圧電型音響変換装置およびその製造方法
【課題】可聴周波帯域の音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】片面に凹部を設けた基板１を備え、この凹部の底面に対応する基板１の一部を振動部２とし、この振動部２の上に第一の導電層３を設け、この第一の導電層３の上に圧電体層４を設け、この圧電体層４の上に第二の導電層５を設けることによりアクチュエータ７を形成し、前記振動部２のアクチュエータ７を形成していない所定の箇所に１つ以上の貫通孔６を設けた。
【解決手段】片面に凹部を設けた基板１を備え、この凹部の底面に対応する基板１の一部を振動部２とし、この振動部２の上に第一の導電層３を設け、この第一の導電層３の上に圧電体層４を設け、この圧電体層４の上に第二の導電層５を設けることによりアクチュエータ７を形成し、前記振動部２のアクチュエータ７を形成していない所定の箇所に１つ以上の貫通孔６を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音あるいは振動と電気信号を双方的に変換するものであり、特にイヤホン、マイクロレシーバ、補聴器など小型化が要求される音響変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の音響変換器としては次のようなものがある。
【０００３】
例えば補聴器では、空気中に伝わる音波を的確にとらえて電気信号に変換し、その電気信号をＤＳＰなどで増幅処理、波長調整などの信号処理を行った後、再び電気信号を音波に変換している。このように、補聴器では音波を電気信号に変換する音響変換器と、電気信号を音波に変換する音響変換器がそれぞれ用いられている。そして、これらが組み込まれた補聴器は使用者の耳穴に適切な形でセットされる。
【０００４】
また、これらに用いる音響変換器としては各種の方法があり、例えば音波の振動によってコンデンサの容量が変化することを利用して音波を電気信号に変換する方法や、コイルに電流を流して磁場を発生し、この磁場と周辺磁場との相互作用力によってダイアフラム部を振動させることで電気信号を音波に変換するものなどがある。
【０００５】
ここで、補聴器として使用するための音響変換器には小型のものが必要となり、更に電池にも小型なものが要求されているので消費電力も小さくする必要がある。これに対して、例えば電磁方式では小型化に伴い磁石の設置などが困難となる。また、電池寿命が短いという問題がある。
【０００６】
一方、圧電方式は圧電素子を金属板に接合、または薄膜形成した形状とすることができるために小型化に最適であり、更に低消費電力化を実現することができる。そのため、小型の各種携帯端末の携帯電話、パソコンなどの発音源あるいはマイクなどに用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１５２３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では小型化が更に要求される装置、例えば人の耳穴に完全に入ってしまうほどの極めて小さな形状の補聴器などへの利用は行われていない。
【０００８】
これは、小型化に伴って音響波の振動を発生もしくは受信する振動部の面積が小さくなることにより、振動部が持つ共振周波数が高くなってしまうからである。その結果、可聴域である１００〜２００００Ｈｚの振動レベル、特に低周波領域の振動レベルが下がるために音響波の変換効率が著しく下がり、小さな形状の圧電型音響変換装置を実現することが難しかった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、可聴周波帯域の音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
片面に凹部を設けた基板を備え、前記凹部の底面に対応する基板の一部を振動部とし、この振動部の上に第一の導電層を設け、この第一の導電層の上に圧電体層を設け、この圧電体層の上に第二の導電層を設けることによりアクチュエータを形成し、前記振動部のアクチュエータを形成していない所定の箇所に１つ以上の貫通孔を設けた構成としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の音響変換装置およびその製造方法は、フレームと一体構造の非常に薄い振動部とするとともに振動部に貫通孔を設けることによって振動部の共振周波数を低下させ、可聴周波帯域における音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置およびその製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における圧電型音響変換装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態１における圧電型音響変換装置の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ部における断面図である。
【００１４】
図１および図２において、基板１は例えばシリコンなどで形成されており、基板１のほぼ中央部には振動部２を形成している。この振動部２は基板１の片面をエッチングなどによって除去して凹部６３を設けることによりこの凹部６３の底面部分で、厚みの薄い振動部２を形成することができる。この振動部２の厚みを薄く形成することにより共振周波数を低減することができることから、耳孔に入る小型の補聴器などの形状で可聴周波帯域の音圧特性を満足するためには１０μｍ以下の厚みとすることが望ましい。更に、この振動部２は基板１と一体構造とすることにより、高精度、高均質な可聴周波帯域の音圧特性を有する圧電型音響変換装置を実現できる。特に、基板１にシリコンを用い、このシリコンをエッチングによって加工することにより振動部２の厚みを非常に薄く作製することが可能であり、その精度も高精度に制御することが可能である。
【００１５】
また、基板１の片面に凹部６３を形成することにより振動部２の周囲のエッチングされていない基板１の部分は振動部２を支えるフレーム８として機能する。そして、このフレーム８は振動部２と一体構造とすることができることから、強固に精度良く振動部２を支持する圧電型音響変換装置の構造を実現することができるとともに膨張係数、温度特性などといった組み立てによる圧電型音響変換装置の課題を解決することもできる。
【００１６】
また、このフレーム８の肉厚部分の厚みを２００μｍ程度に加工することができることから、より小型化を図ることができる。
【００１７】
このようなフレーム８と振動部２の構成を一体構造で実現するために基板１をエッチング加工によって形成することが望ましく、その基板１に用いる材質としては機械的特性、加工性、生産性の観点からシリコンを用いることが最も好ましい。その他の材質としては剛性に優れたものが適しており、ガラス、水晶、単結晶なども用いることができる。
【００１８】
次に、振動部２の上面には白金などを用いて第一の導電層３を形成し、この第一の導電層３の上に圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛よりなる圧電体層４を形成し、更にこの圧電体層４の上に金よりなる第二の導電層５を形成することによってアクチュエータ７を形成している。
【００１９】
このアクチュエータ７は第一の導電層３と第二の導電層５に電気信号を印加することにより圧電体層４が伸縮することによって振動部２が振動する。
【００２０】
逆に音を受けて振動部２を振動させれば、圧電体層４の伸縮により第一、第二の導電層３、５から電気信号が得られ、これを増幅して他のスピーカで再生すれば補聴器となる。
【００２１】
更に、この振動部２のアクチュエータ７を形成していない所定の箇所にスリット状の貫通孔６を形成している。この貫通孔６の形成は共振周波数を低下させることに有効である。この貫通孔６の形成は前記と同じようにエッチングによって形成することができるので、どのようなパターン形状であっても容易に高精度に形成することができる。更に、この貫通孔６の幅は音圧特性の観点から出来る限り幅を狭く形成する方が有利であり、前記貫通孔６の形成をドライエッチングによって行うことにより５．０μｍの幅で形成することができる。このような狭い幅を有する貫通孔６を振動部２に形成することにより、振動部２の共振周波数を低下させることができるとともにダンピングを効かせる（Ｑ値を低減する）ことが可能となる。
【００２２】
また、限られた面積内で貫通孔６の面積を小さくできると振動部２の振動に寄与する面積をより大きくできることから、音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置を実現することができる。
【００２３】
このような構成とすることにより、非常に小型の可聴周波帯域における音圧特性に優れた圧電型音響変換装置を実現することができる。
【００２４】
次に、以上説明してきた圧電型音響変換装置を用いて電気信号を音響波に変換する手順について説明する。
【００２５】
まず、発生させたい音響波の周波数と同じ周波数の電気信号を第一の導電層３および第二の導電層５の間にかけると、圧電体層４は周波数に伴う電場強度に従って伸び縮みする。一方、第一の導電層３には振動部２が固着されているので、この圧電体層４の伸縮に伴って歪みが発生する。この歪みは振動部２を厚み方向に振動させることになり、空気の振動、つまり音響波を発生させることができる。
【００２６】
ここで、大きな音響波を発生させるためには振動部２の振動変位を大きくする必要がある。振動部２が持つ振動変位は振動部２が持つ硬さで決定し、柔らかい場合は振動変位が大きくなり、振動部２の持つ硬さが硬い場合は振動変位が小さくなる。
【００２７】
また、振動部２の共振周波数は振動部２が持つ硬さに影響を受け、振動部２が柔らかいときに共振周波数が低下し、硬いときには共振周波数が増加する。
【００２８】
これらのことから、例えば振動部２の硬さは振動部２の厚さに依存し、振動部２の厚さが薄い場合は振動変位は大きくなるとともに共振周波数は低下し、低周波領域での振動変位を大きくすることができることから、より効率の良い音響変換を行うことができる。
【００２９】
更に、本発明の実施の形態１では図１に示したように振動部２に貫通孔６を形成することにより、振動部２の振動変位をより大きくし、共振周波数をより低下させることができることから低周波領域でも大きな変位を発生させることができ、より効率の良い音響変換を行うことができる。
【００３０】
また、本実施の形態１では振動部２と圧電体層４の形状（面積）を振動部２の形状（面積）の５０〜７０％とすることにより、振動部２の振動変位が最も大きくなり、効率の良い音響変換を行うことができる。
【００３１】
例えば、圧電体層４の形状が振動部２の形状に比較し極端に小さい場合、圧電体層４のアクチュエータとしての発生力は小さく、振動部２の全体を動かすための十分な力が得られず、振動部２の振動変位は小さくなってしまう。また圧電体層４の形状を極端に大きくした場合、振動部２が振動変位した時に屈曲する部分の硬さが硬くなり、振動部２の振動変位は小さくなる。そのため、圧電体層４の形状を前記形状とすることにより振動変位を効率良く発生させることができる。
【００３２】
以上のように構成した圧電型音響変換装置について、以下にその製造方法を説明する。
【００３３】
図３〜図７は本発明の実施の形態１における圧電型音響変換装置の製造方法を説明する断面図である。
【００３４】
まず始めに、図３に示すようなシリコンよりなる基板１を準備する。
【００３５】
次に、図４に示すようにシリコンよりなる基板１の上面に蒸着およびスパッタリング法によって、白金層９を形成し、この白金層９の上にチタン酸ジルコン酸鉛層１０を形成し、このチタン酸ジルコン酸鉛層１０の上に金層１１を順に形成した。ここで、白金層９とチタン酸ジルコン酸鉛層１０の形成はスパッタリング法が圧電特性、生産性の観点から望ましく、金層１１は生産性の観点から蒸着、スパッタリング法が望ましい。このような薄膜プロセスによって形成されたチタン酸ジルコン酸鉛層１０は高い結晶性と配向性を持たせることができることから、優れた圧電特性を有しているので電気−音響変換を効率よく行うことができる。
【００３６】
次に、図５に示すようにレジストマスク１２を所定のパターンに形成した後、金層１１、チタン酸ジルコン酸鉛層１０、白金層９をエッチングすることによって、第二の導電層５（１１から）および圧電体層４（１０から）および第一の導電層３（９から）からなるアクチュエータ７を形成する。このときのエッチング方法としてはウェットエッチングあるいはドライエッチングのいずれの方法も用いることができる。またアクチュエータ７を形成した後、レジストマスク１２は除去する。
【００３７】
なお、アクチュエータ７の形成をメタルマスクなどを用いて直接前記アクチュエータ７の形状に薄膜プロセスを用いて形成することも可能である。
【００３８】
次に、図６に示すようにレジストマスク１３を所定のパターンに形成し、シリコンよりなる基板１の上面より所定の深さまでシリコンエッチングを行い、スリット６ａを形成する。エッチング後、前記レジストマスク１３は除去する。また、このエッチング方法としてはスリット６ａの幅を極力狭く形成するためにはドライエッチングが望ましい。
【００３９】
その後、図７に示すように基板１の裏面にレジストマスク１４を所定のパターンに形成し、基板１の下面側からエッチングすることによって基板１の片面に所定の振動部２の形状となるように凹部６３を形成する。凹部６３を形成した後、レジストマスク１４は除去する。
【００４０】
ここで、シリコンからなる基板１をエッチングする方法としてはエッチングを抑制するガス例えばＣ4Ｆ8、ＣＨＦ3などと、エッチングを促進するガス例えばＳＦ6、ＣＦ4、ＸｅＦ2などの少なくとも２種類のガスを混合して行うドライエッチングであることが望ましい。これはエッチングを促進するガスによってエッチングを少し行った後、エッチングを抑制するガスによってエッチング壁面に保護膜を形成する工程を繰り返すことにより、基板１の下面側から垂直にエッチングを進行させることができる。このような性質の異なる二つのガスを用いることにより微細な形状のスリット状の貫通孔６および凹部６３を高精度に形成することができる。
【００４１】
また、本実施の形態１では振動部２の形状を円形状としたが、この場合は振動部２の振動は円中心に対して点対称な振動となり、振動部２の分割振動などによる振動の歪みを最小限に抑えることができる。
【００４２】
更に別の方法では、振動部２の形状を楕円形状または多角形状とすることにより振動部２が持つ振動共振モードを変化させて圧電型音響変換装置の周波数特性を制御したり、外観形状に合わせて所定の形状を有する振動部２を形成することにより小型化に最適な音響変換器を実現することができる。例えば、図８は本実施の形態における別の変形例１の圧電型音響変換装置の上面図であり、ここでの振動部２は楕円形状をしており、この楕円形状では振動部２が持つ共振１次モードが楕円の長軸方向モードとなる。この時、図１の円形状の直径と図８の楕円形状の短軸径が等しい場合、楕円形状は円形状に比較して振動部２が持つ共振周波数を下げることができ、より低周波領域での効率の良い音響変換を行うことができる。また楕円形状では円形状に比較し、振動部２が持つ１次共振周波数と２次共振周波数の間隔が接近し、圧電型音響変換装置の周波数特性を平坦化することができるという利点も有する。
【００４３】
また、図９は変形例２の圧電型音響変換装置の上面図であり、振動部２が多角形の一つである四角形状をしており、四角形の長辺と短辺とが楕円形状の長軸と短軸とが等しい場合、振動部２が持つ共振周波数を更に低下させることができ、より効率の良い音響変換を行うことができる。
【００４４】
また、図１０は変形例３の圧電型音響変換装置の上面図であり、このような形状の振動部２は、振動部２の対向する２辺である支持部１５、１６がフレーム８に支持された構造となるようにスリット状の貫通孔６を形成した両端支持構造であり、このような構成とすることにより振動部２の振動変位をより大きくするとともに振動部２の共振周波数を低下させることができ、音圧特性に優れたより効率の良い圧電型音響変換装置とすることができる。
【００４５】
また、図１１は変形例４の圧電型音響変換装置の上面図であり、このような形状の振動部２は、振動部２のいずれか一辺である支持部１７のみがフレーム８に支持された構造となるようにコ字スリット状の貫通孔６を形成した片持梁構造であり、このような構成とすることにより両端支持構造に比較して、更に振動部２の振動変位を大きくすることができる。また、振動部２の共振周波数もより低下させることができ、より効率の良い圧電型音響変換装置とすることができる。
【００４６】
また、図１２は変形例５の圧電型音響変換装置の上面図であり、この形状の振動部２も片持梁構造であり、先端部１９の幅がフレーム８に支持された一辺である支持部１８の幅よりも大きくなるようにコ字スリット状の貫通孔６を形成しており、振動部２の先端部がより重くなるような形状とすることにより、図１１の構造に比較して更に振動部２の共振周波数を低下させて振動変位を上げることができるとともに、振動部２が持つ共振の鋭さを抑えることができ、振動部２が持つ周波数特性を平坦化することができる。
【００４７】
また、図１３は変形例６の圧電型音響変換装置の上面図であり、この振動部２は１回以上曲折した構造となるようにスリット状の貫通孔６を形成した片持梁構造とすることにより、支持部２０から先端部２１までの長さに依存した共振周波数と、支持部２０から曲折部２２までの長さに依存した共振周波数を合わせ持った振動部２の構造となり、振動部２が持つ周波数特性を平坦化することができる。
【００４８】
また、図１４は変形例７の圧電型音響変換装置の上面図であり、支持部２３ａ、２３ｂ、２３ｃを有する片持梁構造からなるそれぞれ長さの異なる複数の振動部２ａ、２ｂ、２ｃを形成し、この振動部２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれのアクチュエータ７ａ、７ｂ、７ｃを薄膜プロセスで形成し、更にそれぞれのコ字スリット状の貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃをエッチングによって形成したものである。このような構成とすることにより、それぞれの長さに応じた共振周波数と音圧特性を有することから、これらのそれぞれの振動部２ａ、２ｂ、２ｃの音圧特性を合成することによって全体としての圧電型音響変換装置の周波数特性を平坦化することができる。
【００４９】
なお、図１４の片持梁構造では図１１の片持梁構造と同様の形状を示したが、片持梁構造の形状は図１２、図１３に示すような振動部２の構造を含んでも良い。この場合は、振動部２を複数有することの利点と振動部２の形状による利点を併せ持つことができる。
【００５０】
以上のようにして、直径が０．５〜５．０ｍｍφの振動部２を有する小型の圧電型音響変換装置を作製することができる。
【００５１】
以上説明してきたように、このような構成とすることにより可聴周波帯域における音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置およびその製造方法を実現することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における圧電型音響変換装置について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図１５は本発明の実施の形態２における圧電型音響変換装置の斜視図であり、図１６は図１５のＢ−Ｂ部における断面図である。
【００５４】
本実施の形態２が実施の形態１と異なっている点は、基板４９の材料をシリコン４６と、二酸化珪素４７と、シリコン４８とからなる積層基板としていることであり、その他の構成は実施の形態１とほぼ同様である。このような基板４９を積層基板とした構成も圧電型音響変換装置の機能はほぼ実施の形態１と同じ特性を示す。
【００５５】
一方、本実施の形態２における圧電型音響変換装置は生産性の観点から特に優れた構成とすることができる。従って、ここでは前記基板４９を用いた生産性に優れた圧電型音響変換装置の製造方法について詳細に説明する。
【００５６】
まず始めに、図１７に示すように基板４９として、シリコン４６、二酸化珪素４７およびシリコン４８の順に積層された積層基板を用いる。
【００５７】
ここで、シリコン４６、二酸化珪素４７およびシリコン４８が積層された基板４９は一般にＳＯＩ基板と呼ばれ、シリコン４６、二酸化珪素４７およびシリコン４８の厚みをあらかじめ決めた積層基板を容易に入手することができる。本実施の形態２で重要なのはシリコン４６の厚みであり、所定の厚みを有するものを用意する必要がある。このシリコン４６の厚みは必要とする振動部５０の厚みによって決められるが、通常２〜１０μｍが好ましい。
【００５８】
次に、図１８に示すようにシリコン４６の上面に白金層５７を形成し、この白金層５７の上にチタン酸ジルコン酸鉛層５８を形成し、このチタン酸ジルコン酸鉛層５８の上に金層５９をそれぞれ積層するように形成する。
【００５９】
次に、図１９に示すようにレジストマスク６０を所定のパターンに形成した後、ドライエッチングによってアクチュエータ５４を形成する。その後、レジストマスク６０は除去する。
【００６０】
次に、図２０に示すようにレジストマスク６１を所定のパターンに形成した後シリコン４６のエッチングを行い、所定のパターンを有するスリット５６ａを形成する。その後、レジストマスク６１は除去する。
【００６１】
次に、図２１に示すように基板４９の下面側にレジストマスク６２を所定のパターンに形成し、基板４９の下面側から前記と同様の方法によってシリコン４８をエッチングした後、続いて二酸化珪素４７をエッチングする。このときのシリコン４６、４８のエッチングの方法としては、実施の形態１と同様にエッチングを抑制するガスとエッチングを促進するガスを用いてエッチングすることが望ましい。
【００６２】
なお、二酸化珪素４７の厚みは１〜５μｍの範囲が好ましい。１μｍよりも薄くなるとエッチング処理においてピンホールが発生したり、膜の強度が保てなくなる。また５μｍよりも厚くなると音圧特性と機械的強度に影響がある。
【００６３】
その後、レジストマスク６２は除去することにより図１５および図１６に示した圧電型音響変換装置を製造することができる。
【００６４】
なお５６はスリット状の貫通孔である。
【００６５】
このような方法によって、基板４９と同じ厚みを持つフレーム５５と、シリコン４６からなる振動部５０を容易に形成することができる。
【００６６】
以上説明してきたように、本実施の形態２では実施の形態１と違って、シリコン４８をエッチングすると、エッチングストップ層として二酸化珪素４７が存在することになり、また二酸化珪素４７をエッチングするとシリコン４６がエッチングストップ層として存在することになり、これによって多少過剰にエッチングしたとしても振動部５０の厚みが基板４９の間でばらつくことはなく、振動部５０の厚み寸法を容易に高精度に実現することができる圧電型音響変換装置の製造方法を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる圧電型音響変換装置およびその製造方法は、小型で可聴周波帯域においても十分な音圧特性を有する圧電型音響変換装置を可能とすることができることから、補聴器、超小型スピーカマイクなどの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１における圧電型音響変換装置の斜視図
【図２】同図１のＡ−Ａ部における断面図
【図３】同製造方法を説明するための断面図
【図４】同断面図
【図５】同断面図
【図６】同断面図
【図７】同断面図
【図８】同別の変形例１の圧電型音響変換装置の上面図
【図９】同変形例２の上面図
【図１０】同変形例３の上面図
【図１１】同変形例４の上面図
【図１２】同変形例５の上面図
【図１３】同変形例６の上面図
【図１４】同変形例７の上面図
【図１５】本発明の実施の形態２における圧電型音響変換装置の斜視図
【図１６】同図１５のＢ−Ｂ部における断面図
【図１７】同製造方法を説明するための断面図
【図１８】同断面図
【図１９】同断面図
【図２０】同断面図
【図２１】同断面図
【符号の説明】
【００６９】
１ 基板
２ 振動部
３ 第一の導電層
４ 圧電体層
５ 第二の導電層
６ 貫通孔
７、７ａ、７ｂ、７ｃ アクチュエータ
８ フレーム
９ 白金層
１０ チタン酸ジルコン酸鉛層
１１ 金層
１２ レジストマスク
１３ レジストマスク
１４ レジストマスク
１５ 支持部
１６ 支持部
１７ 支持部
１８ 支持部
１９ 先端部
２０ 支持部
２１ 先端部
２２ 曲折部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 支持部
４６ シリコン
４７ 二酸化珪素
４８ シリコン
４９ 基板
５０ 振動部
５４ アクチュエータ
５５ フレーム
５６ 貫通孔
５７ 白金層
５８ チタン酸ジルコン酸鉛層
５９ 金層
６０ レジストマスク
６１ レジストマスク
６２ レジストマスク
６３ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音あるいは振動と電気信号を双方的に変換するものであり、特にイヤホン、マイクロレシーバ、補聴器など小型化が要求される音響変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の音響変換器としては次のようなものがある。
【０００３】
例えば補聴器では、空気中に伝わる音波を的確にとらえて電気信号に変換し、その電気信号をＤＳＰなどで増幅処理、波長調整などの信号処理を行った後、再び電気信号を音波に変換している。このように、補聴器では音波を電気信号に変換する音響変換器と、電気信号を音波に変換する音響変換器がそれぞれ用いられている。そして、これらが組み込まれた補聴器は使用者の耳穴に適切な形でセットされる。
【０００４】
また、これらに用いる音響変換器としては各種の方法があり、例えば音波の振動によってコンデンサの容量が変化することを利用して音波を電気信号に変換する方法や、コイルに電流を流して磁場を発生し、この磁場と周辺磁場との相互作用力によってダイアフラム部を振動させることで電気信号を音波に変換するものなどがある。
【０００５】
ここで、補聴器として使用するための音響変換器には小型のものが必要となり、更に電池にも小型なものが要求されているので消費電力も小さくする必要がある。これに対して、例えば電磁方式では小型化に伴い磁石の設置などが困難となる。また、電池寿命が短いという問題がある。
【０００６】
一方、圧電方式は圧電素子を金属板に接合、または薄膜形成した形状とすることができるために小型化に最適であり、更に低消費電力化を実現することができる。そのため、小型の各種携帯端末の携帯電話、パソコンなどの発音源あるいはマイクなどに用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１５２３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では小型化が更に要求される装置、例えば人の耳穴に完全に入ってしまうほどの極めて小さな形状の補聴器などへの利用は行われていない。
【０００８】
これは、小型化に伴って音響波の振動を発生もしくは受信する振動部の面積が小さくなることにより、振動部が持つ共振周波数が高くなってしまうからである。その結果、可聴域である１００〜２００００Ｈｚの振動レベル、特に低周波領域の振動レベルが下がるために音響波の変換効率が著しく下がり、小さな形状の圧電型音響変換装置を実現することが難しかった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、可聴周波帯域の音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
片面に凹部を設けた基板を備え、前記凹部の底面に対応する基板の一部を振動部とし、この振動部の上に第一の導電層を設け、この第一の導電層の上に圧電体層を設け、この圧電体層の上に第二の導電層を設けることによりアクチュエータを形成し、前記振動部のアクチュエータを形成していない所定の箇所に１つ以上の貫通孔を設けた構成としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の音響変換装置およびその製造方法は、フレームと一体構造の非常に薄い振動部とするとともに振動部に貫通孔を設けることによって振動部の共振周波数を低下させ、可聴周波帯域における音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置およびその製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における圧電型音響変換装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態１における圧電型音響変換装置の斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ部における断面図である。
【００１４】
図１および図２において、基板１は例えばシリコンなどで形成されており、基板１のほぼ中央部には振動部２を形成している。この振動部２は基板１の片面をエッチングなどによって除去して凹部６３を設けることによりこの凹部６３の底面部分で、厚みの薄い振動部２を形成することができる。この振動部２の厚みを薄く形成することにより共振周波数を低減することができることから、耳孔に入る小型の補聴器などの形状で可聴周波帯域の音圧特性を満足するためには１０μｍ以下の厚みとすることが望ましい。更に、この振動部２は基板１と一体構造とすることにより、高精度、高均質な可聴周波帯域の音圧特性を有する圧電型音響変換装置を実現できる。特に、基板１にシリコンを用い、このシリコンをエッチングによって加工することにより振動部２の厚みを非常に薄く作製することが可能であり、その精度も高精度に制御することが可能である。
【００１５】
また、基板１の片面に凹部６３を形成することにより振動部２の周囲のエッチングされていない基板１の部分は振動部２を支えるフレーム８として機能する。そして、このフレーム８は振動部２と一体構造とすることができることから、強固に精度良く振動部２を支持する圧電型音響変換装置の構造を実現することができるとともに膨張係数、温度特性などといった組み立てによる圧電型音響変換装置の課題を解決することもできる。
【００１６】
また、このフレーム８の肉厚部分の厚みを２００μｍ程度に加工することができることから、より小型化を図ることができる。
【００１７】
このようなフレーム８と振動部２の構成を一体構造で実現するために基板１をエッチング加工によって形成することが望ましく、その基板１に用いる材質としては機械的特性、加工性、生産性の観点からシリコンを用いることが最も好ましい。その他の材質としては剛性に優れたものが適しており、ガラス、水晶、単結晶なども用いることができる。
【００１８】
次に、振動部２の上面には白金などを用いて第一の導電層３を形成し、この第一の導電層３の上に圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛よりなる圧電体層４を形成し、更にこの圧電体層４の上に金よりなる第二の導電層５を形成することによってアクチュエータ７を形成している。
【００１９】
このアクチュエータ７は第一の導電層３と第二の導電層５に電気信号を印加することにより圧電体層４が伸縮することによって振動部２が振動する。
【００２０】
逆に音を受けて振動部２を振動させれば、圧電体層４の伸縮により第一、第二の導電層３、５から電気信号が得られ、これを増幅して他のスピーカで再生すれば補聴器となる。
【００２１】
更に、この振動部２のアクチュエータ７を形成していない所定の箇所にスリット状の貫通孔６を形成している。この貫通孔６の形成は共振周波数を低下させることに有効である。この貫通孔６の形成は前記と同じようにエッチングによって形成することができるので、どのようなパターン形状であっても容易に高精度に形成することができる。更に、この貫通孔６の幅は音圧特性の観点から出来る限り幅を狭く形成する方が有利であり、前記貫通孔６の形成をドライエッチングによって行うことにより５．０μｍの幅で形成することができる。このような狭い幅を有する貫通孔６を振動部２に形成することにより、振動部２の共振周波数を低下させることができるとともにダンピングを効かせる（Ｑ値を低減する）ことが可能となる。
【００２２】
また、限られた面積内で貫通孔６の面積を小さくできると振動部２の振動に寄与する面積をより大きくできることから、音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置を実現することができる。
【００２３】
このような構成とすることにより、非常に小型の可聴周波帯域における音圧特性に優れた圧電型音響変換装置を実現することができる。
【００２４】
次に、以上説明してきた圧電型音響変換装置を用いて電気信号を音響波に変換する手順について説明する。
【００２５】
まず、発生させたい音響波の周波数と同じ周波数の電気信号を第一の導電層３および第二の導電層５の間にかけると、圧電体層４は周波数に伴う電場強度に従って伸び縮みする。一方、第一の導電層３には振動部２が固着されているので、この圧電体層４の伸縮に伴って歪みが発生する。この歪みは振動部２を厚み方向に振動させることになり、空気の振動、つまり音響波を発生させることができる。
【００２６】
ここで、大きな音響波を発生させるためには振動部２の振動変位を大きくする必要がある。振動部２が持つ振動変位は振動部２が持つ硬さで決定し、柔らかい場合は振動変位が大きくなり、振動部２の持つ硬さが硬い場合は振動変位が小さくなる。
【００２７】
また、振動部２の共振周波数は振動部２が持つ硬さに影響を受け、振動部２が柔らかいときに共振周波数が低下し、硬いときには共振周波数が増加する。
【００２８】
これらのことから、例えば振動部２の硬さは振動部２の厚さに依存し、振動部２の厚さが薄い場合は振動変位は大きくなるとともに共振周波数は低下し、低周波領域での振動変位を大きくすることができることから、より効率の良い音響変換を行うことができる。
【００２９】
更に、本発明の実施の形態１では図１に示したように振動部２に貫通孔６を形成することにより、振動部２の振動変位をより大きくし、共振周波数をより低下させることができることから低周波領域でも大きな変位を発生させることができ、より効率の良い音響変換を行うことができる。
【００３０】
また、本実施の形態１では振動部２と圧電体層４の形状（面積）を振動部２の形状（面積）の５０〜７０％とすることにより、振動部２の振動変位が最も大きくなり、効率の良い音響変換を行うことができる。
【００３１】
例えば、圧電体層４の形状が振動部２の形状に比較し極端に小さい場合、圧電体層４のアクチュエータとしての発生力は小さく、振動部２の全体を動かすための十分な力が得られず、振動部２の振動変位は小さくなってしまう。また圧電体層４の形状を極端に大きくした場合、振動部２が振動変位した時に屈曲する部分の硬さが硬くなり、振動部２の振動変位は小さくなる。そのため、圧電体層４の形状を前記形状とすることにより振動変位を効率良く発生させることができる。
【００３２】
以上のように構成した圧電型音響変換装置について、以下にその製造方法を説明する。
【００３３】
図３〜図７は本発明の実施の形態１における圧電型音響変換装置の製造方法を説明する断面図である。
【００３４】
まず始めに、図３に示すようなシリコンよりなる基板１を準備する。
【００３５】
次に、図４に示すようにシリコンよりなる基板１の上面に蒸着およびスパッタリング法によって、白金層９を形成し、この白金層９の上にチタン酸ジルコン酸鉛層１０を形成し、このチタン酸ジルコン酸鉛層１０の上に金層１１を順に形成した。ここで、白金層９とチタン酸ジルコン酸鉛層１０の形成はスパッタリング法が圧電特性、生産性の観点から望ましく、金層１１は生産性の観点から蒸着、スパッタリング法が望ましい。このような薄膜プロセスによって形成されたチタン酸ジルコン酸鉛層１０は高い結晶性と配向性を持たせることができることから、優れた圧電特性を有しているので電気−音響変換を効率よく行うことができる。
【００３６】
次に、図５に示すようにレジストマスク１２を所定のパターンに形成した後、金層１１、チタン酸ジルコン酸鉛層１０、白金層９をエッチングすることによって、第二の導電層５（１１から）および圧電体層４（１０から）および第一の導電層３（９から）からなるアクチュエータ７を形成する。このときのエッチング方法としてはウェットエッチングあるいはドライエッチングのいずれの方法も用いることができる。またアクチュエータ７を形成した後、レジストマスク１２は除去する。
【００３７】
なお、アクチュエータ７の形成をメタルマスクなどを用いて直接前記アクチュエータ７の形状に薄膜プロセスを用いて形成することも可能である。
【００３８】
次に、図６に示すようにレジストマスク１３を所定のパターンに形成し、シリコンよりなる基板１の上面より所定の深さまでシリコンエッチングを行い、スリット６ａを形成する。エッチング後、前記レジストマスク１３は除去する。また、このエッチング方法としてはスリット６ａの幅を極力狭く形成するためにはドライエッチングが望ましい。
【００３９】
その後、図７に示すように基板１の裏面にレジストマスク１４を所定のパターンに形成し、基板１の下面側からエッチングすることによって基板１の片面に所定の振動部２の形状となるように凹部６３を形成する。凹部６３を形成した後、レジストマスク１４は除去する。
【００４０】
ここで、シリコンからなる基板１をエッチングする方法としてはエッチングを抑制するガス例えばＣ4Ｆ8、ＣＨＦ3などと、エッチングを促進するガス例えばＳＦ6、ＣＦ4、ＸｅＦ2などの少なくとも２種類のガスを混合して行うドライエッチングであることが望ましい。これはエッチングを促進するガスによってエッチングを少し行った後、エッチングを抑制するガスによってエッチング壁面に保護膜を形成する工程を繰り返すことにより、基板１の下面側から垂直にエッチングを進行させることができる。このような性質の異なる二つのガスを用いることにより微細な形状のスリット状の貫通孔６および凹部６３を高精度に形成することができる。
【００４１】
また、本実施の形態１では振動部２の形状を円形状としたが、この場合は振動部２の振動は円中心に対して点対称な振動となり、振動部２の分割振動などによる振動の歪みを最小限に抑えることができる。
【００４２】
更に別の方法では、振動部２の形状を楕円形状または多角形状とすることにより振動部２が持つ振動共振モードを変化させて圧電型音響変換装置の周波数特性を制御したり、外観形状に合わせて所定の形状を有する振動部２を形成することにより小型化に最適な音響変換器を実現することができる。例えば、図８は本実施の形態における別の変形例１の圧電型音響変換装置の上面図であり、ここでの振動部２は楕円形状をしており、この楕円形状では振動部２が持つ共振１次モードが楕円の長軸方向モードとなる。この時、図１の円形状の直径と図８の楕円形状の短軸径が等しい場合、楕円形状は円形状に比較して振動部２が持つ共振周波数を下げることができ、より低周波領域での効率の良い音響変換を行うことができる。また楕円形状では円形状に比較し、振動部２が持つ１次共振周波数と２次共振周波数の間隔が接近し、圧電型音響変換装置の周波数特性を平坦化することができるという利点も有する。
【００４３】
また、図９は変形例２の圧電型音響変換装置の上面図であり、振動部２が多角形の一つである四角形状をしており、四角形の長辺と短辺とが楕円形状の長軸と短軸とが等しい場合、振動部２が持つ共振周波数を更に低下させることができ、より効率の良い音響変換を行うことができる。
【００４４】
また、図１０は変形例３の圧電型音響変換装置の上面図であり、このような形状の振動部２は、振動部２の対向する２辺である支持部１５、１６がフレーム８に支持された構造となるようにスリット状の貫通孔６を形成した両端支持構造であり、このような構成とすることにより振動部２の振動変位をより大きくするとともに振動部２の共振周波数を低下させることができ、音圧特性に優れたより効率の良い圧電型音響変換装置とすることができる。
【００４５】
また、図１１は変形例４の圧電型音響変換装置の上面図であり、このような形状の振動部２は、振動部２のいずれか一辺である支持部１７のみがフレーム８に支持された構造となるようにコ字スリット状の貫通孔６を形成した片持梁構造であり、このような構成とすることにより両端支持構造に比較して、更に振動部２の振動変位を大きくすることができる。また、振動部２の共振周波数もより低下させることができ、より効率の良い圧電型音響変換装置とすることができる。
【００４６】
また、図１２は変形例５の圧電型音響変換装置の上面図であり、この形状の振動部２も片持梁構造であり、先端部１９の幅がフレーム８に支持された一辺である支持部１８の幅よりも大きくなるようにコ字スリット状の貫通孔６を形成しており、振動部２の先端部がより重くなるような形状とすることにより、図１１の構造に比較して更に振動部２の共振周波数を低下させて振動変位を上げることができるとともに、振動部２が持つ共振の鋭さを抑えることができ、振動部２が持つ周波数特性を平坦化することができる。
【００４７】
また、図１３は変形例６の圧電型音響変換装置の上面図であり、この振動部２は１回以上曲折した構造となるようにスリット状の貫通孔６を形成した片持梁構造とすることにより、支持部２０から先端部２１までの長さに依存した共振周波数と、支持部２０から曲折部２２までの長さに依存した共振周波数を合わせ持った振動部２の構造となり、振動部２が持つ周波数特性を平坦化することができる。
【００４８】
また、図１４は変形例７の圧電型音響変換装置の上面図であり、支持部２３ａ、２３ｂ、２３ｃを有する片持梁構造からなるそれぞれ長さの異なる複数の振動部２ａ、２ｂ、２ｃを形成し、この振動部２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれのアクチュエータ７ａ、７ｂ、７ｃを薄膜プロセスで形成し、更にそれぞれのコ字スリット状の貫通孔６ａ、６ｂ、６ｃをエッチングによって形成したものである。このような構成とすることにより、それぞれの長さに応じた共振周波数と音圧特性を有することから、これらのそれぞれの振動部２ａ、２ｂ、２ｃの音圧特性を合成することによって全体としての圧電型音響変換装置の周波数特性を平坦化することができる。
【００４９】
なお、図１４の片持梁構造では図１１の片持梁構造と同様の形状を示したが、片持梁構造の形状は図１２、図１３に示すような振動部２の構造を含んでも良い。この場合は、振動部２を複数有することの利点と振動部２の形状による利点を併せ持つことができる。
【００５０】
以上のようにして、直径が０．５〜５．０ｍｍφの振動部２を有する小型の圧電型音響変換装置を作製することができる。
【００５１】
以上説明してきたように、このような構成とすることにより可聴周波帯域における音圧特性に優れた小型の圧電型音響変換装置およびその製造方法を実現することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における圧電型音響変換装置について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図１５は本発明の実施の形態２における圧電型音響変換装置の斜視図であり、図１６は図１５のＢ−Ｂ部における断面図である。
【００５４】
本実施の形態２が実施の形態１と異なっている点は、基板４９の材料をシリコン４６と、二酸化珪素４７と、シリコン４８とからなる積層基板としていることであり、その他の構成は実施の形態１とほぼ同様である。このような基板４９を積層基板とした構成も圧電型音響変換装置の機能はほぼ実施の形態１と同じ特性を示す。
【００５５】
一方、本実施の形態２における圧電型音響変換装置は生産性の観点から特に優れた構成とすることができる。従って、ここでは前記基板４９を用いた生産性に優れた圧電型音響変換装置の製造方法について詳細に説明する。
【００５６】
まず始めに、図１７に示すように基板４９として、シリコン４６、二酸化珪素４７およびシリコン４８の順に積層された積層基板を用いる。
【００５７】
ここで、シリコン４６、二酸化珪素４７およびシリコン４８が積層された基板４９は一般にＳＯＩ基板と呼ばれ、シリコン４６、二酸化珪素４７およびシリコン４８の厚みをあらかじめ決めた積層基板を容易に入手することができる。本実施の形態２で重要なのはシリコン４６の厚みであり、所定の厚みを有するものを用意する必要がある。このシリコン４６の厚みは必要とする振動部５０の厚みによって決められるが、通常２〜１０μｍが好ましい。
【００５８】
次に、図１８に示すようにシリコン４６の上面に白金層５７を形成し、この白金層５７の上にチタン酸ジルコン酸鉛層５８を形成し、このチタン酸ジルコン酸鉛層５８の上に金層５９をそれぞれ積層するように形成する。
【００５９】
次に、図１９に示すようにレジストマスク６０を所定のパターンに形成した後、ドライエッチングによってアクチュエータ５４を形成する。その後、レジストマスク６０は除去する。
【００６０】
次に、図２０に示すようにレジストマスク６１を所定のパターンに形成した後シリコン４６のエッチングを行い、所定のパターンを有するスリット５６ａを形成する。その後、レジストマスク６１は除去する。
【００６１】
次に、図２１に示すように基板４９の下面側にレジストマスク６２を所定のパターンに形成し、基板４９の下面側から前記と同様の方法によってシリコン４８をエッチングした後、続いて二酸化珪素４７をエッチングする。このときのシリコン４６、４８のエッチングの方法としては、実施の形態１と同様にエッチングを抑制するガスとエッチングを促進するガスを用いてエッチングすることが望ましい。
【００６２】
なお、二酸化珪素４７の厚みは１〜５μｍの範囲が好ましい。１μｍよりも薄くなるとエッチング処理においてピンホールが発生したり、膜の強度が保てなくなる。また５μｍよりも厚くなると音圧特性と機械的強度に影響がある。
【００６３】
その後、レジストマスク６２は除去することにより図１５および図１６に示した圧電型音響変換装置を製造することができる。
【００６４】
なお５６はスリット状の貫通孔である。
【００６５】
このような方法によって、基板４９と同じ厚みを持つフレーム５５と、シリコン４６からなる振動部５０を容易に形成することができる。
【００６６】
以上説明してきたように、本実施の形態２では実施の形態１と違って、シリコン４８をエッチングすると、エッチングストップ層として二酸化珪素４７が存在することになり、また二酸化珪素４７をエッチングするとシリコン４６がエッチングストップ層として存在することになり、これによって多少過剰にエッチングしたとしても振動部５０の厚みが基板４９の間でばらつくことはなく、振動部５０の厚み寸法を容易に高精度に実現することができる圧電型音響変換装置の製造方法を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる圧電型音響変換装置およびその製造方法は、小型で可聴周波帯域においても十分な音圧特性を有する圧電型音響変換装置を可能とすることができることから、補聴器、超小型スピーカマイクなどの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１における圧電型音響変換装置の斜視図
【図２】同図１のＡ−Ａ部における断面図
【図３】同製造方法を説明するための断面図
【図４】同断面図
【図５】同断面図
【図６】同断面図
【図７】同断面図
【図８】同別の変形例１の圧電型音響変換装置の上面図
【図９】同変形例２の上面図
【図１０】同変形例３の上面図
【図１１】同変形例４の上面図
【図１２】同変形例５の上面図
【図１３】同変形例６の上面図
【図１４】同変形例７の上面図
【図１５】本発明の実施の形態２における圧電型音響変換装置の斜視図
【図１６】同図１５のＢ−Ｂ部における断面図
【図１７】同製造方法を説明するための断面図
【図１８】同断面図
【図１９】同断面図
【図２０】同断面図
【図２１】同断面図
【符号の説明】
【００６９】
１ 基板
２ 振動部
３ 第一の導電層
４ 圧電体層
５ 第二の導電層
６ 貫通孔
７、７ａ、７ｂ、７ｃ アクチュエータ
８ フレーム
９ 白金層
１０ チタン酸ジルコン酸鉛層
１１ 金層
１２ レジストマスク
１３ レジストマスク
１４ レジストマスク
１５ 支持部
１６ 支持部
１７ 支持部
１８ 支持部
１９ 先端部
２０ 支持部
２１ 先端部
２２ 曲折部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 支持部
４６ シリコン
４７ 二酸化珪素
４８ シリコン
４９ 基板
５０ 振動部
５４ アクチュエータ
５５ フレーム
５６ 貫通孔
５７ 白金層
５８ チタン酸ジルコン酸鉛層
５９ 金層
６０ レジストマスク
６１ レジストマスク
６２ レジストマスク
６３ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に凹部を設けた基板を備え、前記凹部の底面に対応する基板の一部を振動部とし、この振動部の上に第一の導電層を設け、この第一の導電層の上に圧電体層を設け、この圧電体層の上に第二の導電層を設けることによりアクチュエータを形成し、前記振動部のアクチュエータを形成していない所定の箇所に１つ以上の貫通孔を設けた圧電型音響変換装置。
【請求項２】
基板をシリコンとした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項３】
基板を、シリコンと、二酸化珪素または二酸化珪素を含む材料と、シリコンとからなる積層基板とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項４】
振動部の厚みを１０μｍ以下とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項５】
第一の導電層と第二の導電層を白金、チタン、イリジウム、金およびクロムのいずれか一つを含む材料からなる薄膜電極とし、圧電体層をチタン酸ジルコン酸鉛からなる薄膜圧電体とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項６】
振動部の形状を円、楕円または多角形のいずれかとした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項７】
圧電体層の面積を振動部の面積の５０％〜７０％とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項８】
振動部を両端支持構造とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項９】
振動部を片持梁構造とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項１０】
振動部を片持梁構造の支持部よりも先端が大きくなるようにした請求項９に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項１１】
貫通孔は、振動部の平面内で少なくとも一回以上曲折するようにスリット形状とした請求項９に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項１２】
片持梁構造の振動部を複数有するようにスリット状の貫通孔を形成し、且つその複数の片持梁構造の振動部の長さが異なる請求項９に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項１３】
片面に凹部を設けた基板の前記凹部の底面に対応する基板の一部を振動部とし、この振動部の上に第一の導電層を設け、この第一の導電層の上に圧電体層を設け、この圧電体層の上に第二の導電層を設けることによりアクチュエータを形成し、前記振動部のアクチュエータが形成されていない所定の箇所に１つ以上の貫通孔を設けた圧電型音響変換装置の製造方法であって、基板の他面に第一の導電層を形成し、この第一の導電層の上に圧電体層を形成し、この圧電体層の上に第二の導電層を形成してアクチュエータを形成する第一の工程と、エッチングによって振動部となる基板の一部にスリットを形成する第二の工程と、基板の他面側に前記アクチュエータとスリットを形成している基板の片面にエッチングによって凹部を形成することにより振動部およびスリットから貫通孔を形成する第三の工程とからなる圧電型音響変換装置の製造方法。
【請求項１４】
第一の工程におけるアクチュエータの形成を薄膜プロセスにて行う請求項１３に記載の圧電型音響変換装置の製造方法。
【請求項１５】
第二の工程および第三の工程におけるエッチングをドライエッチングにて行う請求項１３に記載の圧電型音響変換装置の製造方法。
【請求項１６】
ドライエッチングに用いるガスとしてエッチングを抑制するガスとエッチングを促進するガスの混合ガスとする請求項１５に記載の圧電型音響変換装置の製造方法。
【請求項１】
片面に凹部を設けた基板を備え、前記凹部の底面に対応する基板の一部を振動部とし、この振動部の上に第一の導電層を設け、この第一の導電層の上に圧電体層を設け、この圧電体層の上に第二の導電層を設けることによりアクチュエータを形成し、前記振動部のアクチュエータを形成していない所定の箇所に１つ以上の貫通孔を設けた圧電型音響変換装置。
【請求項２】
基板をシリコンとした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項３】
基板を、シリコンと、二酸化珪素または二酸化珪素を含む材料と、シリコンとからなる積層基板とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項４】
振動部の厚みを１０μｍ以下とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項５】
第一の導電層と第二の導電層を白金、チタン、イリジウム、金およびクロムのいずれか一つを含む材料からなる薄膜電極とし、圧電体層をチタン酸ジルコン酸鉛からなる薄膜圧電体とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項６】
振動部の形状を円、楕円または多角形のいずれかとした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項７】
圧電体層の面積を振動部の面積の５０％〜７０％とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項８】
振動部を両端支持構造とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項９】
振動部を片持梁構造とした請求項１に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項１０】
振動部を片持梁構造の支持部よりも先端が大きくなるようにした請求項９に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項１１】
貫通孔は、振動部の平面内で少なくとも一回以上曲折するようにスリット形状とした請求項９に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項１２】
片持梁構造の振動部を複数有するようにスリット状の貫通孔を形成し、且つその複数の片持梁構造の振動部の長さが異なる請求項９に記載の圧電型音響変換装置。
【請求項１３】
片面に凹部を設けた基板の前記凹部の底面に対応する基板の一部を振動部とし、この振動部の上に第一の導電層を設け、この第一の導電層の上に圧電体層を設け、この圧電体層の上に第二の導電層を設けることによりアクチュエータを形成し、前記振動部のアクチュエータが形成されていない所定の箇所に１つ以上の貫通孔を設けた圧電型音響変換装置の製造方法であって、基板の他面に第一の導電層を形成し、この第一の導電層の上に圧電体層を形成し、この圧電体層の上に第二の導電層を形成してアクチュエータを形成する第一の工程と、エッチングによって振動部となる基板の一部にスリットを形成する第二の工程と、基板の他面側に前記アクチュエータとスリットを形成している基板の片面にエッチングによって凹部を形成することにより振動部およびスリットから貫通孔を形成する第三の工程とからなる圧電型音響変換装置の製造方法。
【請求項１４】
第一の工程におけるアクチュエータの形成を薄膜プロセスにて行う請求項１３に記載の圧電型音響変換装置の製造方法。
【請求項１５】
第二の工程および第三の工程におけるエッチングをドライエッチングにて行う請求項１３に記載の圧電型音響変換装置の製造方法。
【請求項１６】
ドライエッチングに用いるガスとしてエッチングを抑制するガスとエッチングを促進するガスの混合ガスとする請求項１５に記載の圧電型音響変換装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００６−１００９５４（Ｐ２００６−１００９５４Ａ）
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８１７９９（Ｐ２００４−２８１７９９）
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月１３日（２００６．４．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２８日（２００４．９．２８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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