(57)【要約】【課題】基体をシリコンに限定することなく、塗布堆積によって大面積かつ安価に形成することができる音波発生装置の製造方法を提供する。【解決手段】ナノ結晶粒子ならびに発熱体を形成する前駆体を含む液体物質を基体上に塗布堆積し、その後に乾燥・加熱することにより、光照射によって超音波を発する音波発生装置を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の波長を有するパルス光を概ね透過する基体と、前記基体上の一方の面に形成された無機ナノ粒子からなる断熱層と、前記断熱層の層上または層内に形成され、光吸収によって駆動される発熱体薄膜とを有する音波発生装置の製造方法であって、前記無機ナノ粒子からなる前記断熱層を、無機ナノ粒子を分散させた液状物質１を前記基体上に塗布堆積および乾燥させることで形成することを特徴とする音波発生装置の製造方法。
【請求項２】
前記無機ナノ粒子が、主成分としてシリコンからなることを特徴とする請求項１記載の音波発生装置の製造方法。
【請求項３】
前記無機ナノ粒子の各表面がシリコン酸化物で被覆されていることを特徴とする請求項２記載の音波発生装置の製造方法。
【請求項４】
前記無機ナノ粒子の長径が１ミクロン以下であることを特徴とする請求項１記載の音波発生装置の製造方法。
【請求項５】
前記発熱体が主成分として炭素からなることを特徴とする請求項１記載の音波発生装置の製造方法。
【請求項６】
前記基体上に前記無機ナノ粒子を含む前記液状物質１を塗布堆積した後に、前記発熱体の前駆体となる有機物を含む別の液状物質２を塗布堆積させることで形成することを特徴とする請求項１記載の音波発生装置の製造方法。
【請求項７】
前記液状物質１と前記液状物質２を混合した液状物質３を前記基体上に塗布堆積させることで形成することを特徴とする請求項１記載の音波発生装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波発生装置の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、空気などに熱を与えることで空気の粗密を作り、音波を発生する装置に関わるもので、超音波音源、スピーカ音源、アクチュエータなどに有用な新規の音波発生装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の音波発生装置が知られており、様々に利用されている。これら従来の音波発生装置は、電気火花や流体振動などを用いる特別なものを除いて、全て何らかの機械振動を空気の振動へと変換するものである。しかし機械振動を用いる音波発生では、固有の共振周波数を有するために周波数帯域が狭い、周囲の環境条件に影響を受けやすい、微細・アレイ化が困難などの問題を有していた。
【０００３】
一方、機械振動を全く行わない新しい発生原理の圧力波発生装置が提案されており（非特許文献１）、この提案の圧力波発生装置は、基板と基板上に設けられた熱絶縁層と、熱絶縁層上に設けられた電気的に駆動される発熱体薄膜から構成されており、発熱体薄膜から熱が発生し、熱伝導率がきわめて小さい多孔質層や高分子層などの熱絶縁層を設けておくことで、発熱体表面の空気層の温度変化が大きくなるようにして超音波を発生するものである。このデバイスは機械振動を伴わないため、周波数帯域が広い、周囲環境の影響を受けにくい、微細・アレイ化も比較的に容易との原理的な長所がある。また発生する音圧レベルの向上を図るために、熱絶縁層として多孔質シリコンをシリコン単結晶基板上での陽極酸化を用いて形成する製造方法が開示されている。その他、本発明に関連する文献として特許文献２〜５を挙げることができる。
【特許文献１】特許第３８４５０７７号号公報
【特許文献２】特開２０００−０３８５０９号公報
【特許文献３】特開昭６３−０５８１５５号公報
【特許文献４】特開昭６３−０５５４５７号公報
【特許文献５】特開昭５４−００９６７９号公報
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ  ４００  （１９９９）  ｐ．８３５−８５５．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シリコン単結晶を用いて形成する方法では、全て単結晶サイズや価格に技術が律速されるため、より汎用性が高く、大面積での製造が可能な方法が求められていた。本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消することのできる新しい音波発生装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の音波発生装置の製造方法は、まず第１には、特定の波長を有するパルス光を概ね透過する基体と、その基体上の一方の面に形成された無機ナノ粒子からなる断熱層と、断熱層の層上または層内に形成され、光吸収によって駆動される発熱体薄膜とを有する音波発生装置の製造方法であって、無機ナノ粒子からなる断熱層を、無機ナノ粒子を分散させた液状物質１を基体上に塗布堆積および乾燥させることで形成することを特徴とする音波発生装置の製造方法を提供する。
【０００６】
第２には、第１において無機ナノ粒子が、主成分としてシリコンからなることを特徴とする音波発生装置の製造方法を提供する。
【０００７】
第３には、第２において無機ナノ粒子の各表面がシリコン酸化物で被覆されていることを特徴とするのが好ましい。
【０００８】
第４には、第１において無機ナノ粒子の長径が１ミクロン以下であることを特徴とするのが好ましい。
【０００９】
第５には、第１において発熱体には主成分として炭素からなることを特徴とするのが好ましい。
【００１０】
第６には、第１において基体上に前記無機ナノ粒子を含む液状物質１を塗布堆積した後に、発熱体の前駆体となる有機物を含む別の液状物質２を塗布堆積させることで形成することを特徴とする音波発生装置の製造方法を提供する。
【００１１】
第７には、第１において液状物質１と液状物質２を混合した液状物質３を基体上に塗布堆積させることで形成することを特徴とする音波発生装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基体の一方の面に形成する断熱層ならびに発熱体は、基体をシリコンに限定することなく、塗布堆積によって形成することができ、大面積かつ安価に音波発生装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態および実施例の説明に限定されない。
【００１４】
本発明の音波発生装置の製造方法に関する１実施形態を示す。図１Ａは音波発生装置の一例を示すものである。音波発生装置１００は、基体１０１の上に無機ナノ粒子を含む液状物質１を塗布堆積して形成する断熱層１０２と、その上に形成する発熱体１０３で構成されている。音波発生装置１００の基体１０１側から光１０４を照射して、発熱体１０３にて光吸収が行われて発熱し、発熱体１０３に接する空気などの媒質に熱が伝達することによって音波が発生する。また図１Ｂに示すように、音波発生装置１００の発熱体１０３側から光１０５を照射することによっても、同様の効果を発現する。
【００１５】
図２では音波発生装置１００の作製方法を示す。シリコン結晶を粉砕し、１ミクロン以下の長径を有するナノ結晶粒子としたものをＩＰＡなどアルコール溶媒などに分散させて液状物質１を形成する。図２Ａでは、液状物質１を基体１０１上に滴下し、例えばスピンコートなどによって、無機ナノ粒子からなる断熱層１０２を形成する。次に例えば酢酸ブチルなどの溶媒からなる液状物質２を断熱層１０２上に滴下し、例えばスピンコートなどによって塗膜化を行う。この後に、１００−８００℃の範囲で乾燥、加熱を行うことで、図２Ｂに示すような音波発生装置１００を形成することができる。ここで断熱層１０２をより良く構成するにはシリコンからなる無機ナノ粒子の表面がシリコン酸化物で被覆され、ナノ粒子同士が電気的に絶縁されているのが好ましい。
【００１６】
また図３Ａにて示すように、先の液状物質１と液状物質２を予め混合させておき、液状物質３を形成し、基体１０１上にそれを滴下し、例えばスピンコートなどによって塗膜化することで、断熱層内に発熱体を含有形成する前駆体１０６を形成する。その後に１００−８００℃の範囲で乾燥、加熱を行うことで、図３Ｂに示すように断熱層１０２の内部に分散した発熱体１０７を含んで形成される音波発生装置２００を形成することができる。図１を用いて説明したように音波発生装置１００ならびに音波発生装置２００に、光１０４あるいは光１０５を照射することにより、音波が発生する。
【００１７】
図２Ａならびに図２Ｂで説明した製造方法により作成した音波発生装置１００の断面を図４に示す。ガラスからなる基体１０１上に、表面がシリコン酸化物で被覆されたシリコン結晶で構成される無機ナノ粒子が堆積して断熱層１０２を構成しており、その上部には炭素を主成分とする導電性を有する発熱体１０３が形成されている。光１０４あるいは光１０５をパルス照射することによって、約１００ｋＨｚの超音波が発生する。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、音波発生装置およびそれを含む電子デバイスに適用できる。本発明の音波発生装置の製造方法では基体の選択性が広く、塗膜形成による装置の大面積が可能であり、様々な電子デバイスへの応用に適用できる。本発明は、たとえば、超音波音源、スピーカ音源、アクチュエータなどに有用な新規の音波発生装置の製造に適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（Ａ）本発明の音波発生装置の一例を模式的に示す断面図  （Ｂ）本発明の音波発生装置の一例を模式的に示す断面図
【図２】（Ａ）本発明の音波発生装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図  （Ｂ）本発明の音波発生装置の製造方法の一例を模式的に示す断面図
【図３】（Ａ）本発明の音波発生装置の製造方法の別の一例を模式的に示す断面図  （Ｂ）本発明の音波発生装置の製造方法の別の一例を模式的に示す断面図
【図４】本発明の音波発生装置の一例を示す断面の顕微鏡写真
【符号の説明】
【００２０】
１００  音波発生装置
１０１  基体
１０２  断熱層
１０３  発熱体
１０４  光
１０５  光
１０６  前駆体
１０７  発熱体
２００  音波発生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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