JP2011155345A - 静電容量型電気機械変換装置 - Google Patents
静電容量型電気機械変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011155345A JP2011155345A JP2010014044A JP2010014044A JP2011155345A JP 2011155345 A JP2011155345 A JP 2011155345A JP 2010014044 A JP2010014044 A JP 2010014044A JP 2010014044 A JP2010014044 A JP 2010014044A JP 2011155345 A JP2011155345 A JP 2011155345A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- region
- upper electrode
- electromechanical transducer
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/0292—Electrostatic transducers, e.g. electret-type
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R19/00—Electrostatic transducers
- H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
【解決手段】静電容量型電気機械変換装置は、第1の電極102と、間隙106を介して第1の電極102と対向して配置された第2の電極107を有する。第1の電極102の単位面積あたりの抵抗率が、第2の電極107に対して可動な領域の第1の電極103と第2の電極107に対して不動な領域の第1の電極104とにおいて異なる。可動な領域の第1の電極103の厚さが、不動な領域の第1の電極104の厚さ以下である。
【選択図】 図1
Description
Transducer)が提案されている(特許文献1参照)。CMUTは、半導体プロセスを応用したMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)プロセスを用いて作製することができる。図3はCMUTの模式図であり、(a)は上面図、(b)はX-X’断面図、(c)はY-Y’断面図である。図3において、101は振動膜、102は第1の電極(上部電極)、105は支持部、106は間隙、107は第2の電極(下部電極)、108は基板である。このCMUTでは、振動膜101上に第1の電極102が形成され、その振動膜101は、基板108上に形成された支持部105により支持されている。基板108上には、振動膜101上に形成した第1の電極102と、これと間隙106(通常10nm〜900nm)を挟んで対向した第2の電極107が配置されている。図3では、振動膜101が外力により基板108側に少し撓んだ状態で記載している。これらの振動膜101と間隙106を挟んで対向した2つの電極を1組としてセルと呼ぶ。トランスデューサアレイであるCMUTは、複数(通常100〜3000個程度)のセルを1エレメントとして、200〜4000程度のエレメントから構成され、CMUT自体は10mm〜10cm程度のサイズが一般的である。
(第1の実施形態)
図1(a-1)、(a-2)、(a-3)に、第1の実施形態に係る静電容量型電気機械変換装置であるCMUTを示す。図1(a-1)に上面図、図1(a-2)にX-X’断面図、図1(a-3)にY-Y’断面図を示す。101は振動膜、102は第1の電極である上部電極、103は第1の領域の上部電極、104は第2の領域の上部電極、105は支持部、106は間隙、107は第2の電極である下部電極、108は基板である。本実施形態では、振動膜101上に上部電極102が形成され、CMUT内の上部電極102は全て電気的に接続されている。振動膜101は、基板108上に形成された支持部105により支持されており、第1の領域の上部電極103と共に振動する様になっている。振動膜101上の上部電極103と、間隙106を介して対向する位置に、下部電極107が基板108上に形成されている。
k=(16π*Y0*tn3)/((1-ρ2)*a2)
ここでY0はヤング率、ρは密度、aは半径、tnは厚さである。従って、上部電極102が振動膜101の振動特性に影響を与え難くするために、第1の領域の上部電極103の持つバネ定数が、振動膜101が持つバネ定数より小さな値になる様に、上部電極103の厚さが設定される。一方、支持部105上の振動膜101や上部電極102は、振動膜101が振動を行う際にも、殆ど固定されたまま動かない。そのため、支持部105上の振動膜101や上部電極104は、CMUTの振動特性に大きな影響を与えない。よって、支持部105上の上部電極102、すなわち第2の領域の上部電極104の厚さを大きくしても、CMUTの振動特性に影響を与えない。
次に、第2の実施形態を、図1(a-2)と図1(a-3)の断面図に夫々相当する図1(b-1)、(b-2)を用いて説明する。第2の実施形態は、第2の領域の上部電極104の構成が異なる。それ以外は、第1の実施形態と同じである。本実施形態では、第1の領域の上部電極103の単位面積あたりの抵抗率と、第2の領域の上部電極104の単位面積あたりの抵抗率を異ならせる方法として、第1の領域と第2の領域で異なる電極材料を用いる。
次に、第3の実施形態を、図1(a-2)と図1(a-3)の断面図に夫々相当する図2(a-1)、(a-2)を用いて説明する。第3の実施形態は、第2の領域の上部電極104の構成が異なる。それ以外は、第1の実施形態と同じである。本実施形態では、第1の領域の上部電極103の単位面積あたりの抵抗率と、第2の領域の上部電極104の単位面積あたりの抵抗率を異ならせる方法として、異なる電極材料を積層して用いる。
次に、第4の実施形態を、図1(a-2)と図1(a-3)の断面図に夫々相当する図2(b-1)、(b-2)を用いて説明する。第4の実施形態は、上部電極102の構成が一部異なる。それ以外は、第1から第3の何れかの実施形態と同じである。本実施形態では、第1の領域の上部電極103の上面と第2の領域の上部電極104の上面の高さが、上部電極103が撓んでいない状態において、ほぼ一致していることが特徴である。
Claims (8)
- 第1の電極と、間隙を介して前記第1の電極と対向して配置された第2の電極と、を有し、
前記第1及び第2の電極間に変調する静電引力を発生させることにより前記第1の電極を振動させて弾性波を送信する送信動作と、弾性波を受けて前記第1の電極が振動することによる前記第1及び第2の電極間の容量の変化を検出する受信動作との少なくとも一方を行う静電容量型電気機械変換装置であって、
前記第1の電極の単位面積あたりの抵抗率が、前記第2の電極に対して可動な領域と前記第2の電極に対して不動な領域とにおいて異なっており、
前記可動な領域の第1の電極の厚さが、前記不動な領域の第1の電極の厚さ以下であることを特徴とする静電容量型電気機械変換装置。 - 前記抵抗率が、前記可動な領域より、前記不動な領域において小さいことを特徴とする請求項1に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記第1の電極は、支持部で支持された振動膜上に形成され、
前記第1の電極の下部に前記支持部がない領域の第1の電極が持つバネ定数が、前記振動膜の持つバネ定数より小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量型電気機械変換装置。 - 前記可動な領域と前記不動な領域とで、第1の電極の電極材料が同じであり、
前記可動な領域の第1の電極の厚さが、前記不動な領域の第1の電極の厚さより薄いことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。 - 前記不動な領域において、前記可動な領域の第1の電極の電極材料と異なる電極材料を積層して第1の電極が構成されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記可動な領域と前記不動な領域とで、第1の電極の電極材料が異なっていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記可動な領域と前記不動な領域とで、前記可動な領域の第1の電極が撓んでいない状態において、第1の電極の高さが一致していることを特徴する請求項1から6の何れか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
- 前記不動な領域で、第1の電極の一部が、第1の電極を支持するための支持部が有する溝に充填されていることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の静電容量型電気機械変換装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010014044A JP5550363B2 (ja) | 2010-01-26 | 2010-01-26 | 静電容量型電気機械変換装置 |
US13/012,699 US8654614B2 (en) | 2010-01-26 | 2011-01-24 | Capacitive electromechanical transducer |
CN201110027606.0A CN102158794B (zh) | 2010-01-26 | 2011-01-26 | 电容型机电变换器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010014044A JP5550363B2 (ja) | 2010-01-26 | 2010-01-26 | 静電容量型電気機械変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011155345A true JP2011155345A (ja) | 2011-08-11 |
JP5550363B2 JP5550363B2 (ja) | 2014-07-16 |
Family
ID=44308853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010014044A Expired - Fee Related JP5550363B2 (ja) | 2010-01-26 | 2010-01-26 | 静電容量型電気機械変換装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8654614B2 (ja) |
JP (1) | JP5550363B2 (ja) |
CN (1) | CN102158794B (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013065365A1 (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-10 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 超音波振動子エレメントおよび超音波内視鏡 |
JP2013106188A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Canon Inc | 電気機械変換装置 |
JP2014017564A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Canon Inc | 静電容量型トランスデューサ |
JP2014017565A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Canon Inc | 静電容量型トランスデューサ |
KR101761818B1 (ko) * | 2011-08-23 | 2017-08-04 | 삼성전자주식회사 | 전기음향 변환기 및 그 제조 방법 |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5409138B2 (ja) * | 2009-06-19 | 2014-02-05 | キヤノン株式会社 | 電気機械変換装置、電気機械変換装置の感度ばらつき検出方法、及び補正方法 |
JP5947511B2 (ja) * | 2011-09-08 | 2016-07-06 | キヤノン株式会社 | 電気機械変換装置 |
JP5896665B2 (ja) * | 2011-09-20 | 2016-03-30 | キヤノン株式会社 | 電気機械変換装置の製造方法 |
US9530955B2 (en) | 2011-11-18 | 2016-12-27 | Acist Medical Systems, Inc. | Ultrasound transducer and processing methods thereof |
US8541853B1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-24 | Texas Instruments Incorporated | High frequency CMUT |
CN103368450B (zh) * | 2013-01-28 | 2016-02-03 | 北京纳米能源与系统研究所 | 利用摩擦电纳米发电机的鞋垫 |
JP5855050B2 (ja) * | 2013-07-10 | 2016-02-09 | キヤノン株式会社 | トランスデューサ、被検体情報取得装置 |
US9536511B2 (en) * | 2013-12-31 | 2017-01-03 | Acist Medical Systems, Inc. | Ultrasound transducer stack |
JP6399803B2 (ja) * | 2014-05-14 | 2018-10-03 | キヤノン株式会社 | 力覚センサおよび把持装置 |
JP6702658B2 (ja) * | 2014-06-12 | 2020-06-03 | キヤノン株式会社 | トランスデューサ、及び測定装置 |
JP2016097033A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | キヤノン株式会社 | 静電容量型トランスデューサ、及び被検体情報取得装置 |
CN106482821A (zh) * | 2015-08-24 | 2017-03-08 | 佳能株式会社 | 声波探测器、声波换能器单元和被检体信息获取装置 |
CN109092649B (zh) * | 2018-09-05 | 2020-05-22 | 西安交通大学 | 静电-压电混合驱动收发一体化cmut及其使用方法和制备方法 |
CN109831729B (zh) * | 2019-01-30 | 2021-04-16 | 武汉大学 | 紧凑型高灵敏度mems微电容式传感器 |
CN110217753B (zh) * | 2019-05-16 | 2022-02-01 | 西安交通大学 | 一种通孔电容式微加工超声换能器及其制备方法 |
CN110434044B (zh) * | 2019-07-30 | 2021-03-16 | 西安交通大学 | 一种电极形状调控的高超声波收发性能CMUTs |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003527947A (ja) * | 1999-09-30 | 2003-09-24 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ リーランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ | ウェーハ貫通バイア接続を有する容量性ミクロ機械加工超音波振動子素子のアレー |
JP2007274279A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Hitachi Ltd | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
US20080184549A1 (en) * | 2004-11-30 | 2008-08-07 | An Nguyen-Dinh | Electrostatic membranes for sensors, ultrasonic transducers incorporating such membranes, and manufacturing methods therefor |
JP2009077404A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Siemens Medical Solutions Usa Inc | 多層電極を備えた微細加工音響トランスデューサ |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9815992D0 (en) | 1998-07-23 | 1998-09-23 | Secr Defence | Improvements in and relating to microchemical devices |
WO2004055982A1 (en) * | 2002-12-13 | 2004-07-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Electro-acoustic resonator |
JP4471856B2 (ja) * | 2005-01-27 | 2010-06-02 | 株式会社日立製作所 | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
ITRM20050093A1 (it) | 2005-03-04 | 2006-09-05 | Consiglio Nazionale Ricerche | Procedimento micromeccanico superficiale di fabbricazione di trasduttori ultracustici capacitivi microlavorati e relativo trasduttore ultracustico capacitivo microlavorato. |
JP4271253B2 (ja) * | 2006-10-11 | 2009-06-03 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 超音波トランスデューサ、超音波トランスデューサの製造方法、及び超音波内視鏡 |
US7843022B2 (en) * | 2007-10-18 | 2010-11-30 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | High-temperature electrostatic transducers and fabrication method |
-
2010
- 2010-01-26 JP JP2010014044A patent/JP5550363B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-01-24 US US13/012,699 patent/US8654614B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-01-26 CN CN201110027606.0A patent/CN102158794B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003527947A (ja) * | 1999-09-30 | 2003-09-24 | ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ リーランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ | ウェーハ貫通バイア接続を有する容量性ミクロ機械加工超音波振動子素子のアレー |
US20080184549A1 (en) * | 2004-11-30 | 2008-08-07 | An Nguyen-Dinh | Electrostatic membranes for sensors, ultrasonic transducers incorporating such membranes, and manufacturing methods therefor |
JP2007274279A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Hitachi Ltd | 超音波トランスデューサおよびその製造方法 |
JP2009077404A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Siemens Medical Solutions Usa Inc | 多層電極を備えた微細加工音響トランスデューサ |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101761818B1 (ko) * | 2011-08-23 | 2017-08-04 | 삼성전자주식회사 | 전기음향 변환기 및 그 제조 방법 |
WO2013065365A1 (ja) * | 2011-11-01 | 2013-05-10 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 超音波振動子エレメントおよび超音波内視鏡 |
JP5669953B2 (ja) * | 2011-11-01 | 2015-02-18 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 超音波振動子エレメントおよび超音波内視鏡 |
US10016121B2 (en) | 2011-11-01 | 2018-07-10 | Olympus Corporation | Ultrasound transducer element and ultrasound endoscope |
JP2013106188A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Canon Inc | 電気機械変換装置 |
JP2014017564A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Canon Inc | 静電容量型トランスデューサ |
JP2014017565A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Canon Inc | 静電容量型トランスデューサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110182149A1 (en) | 2011-07-28 |
CN102158794A (zh) | 2011-08-17 |
JP5550363B2 (ja) | 2014-07-16 |
US8654614B2 (en) | 2014-02-18 |
CN102158794B (zh) | 2014-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5550363B2 (ja) | 静電容量型電気機械変換装置 | |
JP5921079B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
JP5875243B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
US9049522B2 (en) | Piezoelectric microspeaker and method of fabricating the same | |
JP5513287B2 (ja) | ピストン・ダイアフラムを有した圧電型マイクロスピーカ及びその製造方法 | |
US8104354B2 (en) | Capacitive sensor and manufacturing method thereof | |
JP5377066B2 (ja) | 静電容量型機械電気変換素子及びその製法 | |
JP5591632B2 (ja) | 振動膜に取付けられた質量体を有する圧電型マイクロスピーカ | |
JP5986441B2 (ja) | 静電容量型トランスデューサ | |
CN110012411A (zh) | 用于制造声换能器的方法 | |
EP2566039A1 (en) | Vibration power generation device | |
KR101758017B1 (ko) | 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법 | |
JP5733898B2 (ja) | 静電容量型電気機械変換装置 | |
US10099253B2 (en) | Transducer with mesa | |
JP5309353B2 (ja) | マイクロエレクトロマシンコンデンサマイクロホン及び製造方法 | |
JP6390428B2 (ja) | 超音波振動子セル、超音波プローブ、及び超音波振動子セルの制御方法 | |
JP2011101163A (ja) | 静電容量型電気機械変換装置 | |
JP2008252854A (ja) | 静電型トランスデューサおよびその製造方法 | |
JP2007036530A (ja) | 音響信号発生用圧電装置 | |
WO2011021341A1 (ja) | 電気機械変換器、マイクロフォンおよび電気機械変換器の製造方法 | |
JP6177375B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
TWI637639B (zh) | 電聲轉換器 | |
JP7253094B1 (ja) | 圧電スピーカ | |
JP6362741B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 | |
JP6184534B2 (ja) | 電気機械変換装置及びその作製方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130116 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130919 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131008 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131205 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140422 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140520 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5550363 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |