(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の主面に開口が形成され、前記開口に連通する空間が内部に形成されたハウジング部材と、
前記ハウジング部材の前記開口を覆う板部材と、
前記ハウジング部材の前記主面に前記板部材を接合する接合部材と、
を備え、
前記板部材が変形した状態で前記接合部材によって前記ハウジング部材に固定された、板部材支持装置を製造する方法において、
前記ハウジング部材の前記主面の少なくとも一部に、未硬化の前記接合部材によって、前記板部材が前記ハウジング部材の前記開口を覆うように仮固定された組立体を、前記ハウジング部材の前記空間の内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態になるように保ちながら、加熱する第１の工程と、
前記ハウジング部材の前記空間を密閉した状態で前記組立体を冷却して、前記ハウジング部材の前記空間の内部の圧力を減圧し、前記板部材を前記ハウジング部材の前記空間側に凹んだ形状に変形させる第２の工程と、
前記板部材を変形させた状態で、前記接合部材を硬化させて前記板部材を前記ハウジング部材に固定する第３の工程と、
を備えたことを特徴とする、板部材支持装置の製造方法。
【請求項２】
前記接合部材はガラス転移温度を有する材料からなり、
前記第１の工程において、前記接合部材のガラス転移温度より高温になるように、前記組立体を加熱し、
前記第２の工程において、前記接合部材のガラス転移温度より低温になるように、前記組立体を冷却することを特徴とする、請求項１に記載の板部材支持装置の製造方法。
【請求項３】
前記接合部材が熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする、請求項２に記載の板部材支持装置の製造方法。
【請求項４】
前記板部材は、
矩形形状の第１部分と、
前記第１部分の対向する一対の辺との間に隙間を設けて前記第１部分の両側に配置された第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との間の前記隙間に配置されている封止部材と、
を含み、
前記封止部材は、前記第１部分の変形が所定の大きさに達するまで、前記第１部分と前記第２部分との間の前記隙間を封止する一方、前記第１部分の変形が所定の大きさを越えると、前記第１部分と前記第２部分との間の前記隙間の封止を解除するように構成され、前記第１の工程において前記ハウジング部材の前記空間の内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態になるように保ち、前記第２の工程において前記封止部材が前記第１部分と前記第２部分の間を封止することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の板部材支持装置の製造方法。
【請求項５】
前記ハウジング部材は、前記ハウジング部材の前記空間と外部とを連通させる連通部を有し、
前記第１の工程において、加熱に伴い、前記連通部から前記ハウジング部材の前記空間内の気体が排出され、
前記第２の工程において、封止部材を前記連通部に充填して、前記連通部を封止することにより、前記ハウジング部材の前記空間を密閉することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の板部材支持装置の製造方法。
【請求項６】
前記封止部材は、シリコーンゲルからなることを特徴とする、請求項４又は５に記載の板部材支持装置の製造方法。
【請求項７】
前記板部材が圧電セラミックスからなることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の板部材支持装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、板部材が支持されている構造を有する板部材支持装置の製造方法に関し、詳しくは、支持されている板部材が曲面形状を有する板部材支持装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板部材が曲面形状を有する板部材支持装置を製造する方法が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された製造方法は、未硬化の紫外線硬化樹脂の上面に、下面に凹部が形成された部材を密着させた状態で大気より気圧を低くすることによって、凹部内の空気を膨張させ、未硬化の紫外線硬化樹脂の上面に凹部を形成する工程と、紫外線光を照射することにより紫外線硬化樹脂を硬化する工程と、凹部が形成された部材をはく離する工程とを有する、マイクロレンズ等の光学素子の製造方法である。
【０００４】
また、特許文献２に開示された製造方法は、半球状の凹部と空気吸引孔とを有する金型の上に、凹部を覆うようにセラミックグリーンシートを配置した後に、空気吹込み孔を有する蓋で金型を覆う工程と、蓋で覆った状態で、空気吹込み孔から高圧空気を吹き込むことにより、空気圧によりセラミックグリーンシートを金型の凹部に沿わせて曲面形状に形成する工程と、セラミックグリーンシートを金型から取出した後に焼成する工程とを有する、圧電センサ等の圧電装置の製造方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１５２１７号公報
【特許文献２】特開平４−１９８８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、光や音波などを検出する板部材支持装置では、セラミックスや樹脂からなる薄板の板部材を曲面形状にすることにより、指向角を広くしたり、感度を上げたりできる。そこで、曲面形状を有する板部材を作製することが考えられる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された製造方法は、板部材の材料が光硬化性を有するものに限定される。また、特許文献２に開示された製造方法は、焼結工法を用いるため、板部材の材料がセラミックスに限定されるとともに、板部材以外の部材の材料がセラミックスからなる板部材の焼結温度に耐えうるものに限定される。
【０００８】
本発明は、かかる実情に鑑み、板部材の材料が光硬化性を有するものやセラミックスに限定されることなく、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものに限定されることなく、曲面形状を有する板部材が支持されている構造を有する板部材支持装置を製造することができる、板部材支持装置の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した板部材支持装置の製造方法を提供する。
【００１０】
板部材支持装置の製造方法は、少なくとも一方の主面に開口が形成され、開口に連通する空間が内部に形成されたハウジング部材と、ハウジング部材の開口を覆う板部材と、ハウジング部材の主面に板部材を接合する接合部材とを備え、板部材が変形した状態で接合部材によってハウジング部材に固定された、板部材支持装置を製造する方法である。板部材支持装置を製造する方法は、ハウジング部材の主面の少なくとも一部に、未硬化の接合部材によって、板部材がハウジング部材の開口を覆うように仮固定された組立体を、ハウジング部材の空間の内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態になるように保ちながら、加熱する第１の工程と、ハウジング部材の空間を密閉した状態で組立体を冷却して、ハウジング部材の空間の内部の圧力を減圧し、板部材をハウジング部材の空間側に凹んだ形状に変形させる第２の工程と、板部材を変形させた状態で、接合部材を硬化させて板部材をハウジング部材に固定する第３の工程とを備える。
【００１１】
上記製造方法によれば、組立体の加熱、冷却により、ハウジング部材の内部の空間の圧力を制御して板部材を変形させた後、接合部材を硬化させて、板部材をハウジング部材に固定する。接合部材が硬化した後は、ハウジング部材の内部の空間が外部と連通しても、板部材は、変形による曲面形状を有する状態を保持する。板部材の材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されることはない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。
【００１２】
好ましくは、接合部材はガラス転移温度を有する材料からなり、第１の工程において、接合部材のガラス転移温度より高温になるように、組立体を加熱する。第２の工程において、接合部材のガラス転移温度より低温になるように、組立体を冷却する。
【００１３】
この場合、第２の工程において板部材を容易に変形させることができる。また、第３の工程において板部材をハウジング部材に容易に固定することができる。
【００１４】
好ましくは、前記接合部材が熱硬化性樹脂を含む。
【００１５】
この場合、組立体を加熱、冷却した後、接合部材を硬化させることが容易である。
【００１６】
好ましくは、板部材は、矩形形状の第１部分と、第１部分の対向する一対の辺との間に隙間を設けて第１部分の両側に配置された第２部分と、第１部分と第２部分との間の隙間に配置されている封止部材とを含む。封止部材は、第１部分の変形が所定の大きさに達するまで、第１部分と第２部分との間の隙間を封止する一方、第１部分の変形が所定の大きさを越えると、第１部分と第２部分との間の隙間の封止を解除するように構成されている。封止部材は、第１の工程においてハウジング部材の空間の内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態になるように保ち、第２の工程において封止部材が第１部分と第２部分の間を封止する。
【００１７】
この場合、ハウジング部材の内部の空間について、圧力や封止の制御が容易である。
【００１８】
好ましくは、ハウジング部材は、ハウジング部材の空間と外部とを連通させる連通部を有する。第１の工程において、加熱に伴い、連通部からハウジング部材の空間内の気体が排出される。第２の工程において、封止部材を連通部に充填して、連通部を封止することにより、ハウジング部材の空間を密閉する。
【００１９】
この場合、ハウジング部材の内部の空間について、圧力や密閉の制御が容易である。
【００２０】
好ましくは、封止部材は、シリコーンゲルからなる。
【００２１】
シリコーンゲルは耐熱性を有し、変形しやすいため、封止部材に好適である。
【００２２】
好ましくは、板部材が圧電セラミックスからなる。
【００２３】
この場合、圧電セラミックスからなる板部材の曲面により、指向角を広くしたり、感度を上げたりした圧電マイクロフォン等を提供できる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、板部材の材料が光硬化性を有するものやセラミックスに限定されることなく、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものに限定されることなく、曲面形状を有する板部材が支持されている構造を有する板部材支持装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係る板部材支持装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る板部材支持装置の製造工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る板部材支持装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施例２に係る板部材支持装置の要部断面図である。
【図５】本発明の実施例３に係る板部材支持装置の分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例４に係る板部材支持装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。
【００３５】
＜実施例１＞  実施例１の板部材支持装置の製造方法について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は、実施例１の板部材支持装置１０の構成を模式的に示す断面図である。
【００３７】
板部材支持装置１０は、ハウジング部材１２と、板部材１４と、接合部材１６とを備える。
【００３８】
ハウジング部材１２は、一方の主面に形成された開口１２ｘを有する。ハウジング部材１２の内部には、開口１２ｘに連通している空間１１が形成されている。すなわち、ハウジング部材１２は、凹部を有する。ハウジング部材１２には、開口１２ｘを覆うように、接合部材１６によって板部材１４が接合されている。板部材１４は、セラミックスや樹脂からなる。接合部材１６は、開口１２ｘのまわりを囲むように、ハウジング部材１２と板部材１４との間に延在して、ハウジング部材１２の空間１１の気密を保つ。接合部材１６は、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤である。空間１１内には、気体、例えば空気が存在する。ハウジング部材１２は、空間１１を外部と連通させる配管を有する。すなわち、配管は連通部である。配管には、流体弁（気体弁）、例えば空気弁１８が設けられている。空気弁１８を閉じると、ハウジング部材１２の内部の空間１１が密閉される。
【００３９】
次に、板部材支持装置１０の製造方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、板部材支持装置１０の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図２においては、配管と、空気弁１８との描画は省略している。
【００４０】
まず、図２（ａ）に示すように、ハウジング部材１２の開口１２ｘを覆うように、接合部材１６によって、平板状の板部材１４をハウジング部材１２に仮固定する。このようにして、組立体を構成する。
【００４１】
次いで、組立体を加熱する。このとき、接合部材１６のガラス転移点よりも高い温度で加熱する。すなわち、加熱により、接合部材１６が、ガラス転移点を越えることによって軟化するようにする。なお、このときの温度は、板部材１４が変形を保つことができるような温度であって、かつ接合部材１６が炭化する温度よりも低い温度とする。
【００４２】
組立体を加熱した瞬間は、空間１１内の空気が膨張し、ハウジング部材１２の空間１１内の圧力が高くなることによって、板部材１４が図２（ｂ）に示すように変形することがある。具体的には、板部材１４が、板部材１４の中央部分が組立体の上面側に突出するように変形する。そこで、組立体の加熱中に、空気弁１８（図１参照）を開けることによって、空間１１内の空気の一部が配管から外部に排出される。これにより、ハウジング部材１２の空間１１の内部の圧力と外の圧力とが平衡状態となり、図２（ｃ）に示すように、板部材１４は平板状の形状に戻る。
【００４３】
次いで、空気弁１８（図１参照）を閉じてハウジング部材１２の空間１１を密閉した状態で、接合部材１６のガラス転移点より低い温度に組立体を冷却する。具体的には、常温にまで冷却する。組立体の加熱中に配管から空間１１内の空気の一部が外部に排出されたことにより、空間１１内の空気の量は加熱前と比べて少なくなっている。そのため、冷却によって空間１１内の空気の収縮し、ハウジング部材１２の空間１１内の圧力が低くなることによって、板部材１４が図２（ｄ）に示すように変形する。具体的には、板部材１４が、板部材１４の中央部分が組立体の下面側に突出するように変形する。言い換えれば、板部材１４が、ハウジング部材１２の空間１１側に凹んだ形状に変形する。
【００４４】
このとき、接合部材１６はガラス転移点以下の温度に達するまでは軟化しているため、板部材１４に対する拘束力が弱く、板部材１４は容易に変形する。そして、接合部材１６は変形した板部材１４に沿って流動し、板部材１４とハウジング部材１２との間の密閉を保持する。
【００４５】
組立体を冷却してからさらに時間が経過すると、板部材１４が変形した状態で、接合部材１６が硬化する。これにより、接合部材１６は、図２（ｅ）に示すように、板部材１４が変形した形状のままで板部材１４を固定し、板部材１４がハウジング部材１２の空間１１側に凹んだ形状を保持する。すなわち、板部材１４は、変形による曲面形状を有する状態で、ハウジング部材１２に固定され、支持される。このようにして、板部材１４がハウジング部材１２に接合される。
【００４６】
接合部材１６が硬化した後は、空気弁１８（図１参照）を開いて、配管によって空間１１を外部と連通しても、板部材１４は、変形による曲面形状を有する状態を保持する。
【００４７】
以上の製造方法により板部材支持装置１０を製造すると、板部材１４の材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。
【００４８】
また、組立体の加熱温度を調整したり、空気弁１８によりハウジング部材１２の空間１１内の空気の量を調整したりすることにより、ハウジング部材１２の空間１１の内部の圧力を変えることで、板部材１４の変形量を容易に制御することができる。
【００４９】
ハウジング部材１２の空間１１の内部の圧力と外部の圧力との圧力差を利用し、板部材１４に作用する圧力の分布を均等にして、板部材１４を変形させるため、板部材１４の曲面形状のばらつきが小さい。また、板部材の一部に対して、外部から突起部材により局所的な荷重を加えることで変形させる方法に比べ、応力集中による板部材の割れが起こりにくい。
【００５０】
板部材支持装置１０が、圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、光や音波などを検出する場合、板部材１４を変形させた曲面形状の状態で支持することにより、光、音波などを広い指向角で検知することができ、感度を上げることができる。また、曲面形状の状態で初期応力が存在することにより、感度を向上させることも可能である。
【００５１】
＜実施例２＞  実施例２の板部材支持装置１０ｋの製造方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。実施例２の板部材支持装置１０ｋは、圧電マイクロフォンである。
【００５２】
図３は、実施例２の板部材支持装置１０ｋの構成を示す分解斜視図である。図３に示すように、板部材支持装置１０ｋは、枠部材４２，４４と、板部材２０，３０と、接合部材５２，５４，５６とを備える。枠部材４２，４４は、上下に開口４２ｘ，４２ｙ；４４ｘ，４４ｙをそれぞれ有する枠状の部材である。
【００５３】
板部材２０は、第１部分２２と、第２部分２４と、封止部材２６とを含む。第１部分２２は、矩形形状である。第２部分２４は、第１部分２２の対向する一対の辺との間に隙間を設けて第１部分２２の両側に配置されている。封止部材２６は、第１部分２２と第２部分２４との間に配置されている。また、板部材３０は、第１部分３２と、第２部分３４と、封止部材３６とを含む。第１部分３２は、矩形形状である。第２部分３４は、第１部分３２の対向する一対の辺との間に隙間を設けて第１部分３２の両側に配置されている。封止部材３６は、第１部分３２と第２部分３４との間の隙間に配置されている。板部材２０，３０には、図示しない電極が形成されている。
【００５４】
枠部材４２は、ハウジング部材である。枠部材４２は、両主面に形成された開口４２ｘ，４２ｙを有する。枠部材４２の内部には、開口４２ｘ，４２ｙに連通している空間１１ｋが形成されている。すなわち、枠部材４２は、貫通孔を有する。枠部材４２には、開口４２ｘ，４２ｙを覆うように、接合部材５２，５４によって板部材２０，３０がそれぞれ接合されている。このため、枠部材４２の内部の空間１１ｋが密閉されている。空間１１ｋ内には、気体、例えば空気が存在する。
【００５５】
枠部材４４は、板部材支持装置１０ｋを設置したときに、下側に位置する板部材３０が周囲から浮いた状態となるように設けられている。枠部材４４には、開口４４ｘを覆うように、接合部材５６によって板部材３０が接合されている。枠部材４４と接合部材５６とを備えていない構成とすることも、可能である。
【００５６】
例えば、板部材２０，３０は、平板状である。第１部分２２,３２と、第２部分２４，３４とはセラミックスからなり、封止部材２６,３６はシリコーンゲルからなる。シリコーンゲルは、耐熱性を有し、変形しやすいため、封止部材２６，３６に好適である。封止部材２６，３６は、ヤング率が１ＭＰa以上であり、かつ、第１部分２２，３２の変形に対する拘束力が小さくなるように、第１部分２２,３２および第２部分２４，３４より剛性（ヤング率）が低いものが好ましい。板部材２０，３０は、厚みが１０μｍ〜１００μｍである焼成後の圧電セラミックス板に幅１０μｍ〜４０μｍの溝を形成することで第１部分２２,３２と第２部分２４，３４とを形成した後に、溝に封止部材２６,３６を充填することによって作成される。
【００５７】
接合部材５２，５４，５６は、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤である。接合部材５２，５４，５６は、ガラス転移温度（２０℃〜１００℃）でヤング率が２桁以上小さくなるものが好ましい。
【００５８】
板部材支持装置１０ｋは、実施例１と同様に製造することができる。次に、板部材支持装置１０ｋの製造方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、板部材支持装置１０ｋの製造工程を模式的に示す要部拡大断面図である。
【００５９】
まず、枠部材４２の開口４２ｘ，４２ｙを覆うように、接合部材５２，５４によって、板部材２０，３０を枠部材４２に仮固定する。接合部材５６によって、板部材３０を枠部材４４に仮固定する。このようにして、組立体を構成する。
【００６０】
このとき、図４（ａ）に示すように、板部材２０，３０は平板状であり、封止部材２６，３６で封止されている。
【００６１】
次いで、組立体を加熱する。このとき、接合部材５２，５４，５６のガラス転移点よりも高い温度で加熱する。すなわち、加熱により、接合部材５２，５４，５６が、ガラス転移点を越えることによって軟化するようにする。なお、このときの温度は、板部材２０，３０が変形を保つことができるような温度であって、かつ接合部材５２，５４，５６が炭化する温度よりも低い温度とする。加熱により、空間１１ｋ内の空気が膨張し、枠部材４２の空間１１ｋ内の圧力が高くなることによって、板部材２０，３０が変形する。このとき、板部材２０，３０の封止部材２６，３６が逃がし弁として機能し、枠部材４２の空間１１ｋの内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態となる。
【００６２】
すなわち、加熱により枠部材４２の空間１１ｋの内部の圧力が上昇すると、図４（ｂ）において矢印１３ｂで示す内部の圧力により、板部材２０，３０は、第１部分２２，３２が外側に膨出するように変形し、第１部分２２，３２は第２部分２４，３４に対して位置がずれる。空間１１ｋの内部の圧力が小さく、第２部分２４，３４に対する第１部分２２，３２の位置ずれが小さいと、封止部材２６，３６の変形により、第１部分２２，３２と第２部分２４，３４との間の隙間の封止は保たれる。
【００６３】
図４（ｃ）において矢印１３ｃで示すように、内部の圧力が大きくなると、第１部分２２，３２の変形がさらに大きくなり、第２部分２４，３４に対する第１部分２２，３２の位置ずれが過大になる部分が発生し、封止部材２６，３６は第１部分２２，３２と第２部分２４，３４との間の隙間を封止できなくなる。そのため、矢印１３ｘで示すように、枠部材４２の空間１１ｋ内の空気の一部が、第１部分２２，３２と第２部分２４，３４との間の隙間を通って、外部に排出される。
【００６４】
枠部材４２の空間１１ｋ内の空気の一部が排出されることにより、図４（ｄ）において矢印１３ｄで示すように内部の圧力が低下すると、第１部分２２，３２の変形が小さくなり、封止部材２６，３６は、再び、第１部分２２，３２と第２部分２４，３４との間の隙間を封止する。
【００６５】
次いで、接合部材５２，５４，５６のガラス転移点より低い温度に組立体を冷却する。具体的には、常温にまで冷却する。組立体の加熱中に第１部分２２，３２と第２部分２４，３４との間の隙間から空間１１ｋ内の空気の一部が外部に排出されたことにより、空間１１ｋ内の空気の量は加熱前と比べて少なくなっている。そのため、冷却によって空間１１ｋ内の空気の収縮し、枠部材４２の空間１１ｋ内の圧力が低くなることによって、板部材２０，３０が変形する。具体的には、板部材２０，３０が、板部材２０，３０の第１部分２２，３２が空間１１側に突出するように変形する。言い換えれば、板部材２０，３０が、枠部材４２の空間１１ｋ側に凹んだ形状に変形する。
【００６６】
このときも、板部材２０，３０の封止部材２６，３６は逃がし弁として機能するため、第１部分２２，３２の変形は、封止部材２６，３６が第１部分２２，３２と第２部分２４，３４の間を封止できる範囲内となる。
【００６７】
組立体を冷却してからさらに時間が経過すると、板部材２０，３０が変形した状態で、接合部材５２，５４，５６が硬化する。これにより、接合部材５２，５４，５６は、板部材２０，３０が変形した形状のままで板部材２０，３０を固定し、板部材２０，３０が枠部材４２の空間１１ｋ側に凹んだ形状を保持する。すなわち、板部材２０，３０は、第１部分２２，３２の変形による曲面形状を有する状態で、枠部材４２，４４に固定され、支持される。このようにして、板部材２０，３０が枠部材４２，４４に接合される。
【００６８】
以上の製造方法により板部材支持装置１０ｋを製造すると、板部材２０，３０の材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。また、板部材２０，３０の封止部材２６，３６は逃がし弁として機能するため、空間１１ｋの圧力や密閉の制御が容易である。
【００６９】
接合部材５２，５４，５６が熱硬化性樹脂からなる場合、組立体を加熱、冷却した後、接合部材５２，５４，５６を硬化させることが容易である。
【００７０】
例えば、板部材２０，３０が厚み３０μmの圧電セラミックスからなり、枠部材４２，４４が厚み０．２ｍｍの誘電体セラミックスからなり、接合部材５２，５４，５６が厚み２０μｍでガラス転移点が３０℃、ガラス転移点より高温になるとヤング率が３６００ＭＰａから４ＭＰａに低下する、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤を用い、板部材２０，３０の第１部分２２，３２と第２部分２４，３４との間の隙間の幅を１０μｍ、組立体の加熱温度は２６０℃とした場合、板部材２０，３０の第１部分２２，３２の中央の変形量は１０μｍとなった。
【００７１】
板部材２０，３０の第１部分２２，３２は矩形であり、対向する一対の辺のみが枠部材４２に固定され、他の一対の辺は剛性が低い封止部材２６，３６と接しているので、変形しやすい。そのため、第１部分２２，３２の表裏面に電極を形成して、第１部分２２，３２の変位を検出するように構成すると、感度が高い圧電マイクロフォンを提供することができる。
【００７２】
＜実施例３＞  実施例３の板部材支持装置１０ａの製造方法について、図５を参照しながら説明する。
【００７３】
図５は、実施例３の板部材支持装置１０ａの構成を示す分解斜視図である。図５に示すように、板部材支持装置１０ａは、ハウジング部材１２ａと、板部材１４ａと、接合部材１６ａとを備える。ハウジング部材１２ａは、一方の主面に形成された開口１２ｘを有する。ハウジング部材１２ａの内部には、開口１２ｘに連通している空間１１ａが形成されている。すなわち、ハウジング部材１２ａは、凹部を有する円筒状である。ハウジング部材１２ａの上面１２ｓには、開口１２ｘを覆うように、接合部材１６ａによって板部材１４ａが接合されている。板部材１４ａは、円板状であり、セラミックスや樹脂からなる。接合部材１６ａは、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤である。空間１１ａ内には、気体、例えば空気が存在する。ハウジング部材１２ａは、空間１１ａを外部と連通させる空気孔１７ａを有する。すなわち、空気孔１７ａは、連通部である。空気孔１７ａは、封止部材１８ａによって封止される。封止部材１８ａにより、ハウジング部材１２ａの内部の空間１１ａが密閉される。
【００７４】
次に、板部材支持装置１０ａの製造方法について説明する。
【００７５】
まず、ハウジング部材１２ａの開口１２ｘを覆うように、接合部材１６ａによって、平板状の板部材１４ａをハウジング部材１２ａの上面１２ｓに仮固定する。このようにして、組立体を構成する。次いで、組立体を加熱する。このとき、接合部材１６ａのガラス転移点よりも高い温度で加熱する。すなわち、加熱により、接合部材１６ａが、ガラス転移点を越えることによって軟化するようにする。なお、このときの温度は、板部材１４ａが変形を保つことができるような温度であって、かつ接合部材１６ａが炭化する温度よりも低い温度とする。加熱によって空間１１ａ内の空気が膨張するが、空間１１ａ内の空気の一部は空気孔１７ａから排出される。これにより、ハウジング部材１２ａの空間１１ａの内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態となり、板部材１４ａは変形しない。
【００７６】
組立体の加熱後、ハウジング部材１２ａの空気孔１７ａに封止部材１８ａとして、シリコーンゲルを充填して封止する。そして、接合部材１６ａのガラス転移点より低い温度に組立体を冷却する。具体的には、常温にまで冷却する。組立体の加熱中に空気孔１７ａから空間１１ａ内の空気の一部が外部に排出されたことにより、空間１１ａ内の空気の量は加熱前と比べて少なくなっている。そのため、冷却によって空間１１ａ内の空気の収縮し、ハウジング部材１２ａの空間１１ａ内の圧力が低くなることによって、板部材１４ａが変形する。具体的には、板部材１４ａが、板部材１４ａの中央部分が組立体の下面側に突出するように変形する。言い換えれば、板部材１４ａが、ハウジング部材１２ａの空間１１ａ側に凹んだドーム状の曲面形状に変形する。
【００７７】
組立体を冷却してからさらに時間が経過すると、板部材１４ａが変形した状態で、接合部材１６ａが硬化する。これにより、接合部材１６ａは板部材１４ａが変形した形状のままで板部材１４ａを固定し、板部材１４ａがハウジング部材１２ａの空間１１ａ側に凹んだ形状を保持する。すなわち、板部材１４ａは、変形による曲面形状を有する状態で、ハウジング部材１２ａに固定され、支持される。このようにして、板部材１４ａがハウジング部材１２ａに接合される。
【００７８】
その後、空気孔１７ａから封止部材１８ａを取り除き、空気孔１７ａによって空間１１ａを外部と連通しても、板部材１４ａは、ドーム状の曲面形状を有する状態を保持する。
【００７９】
以上の製造方法により板部材支持装置１０ａを製造すると、板部材１４ａの材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。ハウジング部材１２ａの空間１１ａの内部の圧力と外部の圧力との圧力差を利用し、板部材１４ａに作用する圧力の分布を均等にして、板部材１４ａを変形させるため、板部材１４ａのドーム状の曲面形状のばらつきが小さい。板部材支持装置１０ａが、圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、光や音波などを検出する場合、板部材１４ａを変形させた曲面形状の状態で支持することにより、光、音波などを広い指向角で検知することができ、感度を上げることができる。また、曲面形状の状態で初期応力が存在することにより、感度を向上させることも可能である。
【００８０】
＜実施例４＞  実施例４の板部材支持装置１０ｂの製造方法について、図６を参照しながら説明する。
【００８１】
図６は、実施例４の板部材支持装置１０ｂの構成を示す分解斜視図である。図６に示すように、板部材支持装置１０ｂは、ハウジング部材１２ｂと、板部材１４ｂと、接合部材１６ｂとを備える。ハウジング部材１２ｂは、一方の主面に形成された複数の開口１２ｙを有する。ハウジング部材１２ｂの内部には、開口１２ｙに連通している空間１１ｂが形成されている。すなわち、ハウジング部材１２ｂは、複数の凹部を有する。ハウジング部材１２ｂの上面１２ｔには、開口１２ｙを覆うように、接合部材１６ｂによって板部材１４ｂが接合されている。板部材１４ｂは、セラミックスや樹脂からなる。
【００８２】
接合部材１６ｂは、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤である。接合部材１６ｂは、枠状に簡略化して図示しているが、実際には、各空間１１ｂが互いに分離されるように、各開口１２ｙの周囲に配置される。空間１１ｂ内には、気体、例えば空気が存在する。
【００８３】
一部のみ図示しているが、ハウジング部材１２ｂは、空間１１ｂを外部と連通させる空気孔１７ｂを有する。すなわち、空気孔１７ｂは、連通部である。空気孔１７ｂは、ハウジング部材１２ｂの複数の凹部のそれぞれに形成されている。空気孔１７ｂは、封止部材１８ｂによって封止される。封止部材１８ｂにより、ハウジング部材１２ｂの内部の空間１１ｂが密閉される。
【００８４】
板部材支持装置１０ｂは、実施例３と同様に作製する。板部材支持装置１０ｂの製造方法について説明する。
【００８５】
まず、ハウジング部材１２ｂの開口１２ｙを覆うように、接合部材１６ｂによって、平板状の板部材１４ｂをハウジング部材１２ｂの上面１２ｔに仮固定する。このようにして、組立体を構成する。次いで、組立体を加熱する。このとき、接合部材１６ｂのガラス転移点よりも高い温度で加熱する。すなわち、加熱により、接合部材１６ｂが、ガラス転移点を越えることによって軟化するようにする。なお、このときの温度は、板部材１４ｂが変形を保つことができるような温度であって、かつ接合部材１６ｂが炭化する温度よりも低い温度とする。加熱によって空間１１ｂ内の空気が膨張するが、空間１１ｂ内の空気の一部は空気孔１７ｂから排出される。これにより、ハウジング部材１２ｂの空間１１ｂの内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態となり、板部材１４ｂは変形しない。
【００８６】
組立体の加熱後、ハウジング部材１２ｂの空気孔１７ｂに封止部材１８ｂとして、シリコーンゲルを充填して封止する。そして、接合部材１６ｂのガラス転移点より低い温度に組立体を冷却する。具体的には、常温にまで冷却する。組立体の加熱中に空気孔１７ｂから空間１１ｂ内の空気の一部が外部に排出されたことにより、空間１１ｂ内の空気の量は加熱前と比べて少なくなっている。そのため、冷却によって空間１１ｂ内の空気の収縮し、ハウジング部材１２ｂの空間１１ｂ内の圧力が低くなることによって、板部材１４ｂが変形する。具体的には、板部材１４ｂが、板部材１４ｂの中央部分が組立体の下面側に突出するように変形する。言い換えれば、板部材１４ｂが、ハウジング部材１２ｂの空間１１ｂ側に凹んだドーム状の曲面形状に変形する。
【００８７】
組立体を冷却してからさらに時間が経過すると、板部材１４ｂが変形した状態で、接合部材１６ｂが硬化する。これにより、接合部材１６ｂは板部材１４ｂが変形した形状のままで板部材１４ｂを固定し、板部材１４ｂがハウジング部材１２ｂの空間１１ｂ側に凹んだ形状を保持する。すなわち、板部材１４ｂは、変形による曲面形状を有する状態で、ハウジング部材１２ｂに固定され、支持される。このようにして、板部材１４ｂがハウジング部材１２ｂに接合される。
【００８８】
その後、空気孔１７ｂから封止部材１８ｂを取り除き、空気孔１７ｂによって空間１１ｂを外部と連通しても、板部材１４ｂは、ドーム状の曲面形状を有する状態を保持する。
【００８９】
以上の製造方法により板部材支持装置１０ｂを製造すると、板部材１４ｂの材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。ハウジング部材１２ｂの空間１１ｂの内部の圧力と外部の圧力との圧力差を利用し、板部材１４ｂに作用する圧力の分布を均等にして、板部材１４ｂを変形させるため、板部材１４ｂのドーム状の曲面形状のばらつきが小さい。板部材支持装置１０ｂが、圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、光や音波などを検出する場合、板部材１４ｂを変形させた曲面形状の状態で支持することにより、光、音波などを広い指向角で検知することができ、感度を上げることができる。また、曲面形状の状態で初期応力が存在することにより、感度を向上させることも可能である。
【００９０】
＜まとめ＞  以上に説明した製造方法により板部材支持装置を製造すると、板部材の材料が光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。
【００９１】
組立体の加熱温度を調整したり、ハウジング部材の空間内の空気の量を調整したりすることにより、ハウジング部材の空間の内部の圧力を変えることで、板部材の変形量を容易に制御することができる。
【００９２】
板部材は、局所的な荷重を受けて変形すると応力集中によって破壊しやすいが、ハウジング部材の空間の内部の圧力と外部の圧力との圧力差を利用し、板部材に作用する圧力の分布を均等にして、板部材を変形させるため、応力集中による板部材の割れが起こりにくい。
【００９３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｋ  板部材支持装置
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｋ  空間
１２，１２ａ，１２ｂ  ハウジング部材
１２ｘ，１２ｙ  開口
１４，１４ａ，１４ｂ  板部材
１６，１６ａ，１６ｂ  接合部材
１７ａ，１７ｂ  空気孔
１８  空気弁
１８ａ，１８ｂ  封止部材
２０，３０  板部材
２２，３２  第１部分
２４，３４  第２部分
２６，３６  封止部材
４２  枠部材（ハウジング部材）
４２ｘ，４２ｙ  開口
４４  枠部材
４４ｘ，４４ｙ  開口
５２，５４，５６  接合部材
【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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