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公開番号2025149862
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-08
出願番号2024208751
出願日2024-11-29
発明の名称MEMSデバイス、電気音響変換装置
出願人ミツミ電機株式会社
代理人弁理士法人ITOH
主分類B81B 3/00 20060101AFI20251001BHJP(マイクロ構造技術)
要約【課題】MEMSデバイスにおいて、可動部の変位を大きくする。
【解決手段】本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、前記可動部を支持する4個の捻じれ梁と、各々の前記捻じれ梁に対して1つずつ設けられ、一端が前記捻じれ梁と接続され、他端が前記固定部の内縁と接続される駆動梁と、各々の前記駆動梁に配置される駆動源と、を有し、各々の前記駆動梁は、平面視で前記可動部の中心に関して点対称に配置され、平面視で、各々の前記駆動梁は、前記内縁と接続される第1辺に対して平行な方向の幅が、前記第1辺に向かって徐々に広くなる領域を有する。
【選択図】図3
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、
前記可動部を支持する４個の捻じれ梁と、
各々の前記捻じれ梁に対して１つずつ設けられ、一端が前記捻じれ梁と接続され、他端が前記固定部の内縁と接続される駆動梁と、
各々の前記駆動梁に配置される駆動源と、を有し、
各々の前記駆動梁は、平面視で前記可動部の中心に関して点対称に配置され、
平面視で、各々の前記駆動梁は、前記内縁と接続される第１辺に対して平行な方向の幅が、前記第１辺に向かって徐々に広くなる領域を有する、ＭＥＭＳデバイス。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
平面視で、各々の前記駆動梁は、前記第１辺の位置において、前記第１辺に対して平行な方向の幅が最も広くなる、請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
平面視で、各々の前記駆動梁は、前記捻じれ梁と接続される第２辺の位置において、前記第１辺に対して平行な方向の幅が最も狭くなる、請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
平面視で、各々の前記駆動梁は、台形状の第１領域と、前記第１領域よりも小面積の台形状の第２領域と、を含み、
前記第１領域は、前記第１辺に近い側に位置し、
前記第２領域は、前記第１領域よりも前記第１辺から遠い側に位置し、
前記第１領域及び前記第２領域を構成する台形の各々において、前記第１辺に近い側を下底、前記第１辺から遠い側を上底としたときに、前記第２領域を構成する台形の下底の長さは、前記第１領域を構成する台形の上底の長さと同等以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
平面視で、前記第１辺と、前記第１領域を構成する台形の上底と、前記第２領域を構成する台形の上底は、平行である、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
平面視で、前記第１領域を構成する台形の一方の脚と、前記第２領域を構成する台形の一方の脚は、前記第１辺に垂直である、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
平面視で、前記第１領域を構成する台形の他方の脚と、前記第２領域を構成する台形の他方の脚は、前記第１辺に対する傾斜方向が異なる、請求項６に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
平面視で、前記第２領域を構成する台形の一方の脚又は他方の脚は、前記捻じれ梁と接続される、請求項６に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
平面視で、前記第１辺と前記第１領域との間に矩形状の第３領域を有し、前記第１領域と前記第２領域との間に台形状の第４領域を有する、請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
矩形の枠状の固定部と、
平面視で前記固定部の内側に配置される可動部と、
前記可動部を支持する４個の捻じれ梁と、
各々の前記捻じれ梁に対して１つずつ設けられ、一端が前記捻じれ梁と接続され、他端が前記固定部の内縁と接続される駆動梁と、
各々の前記駆動梁に配置される駆動源と、を有し、
前記駆動梁は、単結晶シリコンから形成され、
前記固定部の内縁及び外縁のすべてが、前記単結晶シリコンの結晶方位の＜１００＞方位と平行になる、ＭＥＭＳデバイス。
（【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、電気音響変換装置に関する。
続きを表示（約 3,100 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）。ＭＥＭＳデバイスの可動部の変位を大きくすることにより、電気音響変換装置に用いる場合に、音圧を向上することができる。
【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、ＭＥＭＳデバイスにおいて、可動部の変位を大きくすることを目的とする。
【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、前記可動部を支持する４個の捻じれ梁と、各々の前記捻じれ梁に対して１つずつ設けられ、一端が前記捻じれ梁と接続され、他端が前記固定部の内縁と接続される駆動梁と、各々の前記駆動梁に配置される駆動源と、を有し、各々の前記駆動梁は、平面視で前記可動部の中心に関して点対称に配置され、平面視で、各々の前記駆動梁は、前記内縁と接続される第１辺に対して平行な方向の幅が、前記第１辺に向かって徐々に広くなる領域を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、ＭＥＭＳデバイスにおいて、可動部の変位を大きくすることができる。
【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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