特開 2024-162871 圧電素子

(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】P2024162871

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】圧電素子

(51)【国際特許分類】

   H10N 30/853 20230101AFI20241114BHJP

   H10N 30/30 20230101ALI20241114BHJP

   H10N 30/50 20230101ALI20241114BHJP

   H10N 30/80 20230101ALI20241114BHJP

   H10N 30/87 20230101ALI20241114BHJP

   H04R 17/02 20060101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

H10N30/853

H10N30/30

H10N30/50

H10N30/80

H10N30/87

H04R17/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078820

(22)【出願日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(71)【出願人】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】樋口 貴史

(72)【発明者】

【氏名】榎本 哲也

(72)【発明者】

【氏名】山田 英雄

(72)【発明者】

【氏名】川合 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】臼井 孝英

【テーマコード（参考）】

5D004

【Ｆターム（参考）】

5D004AA01

5D004BB02

5D004CD08

5D004DD03

5D004EE01

(57)【要約】

【課題】コストの低減を図ることができる圧電素子を提供する。
【解決手段】圧電素子は、基板１０と、基板１０に積層された下部電極、圧電膜、上部電極を含んで構成され、基板１０に片持ち支持された薄膜部１８１～１８４、２３１～２３４と、薄膜部１８１～１８４の自由端同士を連結する伸縮膜２０と、薄膜部２３１～２３４の自由端同士を連結する伸縮膜２５と、を備え、薄膜部１８１～１８４と薄膜部２３１～２３４は剛性が互いに異なり、伸縮膜２０と伸縮膜２５は剛性が互いに異なる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電素子であって、
基板（１０）と、
前記基板に積層された下部電極（１２）、圧電膜（１３、１５）、上部電極（１６）を含んで構成され、前記基板に片持ち支持された複数の薄膜部（１８１、１８２、１８３、１８４、２３１、２３２、２３３、２３４）と、
複数の前記薄膜部の自由端同士を連結する伸縮膜（２０、２５）と、を備え、
複数の前記薄膜部および前記伸縮膜で構成された振動領域（２１、２６）が複数形成されており、
複数の前記振動領域のうち少なくとも２つは、前記薄膜部の剛性が互いに異なるとともに、前記伸縮膜の剛性が互いに異なる圧電素子。

【請求項2】

該少なくとも２つの前記振動領域のうち一方における前記薄膜部は、他方における前記薄膜部と、長さ、幅、厚さ、材料、ヤング率、質量、梁応力、隣接する前記薄膜部との距離のいずれか１つまたは複数が異なる請求項１に記載の圧電素子。

【請求項3】

複数の前記薄膜部は、前記下部電極、前記圧電膜、前記上部電極を貫通する貫通孔（１９、２４）を挟んで配置されており、
前記伸縮膜は、前記貫通孔を覆って複数の前記薄膜部を連結しており、
前記貫通孔のうち前記伸縮膜で覆われた部分の幅は、前記伸縮膜から露出した部分の幅の最小値よりも大きい請求項１に記載の圧電素子。

【請求項4】

該少なくとも２つの前記振動領域のうち一方における前記伸縮膜は、他方における前記伸縮膜と、幅、厚さ、材料、ヤング率、質量、膜応力のいずれか１つまたは複数が異なる請求項１に記載の圧電素子。

【請求項5】

該少なくとも２つの前記振動領域のうち一方における前記薄膜部は、他方における前記薄膜部よりも剛性が低く、該一方における前記伸縮膜は、該他方における前記伸縮膜よりも剛性が高い請求項１に記載の圧電素子。

【請求項6】

前記薄膜部は、上面が三角形状とされている請求項１に記載の圧電素子。

【請求項7】

前記薄膜部は、上面が台形状とされている請求項１に記載の圧電素子。

【請求項8】

前記伸縮膜は感光性樹脂材料で構成されている請求項１に記載の圧電素子。

【請求項9】

前記伸縮膜はポリイミドで構成されている請求項８に記載の圧電素子。

【請求項10】

前記圧電膜は窒化スカンジウムアルミニウムで構成されている請求項１に記載の圧電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）マイクロフォン等を構成する圧電素子は、基板と、基板に積層された下部電極、圧電膜、上部電極とを備え、基板上に音圧を検出する振動領域が形成された構成とされている。振動領域においては、基板の一部が除去されるとともに、下部電極、圧電膜、上部電極を貫通するスリットが形成されており、これにより基板に片持ち支持された薄膜部が形成されている。

【0003】

振動領域は狭帯域の周波数特性を有するため、振動領域を１つのみ備える圧電素子では、広帯域の音圧を検出することが困難である。これについて、例えば特許文献１に記載の圧電素子は、複数の振動領域を備えている。そして、各振動領域の薄膜部の長さを変えることにより、各振動領域の共振周波数を異なるものとし、複数の帯域における音圧の検出を可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－７８７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

薄膜部の長さを変えると、振動領域の共振周波数に加えて、感度も大きく変化する。そのため、特許文献１に記載の圧電素子では、使用する振動領域の切り替えに伴いシステム側の補正が必要となり、システムとして高コストになる。

【0006】

本発明は上記点に鑑みて、コストの低減を図ることができる圧電素子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】

【0007】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、圧電素子であって、基板（１０）と、基板に積層された下部電極（１２）、圧電膜（１３、１５）、上部電極（１６）を含んで構成され、基板に片持ち支持された複数の薄膜部（１８１、１８２、１８３、１８４、２３１、２３２、２３３、２３４）と、複数の薄膜部の自由端同士を連結する伸縮膜（２０、２５）と、を備え、複数の薄膜部および伸縮膜で構成された振動領域（２１、２６）が複数形成されており、複数の振動領域のうち少なくとも２つは、薄膜部の剛性が互いに異なるとともに、伸縮膜の剛性が互いに異なる。

【0008】

このように伸縮膜を設けることにより、振動領域の共振周波数と感度が薄膜部の剛性および伸縮膜の剛性によって変化するようになる。そして、各振動領域の共振周波数を異なる値としながら感度を揃えることが可能となり、システムのコストの低減を図ることができる。

【0009】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図2】図１のII－II断面図である。

【図3】薄膜部と伸縮膜の剛性について説明するための図である。

【図4】共振周波数と感度との関係を示す図である。

【図5】比較例の上面図である。

【図6】第２実施形態にかかる圧電素子の上面図である。

【図7】図６のVII－VII断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

【0012】

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の圧電素子は、マイクロフォンとして用いられるものであり、図１、図２に示すように、基板１０、絶縁膜１１、下部電極１２、第１圧電膜１３、中間電極１４、第２圧電膜１５、上部電極１６を備えている。基板１０は、例えばシリコン（Ｓｉ）で構成されている。絶縁膜１１は、基板１０の上面に積層されている。絶縁膜１１は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）で構成されている。

【0013】

絶縁膜１１の上面には、下部電極１２、第１圧電膜１３、中間電極１４、第２圧電膜１５、上部電極１６が順に積層されている。下部電極１２、中間電極１４、上部電極１６は、例えばモリブデン（Ｍｏ）等の導電性金属で構成されている。第１圧電膜１３、第２圧電膜１５は、例えば、窒化スカンジウムアルミニウム（ＳｃＡｌＮ）や、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の鉛フリーの圧電セラミックス等を用いて構成されている。また、第１圧電膜１３、第２圧電膜１５は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等を用いて構成される。

【0014】

基板１０には、凹部１７が形成されている。凹部１７は、基板１０の一部を除去して絶縁膜１１のうち基板１０側の下面を露出させるように形成されている。基板１０の上面に平行で互いに垂直な２方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とする。凹部１７は、基板１０の下面において、Ｘ方向に平行な２辺とＹ方向に平行な２辺とで構成された四角形状に開口している。凹部１７が形成されることにより、圧電素子の一部は薄膜化されている。この薄膜化された部分を薄膜部１８とする。

【0015】

薄膜部１８には、絶縁膜１１、下部電極１２、第１圧電膜１３、中間電極１４、第２圧電膜１５、上部電極１６を貫通する貫通孔１９が形成されている。貫通孔１９は、凹部１７の中心部から各角部に向かって延設されており、薄膜部１８は貫通孔１９によって４分割されている。

【0016】

貫通孔１９が形成されることによって、薄膜部１８を含む絶縁膜１１、下部電極１２、第１圧電膜１３、中間電極１４、第２圧電膜１５、上部電極１６の積層体は、凹部１７の開口端部において基板１０に片持ち支持されている。

【0017】

４分割された薄膜部１８をそれぞれ薄膜部１８１～１８４とする。薄膜部１８１～１８４は、薄膜部１８１と薄膜部１８３とが対向し、薄膜部１８２と薄膜部１８４とが対向するように配置されている。具体的には、薄膜部１８１、１８３は、それぞれ、薄膜部１８のうち凹部１７の中心に対してＸ方向の一方側、他方側に配置された部分である。また、薄膜部１８２、１８４は、それぞれ、薄膜部１８のうち凹部１７の中心に対してＹ方向の一方側、他方側に配置された部分である。

【0018】

薄膜部１８１～１８４は、自由端同士が伸縮膜２０によって連結されている。伸縮膜２０は、例えばポリイミド等の感光性樹脂材料で構成されている。伸縮膜２０は、上面形状が四角形状とされており、貫通孔１９の中心部を埋め込むとともに薄膜部１８１～１８４の自由端における上部電極１６を覆うように形成されている。

【0019】

貫通孔１９のうち伸縮膜２０で覆われた部分の幅は、伸縮膜２０から露出した部分の幅の最小値よりも大きくされている。具体的には、貫通孔１９は、凹部１７の角部から中心部に向かって延設された４つのスリット状の貫通孔１９１と、凹部１７の中心部に形成された矩形状の２つの貫通孔１９２とで構成されている。一方の貫通孔１９２は、凹部１７の一方の対角線に平行な方向を長手方向とする矩形状とされており、他方の貫通孔１９２は、凹部１７の他方の対角線に平行な方向を長手方向とする矩形状とされている。２つの貫通孔１９２は凹部１７の中心部で交差しており、それぞれ長手方向の両端部において貫通孔１９１に連結されている。貫通孔１９１と貫通孔１９２はそれぞれ幅が一定とされており、貫通孔１９２は貫通孔１９１よりも幅が広くされている。

【0020】

薄膜部１８１～１８４の上面は、凹部１７の四辺のいずれかに平行な２辺を有する台形状とされている。詳細には、前述した貫通孔１９の形状により、薄膜部１８１～１８４の上面は、貫通孔１９１および貫通孔１９２の外縁によって自由端側の辺に凹凸が形成された略台形状とされている。圧電素子のうち凹部１７、薄膜部１８、貫通孔１９、伸縮膜２０が形成された部分を振動領域２１とする。

【0021】

基板１０のうち振動領域２１から離れた部分には、凹部２２が形成されており、凹部２２によって圧電素子の一部が薄膜部２３とされている。薄膜部２３は貫通孔２４によって４分割されており、薄膜部２３１～２３４が形成されている。薄膜部２３１～２３４は、自由端同士が伸縮膜２５によって連結されている。圧電素子のうち凹部２２、薄膜部２３、貫通孔２４、伸縮膜２５が形成された部分を振動領域２６とする。

【0022】

振動領域２６は、振動領域２１とほぼ同様の構成とされている。しかしながら、薄膜部２３の梁長さおよび伸縮膜２５の厚さは、薄膜部１８の梁長さおよび伸縮膜２０の厚さと異なっている。ここでの厚さとは、基板１０の上面に垂直な方向の幅である。

【0023】

このような圧電素子では、振動領域２１の薄膜部１８に音圧が印加され、薄膜部１８１～１８４が振動すると、例えば薄膜部１８１～１８４の自由端側が上方に変位した場合、第１圧電膜１３には引張応力が発生し、第２圧電膜１５には圧縮応力が発生する。このとき下部電極１２と上部電極１６との間に発生する電圧を測定することにより、音圧が検出される。また、振動領域２６においても同様に音圧が検出される。

【0024】

前述したように、薄膜部１８、２３は梁長さが互いに異なっている。そのため、振動領域２１、２６は互いに共振周波数が異なっており、広い帯域で音圧を検出することができる。このように広い帯域で音圧を検出する場合に、帯域によって検出感度が異なると、振動領域２１、２６の出力信号を処理する際に必要な補正が多くなり、システムとして高コストになる。これに対して、本実施形態では、振動領域２１と振動領域２６の感度を揃えるための構成が設けられている。

【0025】

具体的には、片持ち支持梁の共振周波数ｆｒと剛性定数ｋ、質量ｍとの関係は、円周率をπとして、数式１で示される。ここで、質量ｍは、梁の重心から先端までの質量である。

【0026】

【数1】

そして、前述したように、振動領域２１には伸縮膜２０が配置されている。このような構成では、振動領域２１の共振周波数ｆｒ_１、感度Ｓ_１は、数式２、数式３のようになる。

【0027】

【数2】

【0028】

【数3】

ここで、ｋ_１は薄膜部１８１～１８４の剛性定数であり、ｋ_ｂ１は伸縮膜２０の剛性定数である。ｍ_１は、薄膜部１８１～１８４の重心から先端までの質量である。ｔ_１１は薄膜部１８１～１８４の厚さであり、ｔ_２１は伸縮膜２０の厚さである。Ｌ_１１は薄膜部１８１～１８４の梁長さであり、Ｌ_２１は伸縮膜２０の幅である。Ｌ_２１は、具体的には、ＸＹ平面における薄膜部１８１～１８４の自由端側面から伸縮膜２０の中心部までの距離である。ｃ_１、ｃ_２はその他の因子の係数である。

【0029】

振動領域２６においても、同様に、共振周波数ｆｒ_２、感度Ｓ_２が薄膜部２３１～２３４の剛性定数ｋ_２、伸縮膜２５の剛性定数ｋ_ｂ２、質量ｍ_２によって定まる。そして、剛性定数ｋ_２、ｋ_ｂ２は、薄膜部２３１～２３４の厚さｔ_１２、伸縮膜２５の厚さｔ_２２、薄膜部２３１～２３４の梁長さＬ_１２、伸縮膜２５の幅Ｌ_２２、および、その他の因子の係数によって定まる。

【0030】

なお、伸縮膜２０、２５の厚さは場所によって変化してもよい。ここでは、伸縮膜２０、２５のうち、凹部１７、２２の中心部における厚さをｔ_２１、ｔ_２２とする。

【0031】

例えば、Ｌ_１１＝６９０μｍ、Ｌ_１２＝４９０μｍとして、厚さｔ_２１、ｔ_２２を変化させると、図４に示すようになる。なお、図４のグラフは、有限要素法による解析結果である。

【0032】

すなわち、振動領域２１においては、厚さｔ_２１が大きくなるにつれて共振周波数ｆｒ_１が高くなり、感度Ｓ_１が低くなる。同様に、振動領域２６においては、厚さｔ_２２が大きくなるにつれて共振周波数ｆｒ_２が高くなり、感度Ｓ_２が低くなる。ただし、振動領域２１、２６のグラフは全体として共振周波数がずれており、厚さｔ_２１、ｔ_２２を所定の値に設定することにより、振動領域２１、２６を異なる共振周波数で同じ感度とすることができる。例えば、図４に示すように、ｔ_２１＝０．８μｍ、ｔ_２２＝０．４μｍとすることにより、ｆｒ_１＜ｆｒ_２かつＳ_１≒Ｓ_２とすることができる。

【0033】

共振周波数ｆｒ_１、ｆｒ_２と感度Ｓ_１、Ｓ_２を調整する際には、薄膜部１８１～１８４の剛性および伸縮膜２０の剛性の大小関係が、薄膜部２３１～２３４の剛性および伸縮膜２０の剛性の大小関係と逆になるように、梁長さＬ_１１、Ｌ_１２、厚さｔ_２１、ｔ_２２を設定する。

【0034】

すなわち、ｋ_１＜ｋ_２の場合にはｋ_ｂ１＞ｋ_ｂ２となり、ｋ_１＞ｋ_２の場合にはｋ_ｂ１＜ｋ_ｂ２となるように、Ｌ_１１＞Ｌ_１２の場合にはｔ_２１＞ｔ_２２とし、Ｌ_１１＜Ｌ_１２の場合にはｔ_２１＜ｔ_２２とする。これにより、薄膜部１８１～１８４と薄膜部２３１～２３４との剛性差が、伸縮膜２０と伸縮膜２５との剛性差で相殺され、Ｓ_１≒Ｓ_２とすることができる。

【0035】

図５に示すように、振動領域２１が伸縮膜２０を備えない場合には、共振周波数ｆｒ_１、感度Ｓ_１は剛性定数ｋ_１によって定まり、数式４、数式５のようになる。同様に、振動領域２６が伸縮膜２５を備えない場合には、共振周波数ｆｒ_２、感度Ｓ_２は剛性定数ｋ_２によって定まる。

【0036】

【数4】

【0037】

【数5】

このように圧電素子が伸縮膜２０、２５を備えない構成では、図４の２つのグラフのように梁長さＬ_１１、Ｌ_１２を一定としたまま感度Ｓ_１、Ｓ_２を変化させることができず、振動領域２１、２６それぞれにおいて共振周波数と感度の組み合わせが１つのみに定まる。そのため、異なる共振周波数で同じ感度を得ることが困難になる。

【0038】

これに対して本実施形態では、前述したように、梁長さＬ_１１、Ｌ_１２と厚さｔ_２１、ｔ_２２によって剛性定数ｋ_１、ｋ_２と剛性定数ｋ_ｂ１、ｋ_ｂ２とを別々に変化させ、ｆｒ_１≠ｆｒ_２かつＳ_１＝Ｓ_２とすることができる。

【0039】

なお、幅Ｌ_２１、Ｌ_２２を大きくすることにより、感度Ｓ_１、Ｓ_２を揃えながら図５に示す比較例よりも感度Ｓ_１、Ｓ_２を高くすることができる。

【0040】

以上説明したように、本実施形態では、薄膜部１８１～１８４と薄膜部２３１～２３４の剛性が互いに異なるとともに、伸縮膜２０と伸縮膜２５の剛性が互いに異なる。これによれば、共振周波数ｆｒ_１、ｆｒ_２を異なる値としながら感度Ｓ_１、Ｓ_２を揃えることが可能となり、システムのコストの低減を図ることができる。

【0041】

また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

【0042】

（１）貫通孔１９、２４のうち伸縮膜２０、２５で覆われた部分の幅は、伸縮膜２０、２５から露出した部分の幅の最小値よりも大きい。これによれば、圧電素子の感度を向上させることができる。

【0043】

（２）薄膜部１８１～１８４は薄膜部２３１～２３４よりも剛性が低く、伸縮膜２０は伸縮膜２５よりも剛性が高い。これによれば、薄膜部１８１～１８４と薄膜部２３１～２３４との剛性差が、伸縮膜２０と伸縮膜２５との剛性差で相殺され、Ｓ_１＝Ｓ_２とすることができる。

【0044】

（３）伸縮膜２０、２５は感光性樹脂材料で構成されている。例えば、伸縮膜２０、２５はポリイミドで構成されている。これによれば、簡易な工程で伸縮膜２０、２５を形成することができる。

【0045】

（４）圧電膜１３、１５はＳｃＡｌＮで構成されている。これによれば、圧電素子の感度を向上させることができる。

【0046】

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して貫通孔１９、２４の形状を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0047】

図６に示すように、本実施形態では貫通孔１９がスリット状の４つの貫通孔１９１のみによって構成されており、幅が一定とされている。これにより、薄膜部１８１～１８４の上面は三角形状とされている。なお、薄膜部１８１～１８４の上面が略三角形状とされていてもよい。

【0048】

振動領域２６においても、振動領域２１と同様に薄膜部２３および貫通孔２４が構成されている。すなわち、貫通孔２４は幅が一定の４つのスリットで構成されており、薄膜部２３１～２３４の上面が三角形状または略三角形状とされている。

【0049】

このような構成の本実施形態においても、共振周波数ｆｒ_１、ｆｒ_２、感度Ｓ_１、Ｓ_２を第１実施形態と同様に薄膜部１８１～１８４、伸縮膜２０、薄膜部２３１～２３４、伸縮膜２５の剛性によって調整し、ｆｒ_１≠ｆｒ_２かつＳ_１＝Ｓ_２とすることができる。

【0050】

本実施形態は、第１実施形態と同様の構成および作動からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0051】

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

【0052】

圧電素子が３つ以上の振動領域を備えていてもよい。すなわち、振動領域２１、２６に加えて他の振動領域を１つ以上備えていてもよい。振動領域２１、２６が基板１０によって片持ち支持された薄膜部をそれぞれ２つまたは３つのみ備えていてもよいし、５つ以上備えていてもよい。

【0053】

第１実施形態では、梁長さＬ_１１、Ｌ_１２、厚さｔ_２１、ｔ_２２によって剛性定数ｋ_１、ｋ_ｂ１、ｋ_２、ｋ_ｂ２を調整した。しかしながら、薄膜部１８１～１８４と薄膜部２３１～２３４の他の要素を異なるものとすることによって、ｆｒ_１≠ｆｒ_２かつＳ_１＝Ｓ_２となるように剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。また、伸縮膜２０、２５の他の要素を異なるものとすることによって、ｆｒ_１≠ｆｒ_２かつＳ_１＝Ｓ_２となるように剛性定数ｋ_ｂ１、ｋ_ｂ２を調整してもよい。

【0054】

例えば、薄膜部１８１～１８４と薄膜部２３１～２３４の幅を互いに異なる値として剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。具体的には、薄膜部１８１、１８３、２３１、２３３についてはＹ方向の幅で剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整し、薄膜部１８２、１８４、２３２、２３４についてはＸ方向の幅で剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。

【0055】

また、ｔ_１１≠ｔ_１２として剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。また、薄膜部１８、２３を構成する材料のヤング率を互いに異なる値として剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。例えば、剛性定数ｋ_１は、ｋ_１＝α×（８／３）^２×ｔ_１１ ^３×Ｅ／Ｌ_１１ ^２となる。ここで、Ｅは薄膜部１８１～１８４を構成する材料のヤング率、αは薄膜部１８の形状で定まるパラメータである。

【0056】

また、ｍ_１≠ｍ_２として剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。また、薄膜部１８１～１８４、２３１～２３４の梁応力を互いに異なる値として剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。また、隣接する２つの薄膜部の距離、すなわち、貫通孔１９、２４の幅を互いに異なる値として剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。例えば、図３に示す貫通孔１９２の短手方向の幅ｗ_１によって剛性定数ｋ_１を調整することができる。同様に、ＸＹ平面における貫通孔１９１、２４１、２４２の延設方向に垂直な方向の幅によって剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整することができる。

【0057】

また、Ｌ_２１≠Ｌ_２２として剛性定数ｋ_ｂ１、ｋ_ｂ２を調整してもよい。また、伸縮膜２０、２５を構成する材料のヤング率を互いに異なる値として剛性定数ｋ_ｂ１、ｋ_ｂ２を調整してもよい。また、伸縮膜２０、２５の質量または膜応力を互いに異なる値として剛性定数ｋ_ｂ１、ｋ_ｂ２を調整してもよい。

【0058】

また、薄膜部１８１～１８４、２３１～２３４の梁長さ、幅、厚さ、材料、ヤング率、質量、梁応力、隣接する薄膜部との距離のうち２つ以上を用いて剛性定数ｋ_１、ｋ_２を調整してもよい。また、伸縮膜２０、２５の幅、厚さ、材料、ヤング率、質量、膜応力のうち２つ以上を用いて剛性定数ｋ_ｂ１、ｋ_ｂ２を調整してもよい。

【符号の説明】

【0059】

１０ 基板
１８１、１８２、１８３、１８４ 薄膜部
２０ 伸縮膜
２１ 振動領域
２３１、２３２、２３３、２３４ 薄膜部
２５ 伸縮膜
２６ 振動領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】