。
基板上にＭＥＭＳデバイスを位置合わせした様子を示す上面図である。
第５実施形態に係るＭＥＭＳデバイスにおける配線を例示する下面図である。
ＭＥＭＳデバイスの可動部を可動させたときの応力分布のシミュレーション結果である。
第５実施形態の変形例１に係るＭＥＭＳデバイスにおける配線を例示する下面図である。
第６実施形態に係るＭＥＭＳデバイスにおける金属膜を例示する下面図である。
ＭＥＭＳデバイス２０Ｃを用いた電気音響変換装置１Ｃの下面図である。
可動部の変位の測定フローである。
第６実施形態の変形例１に係るＭＥＭＳデバイスにおける金属膜を例示する下面図である。
第６実施形態の変形例２に係るＭＥＭＳデバイスにおける金属膜を例示する下面図である。
第７実施形態に係る電気音響変換装置を例示する断面図である。
メンブレン３０Ｄを例示する上面図である。
第７実施形態の変形例１に係る電気音響変換装置を例示する部分断面図である。
第７実施形態の変形例２に係る電気音響変換装置を例示する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【０００９】
〈第１実施形態〉
（ＭＥＭＳデバイス）
図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面側斜視図である。図２は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する下面側斜視図である。図３は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する上面図である。図４は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する下面図である。図５は、第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを例示する断面図であり、図１のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。
【００１０】
なお、各図面において、参考のためＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する直交座標を示す場合がある。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれにおいて、矢印の向く側を「＋側」、その反対側を「－側」と称する場合がある。また、各部材のＺ＋側の面を上面、Ｚ－側の面を下面と称する場合がある。ただし、これらは、実施形態に係るＭＥＭＳデバイス等の使用時における向きを制限するものではなく、実施形態に係るＭＥＭＳデバイス等の向きは任意である。また、対象物をＺ＋側からＺ－側に視る、又は対象物をＺ－側からＺ＋側に視ることを平面視と称する場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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