特開 2024-158341 振動デバイス、スピーカユニット、及び振動デバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158341

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】振動デバイス、スピーカユニット、及び振動デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/00 20060101AFI20241031BHJP

   H10N 30/20 20230101ALI20241031BHJP

   H10N 30/853 20230101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H04R17/00

H10N30/20

H10N30/853

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073470

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】阿賀 寿典

【テーマコード（参考）】

5D004

【Ｆターム（参考）】

5D004AA09

5D004BB00

5D004CC01

5D004CC06

5D004CC07

5D004DD01

5D004GG00

(57)【要約】

【課題】小型、かつ、メンブレンの変位が抑制されることを防止する振動デバイスの提供を目的とする。
【解決手段】本発明の一態様に係る振動デバイスは、基板と、前記基板上に配置されて前記基板を振動させる第１駆動源と、前記基板上に、前記第１駆動源と離れて配置されて前記基板を振動させる第２駆動源と、前記第１駆動源上から前記第２駆動源上に亘って配置されるとともに、面内方向に広がる主部と、面直方向に突出するダンパー部と、を備えるメンブレンと、を備え、前記主部は、前記第１駆動源に積み重なる第１領域と、前記第２駆動源に積み重なる第２領域と、前記第１領域と前記第２領域の間に配置される第３領域と、を備え、前記ダンパー部は、前記第１領域及び前記第３領域をつなぐ第１部分と、前記第２領域及び前記第３領域をつなぐ第２部分と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に配置されて前記基板を振動させる第１駆動源と、
前記基板上に、前記第１駆動源と離れて配置されて前記基板を振動させる第２駆動源と、
前記第１駆動源上から前記第２駆動源上に亘って配置されるとともに、面内方向に広がる主部と、面直方向に突出するダンパー部と、を備えるメンブレンと、
を備え、
前記主部は、前記第１駆動源に積み重なる第１領域と、前記第２駆動源に積み重なる第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域の間に配置される第３領域と、を備え、
前記ダンパー部は、前記第１領域及び前記第３領域をつなぐ第１部分と、前記第２領域及び前記第３領域をつなぐ第２部分と、を備える、
振動デバイス。

【請求項2】

前記ダンパー部は、前記第１部分及び前記第２部分の一端同士をつなぐ第３部分と、前記第１部分及び前記第２部分の他端同士をつなぐ第４部分と、を備え、前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、及び前記第４部分が連なった周状の形態を有する、
請求項１に記載の振動デバイス。

【請求項3】

前記基板は、枠状のフレーム部と、前記フレーム部の内側に形成された開口部と、を備え、
前記ダンパー部は、前記開口部の縁に沿って周状に設けられる、
請求項２に記載の振動デバイス。

【請求項4】

前記ダンパー部は、前記面直方向に突出する、放物線状の断面形状を有する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の振動デバイス。

【請求項5】

振動デバイスを備え、
前記振動デバイスは、
基板と、
前記基板上に配置されて前記基板を振動させる第１駆動源と、
前記基板上に、前記第１駆動源と離れて配置されて前記基板を振動させる第２駆動源と、
前記第１駆動源上から前記第２駆動源上に亘って配置されるとともに、面内方向に広がる主部と、面直方向に突出するダンパー部と、を備えるメンブレンと、
を備え、
前記主部は、前記第１駆動源に積み重なる第１領域と、前記第２駆動源に積み重なる第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域の間に配置される第３領域と、を備え、
前記ダンパー部は、前記第１領域及び前記第３領域をつなぐ第１部分と、前記第２領域及び前記第３領域をつなぐ第２部分と、を備える、
スピーカユニット。

【請求項6】

基板上の互いに離れた位置に、第１駆動源と第２駆動源とを形成する工程と、
前記基板上、前記第１駆動源上、前記第２駆動源上に、フォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜から所定距離離してフォトマスクを配置して、前記フォトレジスト膜を露光し、前記フォトレジスト膜に、感光部と、突状形状の第１非感光部と、突状形状の第２非感光部と、をそれぞれ形成する工程と、
前記フォトレジスト膜の前記感光部を除去する工程と、
前記感光部が除去されて露出した、前記第１非感光部上及び前記第２非感光部上を含む領域にメンブレンを形成し、前記第１非感光部の前記突状形状及び前記第２非感光部の前記突状形状のそれぞれに倣って突出するダンパー部を形成する工程と、
前記第１非感光部及び前記第２非感光部を除去する工程と、
を含む、振動デバイスの製造方法。

【請求項7】

前記感光部を除去する工程より後に、前記第１非感光部及び前記第２非感光部を加熱する工程をさらに含む、
請求項６に記載の振動デバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動デバイス、スピーカユニット、及び振動デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）における微細加工技術によって作製されたＭＥＭＳ音響変換器等の振動デバイスが開発されている。

【0003】

特許文献１に、平板状のＭＥＭＳアクチュエータと、ＭＥＭＳアクチュエータによる振動で動作するメンブレンと、メンブレンを補強するためのメンブレンプレートと、メンブレンが渡されるメンブレンフレームと、を備える振動デバイスが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１８／０１３９５４３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示のメンブレン、メンブレンプレート、及びメンブレンフレームからなる音響要素は、ＭＥＭＳアクチュエータの上方に離れて配置される。そのため、振動デバイスが大型化する。また、メンブレンは、メンブレンプレート及びメンブレンフレームのそれぞれに、物理的に拘束されているため、ＭＥＭＳアクチュエータの振動に応じたメンブレンの変位が抑制され得る。

【0006】

本発明は、小型、かつ、メンブレンの変位が抑制されることを防止する振動デバイス、スピーカユニット、及び振動デバイスの製造方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る振動デバイスは、基板と、前記基板上に配置されて前記基板を振動させる第１駆動源と、前記基板上に、前記第１駆動源と離れて配置されて前記基板を振動させる第２駆動源と、前記第１駆動源上から前記第２駆動源上に亘って配置されるとともに、面内方向に広がる主部と、面直方向に突出するダンパー部と、を備えるメンブレンと、を備え、前記主部は、前記第１駆動源に積み重なる第１領域と、前記第２駆動源に積み重なる第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域の間に配置される第３領域と、を備え、前記ダンパー部は、前記第１領域及び前記第３領域をつなぐ第１部分と、前記第２領域及び前記第３領域をつなぐ第２部分と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、小型、かつ、メンブレンの変位が抑制されることを防止する振動デバイス、スピーカユニット、及び振動デバイスの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る振動デバイスの平面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る振動デバイスのＡ－Ａ断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法における第１圧電層と第２圧電層とを形成する工程を説明するための断面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法における第１圧電層と第２圧電層とを形成する工程を説明するための他の断面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法における第１圧電層と第２圧電層とを形成する工程を説明するためのさらに他の断面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法におけるフォトレジスト膜を形成する工程を説明するための断面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法におけるフォトレジスト膜を露光する工程を説明するための断面図である。

【図8】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法におけるフォトレジスト膜の感光部を除去する工程を説明するための断面図である。

【図9】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法におけるメンブレンを形成する工程を説明するための断面図である。

【図10】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法におけるフォトレジスト膜の非感光部を除去する工程を説明するための断面図である。

【図11】本発明の実施形態に係る振動デバイスの製造方法におけるフォトレジスト膜の非感光部を除去する工程を説明するための他の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して発明の実施形態について説明する。各図面において、同一の部材には同一の符号を付す場合がある。また、各図面の説明において、既に説明した部材と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。

【0011】

各図面において、方向表現として、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する直交座標を用いる。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。Ｘ軸に沿うＸ方向は、実施形態に係る振動デバイスの幅方向を示すものとする。Ｙ軸に沿うＹ方向は、実施形態に係る振動デバイスの奥行き方向を示すものとする。Ｚ軸に沿うＺ方向は、実施形態に係る振動デバイスの厚さ方向を示すものとする。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれにおいて、矢印の向く側を「＋側」といい、その反対側を「－側」という。Ｘ方向及びＹ方向を「面内方向」という場合がある。Ｚ方向を「面直方向」という場合がある。ただし、これらは、実施形態に係る振動デバイスの使用時における向きを制限するものではなく、実施形態に係る振動デバイスの向きは任意である。

【0012】

＜全体構成＞
図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る振動デバイス１の全体構成の一例を説明する。図１は、実施形態に係る振動デバイス１の平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線で切断した振動デバイス１の断面図である。

【0013】

振動デバイス１は、電気信号を、所定の振動数を有する音波に変換する電気音響変換器として利用される。また、振動デバイス１は、例えば、使用者の耳に装着されるスピーカユニットの音源として適用され得る。振動デバイス１を備えるスピーカユニットは、振動デバイス１を収容する筐体をさらに備えることが好ましい。ただし、振動デバイス１の用途は、これに限定されない。

【0014】

図１及び図２に示すように、振動デバイス１は、基板１０と、第１圧電層２１と、第２圧電層２２と、メンブレン３０と、を備える。また、図示を省略しているが、振動デバイス１は、第１圧電層２１及び第２圧電層２２のそれぞれに、電気信号を入出力するための電極をさらに備える。電極は、例えば、基板１０の適宜の位置に設けられてよい。ただし、電極の位置は、限定されない。なお、第１圧電層２１は、「第１駆動源」の一例である。第２圧電層２２は、「第２駆動源」の一例である。

【0015】

まず、基板１０の構成を説明する。基板１０は、振動デバイス１の土台となる部材である。本実施形態の基板１０は、平板状のＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板をエッチング等で所望の形状に加工して得られたものである。ただし、基板１０は、これに限定されず、Ｓｉ（シリコン）基板、サファイア基板、アルミナ基板、スピネル基板、石英基板、水晶基板、ガラス基板、又はセラミック基板等から構成されるものであってもよい。この中で、微細加工を容易に行える等の観点から、ＳＯＩ基板やＳｉ基板が、基板１０として好ましい。

【0016】

図１に示すように、基板１０は、フレーム部１１と、フレーム部１１の内側に設けられる２本の梁部１５ａ，１５ｂと、梁部１５ａ，１５ｂのそれぞれに支持される片状部１２と、を備える。ただし、基板１０の構造は、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の振動に応じたメンブレン３０の自由振動が担保されていれば、これに限定されない。また、構成の簡素化や加工の容易性等の観点から、フレーム部１１、梁部１５ａ，１５ｂ、及び片状部１２は、構造上一体であることが好ましいが、互いに異なる部材であってもよい。

【0017】

フレーム部１１は、枠状の形態を有するとともに、矩形の平面形状を有する。ただし、フレーム部１１の平面形状は、矩形に限定されず、円形、楕円形、三角形、五角形以上の多角形等、他の形状であってもよい。

【0018】

本実施形態のフレーム部１１は、図１及び図２に示すように、第１長辺部１１ａと、第２長辺部１１ｂと、第１短辺部１１ｃと、第２短辺部１１ｄと、第１薄片部１１ｅと、第２薄片部１１ｆと、を備える。また、第１長辺部１１ａと、第２長辺部１１ｂと、第１短辺部１１ｃと、第２短辺部１１ｄと、第１薄片部１１ｅと、第２薄片部１１ｆとに囲まれる領域に、開口部１３が形成される。

【0019】

第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、それぞれ、Ｘ方向に延びる帯状部位である。第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、開口部１３を挟んで、互いに対向するように離れて配置される。

【0020】

第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、それぞれ、Ｙ方向に延びる帯状部位である。第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄの長さは、第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂの長さより短い。第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、開口部１３を挟んで、互いに対向するように離れて配置される。

【0021】

第１短辺部１１ｃは、第１長辺部１１ａのＸ方向－側に位置する一端と、第２長辺部１１ｂのＸ方向－側に位置する一端とをつなぐ。第２短辺部１１ｄは、第１長辺部１１ａのＸ方向＋側に位置する他端と、第２長辺部１１ｂのＸ方向＋側に位置する他端とをつなぐ。

【0022】

図２に示すように、第１薄片部１１ｅは、第１短辺部１１ｃの内縁からＸ方向＋側に突出する。第１薄片部１１ｅは、可撓性を有する板状部位である。図２に示すように、第１薄片部１１ｅは、第１圧電層２１の先端側と重なり合う。第１圧電層２１の振動に応じて、第１薄片部１１ｅの先端側が、面直方向に撓む。

【0023】

第２薄片部１１ｆは、第２短辺部１１ｄの内縁からＸ方向－側に突出する。第２薄片部１１ｆは、可撓性を有する板状部位である。図２に示されるように、第２薄片部１１ｆは、第１薄片部１１ｅに対向する位置に設けられる。また、第２薄片部１１ｆは、第２圧電層２２の先端側と重なり合う。第２圧電層２２の振動に応じて、第２薄片部１１ｆの先端側が、面直方向に撓む。

【0024】

梁部１５ａ，１５ｂのそれぞれは、可撓性を有する長尺薄板状の部材である。梁部１５ａは、Ｘ方向に延び、第１薄片部１１ｅ及び第２薄片部１１ｆに架け渡される。梁部１５ｂは、梁部１５ａと同様、Ｘ方向に延びる。また、梁部１５ｂは、梁部１５ａとは異なる位置で、第１薄片部１１ｅ及び第２薄片部１１ｆに架け渡される。梁部１５ｂは、片状部１２を挟んで、梁部１５ａと対向するように配置される。

【0025】

片状部１２は、第１薄片部１１ｅ、第２薄片部１１ｆ、梁部１５ａ，１５ｂに囲まれる領域に配置される。本実施形態の片状部１２は、剛性を有し、かつ、可撓性を有する平板状の部材である。本実施形態の片状部１２は、矩形の平面形状を有する。ただし、片状部１２の形態は、これに限定されない。

【0026】

図２に示すように、片状部１２は、メンブレン３０の例えば中央部（例えば、別途説明する第３領域３１３）に接合される。片状部１２がメンブレン３０に接合されることで、メンブレン３０が、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の振動とは異なる位相で独立に振動することを防ぐことができる。これにより、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の共振振動数で、メンブレン３０を振動させることができ、所望の音域の音波を適切に生成することができる。

【0027】

次に、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の構成を説明する。第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、印加された電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電材料を含んで構成される層である。第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、振動デバイス１の振動源として機能する。第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、それぞれ、交流信号の入力に応じて、面直方向に共振振動する。第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、基板１０を振動させる。

【0028】

第１圧電層２１及び第２圧電層２２として、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、及びＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等を含む圧電薄膜が挙げられる。第１圧電層２１及び第２圧電層２２のそれぞれは、単層の圧電膜から構成される、いわゆるユニモルフ型の圧電層であってもよい。また、第１圧電層２１及び第２圧電層２２のそれぞれは、互いに異なる２層の圧電膜から構成される、いわゆるバイモルフ型の圧電層であってもよい。

【0029】

第１圧電層２１は、基板１０の表面上に配置される。具体的には、第１圧電層２１は、フレーム部１１の第１長辺部１１ａ上から第１薄片部１１ｅ上に亘って配置される。

【0030】

第２圧電層２２は、基板１０上の、第１圧電層２１から離れた位置に配置される。具体的には、第２圧電層２２は、フレーム部１１の第２長辺部１１ｂ上から第２薄片部１１ｆ上に亘って配置される。第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、片状部１２を挟んで、対向する。

【0031】

第１圧電層２１及び第２圧電層２２は、互いに異なる電極と電気的に接続される。それぞれの電極からの電気信号が、第１圧電層２１及び第２圧電層２２に入力されることで、第１圧電層２１及び第２圧電層は、所定の共振振動数で振動する。

【0032】

次に、メンブレン３０の構成を説明する。メンブレン３０は、可撓性の膜状部材である。本実施形態のメンブレン３０は、樹脂製である。ただし、メンブレン３０の材料は、これに限定にされず、例えば、可撓性を有するゴム、セラミックス、金属であってもよい。

【0033】

図１に示すように、本実施形態のメンブレン３０の平面形状は、矩形であるが、これに限定されない。メンブレン３０の平面形状は、円形、楕円形、三角形、五角形以上の多角形等の他の形状であってもよい。

【0034】

メンブレン３０は、第１圧電層２１上から第２圧電層２２上に亘って配置される。メンブレン３０は、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の振動に応じて振動する。これにより、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の共振振動数に応じた、例えば、可聴域の振動数を有する音波が生成される。

【0035】

メンブレン３０は、主部３１と、ダンパー部３２と、を備える。主部３１は、メンブレン３０において、面状に広がる部位である。すなわち、主部３１は、メンブレン３０において面内方向に広がる部位である。また、ダンパー部３２は、メンブレン３０において、面直方向に突出する部位である。主部３１とダンパー部３２とは、構成の簡素化や加工の容易性等の観点から、構造上一体であることが好ましいが、互いに異なる部材であってもよい。

【0036】

図１及び図２に示すように、主部３１は、第１圧電層２１に積み重なる第１領域３１１と、第２圧電層２２に積み重なる第２領域３１２と、第１領域３１１と第２領域３１２の間に配置される第３領域３１３と、を含む。第１領域３１１、第２領域３１２、及び第３領域３１３のそれぞれは、面状に広がる領域である。

【0037】

図１に示される第１領域３１１の平面形状及び第２領域３１２の平面形状は、矩形であるが、これに限定されない。第１領域３１１の平面形状及び第２領域３１２の平面形状は、例えば、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の平面形状等に応じて、適宜変更され得る。また、第３領域３１３の平面形状も、矩形であるが、これに限定されない。第３領域３１３の平面形状は、例えば、第１領域３１１又は第２領域３１２の平面形状等に応じて、適宜変更され得る。

【0038】

第１領域３１１は、第１圧電層２１に固定される。また、第２領域３１２は、第２圧電層２２に固定される。これに対して、第３領域３１３は、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の振動に応じて振動する。なお、第１領域３１１及び第２領域３１２は、「固定部」の一例である。また、第３領域３１３は、「可動部」の一例である。

【0039】

本実施形態の主部３１は、さらに、第４領域３１４と、第５領域３１５と、を備える。第４領域３１４及び第５領域３１５も、第１領域３１１、第２領域３１２、及び第３領域３１３と同様、面状に広がる領域である。第４領域３１４の平面形状及び第５領域３１５の平面形状も、図１に示される形状に限定されず、適宜変更され得る。主部３１は、例えば、主部３１の平面形状に応じて、第１領域３１１、第２領域３１２、第３領域３１３、第４領域３１４、及び第５領域３１５以外の他の領域を含んでいてもよい。

【0040】

第４領域３１４は、第１領域３１１、第２領域３１２、及び第３領域３１３よりＹ方向＋側に配置される。第４領域３１４は、開口部１３のＹ方向＋側の領域、及びフレーム部１１のＹ方向＋側の領域のそれぞれと重なる。本実施形態において、第４領域３１４と重なるフレーム部１１のＹ方向＋側の領域は、第１長辺部１１ａ、第１短辺部１１ｃのＹ方向＋側の領域、及び第２短辺部１１ｄのＹ方向＋側の領域に対応する。

【0041】

第４領域３１４において、フレーム部１１のＹ方向＋側の領域に重なる領域は、「固定部」の一例である。また、第４領域３１４において、開口部１３のＹ方向＋側の領域に重なる領域は、フレーム部１１に拘束されず、メンブレン３０の振動によって振動し得るため、「可動部」の一例である。

【0042】

第５領域３１５は、開口部１３のＹ方向－側の領域、及びフレーム部１１のＹ方向－側の領域のそれぞれと重なる。本実施形態において、第５領域３１５と重なるフレーム部１１のＹ方向－側の領域は、第２長辺部１１ｂ、第１短辺部１１ｃのＹ方向－側の領域、及び第２短辺部１１ｄのＹ方向－側の領域に対応する。

【0043】

第５領域３１５において、フレーム部１１のＹ方向－側の領域に重なる領域は、「固定部」の一例である。また、第５領域３１５において、開口部１３のＹ方向－側の領域に重なる領域は、フレーム部１１に拘束されず、メンブレン３０の振動によって振動し得るため、「可動部」の一例である。

【0044】

ダンパー部３２は、主部３１の互いに異なる位置からそれぞれ立ち上がり、頂部でつながる２つの面を含む。本実施形態のダンパー部３２は、図２に示すように、略放物線状の断面形状を有する。ただし、ダンパー部３２の断面形状は、これに限定されない。

【0045】

ダンパー部３２を構成する２つの面のそれぞれは、例えば、頂部側に向かうに従い、互いに近づく傾斜面や湾曲面であってもよい。また、図２に示すように、２つの面に囲まれる内側の領域は、中空であることが好ましい。ただし、メンブレン３０が振動する際、２つの面のそれぞれと接合する主部３１からの引っ張り力を受けて、ダンパー部３２が変形可能であれば、２つの面に囲まれる内側の領域は、中空でなくてもよい。

【0046】

本実施形態のダンパー部３２は、メンブレン３０の面内の所定範囲に延びて形成された、トンネル状の形態を有する。ダンパー部３２は、１つ以上の箇所で屈曲していてもよいし、屈曲箇所等を有さない直線状であってもよい。また、ダンパー部３２の幅は、ダンパー部３２の全域で同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0047】

図１に示すように、ダンパー部３２は、第１部分３２１と、第２部分３２２と、を備える。第１部分３２１は、フレーム部１１における第１薄片部１１ｅのＸ方向＋側の端部上に沿って形成される。また、第１部分３２１は、主部３１の第１領域３１１及び第３領域３１３をつなぐ。第２部分３２２は、フレーム部１１における第２薄片部１１ｆのＸ方向－側の端部上に沿って形成される。また、第２部分３２２は、主部３１の第２領域３１２及び第３領域３１３をつなぐ。

【0048】

このように、ダンパー部３２は、主部３１の互いに異なる領域に連なる。そのため、メンブレン３０が振動する際、ダンパー部３２は、主部３１の互いに異なる領域のそれぞれから、例えば逆向きの張力を受け得る。例えば、図２に示される例の場合、ダンパー部３２の第１部分３２１は、主部３１の第１領域３１１からＸ方向－側に向く張力を受けるとともに、主部３１の第３領域３１３からＸ方向＋側に向く張力を受ける。これにより、ダンパー部３２の第１部分３２１は、Ｘ方向＋側とＸ方向－側に、それぞれ引っ張られて変形する。

【0049】

ダンパー部３２の第２部分３２２に関しても、メンブレン３０の振動に応じて、主部３１の第２領域３１２からＸ方向＋側に向く張力を受けるとともに、主部３１の第３領域３１３からＸ方向－側に向く張力を受ける。これにより、ダンパー部３２の第２部分３２２は、Ｘ方向＋側とＸ方向－側に、それぞれ引っ張られて変形する。

【0050】

ダンパー部３２の第１部分３２１及び第２部分３２２のそれぞれが、Ｘ方向＋側とＸ方向－側に向かって変形することにより、第３領域３１３の面直方向への変位が、第１圧電層２１に固定された第１領域３１１からの張力及び第２圧電層２２に固定された第２領域３１２からの張力によって抑制されることを緩和できる。その結果、第３領域３１３が、所望の振動数で大きく変位し、第３領域３１３から発せられる音波の音圧を高めることができる。すなわち、第３領域３１３から発せられる音波の音質を高めることができる。

【0051】

ダンパー部３２は、さらに、第３部分３２３と、第４部分３２４と、を備える。第３部分３２３は、主部３１における第４領域３１４の可動部（開口部１３のＹ方向＋側の領域に重なる領域）と固定部（フレーム部１１のＹ方向＋側の領域と重なる領域）とをつなぐ。

【0052】

ダンパー部３２の第３部分３２３は、メンブレン３０の振動に応じて、第４領域３１４における可動部と固定部のそれぞれから、互いに逆向きの張力を受ける。これにより、ダンパー部３２の第３部分３２３は、それぞれの張力の向きに対応する方向に変形する。その結果、メンブレン３０が振動する際、第４領域３１４における可動部の変位が、固定部からの張力で抑制されることを緩和できる。

【0053】

第４部分３２４は、主部３１における第５領域３１５の可動部（開口部１３のＹ方向－側の領域に重なる領域）と固定部（フレーム部１１のＹ方向－側の領域と重なる領域）とをつなぐ。

【0054】

ダンパー部３２の第４部分３２４は、メンブレン３０の振動に応じて、第５領域３１５における可動部と固定部のそれぞれから、互いに逆向きの張力を受ける。これにより、ダンパー部３２の第４部分３２４は、それぞれの張力の向きに対応する方向に変形する。その結果、メンブレン３０が振動する際、第５領域３１５における可動部の変位が、固定部からの張力で抑制されることを緩和できる。

【0055】

本実施形態のダンパー部３２は、図１に示すように、フレーム部１１と開口部１３との境界である、開口部１３の縁に沿って、周状に形成されることが好ましい。これにより、主部３１における可動部全域の変位が、固定部からの張力で抑制されることを緩和できる。

【0056】

ダンパー部３２の形態は、周状に限定されない。ダンパー部３２の第１部分３２１及び第２部分３２２は、主部３１から強い張力を受け得る。そのため、ダンパー部３２は、少なくとも第１部分３２１及び第２部分３２２を備えることが好ましい。ただし、ダンパー部３２の形態は、これに限定されない。

【0057】

以上の説明のように、ダンパー部３２は、主部３１における可動部の変位が固定部からの張力で抑制されることを緩和する機能を有する。ダンパー部３２の形態は、同様の機能を有するものであれば、限定されない。また、本実施形態のメンブレン３０は、ダンパー部３２を１つ備えるが、ダンパー部３２の数は、複数であってもよい。さらに、ダンパー部３２が複数設けられる場合、それぞれのダンパー部３２は、適宜の位置に配置されてよい。

【0058】

本実施形態の振動デバイス１において、基板１０上に第１圧電層２１（第１駆動源）及び第２圧電層２２（第２駆動源）が配置される。また、第１圧電層２１上及び第２圧電層２２上に亘って、第１圧電層２１及び第２圧電層２２のそれぞれに接合するよう、メンブレン３０が配置されている。これにより、振動デバイス１のサイズ、特に、厚さを低減させることができる。また、基板１０上に、第１圧電層２１、第２圧電層２２、及びメンブレン３０を順次積層する簡便な工程によって、振動デバイス１が得られる。そのため、第１圧電層２１、第２圧電層２２、及びメンブレン３０の組付け誤差を低減することができる。

【0059】

＜製造方法＞
次に、図３～図１１を参照して、振動デバイス１の製造方法の一例を説明する。実施形態の振動デバイス１の製造方法は、第１圧電層２１と第２圧電層２２とを形成する工程と、フォトレジスト膜６０を形成する工程と、フォトレジスト膜６０を露光する工程と、フォトレジスト膜６０の感光部を除去する工程と、メンブレン３０を形成する工程と、フォトレジスト膜６０の非感光部を除去する工程と、を含む。

【0060】

まず、図３～図５を参照して、第１圧電層２１と第２圧電層２２とを形成する工程を説明する。図３は、第１圧電層２１と第２圧電層２２とを形成する前の積層体２Ａの断面図である。図４は、第１圧電層２１と第２圧電層２２とを形成した後の積層体２Ｂの断面図である。図５は、基板１０に第１凹部１３１及び第２凹部１３２を形成した後の積層体２Ｃの断面図である。

【0061】

図３に示すように、平板状の基板１０上に、面状に広がる一連の圧電層２０を形成する。これにより、積層体２Ａが作製される。圧電層２０の形成方法として、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、化学気相堆積（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法等のドライプロセスが挙げられる。ただし、圧電層２０の形成方法は、これらに限定されない。

【0062】

続いて、図４に示すように、圧電層２０の所定領域を除去して、基板１０上に互いに離れて配置される第１圧電層２１及び第２圧電層２２を形成する。これにより、積層体２Ｂが作製される。第１圧電層２１及び第２圧電層２２の形成方法として、例えば、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング法が挙げられる。ただし、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の形成方法は、これらに限定されない。

【0063】

続いて、図５に示すように、例えば、基板１０上の、第１圧電層２１及び第２圧電層２２の間の領域に、基板１０の表面から窪む第１凹部１３１及び第２凹部１３２を形成する。これにより、積層体２Ｃが作製される。第１凹部１３１及び第２凹部１３２の形成方法として、例えば、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング法が挙げられる。ただし、第１凹部１３１及び第２凹部１３２の形成方法は、これらに限定されない。

【0064】

次に、図６を参照して、フォトレジスト膜６０を形成する工程を説明する。図６は、フォトレジスト膜６０を形成した後の積層体２Ｄの断面図である。本実施形態のフォトレジスト膜６０は、樹脂と、感光剤と、溶剤と、を含む。図６に示すように、基板１０上、第１圧電層２１上、第２圧電層２２上に、フォトレジスト膜６０を形成する。また、フォトレジスト膜６０は、基板１０の第１凹部１３１及び第２凹部１３２内にも充填される。これにより、積層体２Ｄが作製される。フォトレジスト膜６０の形成には、インクジェット法、スピンコート法、ディップ法等のウェットプロセス等が挙げられる。ただし、フォトレジスト膜６０の形成方法は、これらに限定されない。

【0065】

フォトレジスト膜６０を形成した後、フォトレジスト膜６０を硬化させるため、積層体２Ｄを熱処理することが好ましい。熱処理の温度範囲は、フォトレジスト膜６０を硬化できれば限定されないが、一例として、８０℃から１２０℃の範囲が挙げられる。

【0066】

次に、図７を参照して、フォトレジスト膜６０を露光する工程を説明する。図７は、露光によって、フォトレジスト膜６０に、第１非感光部６１、第２非感光部６２、及び感光部６３が形成された状態の積層体２Ｅの断面図である。なお、フォトレジスト膜６０を露光する工程は、「フォトレジスト膜６０に、第１非感光部６１、第２非感光部６２、及び感光部６３を形成する工程」の一例である。

【0067】

フォトマスク７１，７２を、フォトレジスト膜６０と対向するように、それぞれ配置する。このとき、フォトマスク７１，７２とフォトレジスト膜６０との距離７０Ｇは、４０μｍ～５００μｍとする。

【0068】

このように、フォトマスク７１，７２をフォトレジスト膜６０から比較的離れた位置に配置することで、フォトマスク７１，７２の近傍を通過する、紫外光７０ｕｖの一部を回折させる。以下、露光のための紫外光７０ｕｖのうち、フォトマスク７１，７２の近傍を通過して回折した光を「回折光」という。これに対して、露光のための紫外光７０ｕｖのうち、フォトレジスト膜６０へ直進する光を「直進光」という。

【0069】

回折光は、フォトレジスト膜６０の表面から斜めに入射する。また、直進光は、フォトレジスト膜６０の表面から垂直に入射する。回折光の強度は、直進光の強度に比べて低い。すなわち、回折光は、フォトレジスト膜６０の奥まで進まない。その結果、例えば、第１非感光部６１及び第２非感光部６２のように、傾斜面を有する非感光領域が形成される。

【0070】

次に、図８を参照して、フォトレジスト膜６０の感光部６３を除去する工程を説明する。この工程は、いわゆる現像工程に対応する。図８は、感光部６３を除去した後の積層体２Ｆの断面図である。図８に示すように、露光後のフォトレジスト膜６０のうち、第１非感光部６１、第２非感光部６２、第１凹部１３１、及び第２凹部１３２を残しながら、感光部６３を除去する。これにより、積層体２Ｆが作製される。感光部６３の除去方法として、例えば、感光部６３を溶解させる溶液を用いて、感光部６３の領域をエッチングする方法が挙げられる。ただし、感光部６３の除去方法は、これに限定されない。

【0071】

フォトレジスト膜６０の感光部６３を除去した後、積層体２Ｆを加熱する工程をさらに行うことが好ましい。この工程によって、第１非感光部６１及び第２非感光部６２を加熱する。第１非感光部６１及び第２非感光部６２の加熱温度は、図６を参照して説明したフォトレジスト膜６０を硬化させるための熱処理の温度に対して、２０℃から５０℃高いことが好ましい。

【0072】

第１非感光部６１及び第２非感光部６２のさらなる加熱によって、第１非感光部６１及び第２非感光部６２の内部に残存している溶剤や水分が揮発する。これにより、第１非感光部６１及び第２非感光部６２は、それぞれ縮む。このとき、第１非感光部６１及び第２非感光部６２の基板１０に近い部分は、基板１０に拘束されていることから、縮む度合いが少ない。これに対して、第１非感光部６１及び第２非感光部６２において、基板１０から遠ざかるに従い、基板１０からの拘束力が減るため、縮む度合いが大きくなる。すなわち、第１非感光部６１及び第２非感光部６２の幅が、基板１０から遠ざかるに従って小さくなる。これにより、第１非感光部６１及び第２非感光部６２における各表面が、さらに基板１０側に傾斜する。

【0073】

次に、図９を参照して、メンブレン３０を形成する工程を説明する。図９は、メンブレン３０を形成した後の積層体２Ｇの断面図である。図９に示すように、感光部６３が除去されたことで露出した、基板１０上、第１圧電層２１上、第２圧電層２２上、第１非感光部６１上、及び第２非感光部６２上のそれぞれに、メンブレン３０を形成する。これにより、積層体２Ｇが作製される。メンブレン３０の形成には、インクジェット法、スピンコート法、ディップ法等のウェットプロセス等が挙げられる。ただし、メンブレン３０の形成方法は、これらに限定されない。

【0074】

メンブレン３０のうち、第１非感光部６１上及び第２非感光部６２上にそれぞれ形成された部位は、第１非感光部６１上及び第２非感光部６２の突状形状に倣って突出する。これにより、ダンパー部３２の第１部分３２１及び第２部分３２２が形成される。同様に、ダンパー部３２の第３部分３２３及び第４部分３２４が形成される。これに対して、メンブレン３０において、ダンパー部３２以外の残余の領域は、面状に広がった平坦な状態となる。メンブレン３０において、面状に広がる領域は、主部３１に対応する。主部３１として、例えば、第１領域３１１、第２領域３１２、及び第３領域３１３が、形成される。なお、メンブレンを形成する工程は、「ダンパー部を形成する工程」の一例である。

【0075】

次に、図１０及び図１１を参照して、フォトレジスト膜６０の非感光部を除去する工程を説明する。図１０は、基板１０に開口部１３を形成した後の積層体２Ｈの断面図である。また、図１１は、フォトレジスト膜６０の非感光部を除去した後の積層体２Ｉの断面図である。

【0076】

まず、図１０に示すように、基板１０の略中央を除去し、基板１０に凹状の領域を形成する。凹状の領域は、開口部１３に対応する。これにより、積層体２Ｉが作製される。開口部１３の形成方法として、例えば、ドライエッチングやウェットエッチング等のエッチング法が挙げられる。ただし、開口部１３の形成方法は、これらに限定されない。

【0077】

続いて、図１１に示すように、フォトレジスト膜６０の非感光部である、第１非感光部６１上及び第２非感光部６２を除去する。これにより、ダンパー部３２の第１部分３２１及び第２部分３２２の内側が、中空になる。また、第１凹部１３１に充填された非感光部を除去する。また、第２凹部１３２に充填された非感光部を除去する。これにより、開口部１３が、基板１０の面直方向に貫通する。以上より積層体２Ｉが作製される。積層体２Ｉは、振動デバイス１に対応する。フォトレジスト膜６０の非感光部を除去する方法は、非感光部を溶解させる溶液を用いて、非感光部の領域をエッチングする方法が挙げられる。ただし、非感光部の除去方法は、これに限定されない。

【0078】

以上の各工程を経て、振動デバイス１を製造することができる。ただし、振動デバイス１の製造方法は、他の工程を適宜含んでいてもよい。

【0079】

本実施形態に係る振動デバイス１の製造方法によれば、元々平坦なフォトレジスト膜６０への露光及び現像によって、第１非感光部６１及び第２非感光部６２をそれぞれ形成することができる。また、フォトレジスト膜６０の第１非感光部６１及び第２非感光部６２を型として、ダンパー部３２を設けることができる。すなわち、ダンパー部３２を設けるために、専用の金型等の高価な設備を別途準備する必要がない。これにより、本実施形態に係る振動デバイス１の製造方法によれば、ダンパー部３２が形成されたメンブレン３０を、安価かつ簡便に作製することができる。

【0080】

以上、好ましい実施形態等について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態について、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、種々の変形及び置換を加えることができる。

【0081】

本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 基板と、
前記基板上に配置されて前記基板を振動させる第１駆動源と、
前記基板上に、前記第１駆動源と離れて配置されて前記基板を振動させる第２駆動源と、
前記第１駆動源上から前記第２駆動源上に亘って配置されるとともに、面内方向に広がる主部と、面直方向に突出するダンパー部と、を備えるメンブレンと、
を備え、
前記主部は、前記第１駆動源に積み重なる第１領域と、前記第２駆動源に積み重なる第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域の間に配置される第３領域と、を備え、
前記ダンパー部は、前記第１領域及び前記第３領域をつなぐ第１部分と、前記第２領域及び前記第３領域をつなぐ第２部分と、を備える、
振動デバイス。
＜２＞ 前記ダンパー部は、前記第１部分及び前記第２部分の一端同士をつなぐ第３部分と、前記第１部分及び前記第２部分の他端同士をつなぐ第４部分と、を備え、前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、及び前記第４部分が連なった周状の形態を有する、
前記＜１＞に記載の振動デバイス。
＜３＞ 前記基板は、枠状のフレーム部と、前記フレーム部の内側に形成された開口部と、を備え、
前記ダンパー部は、前記開口部の縁に沿って周状に設けられる、
前記＜２＞に記載の振動デバイス。
＜４＞ 前記ダンパー部は、前記面直方向に突出する、放物線状の断面形状を有する、
前記＜１＞から前記＜３＞のいずれか１つに記載の振動デバイス。
＜５＞ 振動デバイスを備え、
前記振動デバイスは、
基板と、
前記基板上に配置されて前記基板を振動させる第１駆動源と、
前記基板上に、前記第１駆動源と離れて配置されて前記基板を振動させる第２駆動源と、
前記第１駆動源上から前記第２駆動源上に亘って配置されるとともに、面内方向に広がる主部と、面直方向に突出するダンパー部と、を備えるメンブレンと、
を備え、
前記主部は、前記第１駆動源に積み重なる第１領域と、前記第２駆動源に積み重なる第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域の間に配置される第３領域と、を備え、
前記ダンパー部は、前記第１領域及び前記第３領域をつなぐ第１部分と、前記第２領域及び前記第３領域をつなぐ第２部分と、を備える、
スピーカユニット。
＜６＞ 基板上の互いに離れた位置に、第１駆動源と第２駆動源とを形成する工程と、
前記基板上、前記第１駆動源上、前記第２駆動源上に、フォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜から所定距離離してフォトマスクを配置して、前記フォトレジスト膜を露光し、前記フォトレジスト膜に、感光部と、突状形状の第１非感光部と、突状形状の第２非感光部と、をそれぞれ形成する工程と、
前記フォトレジスト膜の前記感光部を除去する工程と、
前記感光部が除去されて露出した、前記第１非感光部上及び前記第２非感光部上を含む領域にメンブレンを形成し、前記第１非感光部の前記突状形状及び前記第２非感光部の前記突状形状のそれぞれに倣って突出するダンパー部を形成する工程と、
前記第１非感光部及び前記第２非感光部を除去する工程と、
を含む、振動デバイスの製造方法。
＜７＞ 前記感光部を除去する工程より後に、前記第１非感光部及び前記第２非感光部を加熱する工程をさらに含む、
前記＜６＞に記載の振動デバイスの製造方法。

【符号の説明】

【0082】

１ 振動デバイス、１０ 基板、１１ フレーム部、１３ 開口部、２１ 第１圧電層、２２ 第２圧電層、３０ メンブレン、３１ メンブレンの主部、３１１ 主部の第１領域、３１２ 主部の第２領域、３１３ 主部の第３領域、３１４ 主部の第４領域、３１５ 主部の第５領域、３２ メンブレンのダンパー部、３２１ ダンパー部の第１部分、３２２ ダンパー部の第２部分、３２３ ダンパー部の第３部分、３２４ ダンパー部の第４部分、３２５ ダンパー部の第５部分、６０ フォトレジスト膜、６１ 第１非感光部、６２ 第２非感光部、６３ 感光部、７１，７２ フォトマスク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】