(57)【要約】【課題】振動膜と圧電素子が剥離しにくく音圧特性に優れた圧電型発音装置を提供する。【解決手段】樹脂からなる振動膜と、前記振動膜の端部を支持する支持部と、平面視で前記支持部と重ならない前記振動膜上の領域に接着剤を介さずに前記振動膜と結合され、少なくとも圧電素子を含む振動膜駆動手段と、を備える圧電型発音装置。【選択図】図１
2011166365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる振動膜と、
前記振動膜の端部を支持する支持部と、
平面視で前記支持部と重ならない前記振動膜上の領域に接着剤を介さずに前記振動膜と結合され、少なくとも圧電素子を含む振動膜駆動手段と、
を備える圧電型発音装置。
【請求項２】
前記振動膜駆動手段は、無機材料からなる補強膜と前記圧電素子とが積層された構造体であって、前記補強膜が接着剤を介さずに前記振動膜と結合している、
請求項１に記載の圧電型発音装置。
【請求項３】
前記振動膜駆動手段の少なくとも一部は、前記振動膜に埋め込まれている、
請求項１または２に記載の圧電型発音装置。
【請求項４】
基板層の表面上に熱硬化性の樹脂層を形成するステップと、
支持基板上において振動膜駆動手段を形成するステップと、
前記樹脂層の表面に前記振動膜駆動手段が接した状態において前記樹脂層を加熱するステップと、
平面透視において前記振動膜駆動手段を内包する通孔を有する保護膜を前記基板層の裏面に形成するステップと、
前記通孔から露出している前記基板層を前記裏面からエッチングすることにより前記樹脂層を露出させるステップと、
前記保護膜を除去するステップと、
を含む圧電型発音装置の製造方法。
【請求項５】
基板層の表面上に振動膜駆動手段を形成するステップと、
前記基板層と前記振動膜駆動手段の表面に熱硬化性の樹脂層を形成するステップと、
前記樹脂層を加熱するステップと、
平面透視において前記振動膜駆動手段を内包する通孔を有する保護膜を前記基板層の裏面に形成するステップと、
前記保護膜から露出している前記基板層を前記裏面からエッチングすることにより前記樹脂層と前記振動膜駆動手段とを露出させるステップと、
前記保護膜を除去するステップと、
を含む圧電型発音装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電型発音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動膜と一体の圧電素子を駆動することによって音を発生させる圧電型発音装置が知られている。樹脂からなる振動膜に圧電素子を結合して圧電型発音装置を構成すると、最低次モードを含む複数の低次モードで低い周波数帯域の共振が得られるため、低い周波数帯域での音圧レベルが高くなる。特許文献１には樹脂からなる振動膜に圧電素子を熱硬化性接着剤によって接着した圧電型発音装置が開示されている。特許文献２には樹脂からなる振動膜の一方に予め感圧性粘着剤からなる粘着層を形成しておき、振動膜の粘着層に圧電素子を貼り付けるとともに圧電素子の外周部を熱硬化性接着剤によって結合した圧電型発音装置が開示されている。特許文献２に開示された圧電型発音装置においては、振動膜と圧電素子の間に介在させる熱硬化性接着剤のはみ出しや膜厚のばらつきや接着剤の硬化による音圧特性の劣化を予め形成される粘着層によって解決するとともに、粘着層のみで樹脂膜と圧電素子を結合する際の結合力の不足を少量の熱硬化性接着剤によって補われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１２３９１号公報
【特許文献２】特許４２０３９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２に記載されているようにたとえ熱硬化性接着剤の使用量を低減することによって音圧特性の低下を抑制できるとしても、熱硬化性接着剤を樹脂からなる振動膜に付する以上、音圧特性の低下を避けることはできず、また、熱硬化性接着剤の量のばらつきによって音圧特性がばらつくことも否めない。
【０００５】
本発明は、振動膜と圧電素子が剥離しにくく音圧特性に優れた圧電型発音装置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】
【０００６】
（１）前記目的を達成するための圧電型発音装置は、樹脂からなる振動膜と、前記振動膜の端部を支持する支持部と、平面視で前記支持部と重ならない前記振動膜上の領域に接着剤を介さずに前記振動膜と結合され、少なくとも圧電素子を含む振動膜駆動手段と、を備える。
本発明によると、接着剤を用いずに圧電素子と樹脂からなる振動膜とを接着剤を介さずに直接結合するため音圧特性に優れた圧電型発音装置を実現できる。また粘着性接着剤を用いない直接結合であるため圧電素子が剥離しにくい圧電型発音装置を実現することができる。
【０００７】
（２）前記目的を達成するための圧電型発音装置において、前記振動膜駆動手段は、無機材料からなる補強膜と前記圧電素子とが積層された構造体であって、前記補強膜が接着剤を介さずに前記振動膜と結合していてもよい。
振動膜とその中央部に結合された振動膜駆動手段の全体で１つの腹（antinode）が現れる最低次モードでは、樹脂からなる振動膜のヤング率が共振周波数を決定する支配的要素となる。次の低次モードでは、振動膜において２つの腹と振動膜駆動手段において１つの腹が現れ、最低次モードに比べると振動膜駆動手段のヤング率が共振周波数に与える影響が大きくなる。そして、ヤング率が大きな物体ほど共振周波数は高くなるため、振動膜駆動手段のヤング率と振動膜のヤング率との差が大きくなるほど最低次モードの共振周波数と次の低次モードの共振周波数との差が大きくなる。本発明によると、樹脂からなる振動膜の中央部に結合されている振動膜駆動手段において圧電素子と無機材料からなる補強膜が積層しているため、振動膜駆動手段が圧電素子のみからなる場合に比べると最低次モードの共振周波数と次の低次モードの共振周波数との差が大きくなる。したがって本発明によると、最低次モードと次の低次モードの間で最も振幅が落ち込む周波数が、振動膜駆動手段が圧電素子のみからなる場合に比べて高くなる。音圧は周波数の二乗に比例し振幅に比例するため、振幅が落ち込む周波数が高くなるほど、振幅の落ち込みによる音圧レベルの落ち込みは小さくなる。また振動膜を樹脂から構成する場合には、最低次モードの共振周波数が低くなるため、低い周波数帯域での音圧レベルを上げることができる。一方、最低次モードの共振周波数が低くなるほど次の低次モードまでの帯域での振幅の落ち込みによる音圧レベルの落ち込みは顕著になる。しかし本発明によると、最低次モードの共振周波数と次の低次モードの共振周波数との差が大きくなるため、最低次モードの共振周波数から次の低次モードの共振周波数までの帯域で振幅が最も落ち込む周波数が高くなり、音圧レベルのばらつきを低い周波数帯域で小さくすることができる。
【０００８】
（３）前記目的を達成するための圧電型発音装置において、前記振動膜駆動手段の少なくとも一部は、前記振動膜に埋め込まれていてもよい。
振動膜駆動手段を振動膜に埋め込むことによって圧電素子を含む振動膜駆動手段がさらに剥離しにくくなる。
【０００９】
（４）前記目的を達成するための圧電型発音装置の製造方法は、基板層の表面上に熱硬化性の樹脂層を形成するステップと、支持基板上において振動膜駆動手段を形成するステップと、前記樹脂層の表面に前記振動膜駆動手段が接した状態において前記樹脂層を加熱するステップと、平面透視において前記振動膜駆動手段を内包する通孔を有する保護膜を前記基板層の裏面に形成するステップと、前記通孔から露出している前記基板層を前記裏面からエッチングすることにより前記樹脂層を露出させるステップと、前記保護膜を除去するステップと、を含む。
本発明によると、圧電素子が剥離しにくく音圧特性に優れた圧電型発音装置を簡素な工程によって製造することができる。なお表面と裏面の関係は、いうまでもなく相対的なものである。例えば基板層の一方の主面（層界面）を表面とすると他方の主面（層界面）が基板層の裏面に相当する。また樹脂層の一方の主面を表面とすると他方の主面が樹脂層の裏面に相当する。
【００１０】
（６）前記目的を達成するための圧電型発音装置の製造方法は、基板層の表面上に振動膜駆動手段を形成するステップと、前記基板層と前記振動膜駆動手段の表面に熱硬化性の樹脂層を形成するステップと、前記樹脂層を加熱するステップと、平面透視において前記振動膜駆動手段を内包する通孔を有する保護膜を前記基板層の裏面に形成するステップと、前記保護膜から露出している前記基板層を前記裏面からエッチングすることにより前記樹脂層と前記振動膜駆動手段とを露出させるステップと、前記保護膜を除去するステップと、を含む。
本発明によると、圧電素子がさらに剥離しにくく音圧特性に優れた圧電型発音装置を簡素な工程によって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは本発明の第一実施形態にかかる断面図であって、図１Ｂに示す１Ａ−１Ａ線断面図である。図１Ｂは本発明の第一実施形態にかかる平面図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる折れ線グラフである。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかる断面図である。
【図７】本発明の第一実施形態の変形例にかかる平面図である。
【図８】本発明の第一実施形態の変形例にかかる断面図である。
【図９】本発明の第一実施形態の変形例にかかる断面図である。
【図１０】本発明の第一実施形態の変形例にかかる断面図である。
【図１１】本発明の第一実施形態の変形例にかかる断面図である。
【図１２】本発明の第二実施形態にかかる断面図である。
【図１３】本発明の第二実施形態にかかる断面図である。
【図１４】本発明の第二実施形態にかかる断面図である。
【図１５】本発明の第二実施形態にかかる断面図である。
【図１６】本発明の第二実施形態にかかる断面図である。
【図１７】本発明の第三実施形態にかかる断面図である。
【図１８】本発明の第三実施形態にかかる折れ線グラフである。
【図１９】本発明の第三実施形態にかかる折れ線グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
【００１３】
１．第一実施形態
（構成）
図１に本発明の第一実施形態にかかる圧電型発音装置１を示す。圧電型発音装置１は半導体製造プロセスを用いて製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）であって、図示しないケースに収容され、携帯型電子機器のスピーカーとして用いられる。このため圧電型発音装置１はダイナミックスピーカーに比べて薄く構成される。圧電型発音装置１は支持部１０と振動膜１２と圧電素子１６とを備える。
【００１４】
支持部１０は基板層１００からなる。基板層１００には断面が矩形の孔１０ａが形成されているため、支持部１０は矩形枠の形態を有する。支持部１０は振動膜１２が振動することによっては変形しない程度の十分な剛性を備えている。孔１０ａの断面は円形でもよい。基板層１００は単結晶珪素、多結晶珪素、二酸化珪素、セラミックス（ジルコニア、アルミナなど）、ガラス、ガラスセラミックス、金属（銅、ステンレス）、樹脂などからなる。
【００１５】
振動膜１２は樹脂層１０１からなる。樹脂層１０１の外周部は支持部１０に対して環状に直接結合している。すなわち振動膜１２は樹脂層１０１のうち支持部１０の内側に張り渡されている部分であって、振動膜１２の振動端（端部）は、支持部１０によって支持され、孔１０ａの断面形状によってその形状が決まる。振動膜１２は支持部１０の孔１０ａの底を構成している。振動膜１２は、厚さ０．５μｍ以上１００μｍ以下のポリイミド、ＳＢＲ（スチレンブタジエン系ゴム）、シリコンエラストマー、ＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride）等の熱硬化性樹脂からなり、ヤング率が０．０１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下に設定される。
【００１６】
振動膜駆動手段としての圧電素子１６は図示しない２層の電極間に圧電層が挟み込まれた構造を有し、外周が矩形の板状である。圧電素子１６は下層の電極において振動膜１２に接着剤を介さずに直接結合している。圧電層はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの圧電材料からなり、厚さは例えば３μｍ程度に設定する。電極層はそれぞれが例えば白金（Ｐｔ）からなり、厚さは例えば０．１μｍ程度に設定する。
【００１７】
（作動）
このように構成された圧電型発音装置１は次のように作動する。図示しない導線を介して圧電素子１６に音声波の駆動電圧を印加すると圧電素子１６が面内方向（図１Ｂにおいて紙面と平行な方向）に伸縮する。すると、圧電素子１６と一体に振動膜１２が振動し、振動膜１２から音が送波される。
【００１８】
図２は振動膜１２の厚さと最低次の共振周波数ｆ０との関係を示すグラフである。実線の折れ線（１）は振動膜１２に圧電素子１６が接着剤を介さずに直接結合された本発明の実施例である。破線の折れ線（２）は振動膜１２と圧電素子１６とが熱硬化性接着剤によって結合された比較例である。比較例において接着剤が硬化した接着層は、厚さが３０μｍ、ヤング率が０．１ＧＰａである。それぞれ折れ線（１）、（２）の特性を示す実施例と比較例において、接着層の有無以外の構成は次のように一致させている。
圧電層の厚さ：３μｍ
圧電層のヤング率：９０ＧＰａ
圧電素子の外周寸法：９ｍｍ×９ｍｍ
振動膜の振動端寸法：１０ｍｍ×１０ｍｍ
【００１９】
振動膜１２に圧電素子１６が直接結合している実施例では、折れ線（１）が示すように振動膜１２の厚さに関わらず、振動膜１２に圧電素子１６が接着剤によって結合している比較例に比べてｆ０が低くなる。そして振動膜１２に圧電素子１６が直接結合している実施例では、振動膜１２の厚さを１０μｍ以下に設定することによってｆ０が５００Ｈｚ以下になる。音圧レベルの落ち込みは周波数が低くなるほど顕著になるため、ｆ０を５００Ｈｚ以下に調整できると、低音域でも実用的な音圧を得ることができる。また振動膜１２に圧電素子１６が直接結合している実施例では、振動膜と圧電素子の間に介在させる接着剤のはみ出しや膜厚のばらつきや接着剤の硬化による音圧特性の劣化を防止できる。また振動膜１２に圧電素子１６が直接結合している実施例では、振動膜１２に圧電素子１６を粘着性接着剤によって結合する場合に比べて振動膜１２と圧電素子１６との結合力が強いため、圧電素子１６の外周と振動膜１２とを接着剤によって結合しなくても振動膜１２から圧電素子１６が剥離しにくい。
【００２０】
（製造方法）
次に図３から図６に基づいて上述した圧電型発音装置１の製造方法を説明する。
はじめに図３に示すように単結晶珪素からなる基板層１００の表面上に液状の樹脂層１０１を形成し、加熱によって半硬化させる。具体的には例えば、塗布、スピンコーティング、ディッピング、スプレー、蒸着、印刷等によって液状のポリイミド膜を形成した後に２５０℃から３００℃に加熱し、樹脂層１０１を部分的にイミド化して半硬化させることによって、半硬化したポリイミド膜を形成する。半硬化したポリイミドフィルムを基板層１００の表面にラミネートして半硬化した樹脂層１０１を形成してもよい。
【００２１】
次に、半硬化した樹脂層１０１に図４に示すように圧電素子１６を押し付け、圧電素子１６が押し付けられた状態で樹脂層１０１をさらに加熱することによって完全に硬化させる。具体的には例えば、直径４インチのウエハあたりに１ｔの加重で圧電素子１６を樹脂層１０１に押し付けた状態で３５０℃で１０分間加熱することによって樹脂層１０１を完全にイミド化して硬化させる。
【００２２】
圧電素子１６は、下層の電極となる白金層、圧電層、上層の電極となる白金層をスパッタ法などを用いて支持基板上に順に積層し、保護膜を用いたエッチングによってパターニングすることによって形成される。圧電素子１６が単体で取り扱えないほどに薄い場合には、支持基板と相対的に弱い結合力で結合している圧電素子１６を相対的に強い結合力で樹脂層１０１に結合し、樹脂層１０１に結合した圧電素子１６から支持基板を剥離すればよい。
【００２３】
次に図５に示すようにフォトレジストからなる所定パターンの保護膜Ｒ１を基板層１００の裏面上に形成する。続いて図６に示すように、基板層１００の保護膜Ｒ１から露出している部分をウェットエッチングやＤｅｅｐ−ＲＩＥによって除去することによって孔１０ａを形成し、樹脂層１０１の振動膜となる部分を孔１０ａから露出させる。続いて保護膜Ｒ１をアセトンにより剥離させるか、Ｏ２プラズマによるアッシングによって除去する。その後にダイシングによって基板層１００および樹脂層１０１をダイ毎に分断する等の後工程を実施すると図１に示す圧電型発音装置１が完成する。
【００２４】
（変形例）
樹脂層１０１の材料に感光性ポリイミドを用い、樹脂層１０１を図７、図８に示すようにパターニングしてもよい。すなわち図７に示す圧電型発音装置２のように樹脂層１０１に通孔１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈを形成することによって、振動膜を圧電素子１６の４辺と支持部１０とをそれぞれ独立して接続している４つの部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに分断してもよい。また図８に示す圧電型発音装置３のように振動膜１２の中央部に通孔１２ｊを形成し、通孔１２ｊの周囲において振動膜１２と圧電素子１６とを直接結合してもよい。
【００２５】
樹脂層１０１の材料としてシリコンエラストマーを用いる場合には、基板上でシリコンエラストマーを半硬化させる工程は必要はなく、シリコンエラストマーを基板層１００に塗布することによって半硬化した樹脂層１０１を形成し、樹脂層１０１に圧電素子１６を押し付けた後に１５０℃程度に加熱して樹脂層１０１を完全硬化させればよい。
【００２６】
また図９に示す圧電型発音装置４のように振動膜１２に圧電素子１６を埋め込んでもよい。このとき振動膜１２の表面と圧電素子１６の表面とが平坦に連続するまで圧電素子１６の全体を振動膜１２に埋め込んでもよいし、振動膜１２の表面から圧電素子１６の表面が突出するように圧電素子１６の一部を振動膜１２に埋め込んでもよい。圧電素子１６の一部または全部を振動膜１２に埋め込むことによって圧電素子１６と振動膜１２との接触面積が増大するため、圧電素子１６と振動膜１２との結合力を増大させることができる。振動膜１２に圧電素子１６を埋め込む深さは、樹脂層１０１に圧電素子１６を押し付ける前に樹脂層１０１を半硬化させるための加熱条件によって調整することができる。すなわち、半硬化した樹脂層１０１の硬度を加熱温度および加熱時間によって調整することによって、振動膜１２に圧電素子１６を埋め込む深さを調整することができる。また半硬化した樹脂層１０１に圧電素子１６を押し付ける加重を調整することによっても、振動膜１２に圧電素子１６を埋め込む深さを調整することができる。
【００２７】
また樹脂層１０１を形成する前に、図１０に示すように基板層１００に孔１０ａを形成するとともに孔１０ａに犠牲材１０５を埋め込んでおいてもよい。例えばまず、ステンレス鋼からなる基板層１００に孔１０ａを形成する。続いて、孔１０ａに犠牲材１０５として銅（Ｃｕ）を埋め込む。続いて犠牲材１０５の表層を除去することによって犠牲材１０５の表面と基板層１００の表面とを平坦に連続させる。続いて基板層１００と犠牲材１０５の表面上に樹脂層１０１を形成し、樹脂層１０１に圧電素子１６を結合する。その後、犠牲材１０５を選択的にエッチングすることによって孔１０ａを再構成すればよい。
【００２８】
また基板層１００を多層構造にしてもよい。例えば単結晶珪素からなるウエハの表面を熱酸化することによって厚さ１００ｎｍの二酸化珪素層を形成することによって、図１１に示す圧電型発音装置５のように単結晶珪素からなる半導体層１００ａと二酸化珪素からなる絶縁層１００ｂとから基板層１００を構成してもよい。
【００２９】
２．第二実施形態
第一実施形態では振動膜を構成する樹脂層を基板層の表面上に形成し、樹脂層の表面に圧電素子を結合する圧電型発音装置の製造方法について説明したが、基板層に圧電素子を結合した後に圧電素子に樹脂層を結合させてもよい。以下、基板層に圧電素子を結合した後に圧電素子に樹脂層を結合させる製造方法について図１２から図１６を参照しながら説明する。
【００３０】
はじめに図１２に示すように基板層１００の表面上に圧電素子１６を形成する。具体的には、単結晶珪素、セラミックス（ジルコニア、アルミナ等）などからなる基板層１００の表面上に下層の電極となる白金層、圧電層、上層の電極となる白金層をスパッタ法などを用いて順に積層し、保護膜を用いたエッチングによってパターニングする。あらかじめ形成しておいた圧電素子１６を基板層１００の表面に接着剤を用いて結合してもよい。基板層１００に圧電素子１６を接着する場合には、ガラス、ガラスセラミックス、金属、樹脂等によって基板層１００を構成してもよい。
【００３１】
次に図１３に示すように圧電素子１６を覆い完全硬化した樹脂層１０６を基板層１００と圧電素子１６の表面上に形成する。具体的には、塗布、スピンコーティング、ディッピング、スプレー、蒸着、印刷等によって液状のポリイミド膜を形成した後に３５０℃で１０分間加熱することによって完全硬化した樹脂層１０６を形成する。このとき樹脂層１０６の材料として感光性ポリイミドを用い、圧電素子１６の中央部を露出させる通孔を樹脂層１０６に形成してもよい。また半硬化したポリイミドフィルムを基板層１００と圧電素子１６の表面にラミネートして半硬化した樹脂層１０６を形成した後に、樹脂層１０６を圧電素子１６に押し付けた状態において、加熱によって樹脂層１０６を完全硬化させるとともに圧電素子１６と樹脂層１０６とを完全に結合してもよい。
【００３２】
次に図１４に示すように第一実施形態と同様に保護膜Ｒ１を形成する。続いて、図１５に示すように保護膜Ｒ１を用いて基板層１００に孔１０ａを形成し、樹脂層１０６の振動膜１２を孔１０ａから露出させる。続いて第一実施形態と同様に保護膜Ｒ１を除去する。
その後にダイシングによって基板層１００および樹脂層１０６をダイ毎に分断する等の後工程を実施すると図１６に示す圧電型発音装置７が完成する。このように製造される圧電型発音装置６においては、圧電素子１６が振動膜１２よりも基板層１００側に位置することになる。
【００３３】
３．第三実施形態
第一実施形態および第二実施形態では、圧電素子そのものを振動膜駆動手段として振動膜に直接結合する構成を説明したが、図１７に示す圧電型発音装置８のように無機材料からなる補強膜１４と圧電素子１６とを直接結合した積層構造体を振動膜駆動手段１５として振動膜１２に直接結合してもよい。
【００３４】
振動膜駆動手段１５は、振動膜１２を振動させる駆動要素であって、矩形の板または膜の形態を有し、支持部１０から離れた振動膜１２の中央部に直接結合している。振動膜駆動手段１５は、それぞれの厚さ方向に積層された補強膜１４と圧電素子１６とからなり、補強膜１４において振動膜１２と直接結合している。補強膜１４は矩形の板形態を有し、圧電素子１６の下層の電極と振動膜１２とに結合している。補強膜１４は、硬くかつ軽く構成することが好ましい。具体的には例えば、厚さは１μｍ以上１００μｍ以下、ヤング率は５０Ｇｐａ以上３００ＧＰａ以下の範囲において、単結晶珪素、酸化珪素、多結晶珪素、セラミック（ジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）など）、金属（Ｃｕなど）などから補強膜１４を形成する。補強膜１４は振動膜１２よりも圧電素子１６よりもヤング率が大きく圧電素子１６よりも密度が小さくなることが好ましい。またセラミック系の材料は耐熱性が高いため補強膜１４の材料にすると製造時に扱いやすくなる。
【００３５】
図１８は圧電型発音装置１の周波数特性を示す折れ線グラフであって横軸に周波数をとり縦軸に音圧レベルをとっている。最低次の共振周波数をｆ０、次の低次の共振周波数をｆ１、ｆ０とｆ１の間で最も音圧レベルが落ち込む周波数をｆ０１として記した。折れ線（１）、（２）、（３）の特性を示した圧電型発音装置１の寸法はそれぞれ下の表１のように設定した。
【表１】
2011166365.tif 000003
【００３６】
図１９は振動膜駆動手段１５において補強膜が積層されている実施例と補強膜が積層されていない比較例とで圧電型発音装置の周波数特性を示した折れ線グラフであって横軸に周波数をとり縦軸に音圧レベルをとっている。折れ線（４）、（５）の特性を示した圧電型発音装置の寸法は下の表２のように設定した。なお、表２に記載されていない事項については、折れ線（１）、（２）、（３）の特性を示した圧電型発音装置１と、折れ線（４）、（５）の特性を示した圧電型発音装置のその他の形態や寸法や駆動電圧などは一致させている。
【表２】
2011166365.tif 000004
【００３７】
折れ線（１）、（２）、（３）の特性を比較すると、補強膜１４が厚くなるほど最低次の共振周波数ｆ０と次の低次の共振周波数ｆ１との差ｄが大きくなることがわかる。その結果、折れ線（１）と折れ線（３）の特性のように、最低次の共振周波数がほぼ一致している場合にはｆ０とｆ１の間で最も音圧レベルが落ち込む周波数ｆ０１は補強膜１４が厚くなるほど高くなる。また折れ線（４）、（５）の特性を比較すると、補強膜を追加することによって周波数ｆ０１が高くなることがわかる。これらのことから、振動膜駆動手段１５に補強膜１４を追加することによってｆ０とｆ１の間における音圧レベルの落ち込みが抑制されることがわかる。
【００３８】
音圧レベルの落ち込みは周波数が低いほど顕著になるため、ｆ０とｆ１の間における音圧レベルの落ち込みを抑制すると、より高い周波数での音圧レベルの落ち込みも抑制される傾向にある。すなわち、ｆ０とｆ１の間における音圧レベルの落ち込みを抑制すると、全体としても音圧レベルのばらつきを小さくすることができ、フラットな周波数特性を得ることができる。
【００３９】
また、材料特性が異なる圧電素子１６と補強膜１４の形態を別々に設計できるため圧電素子１６のみで振動膜駆動手段１５を構成する場合に比べて設計自由度が高く周波数特性の最適化が可能である。そして圧電素子１６より密度が小さくヤング率が大きな単結晶珪素などを補強膜１４の材質とすることにより振動膜１２に対する振動膜駆動手段１５の強度的負担を抑制しつつ振動膜駆動手段１５全体のヤング率を大きくすることができる。
なお、振動膜駆動手段１５は圧電素子１６において振動膜１２と直接結合してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１：圧電型発音装置、２：圧電型発音装置、３：圧電型発音装置、４：圧電型発音装置、５：圧電型発音装置、６：圧電型発音装置、７：圧電型発音装置、８：圧電型発音装置、１０：支持部、１０ａ：孔、１２：振動膜、１２ｅ：通孔、１２ｆ：通孔、１２ｇ：通孔、１２ｈ：通孔、１２ｊ：通孔、１４：補強膜、１５：振動膜駆動手段、１６：圧電素子、１００：基板層、１００ａ：半導体層、１００ｂ：絶縁層、１０１：樹脂層、１０５：犠牲材、１０６：樹脂層、Ｒ１：保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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