JP2020137125A - ピラー構造を伴う圧電マイクロホンを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い感度を有するピラー構造を伴う圧電マイクロホンを製造する方法を提供する。【解決手段】マイクロホン１００において、パターン化された上部電極６は、パターン化された電極のパッド６１を形成するよう、導電性材料を最初に蒸着することで実現される。ピラー３は、パターン化された電極のパッド６１に整合させた位置に、硬質導電性材料を連続的に蒸着することによって形成される。最初の蒸着及び連続的な蒸着は、スクリーン印刷、ディスペンサ印刷または液体もしくは半流動体状態の材料のスプレーコーティングによって作られる。【選択図】図５
Description
本発明は、ピラー構造を伴う圧電マイクロホンを製造する方法に関する。
図１は、ピラー構造を伴う圧電マイクロホンを示す。音圧（Ｐａ）に直接さらされる硬質ディッシュ（４）は、入射する力を複数の硬質ピラー（３）に伝達する。ピラー（３）は、圧電材料（ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、ポリＬ乳酸（ＰＬＬＡ））のフィルム（２）と接触し、入射する力をフィルム（２）の限られた領域に集める。フィルム（２）は、負荷を受ける表面上に分極電荷（Ｑｐ）を生成する。分極電荷（Ｑｐ）は、音圧（Ｐａ）に直接相関する、加えられた機械的負荷力に比例する。
第１の電極（下部電極）（５）及び第２の電極（上部電極）（６）は、圧電フィルム（２）の表面に配設される。電極（５、６）は端子に接続される。開回路状態において、端子（５０、６０）の端部における電圧信号（Ｖ）は、分極電荷（Ｑｐ）、及び２つの電極（５、６）と挿置されたフィルム（２）とから成るシステムの等価容量（Ｃ）に関連し、式Ｖ＝Ｑｐ／Ｃに従う。
第１の電極（５）はプレートである。第２の電極（６）は、ピラー（３）とフィルム（２）との間の接触領域のみを網羅するような、複数の導電性パッド（６１）を備えるパターン化された電極である。これらの導電性パッド（６１）は、導電性トラック（６２）の格子によって互いに接続され、かつ端子（６０）に接続される。第２の電極（６）のパターン化された形状の目的は、両電極がプレートから成る構成に対して、等価容量（Ｃ）を減少させることである。
マイクロホンアセンブリは、基体（７）に配設される。
２つの機構（機械的負荷の増幅及び電気容量の低減）の最終結果として、出力電圧、したがって同じ音圧（Ｐａ）におけるマイクロホンの感度を増加させる。感度の増加は、硬質ディッシュ（４）の面積とピラー（３）の断面積の合計との比率に比例する。
Ｊ．Ｘｕ，Ｌ．Ｍ．Ｈｅａｄｉｎｇｓ，Ｍ．Ｊ．Ｄａｐｉｎｏ，「Ｈｉｇｈ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｒｅａ Ｒａｔｉｏ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｉｎｉｍａｌ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ」， Ｓｅｎ．Ｊ．，ＩＥＥＥ，２０１５，ｖｏｌ．１５、ｎｏ．５，ｐ．２８３９〜２８４７は、ピラー構造を伴う圧電マイクロホンを開示している。このマイクロホンは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）で作られた市販の圧電フィルムを能動要素として使用し、圧電フィルムの両面に、すでに印刷された均一の電極を伴う。以下の説明において、表現「能動要素」は、電気機械変換の役割りを担う圧電材料を示す。
図２を参照すると、マイクロホンを製造する方法は、以下のステップを含む。
−圧電フィルムの両側に、上部電極（６）及び下部電極（５）が印刷された、圧電フィルム（２）を準備するステップ。
−硬質ピラーとして作用させるため、対象物のように形状を決められたアルミニウム要素（３）を、上部電極（６）にシアノアクリレート接着剤（Ｍ−ｂｏｎｄ２００）を用いて接着するステップ。
−アセトンを使用して上部電極（６）の余剰部分を取り除き、それによって上部電極のパターン化された形状を実現するステップ。
−硬質ディッシュ（４）をアルミニウム要素（３）に接着するステップ。
−上部電極（６）及び下部電極（５）の電気的接触を、圧電フィルム（２）に配設された銅条によって実現するステップ。
−アセンブリを硬質基体に接着するステップ。
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−上部電極（６）及び下部電極（５）の電気的接触を、圧電フィルム（２）に配設された銅条によって実現するステップ。
−アセンブリを硬質基体に接着するステップ。
このようなマイクロホンは感度が低減する。その主な理由は、硬質ディッシュ（４）の面積と、力のセントラライザとして作用するアルミニウム要素（３）の断面積との間の、低い比率である。実際、このような製造技法は、アルミニウム要素（３）を、シアノアクリレート接着剤を用いて接着することによって生じる制限によって、感度は損なわれる。シアノアクリレート接着剤は、高い面積比、及びそれによる良好な感度を保証するには、十分に精密ではない。
Ｊ．Ｘｕ，Ｄ．Ｇａｌｌｅｇｏ−ｐｅｒｅｚ，Ｍ．Ｊ．Ｄａｐｉｎｏ，Ｄ．Ｈａｎｓｆｏｒｄ，「Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＶＤＦ Ｍｉｃｒｏｐｉｌｌａｒｓ ａｎｄ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」，ＡＳＭＥ ２０１０ Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｓｍａｒｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，（米），２０１０年９月２８日−１０月１日は、信号発生器及び力のセントラライザの二重機能を有し、圧電材料で作られたピラー構造を伴う、圧電マイクロホンを開示している。
図３を参照すると、マイクロホンを製造する方法は、以下のステップを含む。
−ピラーを構成するための複数の止り穴を伴う、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で作られた、モールド（８）（図３ａ）を準備するステップ。
−溶液（３００）（図３ｂ）内のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をモールド（８）に蒸着させ、フィルム（２）及びピラー（３）を備えるパターン化された圧電フィルム（３０１）（図３ｃ）を実現するステップ（図４ａ及び図４ｂは、ＳＥＭによって拡大した、パターン化されたフィルム（３０１）の図である）。
−フォトリソグラフィー技法を用いてパッド（６１）及び接続トラック（６２）を形成し、ガラス基体から成る硬質ディッシュ（４）にパターン化された上部電極（６）（図３ｄ）を実現するステップ。
−パターン化された電極（６）のパッド（６１）と一致する、パターン化されたフィルム（３０１）のピラー（３）を作るために、光学的整合を実施するステップ。
−パターン化されたフィルム（３０１）を、高温圧縮によって硬質ディッシュ（４）に固定するステップ。
−銅プレート（図３ｅ）から成る下部電極（５）を、パターン化されたフィルムのピラー（３）に適用するステップ。
−パターン化されたフィルム（３０１）のＰＶＤＦを分極化するステップ
−アセンブリを硬質基体に接着するステップ。
−ピラーを構成するための複数の止り穴を伴う、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）で作られた、モールド（８）（図３ａ）を準備するステップ。
−溶液（３００）（図３ｂ）内のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をモールド（８）に蒸着させ、フィルム（２）及びピラー（３）を備えるパターン化された圧電フィルム（３０１）（図３ｃ）を実現するステップ（図４ａ及び図４ｂは、ＳＥＭによって拡大した、パターン化されたフィルム（３０１）の図である）。
−フォトリソグラフィー技法を用いてパッド（６１）及び接続トラック（６２）を形成し、ガラス基体から成る硬質ディッシュ（４）にパターン化された上部電極（６）（図３ｄ）を実現するステップ。
−パターン化された電極（６）のパッド（６１）と一致する、パターン化されたフィルム（３０１）のピラー（３）を作るために、光学的整合を実施するステップ。
−パターン化されたフィルム（３０１）を、高温圧縮によって硬質ディッシュ（４）に固定するステップ。
−銅プレート（図３ｅ）から成る下部電極（５）を、パターン化されたフィルムのピラー（３）に適用するステップ。
−パターン化されたフィルム（３０１）のＰＶＤＦを分極化するステップ
−アセンブリを硬質基体に接着するステップ。
全体的なプロセスは複雑で繊細であり、例えば、パターン化されたフィルム（３０１）とパターン化された電極（６）との間の光学的整合、及びパターン化されたフィルム（３０１）の圧電材料の分極化など、いくつかのステップは特に困難である。さらに、マイクロホンの開回路感度は十分なものではない。
Ｊ．Ｘｕ，Ｌ．Ｍ．Ｈｅａｄｉｎｇｓ，Ｍ．Ｊ．Ｄａｐｉｎｏ，「Ｈｉｇｈ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｒｅａ Ｒａｔｉｏ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｉｎｉｍａｌ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ」， Ｓｅｎ．Ｊ．，ＩＥＥＥ，２０１５，ｖｏｌ．１５、ｎｏ．５，ｐ．２８３９〜２８４７
Ｊ．Ｘｕ，Ｄ．Ｇａｌｌｅｇｏ−ｐｅｒｅｚ，Ｍ．Ｊ．Ｄａｐｉｎｏ，Ｄ．Ｈａｎｓｆｏｒｄ，「Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＶＤＦ Ｍｉｃｒｏｐｉｌｌａｒｓ ａｎｄ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」，ＡＳＭＥ ２０１０ Ｃｏｎｆ．ｏｎ Ｓｍａｒｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，（米），２０１０年９月２８日−１０月１日
本発明の目的は、高い感度を特徴とする、ピラー構造を伴う圧電マイクロホンを製造する方法を開示することによって、従来技術の欠点を除去することである。
本発明の別の目的は、製造が安価かつ容易な、マイクロホンを製造する方法を開示することである。
これらの目的は、独立請求項１及び２の特性を伴う本発明によって実現される。
本発明の有利な形態は、従属請求項から明らかになる。
本発明による、ピラー構造を伴う圧電マイクロホンを製造する方法は、独立請求項１及び２において定義される。
本発明のさらなる特徴は、添付の図に示される、単に例示であり非限定の実施形態を参照した以下の詳細な説明から、より明白となる。
図５は、本発明の第１の実施形態によるマイクロホン（１００）を示す。図６は、本発明の第２の実施形態によるマイクロホン（２００）を示す。
両方の実施形態は、硬質ディッシュ（４）に入射する力（音圧（Ｐａ））を、圧電材料で作られたフィルム（２）の限られた領域に伝達するのに好適な硬質構造を備える。この硬質構造は、硬質ディッシュ（４）及び複数のピラー（３）から成る。硬質ディッシュ（４）及びピラー（３）の剛性は、力の効果的な伝達を保証するのに十分であり、望ましくない共振現象を防止する。ピラー（３）の数は、高い面積比（感度）を維持しながら、硬質構造の安定性を確実にする。
両方の実施形態において、圧電フィルム（２）は、ピラー（３）の基部に対応した、負荷を受ける表面の分極電荷と同じ量を生成する。
第１の実施形態のマイクロホン（１００）において、パターン化された電極（６）は、圧電フィルム（２）の上面に実現される。パターン化された電極（６）のパターン化された形状は、フィルム（２）とピラー（３）との間の接触領域のみを網羅する導電性パッド（６１）から成り、等価容量を最小にする。パターン化された電極（６）のパッド（６１）を相互接続する導電性トラック（６２）は、寄生容量の影響を低減させるよう、最小の厚さを有する。第１の実施形態のマイクロホン（１００）において、電圧信号（Ｖ）は、プレートのような形状でフィルム（２）の下に配設された電極（５）と、フィルム（２）の上に配設されたパターン化された電極（６）とに接続された、２つの端子（５０、６０）の端部においてピックアップされる。
第２の実施形態のマイクロホン（２００）は、導電性材料のピラー（３）を有し、硬質ディッシュ（４）の下面においてパターン化された電極（６）を実現する。パターン化された電極（６）の非局在化は、同じパターン形状を伴い寄生の影響を考慮しない場合、等価容量の変動をもたらさない。したがって、２つの電極（５、６）の端子（５０、６０）間の電圧信号（Ｖ）は、第１の実施形態のマイクロホン（１００）で実現したものと等しくなる。
本発明の主な特徴は、パターン化された電極（６）及びピラー（３）を、スクリーン印刷、ディスペンサ印刷、またはスプレーコーティングなどの基体蒸着技術を用いて製造することである。これらの技術は、溶液中の金属材料の複数の整合蒸着により、パターン化された電極（６）及びピラー（３）の付加製造を可能にする。各蒸着の後、溶液の蒸発ステップを経て、マイクロメートルまたはナノメートルスケールで変えられる厚さを特徴とする、薄い金属層を実現する。各蒸着の予想される厚さは、使用する技術及びプロセスパラメータに依拠する。複数の蒸着は、ピラーに所望の高さをもたらす。
溶液中の金属材料（例えば銀ペースト）の使用により、パターン化された電極及びピラーの製造を１つの作業セッションで可能にし、材料の浪費を防止する。さらに、ピラーの良好な機械的剛性及び良好な導電性が保証される。
ピラーは、パターン化された電極に始まる複数の蒸着によって形成される。前述の技術は、確実に高い精度で、硬質ディッシュ（４）の面積とピラー（３）の断面積との間の高い比率（マイクロホン感度の重要な要因）を保証する。さらに、製造プロセスは、従来技術のパターン化された圧電フィルムを用いるソリューションよりも、かなり容易である。
本発明の第１の実施形態によるマイクロホンの製造プロセスは、以下のステップを含む。
−下部電極（５）を、導電性材料の蒸着または印刷技法によって、圧電フィルム（２）の下側に実現するステップ。
−パターン化された上部電極（６）を、パターン化された電極のパッド（６１）を形成する導電性材料の最初の蒸着または印刷によって、圧電フィルム（２）の上側に実現するステップ。
−ピラー（３）を、パターン化された電極（６）のパッド（６１）と整合させた位置に、硬質材料の連続的な蒸着または印刷によって、パターン化された電極のパッド（６１）に実現するステップ。
−アセンブリを実現するため、硬質ディッシュ（４）を、導電性接着剤によってピラー（３）及び／または圧電フィルム（２）に拘束するステップ。
−アセンブリを硬質基体（７）に接着するステップ。
−下部電極（５）を、導電性材料の蒸着または印刷技法によって、圧電フィルム（２）の下側に実現するステップ。
−パターン化された上部電極（６）を、パターン化された電極のパッド（６１）を形成する導電性材料の最初の蒸着または印刷によって、圧電フィルム（２）の上側に実現するステップ。
−ピラー（３）を、パターン化された電極（６）のパッド（６１）と整合させた位置に、硬質材料の連続的な蒸着または印刷によって、パターン化された電極のパッド（６１）に実現するステップ。
−アセンブリを実現するため、硬質ディッシュ（４）を、導電性接着剤によってピラー（３）及び／または圧電フィルム（２）に拘束するステップ。
−アセンブリを硬質基体（７）に接着するステップ。
本発明の第２の実施形態によるマイクロホン（２００）の製造プロセスは、以下のステップを含む。
−下部電極（５）を、導電性材料の蒸着または印刷技法によって、圧電フィルム（２）の下側に実現するステップ。
−パターン化された上部電極（６）を、パターン化された電極のパッド（６１）を形成する導電性材料の最初の蒸着または印刷によって、硬質ディッシュ（４）の下側に実現するステップ。
−ピラー（３）を、パターン化された電極（６）のパッド（６１）と整合させた位置に、導電性材料の連続的な蒸着または印刷によって、パターン化された電極のパッド（６１）に実現するステップ。
−アセンブリを実現するため、圧電フィルム（４）を、導電性接着剤によってピラー（３）及び／または硬質ディッシュ（４）に拘束するステップ。
−アセンブリを硬質基体（７）に接着するステップ。
−下部電極（５）を、導電性材料の蒸着または印刷技法によって、圧電フィルム（２）の下側に実現するステップ。
−パターン化された上部電極（６）を、パターン化された電極のパッド（６１）を形成する導電性材料の最初の蒸着または印刷によって、硬質ディッシュ（４）の下側に実現するステップ。
−ピラー（３）を、パターン化された電極（６）のパッド（６１）と整合させた位置に、導電性材料の連続的な蒸着または印刷によって、パターン化された電極のパッド（６１）に実現するステップ。
−アセンブリを実現するため、圧電フィルム（４）を、導電性接着剤によってピラー（３）及び／または硬質ディッシュ（４）に拘束するステップ。
−アセンブリを硬質基体（７）に接着するステップ。
パターン化された電極（６）からピラー（３）を製造することで、ピラーとパターン化された電極との間の光学的整合のための困難なステップを回避する。
スクリーン印刷技術（または他の印刷技術）の、従来の蒸着技法と比較した主な利点は、以下のとおりである。
−大量生産のための迅速な拡張性（市販のスクリーン印刷機は、５００ｍｍ×５００ｍｍの寸法の基体に容易に印刷できる）。
−従来の製造技術が控除型（すなわち材料は全ての箇所に蒸着され、その後除去される）である一方で、本発明の技術は、付加型（すなわち材料が必要な箇所のみに蒸着される）である。このような取り組みは、材料の浪費を最小限に抑える。
−マイクロホンを高スループット、低入力障壁で、低コストに製造することができる（スクリーン印刷機は数万ユーロで購入でき、大きい領域に印刷できる。ディスペンス印刷の使用は、コスト効率が高く、スクリーンの使用を必要としない）。
−異なる形状及び寸法を実現するために、設計が容易に縮尺を決めることができる。さらに、共形の基体の使用は、高い設計融通性を伴い、マイクロホンを過去に設計された対象物に挿入することを可能にする。
−大量生産のための迅速な拡張性（市販のスクリーン印刷機は、５００ｍｍ×５００ｍｍの寸法の基体に容易に印刷できる）。
−従来の製造技術が控除型（すなわち材料は全ての箇所に蒸着され、その後除去される）である一方で、本発明の技術は、付加型（すなわち材料が必要な箇所のみに蒸着される）である。このような取り組みは、材料の浪費を最小限に抑える。
−マイクロホンを高スループット、低入力障壁で、低コストに製造することができる（スクリーン印刷機は数万ユーロで購入でき、大きい領域に印刷できる。ディスペンス印刷の使用は、コスト効率が高く、スクリーンの使用を必要としない）。
−異なる形状及び寸法を実現するために、設計が容易に縮尺を決めることができる。さらに、共形の基体の使用は、高い設計融通性を伴い、マイクロホンを過去に設計された対象物に挿入することを可能にする。
本発明の第２の実施形態によるマイクロホン（２００）の製造プロセスを、以下に説明する。
図７を参照すると、３９μｍ厚のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の圧電フィルム（２）が、能動要素として使用される。圧電フィルム（２）は、電極なしですでに分極化されている。ＰＶＤＦの使用は、セラミック材料と比較して、電圧下における高い感度によって価値が認められる。さらに、ＰＶＤＦは、汚染物及び放射物に対する高い抵抗性を有し、重金属を含まない。しかし、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）及びポリＬ乳酸（ＰＬＬＡ）などの、同じ圧電特性を有する他の材料を使用することもできる。
硬質ディッシュ（４）は、１００μｍ厚のＰＥＴプレートである。基体（７）は、ＰＭＭＡから作られる。
下部電極（５）は、導電性材料（例えば銀）の蒸着によるスクリーン印刷技術またはディスペンサ印刷技術によって、ＰＶＤＦの圧電フィルム（２）の下側に蒸着される。下部電極（５）は、５マイクロメートルより厚く、プレート状に形状付けられる。
パターン化された上部電極（６）は、スクリーン印刷技術またはディスペンサ印刷技術を用いた導電材料の最初の蒸着により、（例えばＰＥＴで作られた）硬質ディッシュ（４）に実現される。スクリーン印刷の場合、設計ステップの間に、スクリーンは、印刷される要素の外形及び配置に従って範囲を定められる。図８は、パターン化された上部電極（６）を実現するための、銀の蒸着に必要なスクリーンを準備するために使用されるパターンを示す。
、ディスペンサ印刷の場合は、要素がガーバーファイルから直接印刷されるためスクリーンは不要である。
図９及び図１０を参照すると、パターン化された電極（６）は、１ｍｍ径の円形（ピラー基部）で、長手方向に５ｍｍかつ横断方向に１０ｍｍ離された、９６個のパッド（６１）から成る。パッド（６１）を接続するトラック（６２）は、０．５ｍｍ幅である。
（例えばＰＥＴで作られた）硬質ディッシュ（４）は、音場にさらされる面積Ａ＝５×５＝２５ｃｍ２を有する。各ピラーの断面積は、Ｓ＝０．５２×π＝０．７８５ｍｍ２である。９６個という多い数のピラー（３）は、ＰＥＴで作られた硬質ディッシュ（４）の安定性を保証するために必要である。したがって、全てのピラーの合計断面積は、ＳＴ＝７５．３６ｍｍ２である。上記の観点において、硬質ディッシュの面積と全てのピラーの断面積との間の比率は、Ｒ＝Ａ／Ｓ＝３３．１７と等しい。このような比率（Ｒ）は、優れた感度を保証するのに十分である。
長手方向に５ｍｍ、横断方向に１０ｍｍ対向して離された、１ｍｍ径の少なくとも９０個のピラーが実現される場合、硬質ディッシュの面積と全てのピラーの断面積との比率（Ｒ）が３０より高く実現される。
パターン化された電極（６）は、矩形の外部パッド（６５）を有する。外部パッド（６５）は、能動領域の外側に配設され、電圧信号の取得を容易にする。外部パッド（６５）は、能動領域の外部との溶接可能な接触を実現させ、システムの動力学に干渉することなく、正しい電圧信号をより容易に取得するのを可能にする。
ピラー（３）は、パターン化された電極のパッド（６１）と整合させた位置において、導電性材料（例えば銀）を連続的に蒸着することによって実現される。数回の蒸着が実行され、各蒸着は銀の６〜７μｍの層を生成し、各ピラーの合計厚は概ね４８〜５６μｍ、好ましくは５５μｍとなる。ピラーを硬質かつ導電性にするために、熱アニーリング処理を、２つの導電性の蒸着された層の間に実行する必要がある。
アニーリング処理の後、スクリーン（スクリーン印刷の場合）またはノズル（ディスペンサ印刷の場合）を、正確に位置に戻す必要がある。ピラーを実現するために実行された蒸着は、１０％（０．０５ｍｍ）の最大のずれ許容で、カメラ及び高精度マイクロマニピュレータによって整合させる。この特徴は、高い形状係数を伴うピラーを実現するために根本的である。実験テストは、５５μｍ厚のピラー（３）が、高品質で均一なピラーを実現する限界であることを確証した。
薄い銅条（６６）が、信号をピックアップするために必要な溶着を得るため、銀の外部パッド（６５）の近傍に追加される。銅条（６６）と矩形パッド（６５）との間の電気的接続は、矩形パッド（６５）に配設されてブリッジとして作用する、銀ペーストによって保証される。
ＰＶＤＦから作られた圧電フィルム（２）は、シアノアクリレート接着剤を用いて、ＰＭＭＡで作られた基体（７）に接着される。
薄い銅条は、ＰＶＤＦで作られた圧電フィルム（２）と基体（７）との間に配設され、下部電極（５）に接続される。銅条と下部電極（５）との間の電気的接続は、下部電極に配設されてブリッジとして作用する、銀ペーストによって保証される。
ＰＥＴで作られた硬質ディッシュ（４）は、シアノアクリレート接着剤（９）を用いて、ＰＶＤＦで作られた圧電フィルム（２）の２つの縁部に接着される（図７）。接着は、能動領域から好適な距離を置いて実行される。代替として、ＰＥＴで作られた硬質ディッシュ（４）を、シアノアクリレート接着剤を用いて縁部に固定することなく、ピラー（３）に直接拘束させることができる。
マイクロホン（２００）の感度は、Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ Ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌ Ｓｗｅｅｐ（ＥＳＳ）技術によって、無響室でシミュレートされた自由音場で計測された。ＩＥＣ ６１０９４−８スタンダードに従った、第２の特徴付けの方法は、自由音場で較正されたタイプ４１８９のＢｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ社の実験室のマイクロホンと比較するために使用される。
図１１は、本発明によるマイクロホン（２００）、及び基準マイクロホン（Ｂ）の計測設定を示す。本発明のマイクロホン（２００）及び基準マイクロホン（Ｂ）は、遠方場条件を保証するために１ｍ離して配設する。両方のマイクロホンは、電磁干渉を最小限に抑えるために、ファラデーケージ（４００）の中に含包される。マイクロホン（２００）の出力電圧は、電圧バッファによって調節される。この電圧バッファは、音響帯域外の遮断周波数を保証するよう、高い入力インピーダンス（１０ＭΩ）を特徴とする。
ダイナミックスピーカ（４０１）及びファラデーケージ（４００）は、無響室（４０２）に配設される。ダイナミックスピーカ（４０１）は、ＥＳＳタイプの圧力信号を生成する。
基準マイクロホン（Ｂ）を使用して、実際の入力音圧を計測する。これは、本発明によるマイクロホン（２００）の感度を判定するために必要である。計測された感度は、標準圧である９４ｄＢのＳＰＬにおいて規格化された。
図１２は、本発明によるマイクロホン（２００）の感度を、周波数の関数として示す。図１２に示されるように、感度は１００μＶ／Ｐａ（−８０ｄＢ Ｖ／Ｐａ）辺りで概ね一定である。したがって、本発明によるマイクロホン（２００）の感度値は、概ね１ｍＶ／Ｐａ（ダイナミック）〜５０ｍＶ／Ｐａ（キャパシタ）の範囲である従来のマイクロホンの感度値よりも、大幅に良好である。
添付の特許請求の範囲で開示した本発明の範囲内の任意のケースに帰着する、また、当業者が到達する範囲内の、多くの同等の変形及び変更が、本発明の本実施形態に成され得る。
Claims (10)
- マイクロホン（１００）を製造する方法であって、前記マイクロホン（１００）は、
−圧電材料のフィルム（２）と、
−前記圧電フィルム（２）の下側に配設された、下部電極（５）と、
−前記圧電フィルムの上側に配設されたパッド（６１）を備える、パターン化された上部電極（６）と、
−前記パターン化された電極の前記パッド（６１）に配設された、ピラー（３）と、
−前記ピラーに配設された硬質ディッシュ（４）と
を備え、
前記方法は、
−前記パターン化された電極の前記パッド（６１）を形成するよう、前記圧電フィルム（２）の上側に導電性材料を最初に蒸着することによって、前記パターン化された上部電極（６）を作るステップと、
−前記パターン化された電極の前記パッド（６１）に整合させた位置に、硬質材料を連続的に蒸着することによって、ピラー（３）を作るステップと
を含み、
前記最初の蒸着及び前記連続的な蒸着は、スクリーン印刷、ディスペンサ印刷、または、液体もしくは半流動体状態の材料のスプレーコーティングによって作られる、方法。 - マイクロホン（２００）を製造する方法であって、前記マイクロホン（２００）は、
−圧電材料のフィルム（２）と、
−前記圧電フィルム（２）の下側に配設された、下部電極（５）と、
−硬質ディッシュ（４）と、
−前記硬質ディッシュ（４）の下側に配設されたパッド（６１）を備える、パターン化された上部電極（６）と、
−前記パターン化された電極の前記パッド（６１）、及び前記圧電フィルム（２）に配設された、ピラー（３）と
を備え、
前記方法は、
−前記パターン化された電極の前記パッド（６１）を形成するよう、前記硬質ディッシュ（４）の下側に導電性材料を最初に蒸着することによって、前記パターン化された上部電極（６）を作るステップと、
−前記パターン化された電極の前記パッド（６１）に整合させた位置に、硬質導電性材料を連続的に蒸着することによって、ピラー（３）を作るステップと
を含み、
前記最初の蒸着及び前記連続的な蒸着は、スクリーン印刷、ディスペンサ印刷、または、液体もしくは半流動体状態の材料のスプレーコーティングによって作られる、方法。 - 前記下部電極（５）は、スクリーン印刷、ディスペンサ印刷、または液体もしくは半流動体状態の材料のスプレーコーティングによって、前記圧電フィルム（２）の下側に導電性材料を蒸着することによって実現される、請求項１または２に記載の方法。
- 前記ピラー（３）の前記硬質材料は、前記パターン化された上部電極（６）の導電性材料と同じ導電性材料である、請求項１から３のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記ピラー（３）の前記硬質材料、及びパターン化された上部電極（６）の前記導電性材料は、銀ペーストである、請求項４に記載の方法。
- 前記ピラー（３）は、蒸着した層と連続的に蒸着した層との間で熱アニーリング処理を実行する、複数の連続した蒸着によって実現される、請求項１から５のうちいずれか一項に記載の方法。
- 各ピラーは、８回の連続的な蒸着によって実現され、概ね４８〜５６μｍ厚である、請求項６に記載の方法。
- 音場にさらされる前記硬質ディッシュ（４）の面積と、全てのピラーの断面積との比率が３０より高くなるよう、対向して離された１ｍｍ径の少なくとも９０個のピラーが実現される、請求項１から７のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記圧電フィルム（２）は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、または窒化アルミニウム（ＡＩＮ）、及びポリＬ乳酸（ＰＬＬＡ）から作られる、請求項１から８のうちいずれか一項に記載の方法。
- 前記硬質ディッシュ（４）は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から作られる、請求項１から９のうちいずれか一項に記載の方法。
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