特開 2024-91597 接続要素を備えたＭＥＭＳデバイス

(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】P2024091597

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】接続要素を備えたＭＥＭＳデバイス

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/00 20060101AFI20240627BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

H04R17/00

B81B3/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023216732

(22)【出願日】2023-12-22

(31)【優先権主張番号】10 2022 134 733.8

(32)【優先日】2022-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】518063492

【氏名又は名称】ユーサウンド ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＵＳＯＵＮＤ ＧＭＢＨ

【住所又は居所原語表記】Ｋｒａｔｋｙｓｔｒａｓｓｅ ２， ８０２０ Ｇｒａｚ （ＡＴ）

(74)【代理人】

【識別番号】110001494

【氏名又は名称】前田・鈴木国際特許弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】アンドレア ルスコーニ クレリチ ベルトラミ

(72)【発明者】

【氏名】フェルッチオ ボトーニ

(72)【発明者】

【氏名】サム ベンス ホルバト

【テーマコード（参考）】

3C081

5D004

【Ｆターム（参考）】

3C081AA01

3C081AA07

3C081BA22

3C081BA33

3C081BA43

3C081BA44

3C081BA45

3C081BA48

3C081BA55

3C081CA32

3C081DA03

3C081DA22

3C081EA01

3C081EA21

5D004AA07

5D004CD03

5D004CD07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】外力の作用により損傷しにくいＭＥＭＳデバイス及び対応するＭＥＭＳデバイス用のＭＥＭＳユニット並びにＭＥＭＳデバイスを有する機器を提供する。
【解決手段】ＭＥＭＳデバイス１は、ストローク軸３に沿って偏向可能なダイヤフラム２及びダイヤフラム２との間にキャビティ９が形成されるようにストローク軸３に沿ってダイヤフラム２から隔れて配置され、ダイヤフラム２のストローク運動を生成／検出するカンチレバーアーム８と、キャビティ９内に配置され、ダイヤフラム２に接続されたストローク構造１２と、カンチレバーアーム８をストローク構造１２に移動可能に接続する接続要素１４と、を含むＭＥＭＳユニット７を有する。接続要素１４は、接続要素１４の横方向に延在する横スリットとして形成される１以上の凹部を有し、その結果、凹部が接続要素１４の重量を軽減し、この領域に必要な弾性及び／又は可撓性を同時に確保することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ストローク軸（３）に沿って偏向可能なダイヤフラム（２）と、
ＭＥＭＳユニット（７）であって、
前記ダイヤフラム（２）との間にキャビティ（９）が形成されるように、前記ストローク軸（３）に沿って前記ダイヤフラム（２）から間隔をおいて配置され、前記ダイヤフラム（２）のストローク運動を生成及び／又は検出する少なくとも１つのカンチレバーアーム（８）と、
前記キャビティ（９）内に配置され、前記ダイヤフラム（２）に接続されたストローク構造（１２）と、
前記カンチレバーアーム（８）を前記ストローク構造（１２）に移動可能に接続する接続要素（１４）とを含むＭＥＭＳユニット（７）と、を有する、特に音を生成及び／又は検出するためのＭＥＭＳデバイス（１）において、
前記接続要素（１４）は、前記ストローク構造（１２）の方向に少なくとも１つの領域で狭くなり、及び／又は少なくとも１つの領域で広くなり、及び／又は
前記接続要素（１４）は、少なくとも１つの凹部（２４、２５）を有することを特徴とする、ＭＥＭＳデバイス。

【請求項2】

前記カンチレバーアーム（８）は、単一の接続要素（１４）のみを介して前記ストローク構造（１２）に接続されることを特徴とする、先行する請求項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項3】

前記接続要素（１４）の２つの対向する長手方向辺（２６、２７）及び／又は前記接続要素（１４）の基本形状は、前記ストローク構造（１２）の方向に台形の形状で先細になっていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項4】

前記接続要素（１４）は、少なくとも１つのカンチレバー部分（２８、２９、３０）を有し、前記少なくとも１つのカンチレバー部分（２８、２９、３０）において、前記接続要素（１４）は、前記接続要素（１４）の２つの長手方向辺（２６、２７）のうちの１つに向かって前記接続要素（１４）の横方向に延在する少なくとも１つのカンチレバー（３１、３２）を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項5】

前記カンチレバー部分（２８、２９、３０）は、互いに対向して位置する２つのカンチレバー（３１、３２）を含み、好ましくは、第１のカンチレバー（３１）は、前記接続要素（１４）の第１の長手方向辺（２６）に向かって延在し、第２のカンチレバー（３２）は、前記接続要素（１４）の第２の長手方向辺（２７）に向かって延在することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項6】

前記少なくとも１つの凹部（２４、２５）は、前記ストローク軸（３）の方向に前記接続要素（１４）を完全に貫通して延在し、
前記少なくとも１つの凹部（２４、２５）は、その周方向にリング状に閉じられ、及び／又は
前記少なくとも１つの凹部（２４、２５）は、前記少なくとも１つのカンチレバー部分（２８、２９）内に配置され、好ましくは、前記第１のカンチレバー（３１）及び／又は前記第２のカンチレバー（３２）内に延在することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項7】

前記接続要素（１４）は、特に、前記カンチレバーアーム（８）の横方向に延在する好ましくは単一の第１の接触領域（１５）内においてのみ、前記カンチレバーアーム（８）に接続されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項8】

前記カンチレバーアーム（８）は、前記ＭＥＭＳユニット（７）のキャリア（１０）とは反対側を向く自由カンチレバーアーム端（１１）を有し、及び／又は
前記第１の接触領域（１５）は、前記自由カンチレバーアーム端（１１）に配置され、及び／又は、前記カンチレバーアーム（８）の横方向に前記自由カンチレバーアーム端（１１）より狭いことを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項9】

前記接続要素（１４）は、特に、前記カンチレバーアーム（８）の横方向に延在する好ましくは単一の第２の接触領域（１６）内においてのみ、前記ストローク構造（１２）に接続されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項10】

前記第１の接触領域（１５）は、前記カンチレバーアーム（８）の横方向に前記第２の接触領域（１６）より広いことを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項11】

前記接続要素（１４）は、少なくとも１つの架橋部分（３８、３９、４０）を含み、前記少なくとも１つの架橋部分（３８、３９、４０）は、好ましくは、前記少なくとも１つのカンチレバー部分（２８、２９、３０）を前記第１の接触領域（１５）、前記第２の接触領域（１６）又は隣接する更なるカンチレバー部分（２８、２９、３０）に接続することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項12】

前記少なくとも１つの架橋部分（３８、３９、４０）は、前記接続要素（１４）の横方向に中心的に配置され、及び／又は、前記少なくとも１つのカンチレバー部分（２８、２９、３０）より小さい幅を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項13】

前記接続要素（１４）は、モミの木の基本形状を有し、及び／又は
前記接続要素（１４）は、前記接続要素（１４）の長手方向に互いに間隔をおいて配置された複数のカンチレバー部分（２８、２９、３０）を含み、そのうちの少なくとも１つのカンチレバー部分は、１つ又は複数の先行する請求項に記載のように設計されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項14】

前記カンチレバー部分（２８、２９、３０）は、前記ストローク構造（１２）までの距離が減少するにつれて、互いに小さくなる幅を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項15】

前記接続要素（１４）、特に前記架橋部分（３８、３９、４０）において、前記接続要素（１４）の２つの前記長手方向辺（２６、２７）のうちの一方から前記接続要素（１４）内に延在する少なくとも１つの横方向切り口（４１）を有することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項16】

前記カンチレバーアーム（８）は、前記ストローク構造（１２）の方向に先細になる台形状を有し、及び／又は、前記接続要素（１４）は、前記ストローク構造（１２）の方向にこの台形状を継続することを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項17】

前記ＭＥＭＳユニット（７）は、複数のカンチレバーアーム（８）、特に６つのカンチレバーアーム（８）を有し、それぞれのカンチレバーアーム（８）が、好ましくは単一の接続要素（１４）を介して前記ストローク構造（１２）に接続されており、前記接続要素のうちの少なくとも１つ、特に全ての接続要素は、好ましくは、１つ又は複数の先行する請求項に記載のように設計されることを特徴とする、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。

【請求項18】

ダイヤフラム（２）のストローク運動を生成及び／又は検出する少なくとも１つのカンチレバーアーム（８）と、
意図どおりの使用時に前記ダイヤフラム（２）に接続されるストローク構造（１２）と、
前記カンチレバーアーム（８）を前記ストローク構造（１２）に移動可能に接続する接続要素（１４）とを有する、特に、先行する請求項のいずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス（１）用のＭＥＭＳユニット（７）であって、
前記接続要素（１４）は、前記ストローク構造（１２）の方向に少なくとも１つの部分で狭くなり、及び／又は広くなり、及び／又は
前記接続要素（１４）は、少なくとも１つの凹部（２４、２５）を有することを特徴とする、ＭＥＭＳユニット（７）。

【請求項19】

１つ又は複数の先行する請求項に記載のＭＥＭＳデバイス（１）を有する、電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＭＥＭＳデバイスに関し、特に、ストローク軸に沿って偏向可能なダイヤフラムと、ＭＥＭＳユニットとを含む、音（好ましくは可聴音及び／又は超音波）を生成及び／又は検出するためのＭＥＭＳデバイスに関する。ＭＥＭＳユニットは、ダイヤフラムとの間にキャビティが形成されるように、ストロークに沿ってダイヤフラムから間隔をおいて配置され、ダイヤフラムのストローク運動を生成及び／又は検出する少なくとも１つの、特に圧電カンチレバーアームと、キャビティ内に配置され、ダイヤフラムに接続されたストローク構造と、カンチレバーアームをストローク構造に移動可能に接続する接続要素と、を含む。本発明は更に、対応するＭＥＭＳデバイス用のＭＥＭＳユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＥＭＳは、国際公開第２０１６／０３４６６５号から知られており、ダイヤフラムと、ダイヤフラムに結合されたストローク構造と、複数の相互に間隔をおいて配置された接続要素を介してストローク構造の複数の相互に間隔をおいて配置された接点に接続された少なくとも２つの圧電アクチュエータと、を含む。少なくとも２つの圧電アクチュエータは、ダイヤフラムを偏向させるためにストローク構造のストローク運動を誘導するように設計されている。更に、少なくとも２つの圧電アクチュエータのそれぞれは、少なくとも２つの相互に間隔をおいて配置された接続要素を介してストローク構造の少なくとも２つの相互に離間した接点に接続される。接続要素と接点は、外力の作用により損傷しやすいことが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際第２０１６／０３４６６５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、従来技術で知られている欠点を解消し、特に、外力の作用により損傷しにくいＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳユニットを作製することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的は、独立特許請求項の特徴を有するＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳユニットによって達成される。

【0006】

本発明は、ＭＥＭＳデバイスに関し、特に音、具体的に好ましくは可聴音及び／又は超音波を生成及び／又は検出するためのＭＥＭＳデバイスに関する。ＭＥＭＳデバイスは、特に、ＭＥＭＳスピーカー、ＭＥＭＳマイクロフォン及び／又はＭＥＭＳセンサーである。ＭＥＭＳデバイスは、ストローク軸に沿って偏向可能なダイヤフラムを含む。ＭＥＭＳデバイスはまた、ＭＥＭＳユニットを含む。ＭＥＭＳユニットは、ダイヤフラムのストローク運動を生成及び／又は検出する少なくとも１つの、特に圧電カンチレバーアームを含む。カンチレバーアームは、ダイヤフラムとの間にキャビティが形成されるように、ストローク軸に沿ってダイヤフラムから間隔をおいて配置される。ＭＥＭＳユニットはまた、キャビティ内に配置され、ダイヤフラムに接続されたストローク構造を含む。したがって、ストローク構造は、意図どおりの使用時にダイヤフラムと共にストローク軸に沿って振動する。更に、ＭＥＭＳユニットは、カンチレバーアームをストローク構造に移動可能に接続する接続要素を含む。

【0007】

有利には、接続要素は、ストローク構造の方向に少なくとも１つの部分で狭くなり、及び／又は少なくとも１つの部分で広くなる。接続要素が適切に広くなることにより、特に高い荷重を受ける部分を強化することができる。追加的又は代替的に、接続要素の弾性及び／又は可撓性を向上させるために、荷重の低下にさらされる領域を狭くしてもよい。

【0008】

追加的又は代替的に、有利には、接続要素は、少なくとも１つの凹部を有する。その結果、接続要素の重量を軽減することができ、それにより、接続要素に作用する力を小さくすることができる。更に、接続要素の弾性及び／又は可撓性は、凹部が配置された接続要素の領域で向上することができる。その結果、例えば、接続要素の領域は、幅を広くすることによってより堅固にすることができる。同時に、適切な凹部によって、この領域に必要な弾性及び／又は可撓性を確保することができる。

【0009】

有利には、カンチレバーアームは、単一の接続要素のみを介してストローク構造に接続される。有利には、実質上全ての利用可能な設置空間を１つの接続要素に使用できるため、このようにして接続要素を非常に堅固にすることができる。

【0010】

ストローク構造は、単一部品又は多部品の構造として形成することができる。多部品のストローク構造である場合、ストローク構造の少なくとも２つの部品は、相互に直接的に接続されてもよい。代替的に、少なくとも２つの部品は、それらの間に配置された追加の要素を介して相互に間接的に接続されてもよい。追加の要素は、例えば、ダイヤフラム、特にダイヤフラムの補強要素、又はストローク構造の２つの部品の間に延在する追加の結合要素であってもよい。ストローク構造の少なくとも２つの部品の間の接続は、固定接続であってもよく、可動接続であってもよい。

【0011】

有利には、接続要素の２つの対向する長手方向辺及び／又は接続要素の基本形状は、ストローク構造の方向に台形状で先細になっている。

【0012】

同様に有利には、接続要素は、少なくとも１つのカンチレバー部分を有し、少なくとも１つのカンチレバー部分において、接続要素は、接続要素の２つの長手方向辺のうちの１つに向かって接続要素の横方向に延在し、及び／又は接続要素の横方向に外向きに突出する、少なくとも１つのカンチレバーを有する。

【0013】

有利には、少なくとも１つのカンチレバーは、接続要素の縦軸に対して垂直に配向される。追加的又は代替的に、有利には、カンチレバーの２つの対向する長手方向辺は、接続要素の横軸に平行に延在する。

【0014】

更に、有利には、少なくとも１つのカンチレバーの自由カンチレバー端は、ストローク構造の方向に面取りされる。その結果、接続要素は、カンチレバー部分の領域でストローク構造の方向に先細になる。

【0015】

また有利には、カンチレバー部分は、互いに対向して位置する２つのカンチレバーを含み、好ましくは、第１のカンチレバーは、接続要素の第１の長手方向辺に向かって延在し、第２のカンチレバーは、接続要素の第２の長手方向辺に向かって延在する。

【0016】

また有利には、接続要素は、その縦中心軸に関して軸対称である。

【0017】

また有利には、少なくとも１つの凹部は、ストローク軸の方向に接続要素を完全に貫通して延在する。その結果、凹部は、互いに対向して位置する２つの開口部を有し、そのうちの１つの開口部は、接続要素の上側に位置し、もう１つの開口部は、接続要素の下側に位置する。追加的又は代替的に、有利には、少なくとも１つの凹部は、その周方向にリング状に閉じられる。

【0018】

また有利には、凹部は、接続要素の横方向に延在する横スリットとして形成される。好ましくは、横スリットは、接続要素の縦中心軸に対して垂直に配置される。

【0019】

更に、有利には、少なくとも１つの凹部は、少なくとも１つのカンチレバー部分に配置され、凹部は、好ましくは、第１のカンチレバー及び／又は第２のカンチレバー内に延在する。

【0020】

有利には、接続要素は、特に、カンチレバーアームの横方向に延在する好ましくは単一の第１の接触領域内においてのみ、カンチレバーアームに接続される。最先端の技術から知られているデバイスに関しては、高い荷重の下では、接点が非常に破損しやすいことが示されている。これに対して、より広い範囲にわたって延在する接触領域は、より高い圧縮強度を有する。

【0021】

また有利には、カンチレバーアームは、ＭＥＭＳユニットのキャリア、特にキャリア基板に取り付けられ、キャリアとは反対側を向く自由カンチレバーアーム端を有する。

【0022】

有利には、第１の接触領域は、自由カンチレバーアーム端に配置され、及び／又は、カンチレバーアームの横方向に自由カンチレバーアーム端より狭い。

【0023】

また有利には、接続要素は、特に、カンチレバーアームの横方向に延在する好ましくは単一の第２の接触領域内においてのみ、ストローク構造に接続される。

【0024】

また有利には、第２の接触領域は、ストローク構造の側壁に配置され、及び／又は、カンチレバーアームの横方向にこの側壁に完全にわたって延在する。

【0025】

更に、有利には、第１の接触領域は、カンチレバーアームの横方向に第２の接触領域より広い。

【0026】

また有利には、接続要素は、少なくとも１つの架橋部分を含み、少なくとも１つの架橋部分は、好ましくは、少なくとも１つのカンチレバー部分を第１の接触領域、第２の接触領域又は隣接する更なるカンチレバー部分に接続する。

【0027】

有利には、少なくとも１つの架橋部分は、接続要素の横方向に中心的に配置され、及び／又は、少なくとも１つのカンチレバー部分より小さい幅を有する。

【0028】

同様に有利には、接続要素は、接続要素の長手方向に互いに間隔をおいて配置された複数の架橋部分を含む。これに関して、更に有利には、架橋部分は、ストローク構造までの距離が減少するにつれて、互いに小さくなる幅を有し、カンチレバーアーム側の架橋部分は、好ましくは、接続要素の横方向にストローク構造側の架橋部分より大きい幅を有する。

【0029】

また有利には、接続要素は、モミの木のような基本形状を有する。

【0030】

また有利には、接続要素は、接続要素の長手方向に互いに間隔をおいて配置された複数のカンチレバー部分を含み、そのうちの少なくとも１つのカンチレバー部分は、先行する記載に従って設計され、前述した特徴は、個別に存在してもよく、任意の組み合わせで存在してもよい。

【0031】

同様に有利には、カンチレバー部分は、ストローク構造までの距離が減少するにつれて、互いに小さくなる幅を有し、カンチレバーアーム側のカンチレバー部分は、好ましくは、接続要素の横方向にストローク構造側のカンチレバー部分より大きい幅を有する。

【0032】

有利には、接続要素の長手方向に互いに隣接する少なくとも２つのカンチレバー部分の自由カンチレバー端は、互いに一直線になっている。

【0033】

更に、有利には、接続要素、特に架橋部分において、接続要素の２つの長手方向辺のうちの一方から接続要素内に延在する少なくとも１つの横方向切り口を有する。

【0034】

同様に有利には、第１の接触領域において、接続要素のカンチレバー部分又は架橋部分は、自由カンチレバーアーム端に接続される。追加的又は代替的に、接続要素のカンチレバー部分又は架橋部分は、第２の接触領域でストローク構造に接続される。

【0035】

有利には、カンチレバーアームは、弾性キャリア層及び／又は少なくとも１つの圧電層を有する。

【0036】

カンチレバーアームのキャリア層、接続要素及びストローク構造のストローク構造ベース、特に、ダイヤフラムとは反対側を向くストローク構造端面の領域は、共通の、特にモノリシック層によって形成される場合、非常に経済的な製造が可能になる。

【0037】

更に、有利には、カンチレバーアームは、ストローク構造の方向に先細になる台形状を有する。追加的又は代替的に、有利には、接続要素は、ストローク構造の方向にこの台形状を継続する。

【0038】

有利には、ＭＥＭＳユニットは、複数のカンチレバーアーム、特に６つのカンチレバーアームを有し、それぞれのカンチレバーアームが、好ましくは単一の接続要素を介してストローク構造に接続され、接続要素は、好ましくは、先行する記載に従って設計され、前述した特徴は、個別に存在してもよく、任意の組み合わせで存在してもよい。

【0039】

また有利には、接続要素は、ストローク構造の方向に少なくとも１つの部分で狭くなり、及び／又は広くなり、及び／又は、接続要素は、少なくとも１つの凹部を有する。

【0040】

本発明は、ＭＥＭＳユニットに関し、特に、先行する記載に係るＭＥＭＳデバイス用のＭＥＭＳユニットに関し、ＭＥＭＳユニットは、ダイヤフラムのストローク運動を生成及び／又は検出する少なくとも１つの、特に圧電カンチレバーアームと、意図どおりの使用時にダイヤフラムに接続されるストローク構造と、カンチレバーアームをストローク構造に移動可能に接続する接続要素と、を有する。有利には、接続要素は、ストローク構造の方向に少なくとも１つの部分で狭くなり、及び／又は広くなる。追加的又は代替的に、有利には、接続要素は、少なくとも１つの凹部を有する。

【0041】

有利には、ＭＥＭＳユニットは、上記ＭＥＭＳデバイスのＭＥＭＳユニットに従って設計され、前述した特徴は、個別に存在してもよく、任意の組み合わせで存在してもよい。

【0042】

本発明は、先行する記載に係るＭＥＭＳデバイスにおける先行する記載に係るＭＥＭＳユニットの使用に関し、前述した特徴は、個別に存在してもよく、任意の組み合わせで存在してもよい。

【0043】

本発明は、電子機器に関し、特にヘッドホン、眼鏡、携帯電話、タブレット及び／又はウェアラブルデバイスに関し、該電子機器は、先行する記載に係るＭＥＭＳデバイスを含み、前述した特徴は、個別に存在してもよく、任意の組み合わせで存在してもよい。

【図面の簡単な説明】

【0044】

本発明の更なる利点について、以下の例示的な実施形態において説明する。

【0045】

【図1】図１は、ＭＥＭＳユニットを備えたＭＥＭＳデバイスの断面図を示す。

【図2】図２は、図１に示すＭＥＭＳデバイスのＭＥＭＳユニットの上面図を示す。

【図3】図３は、図２に示すＭＥＭＳユニットの接続要素及びストローク構造を備えた単一のカンチレバーアームの切り欠き詳細図を示す。

【図4】図４は、図２に示すＭＥＭＳユニットのストローク構造及び接続要素の領域における非切り欠き詳細図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0046】

図１～４は、本発明の、複数のカンチレバーアーム８を有する例示的な一実施形態を示す。代替的に、装置は、カンチレバーアーム８を１つのみ有してもよく、以下の説明は、同様である。

【0047】

図１は、ＭＥＭＳデバイス１、特に音を生成及び／又は検出するためのＭＥＭＳデバイス１の断面図を示す。ＭＥＭＳデバイス１は、特に、可聴音及び／又は超音波を生成及び／又は検出することができる。ＭＥＭＳデバイス１は、好ましくは、ＭＥＭＳスピーカー、ＭＥＭＳマイクロフォン及び／又はＭＥＭＳセンサーである。ＭＥＭＳデバイス１は、電子機器（図示せず）用である。電子機器は、好ましくは、頭又は体に装着できるように設計され得る。特に、電子機器は、ヘッドホン、眼鏡、ヘルメット、ヘッドバンド、携帯電話、タブレット、時計又はブレスレットである。また一方、代替的に、電子機器はまた、例えば車両などの他の装置に設置できるように設計され得る。

【0048】

図１に示すように、ＭＥＭＳデバイス１は、ストローク軸３に沿って偏向が可能なダイヤフラム２を含む。ダイヤフラム２は、エッジ領域がダイヤフラムキャリア５に固定された弾性ダイヤフラム層４を含む。更に、ダイヤフラム２は、ダイヤフラム層４を介してダイヤフラムキャリア５に間接的に接続された補強要素６を有する。

【0049】

図１に示すＭＥＭＳデバイス１はまた、ＭＥＭＳユニット７を含む。ＭＥＭＳユニット７は、カンチレバーアーム８、特に圧電カンチレバーアーム８を含み、該カンチレバーアームにより、ダイヤフラム２のストローク軸３に沿ったストローク運動は、生成及び／又は検出することができる。「カンチレバーアーム」は、片側が取り付けられるとともに、偏向可能な自由端を有する可撓性のある要素であると考えられる。更に、ＭＥＭＳユニット７は、少なくとも１つのカンチレバーアーム８が取り付けられたキャリア１０、特にキャリア基板を含む。その結果、カンチレバーアーム８は、自由カンチレバーアーム端１１を有し、該自由カンチレバーアーム端１１は、キャリア１０から離れ、ストローク軸３に沿って偏向することができる。

【0050】

少なくとも１つのカンチレバーアーム８は、ダイヤフラム２との間にキャビティ９が形成されるように、ストローク軸３に沿ってダイヤフラム２から間隔をおいて配置される。この場合、キャビティ９の少なくとも一部は、キャリア１０に形成されるか又はキャリア１０によって区切られる。

【0051】

図１から明らかなように、ＭＥＭＳユニット７はまた、少なくとも一部がキャビティ９内に配置されたストローク構造１２を含む。ストローク構造１２は、ダイヤフラム２に接続される。この例示的な実施形態によれば、ストローク構造１２は、この目的のために、接着剤１３によってダイヤフラム２の補強要素６に接着される。ストローク構造１２及びキャリア１０は、製造上の理由により、好ましくは、同じ材料、具体的にはシリコンから形成される。ストローク構造１２は、単一部品又は多部品の構造として形成することができる。多部品のストローク構造１２である場合、ストローク構造１２の少なくとも２つの部品は、相互に直接的に接続されてもよい。代替的に、少なくとも２つの部品は、それらの間に配置された追加の要素を介して相互に間接的に接続されてもよい。追加の要素は、例えば、ダイヤフラム２、特にダイヤフラム２の補強要素６、又はストローク構造１２の２つの部品の間に延在する追加の結合要素（図示せず）であってもよい。ストローク構造１２の少なくとも２つの部品の間の接続は、固定接続であってもよく、可動接続であってもよい。

【0052】

少なくとも１つのカンチレバーアーム８は、接続要素１４を介してストローク構造１２に間接的に移動可能に接続される。この接続要素１４の設計は、以下の図２、３及び４に詳細に示され説明される。意図どおりの使用時に、自由カンチレバーアーム端１１は、ストローク軸３の方向に偏向する。自由カンチレバーアーム端１１のこの湾曲した偏向中にストローク構造１２及び／又はダイヤフラム２が傾斜することを避けるために、カンチレバーアーム８は、その自由カンチレバーアーム端１１の領域で接続要素１４を介してストローク構造１２に間接的に接続される。この目的のために、接続要素１４は、弾性及び／又は可撓性がある。

【0053】

カンチレバーアーム８の自由カンチレバーアーム端１１は、第１の接触領域１５で接続要素１４に接続される。更に、ストローク構造１２は、第２の接触領域１６で接続要素１４に接続される。特に、図１から明らかなように、接続要素１４は、ストローク構造１２の１つの側壁１７に接続される。

【0054】

カンチレバーアーム８は、多層構造である。このような多層構造は、弾性キャリア層１８を含む。更に、カンチレバーアーム８は、圧電層１９を有する。圧電層１９は、２つの電子層（図示せず）の間に配置される。圧電層１９は、図１に示すように、キャリア層１８の下に位置してもよい。また一方、代替的に、圧電層１９は、示されるキャリア層１８上に配置されてもよい。

【0055】

この例示的な実施形態では、ＭＥＭＳユニット７は、それぞれが単一の接続要素１４を介してストローク構造１２に接続された複数のカンチレバーアーム８を有する。明確にするために、これらのカンチレバーアーム８のうち、それに対応する接続要素１４を含む１つのみに、全ての参照符号を付している。経済的かつ迅速な製造を保証できるようにするために、有利には、カンチレバーアーム８のキャリア層１８、接続要素１４及びストローク構造１２のストローク構造ベース２０は、共通、特にモノリシック層によって形成される。ストローク構造ベース２０は、好ましくは、ダイヤフラム２とは反対側を向くストローク構造端面２１の領域に配置される。

【0056】

図１に示すように、ＭＥＭＳデバイス１はまた、ＭＥＭＳユニット７が配置された回路基板２２を含む。回路基板２２は、ＭＥＭＳユニット７におけるキャビティ９に隣接する回路基板キャビティ２３を有する。その結果、ＭＥＭＳユニット７におけるキャビティ９と、回路基板キャビティ２３とは、ＭＥＭＳデバイス１内に共通の音響キャビティを形成する。カンチレバーアーム８及びストローク構造１２は、ストローク軸３に沿って回路基板キャビティ２３内に移動することができる。ＭＥＭＳユニット７に加えて、ダイヤフラムキャリア５も回路基板２２に固定される。

【0057】

図２は、ＭＥＭＳユニット７の上面図を示す。この図では、キャリア１０は、閉じられたリング及び／又は多角形リングとして形成されることが明らかである。カンチレバーアーム８は、円周方向に分散して半径方向に内向きに延在するようにキャリア１０に配置される。ストローク構造１２は、中央に配置される。ストローク構造１２は、キャリア１０に対応する形状、具体的にはこの場合、多角形の形状を有する。その結果、ストローク構造１２は、それぞれがカンチレバーアーム８の１つに関連付けられた複数の側壁１７を有する。カンチレバーアーム８は、ストローク構造１２の方向に先細になる台形状を有する。この台形状は、ストローク構造１２の方向に関連付けられた接続要素１４によって継続されるため、接続要素１４も台形の基本形状を有する。

【0058】

図３は、ＭＥＭＳデバイス１のＭＥＭＳユニット７（図２に示す）の１つのカンチレバーアーム８の自由カンチレバーアーム端１１の領域における切り欠き詳細図を示す。単一のカンチレバーアーム８のみを有するように設計された例示的な実施形態も同様に設計されてもよい。上述したように、カンチレバーアーム８の自由カンチレバーアーム端１１は、接続要素１４を介してストローク構造１２に移動可能に接続される。図３から明らかなように、カンチレバーアーム８は、単一の接続要素１４のみを介してストローク構造１２に接続される。したがって、有利には、この単一の接続要素１４に利用可能な設置空間を可能な限り最良の方法で利用できる。

【0059】

図３に示す上面図に示すように、接続要素１４は、少なくとも１つの領域でストローク構造１２の方向に狭くなる。更に、接続要素１４は、少なくとも１つの領域で広くなる。接続要素１４が適切に広くなることにより、特に高い荷重を受ける領域を強化することができる。追加的に、接続要素１４の弾性及び／又は可撓性を向上させるために、荷重の低下にさらされる領域を狭くしてもよい。

【0060】

更に、接続要素１４は、少なくとも１つの凹部２４、２５を有する。その結果、接続要素１４の重量を軽減することができ、それにより、接続要素１４に作用する力を小さくすることができる。更に、接続要素１４の弾性及び／又は可撓性は、凹部２４、２５が配置された接続要素１４の領域で向上することができる。その結果、例えば、接続要素１４の領域は、広くなることによってより堅固にすることができる。適切な凹部２４、２５によって、この領域に必要な弾性及び／又は可撓性を同時に確保することができる。

【0061】

少なくとも１つの凹部２４、２５は、ストローク軸３の方向に接続要素１４を完全に貫通して延在する。その結果、凹部２４、２５は、接続要素１４の対向する両側に配置された２つの開口部を有する。更に、少なくとも１つの凹部２４、２５は、その長手方向にリング状に閉じられる。その結果、非常に高い安定性を確保することができる。この例示的な実施形態によれば、凹部２４、２５は、接続要素１４の横方向に延在する横スリットとして形成される。

【0062】

図３に示す上面図に示すように、接続要素１４の２つの対向する長手方向辺２６、２７は、ストローク構造１２の方向に先細になる。接続要素１４は、単一の第１の接触領域１５においてのみ、カンチレバーアーム８に接続される。第１の接触領域１５は、自由カンチレバーアーム端１１に配置される。図３から明らかなように、第１の接触領域１５は、カンチレバーアーム８の横方向に自由カンチレバーアーム端１１より狭い。

【0063】

図３に示す接続要素１４は、単一の第２の接触領域１６においてのみ、ストローク構造１２に接続される。第２の接触領域１６は、カンチレバーアーム８の横方向に延在する。第２の接触領域１６は、上述したように、ストローク構造１２の１つの側壁１７に形成される。可能な限り堅固な接続を確保するために、第２の接触領域１６は、図３に示すように、ストローク構造１２の対応する側壁１７の幅の半分以上にわたって延在する。第１の接触領域１５は、カンチレバーアーム８の横方向に第２の接触領域１６より広い。

【0064】

図３に示すように、接続要素１４は、少なくとも１つのカンチレバー部分２８、２９、３０を有し、この例示的な実施形態における接続要素１４は、３つのカンチレバー部分２８、２９、３０を有する。これらの少なくとも１つのカンチレバー部分２８、２９、３０では、接続要素１４は、少なくとも１つのカンチレバー３１、３２を有する。少なくとも１つのカンチレバー３１、３２は、接続要素１４の２つの長手方向辺２６、２７のうちの１つに向かって接続要素１４の横方向に延在する。その結果、少なくとも１つのカンチレバー３１、３２は、接続要素１４の横方向に外向きに突出する。少なくとも１つのカンチレバー３１、３２は、接続要素１４の縦軸に対して垂直に配向される。図３に示す上面図に示すように、カンチレバー３１、３２は、２つの対向する長手方向辺３３、３４を有する。少なくとも１つのカンチレバー３１、３２の２つの長手方向辺３３、３４は、互いに平行に配向され、及び／又は接続要素１４の横軸に平行に延在する。少なくとも１つのカンチレバー３１、３２は、自由カンチレバー端３５を有する。少なくとも１つのカンチレバー３１、３２の自由カンチレバー端３５は、面取りされる。面取り部は、設計されるため、接続要素１４は、ストローク構造１２の方向に先細になる。更に、面取り部は、カンチレバーアーム８の１つの長手方向辺３６、３７と一直線になっている。

【0065】

この例示的な実施形態では、少なくとも１つのカンチレバー部分２８、２９、３０は、２つの対向するカンチレバー３１、３２を有する。第１のカンチレバー３１は、接続要素１４の第１の長手方向辺２６に向かって横方向に延在する。第２のカンチレバー３２は、第１のカンチレバー３１と対向して配向される。したがって、第２のカンチレバー３２は、接続要素１４の第２の長手方向辺２７に向かって延在する。

【0066】

特に、図３から明らかなように、少なくとも１つの凹部２４、２５は、少なくとも１つのカンチレバー部分２８、２９内に配置される。カンチレバー部分２８、２９に関連付けられた凹部２４、２５は、カンチレバー部分２８、２９の第１のカンチレバー３１及び第２のカンチレバー３２内に延在する。有利には、少なくとも１つのカンチレバー部分２８、２９は、閉じられたリングとして形成される。

【0067】

図３に示す例示的な実施形態では、接続要素１４は、先行する記載に従って設計された第１のカンチレバー部分２８及び第２のカンチレバー部分２９を含む。したがって、第１のカンチレバー部分２８及び第２のカンチレバー部分２９は、それぞれ、２つの対向するカンチレバー３１、３２を有する。また、第１のカンチレバー部分２８は、第１の凹部２４を有し、第２のカンチレバー部分２９は、第２の凹部２５を有する。カンチレバーアーム側のカンチレバー部分２８は、ストローク構造側のカンチレバー部分２９より大きい横方向幅を有する。その結果、カンチレバー部分２８、２９、３０は、自由カンチレバーアーム端１１からの距離が増加するにつれて小さくなる幅を有する。また、図３から明らかなように、第１のカンチレバー部分２８及び第２のカンチレバー部分２９の自由カンチレバー端３５は、互いに一直線になっている。更に、これらの自由カンチレバー端３５は、カンチレバーアーム８の関連付けられた長手方向辺３６、３７とも一直線になっている。その結果、接続要素１４の２つのカンチレバー部分２８、２９とカンチレバーアーム８の長手方向辺３６、３７は、ストローク構造１２の方向に先細になる台形の基本形状を有する。

【0068】

更に、図３に示す例示的な実施形態によれば、接続要素１４は、第３のカンチレバー部分３０を有する。この第３のカンチレバー部分３０も、それぞれが接続要素１４の２つの長手方向辺２６、２７の１つに向かって延在する２つのカンチレバー３１、３２を有する。しかしながら、第１のカンチレバー部分２８及び第２のカンチレバー部分２９とは対照的に、第３のカンチレバー部分３０はストローク構造１２の方向に広くなる。この場合、第２の接触領域１６が第３のカンチレバー部分３０とストローク構造１２との間に形成されるので、結果として第２の接触領域１６の幅を非常に大きくすることができる。ストローク構造１２に隣接する第３のカンチレバー部分３０と他のカンチレバー部分２８、２９とのまた別の違いは、第３のカンチレバー部分３０が凹部を有さず、表面全体にわたって閉じられることである。結果として、ストローク構造１２に直接的に隣接する第３のカンチレバー部分３０の安定性も向上することができる。

【0069】

図３に示すように、接続要素１４は、少なくとも１つの架橋部分３８、３９、４０を有する。この少なくとも１つの架橋部分３８、３９、４０は、カンチレバー部分２８、２９、３０のうちの１つをカンチレバーアーム側の第１の接触領域１５、又は長手方向に隣接するカンチレバー部分２８、２９、３０に接続する。少なくとも１つの架橋部分３８、３９、４０は、接続要素１４の横方向に中心的に配置される。更に、少なくとも１つの架橋部分３８、３９、４０は、少なくとも１つの隣接するカンチレバー部分２８、２９、３０より小さい幅を有する。少なくとも１つの架橋部分３８、３９、４０は、好ましくは、凹状に湾曲した長手方向辺を有する。

【0070】

図３に示す例示的な実施形態では、接続要素１４は、横方向切り口４１を有する。横方向切り口４１は、接続要素１４の２つの長手方向辺２６、２７のうちの１つから接続要素１４内に延在する。切り口４１は、接続要素１４の長手方向に架橋部分３８、３９、４０の領域に配置される。したがって、架橋部分３８、３９、４０は、それぞれ、その２つの長手方向辺に隣接する切り口４１を有する。

【0071】

この例示的な実施形態では、接続要素１４は、接続要素１４の長手方向に自由カンチレバーアーム端１１と第１のカンチレバー部分２８との間に配置された第１の架橋部分３８を有する。したがって、接続要素１４は、第１の架橋部分３８を介して自由カンチレバーアーム端１１に接続される。その結果、第１の接触領域１５は、自由カンチレバーアーム端１１と第１の架橋部分３８との間に形成される。第１の架橋部分３８は、接続要素１４の横方向に自由カンチレバーアーム端１１より小さい幅を有する。

【0072】

第２の架橋部分３９は、第１のカンチレバー部分２８と第２のカンチレバー部分２９との間に形成される。その結果、第１のカンチレバー部分２８と第２のカンチレバー部分２９は、接続要素１４の長手方向に互いに間隔をおいて配置され、第２の架橋部分３９を介して互いに接続される。第２の架橋部分３９は、ストローク構造１２により近く、接続要素１４の横方向に第１の架橋部分３８より小さい幅を有する。更に、接続要素１４は、第３の架橋部分４０を有する。第３の架橋部分４０は、接続要素１４の長手方向に第２のカンチレバー部分２９と第３のカンチレバー部分３０との間に配置される。その結果、第２のカンチレバー部分２９も、接続要素１４の長手方向に第３のカンチレバー部分３０から間隔をおいて配置され、第３の架橋部分４０を介して第３のカンチレバー部分３０に接続される。第３の架橋部分４０は、接続要素１４の横方向に第２の架橋部分３９より小さい幅を有する。したがって、架橋部分３８、３９、４０の幅は、自由カンチレバーアーム端１１からの距離が増加するにつれて減少する。

【0073】

したがって、要約すると、接続要素１４の幅は、架橋部分３８、３９、４０において繰り返して減少し、カンチレバー部分２８、２９、３０において増加することが実証される。その結果、接続要素１４は、接続要素１４の長手方向にストローク構造１２の方向に先細になることが好ましいモミの木の基本形状を有する。

【0074】

図４は、それぞれの接続要素１４を介してカンチレバーアーム８に接続された、図２に示すＭＥＭＳユニット７のストローク構造１２の領域における非切り欠き詳細図を示す。示す上面図から明らかなように、接続要素１４は、関連付けられたカンチレバーアーム８と共に、この場合に六角形である中央ストローク構造１２から星形で半径方向に外向きに延在する。カンチレバーアーム８のそれぞれには、単一の接続要素１４のみが関連付けられる。更に、各接続要素１４は、関連付けられたカンチレバーアーム８に対して単一の第１の接触領域１５のみを有する。同様に、各接続要素１４は、ストローク構造１２に対して単一の第２の接触領域１６のみを有する。接続要素１４及びカンチレバーアーム８は、隣接する接続要素１４及び隣接するカンチレバーアーム８との間に接続がないように、スリット４２を介して隣接する接続要素１４及び隣接するカンチレバーアーム８から間隔をおいて配置される。

【0075】

本発明は、示され説明された例示的な実施形態に限定されない。特許請求の範囲内での変形は、たとえそれらが異なる例示的な実施形態で示され説明されていても可能であり、特徴の組み合わせも同様である。

【符号の説明】

【0076】

１ ＭＥＭＳデバイス
２ ダイヤフラム
３ ストローク軸
４ ダイヤフラム層
５ ダイヤフラムキャリア
６ 補強要素
７ ＭＥＭＳユニット
８ カンチレバーアーム
９ キャビティ
１０ キャリア
１１ 自由カンチレバーアーム端
１２ ストローク構造
１３ 接着剤
１４ 接続要素
１５ 第１の接触領域
１６ 第２の接触領域
１７ ストローク構造の側壁
１８ キャリア層
１９ 圧電層
２０ ストローク構造ベース
２１ ストローク構造端面
２２ 回路基板
２３ 回路基板キャビティ
２４ 第１の凹部
２５ 第２の凹部
２６ 接続要素の第１の長手方向辺
２７ 接続要素の第２の長手方向辺
２８ 第１のカンチレバー部分
２９ 第２のカンチレバー部分
３０ 第３のカンチレバー部分
３１ 第１のカンチレバー
３２ 第２のカンチレバー
３３ カンチレバーの第１の長手方向辺
３４ カンチレバーの第２の長手方向辺
３５ カンチレバー端
３６ カンチレバーアームの第１の長手方向辺
３７ カンチレバーアームの第２の長手方向辺
３８ 第１の架橋部分
３９ 第２の架橋部分
４０ 第３の架橋部分
４１ 切り口
４２ スリット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【外国語明細書】