JP5791294B2 - 静電容量型電気機械変換装置 - Google Patents
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Description
Micromachined Ultrasonic Transducer)は、圧電素子の代替品として研究されている。CMUTによると、振動膜の振動を用いて超音波を送信、受信することができ、特に液中において優れた広帯域特性を容易に得ることができる。こうした装置の一つに、シリコン基板上に接合等により形成した単結晶シリコン振動膜を用いる静電容量型電気機械変換装置がある(特許文献1参照)。特許文献1では、シリコン基板の接合を溶融接合で行い、接合後に単結晶シリコン膜を露出させ、溶融接合した膜を有するセルを形成することで作製された静電容量型電気機械変換装置が示されている。
(実施例1)
実施例1の静電容量型電気機械変換装置の構成を図1、図2を用いて説明する。また、この作製方法を図3−1、図3−2を用いて説明する。本実施例の上面構造を示す図1に示す様に、本実施例では、素子101を6個アレイ状に配置している。素子101の大きさは1mm×1mmである。素子101を構成するセル構造102は、20行20列に配置している(図1、図2ではセル構造の個数は省略している)。
実施例2の静電容量型電気機械変換装置の構成を図4、図5を用いて説明する。図5は、図4のC’−D’断面図である。図4に示す様に、周回溝以外の構造は、実施例1と同等である。図4では、溝として、第二の溝104と第三の溝105を設ける。溝が一本(一重)の場合よりも、溝を二本(二重)以上設けることで、振動膜の変形量バラツキを更に低減することができる。図4で設けている溝はほぼ周回する溝であるが閉じてはおらず、始点と終点が異なっている。始点と終点の間は45μmである。溝の始点と終点が異なることで、溝の始点と終点の間に配線12を形成できる。第二の溝104と第三の溝105の幅は、セル構造の直径と同等の45μmである。
実施例3の静電容量型電気機械変換装置の構成を図6、図7を用いて説明する。図7は、図6のE’−F’断面図である。本実施例では、実施例2と同等の溝を設け、溝上の単結晶シリコン膜を除去することで、素子と溝を電気的に絶縁している。
Claims (15)
- シリコン基板と、振動膜と、前記シリコン基板の一方の表面と前記振動膜との間に間隙が形成されるように前記振動膜を支持する振動膜支持部と、で形成されるセル構造を、少なくとも一つ以上含む素子を複数有し、
前記素子の周囲に、前記振動膜支持部と共通の層に前記素子毎に独立に形成された溝が配されていることを特徴とする静電容量型電気機械変換装置。 - 前記振動膜は単結晶シリコン振動膜であることを特徴とする請求項1に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記素子と前記溝は、前記素子の周囲を囲んで閉じた分離溝を前記振動膜に形成すること、或いは前記溝上に前記振動膜が存在しないようにすることで、電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝は、連続的に閉じて前記素子を周回することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝を横切って、前記素子の電極と繋がった電気配線が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝は、始点と終点とを有し、両点の間の前記共通の層には形成されていないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝の始点と終点との間の前記共通の層上に、前記素子の電極と繋がった電気配線が形成されていることを特徴とする請求項6に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝は、前記素子の周囲に複数重、並行して形成されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記共通の層は、絶縁層であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記素子の最外周のセル構造の端面と前記溝の端面との距離が、前記間隙の直径の0.5から2.0倍の距離であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝を設ける領域が、50μm以上であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝の幅が前記間隙の直径よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝の外側に、前記素子と繋がった電気配線が引き出されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記複数の素子における素子間に前記電気配線が引き出されていることを特徴とする請求項13に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記溝は、前記振動膜支持部と共通の層の端部に達していないことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
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