JP2022091026A - 音波スピーカ - Google Patents
音波スピーカ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022091026A JP2022091026A JP2020203694A JP2020203694A JP2022091026A JP 2022091026 A JP2022091026 A JP 2022091026A JP 2020203694 A JP2020203694 A JP 2020203694A JP 2020203694 A JP2020203694 A JP 2020203694A JP 2022091026 A JP2022091026 A JP 2022091026A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- region
- sound wave
- vibration
- cavities
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 100
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 49
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 26
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- VJPLIHZPOJDHLB-UHFFFAOYSA-N lead titanium Chemical compound [Ti].[Pb] VJPLIHZPOJDHLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
複数の圧電膜(21)と、
第1面(30a)と、第1面とは反対の面である第2面(30b)と、第1面上に圧電膜が個別に配置され、圧電膜の伸縮にともなって振動する複数の振動領域(31)と、を有する振動部(30)と、
主面(40a)と、主面に開口して振動領域の第2面に隣接し、主面における開口面積が互いに異なることで、共振周波数が互いに異なるように振動領域を規定する複数の空洞部(41)と、を有し、振動部を主面上に支持する支持体(40)と、
を備え、
複数の空洞部のうち、開口面積が最大の空洞部により規定される振動領域である第1振動領域の共振周波数を下限とし、開口面積が最小の空洞部により規定される振動領域である第2振動領域の共振周波数を上限とする、周波数範囲の音波を圧電膜側から放射する。
先ず、図1~図3に基づき、音波スピーカについて説明する。以下においては、振動部と圧電膜(圧電振動子)との積層方向、すなわち支持体(空洞部)の厚み方向をZ方向と示す。Z方向に直交し、複数の振動領域の並び方向をX方向と示す。Z方向およびX方向の両方向に直交する方向を、Y方向と示す。特に断りのない限り、Z方向から平面視した形状、つまりX方向とY方向とにより規定されるXY平面に沿う形状を、単に平面形状と示す。また、Z方向からの平面視を、単に平面視と示すことがある。図1は、本実施形態の音波スピーカを、Z方向において圧電振動子側から見た平面図である。図2は、図1のII-II線に沿う断面図である。図3は、音波スピーカに構成された11種類の素子について、振動領域の半径と共振周波数との関係を示す図である。
本実施形態の音波スピーカ10によれば、振動領域31の第1面30a側に圧電膜21を設け、第1面30aとは反対の第2面30b側に空洞部41を設けている。よって、音波スピーカ10は、圧電膜21側から音波を放射する。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、第1空洞領域41aが空洞部41に一致していた。これに代えて、空洞部41が、第1空洞領域41aに連なる第2空洞領域41bを有してもよい。
本実施形態では、空洞部41が、上記した第2空洞領域41bを有している。第2空洞領域41bは第1空洞領域41aよりも面積が大きいため、第1空洞領域41aと第2空洞領域41bの界面が音波の反射面となる。この界面が、先行実施形態に記載した第1空洞領域41aの裏面40b側の端部に相当する。図8では、界面を一点鎖線で示している。よって、すべての空洞部41において、第1空洞領域41aの厚みt1をλ×1/4未満とすることで、第1空洞領域41aの端部(界面)での反射による定在波、および、他の振動領域31の第2面30bでの反射による定在波が生じるのを抑制することができる。
支持体40が絶縁膜401を含み、空洞部41が半導体基板400から絶縁膜401にわたって形成される例を示したが、これに限定されない。先行実施形態(図2参照)同様、振動部30が半導体膜300と絶縁膜301を有し、支持体40が半導体基板400のみを有する構成において、上記した第2空洞領域41bを適用してもよい。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、複数の空洞部41において、第2空洞領域41bが互いに独立して設けられていた。これに代えて、第2空洞領域41bの少なくともひとつを、複数の第1空洞領域41aに連なる共通の領域としてもよい。
上記したように、第2空洞領域41bの少なくともひとつを、複数の第1空洞領域41aに連なる共通の領域とすると、空洞部41の空間をさらに拡大することができる。これにより、音圧を高めることができる。
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
Claims (11)
- 複数の圧電膜(21)と、
第1面(30a)と、前記第1面とは反対の面である第2面(30b)と、前記第1面上に前記圧電膜が個別に配置され、前記圧電膜の伸縮にともなって振動する複数の振動領域(31)と、を有する振動部(30)と、
主面(40a)と、前記主面に開口して前記振動領域の前記第2面に隣接し、前記主面における開口面積が互いに異なることで、共振周波数が互いに異なるように前記振動領域を規定する複数の空洞部(41)と、を有し、前記振動部を前記主面上に支持する支持体(40)と、
を備え、
前記複数の空洞部のうち、前記開口面積が最大の前記空洞部により規定される前記振動領域である第1振動領域の共振周波数を下限とし、前記開口面積が最小の前記空洞部により規定される前記振動領域である第2振動領域の共振周波数を上限とする、周波数範囲の音波を前記圧電膜側から放射する、音波スピーカ。 - ベース部材(50)をさらに備え、
前記支持体は、前記主面とは反対の面である裏面(40b)を有し、
前記複数の空洞部は、前記裏面にそれぞれ開口し、
前記支持体は、前記複数の空洞部の間で気体を流通可能に、前記ベース部材に固定されている、請求項1に記載の音波スピーカ。 - 前記複数の空洞部は、平面形状を維持しつつ所定の厚みを有し、前記振動領域を規定する第1空洞領域(41a)をそれぞれ有する、請求項2に記載の音波スピーカ。
- 前記第1空洞領域は、前記平面形状が真円の筒形状をなしており、
前記複数の振動領域は、互いに直径が異なる、請求項3に記載の音波スピーカ。 - 音速を、前記上限を規定する前記第2振動領域の共振周波数で除算した値を波長λとすると、
前記第1空洞領域の厚みは、λ×1/4未満である、請求項3または請求項4に記載の音波スピーカ。 - 前記第1空洞領域の厚みは、λ×1/8以下である、請求項5に記載の音波スピーカ。
- 前記複数の空洞部は、前記第1空洞領域に連なるとともに前記裏面に開口し、前記厚みの方向からの平面視において前記第1空洞領域を内包する第2空洞領域(41b)をそれぞれ有する、請求項3~6いずれか1項に記載の音波スピーカ。
- 前記複数の空洞部は、前記第1空洞領域と前記第2空洞領域とにより構成される段差構造をそれぞれ有する、請求項7に記載の音波スピーカ。
- 前記複数の空洞部は、前記第2空洞領域に設けられ、前記裏面から前記主面側に向けて連続的に面積が減少するテーパ構造をそれぞれ有する、請求項7に記載の音波スピーカ。
- 前記第2空洞領域の少なくともひとつは、複数の前記第1空洞領域に連なる共通領域である、請求項7に記載の音波スピーカ。
- 前記複数の空洞部の前記開口面積は、前記音波が可聴周波数を超え、200kHzを上限とする周波数範囲を少なくとも含むように設定されている、請求項1~10いずれか1項に記載の音波スピーカ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020203694A JP7526654B2 (ja) | 2020-12-08 | 音波スピーカ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020203694A JP7526654B2 (ja) | 2020-12-08 | 音波スピーカ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022091026A true JP2022091026A (ja) | 2022-06-20 |
JP7526654B2 JP7526654B2 (ja) | 2024-08-01 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7030536B2 (en) | Micromachined ultrasonic transducer cells having compliant support structure | |
JP5594435B2 (ja) | 超音波トランスデューサ | |
US20120176002A1 (en) | Acoustic transducer and method of driving the same | |
CN111001553B (zh) | 一种可调谐的超声传感器阵列 | |
US10045125B2 (en) | Micro-electromechanical sound transducer with sound energy-reflecting interlayer | |
JP2006516368A (ja) | マイクロ機械加工された超音波トランスデューサ及び製造方法 | |
JP7460343B2 (ja) | トランスデューサ | |
WO2023130914A1 (zh) | 电子设备及声学换能器 | |
US20080212807A1 (en) | Micromachined Acoustic Transducers | |
JP2007251505A (ja) | 超音波探触子、アレイ探触子および超音波探触子の製造方法 | |
WO2021049292A1 (ja) | トランスデューサ | |
WO2021024865A1 (ja) | 圧電素子 | |
JP7526654B2 (ja) | 音波スピーカ | |
JP2022091026A (ja) | 音波スピーカ | |
CN116723754A (zh) | 压电微机械超声换能器及其制作方法 | |
JP2023549917A (ja) | 超音波トランスデューサアレイデバイス | |
JP2022158212A (ja) | 音波スピーカ装置 | |
JP2011182298A (ja) | Memsトランスデューサおよび超音波パラメトリックアレイスピーカー。 | |
JP2012165308A (ja) | 超音波トランスデューサー | |
WO2024051509A1 (zh) | 具有可拉伸膜的mems扬声器、其制造方法以及包括其的电子设备 | |
JP2021044762A (ja) | トランスデューサ | |
WO2023095829A1 (ja) | 超音波トランスデューサ | |
JP2004349816A (ja) | パラメトリックスピーカ | |
JP7253094B1 (ja) | 圧電スピーカ | |
US20230416076A1 (en) | Microelectromechanical Acoustic Pressure-Generating Device with Improved Drive |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230807 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20231016 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20231017 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240321 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240423 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240603 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240625 |