JP2020155928A - Memsデバイス、及び電子機器 - Google Patents
Memsデバイス、及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020155928A JP2020155928A JP2019052547A JP2019052547A JP2020155928A JP 2020155928 A JP2020155928 A JP 2020155928A JP 2019052547 A JP2019052547 A JP 2019052547A JP 2019052547 A JP2019052547 A JP 2019052547A JP 2020155928 A JP2020155928 A JP 2020155928A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- substrate
- sealing plate
- mems device
- flow path
- 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
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 112
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 106
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 15
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 13
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 13
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
- H10N30/883—Additional insulation means preventing electrical, physical or chemical damage, e.g. protective coatings
-
- 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
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
-
- 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
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/0032—Packages or encapsulation
- B81B7/0045—Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure
- B81B7/0051—Packages or encapsulation for reducing stress inside of the package structure between the package lid and the substrate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/0032—Packages or encapsulation
- B81B7/0058—Packages or encapsulation for protecting against damages due to external chemical or mechanical influences, e.g. shocks or vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/101—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical and mechanical input and output, e.g. having combined actuator and sensor parts
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/802—Circuitry or processes for operating piezoelectric or electrostrictive devices not otherwise provided for, e.g. drive circuits
-
- 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
- B06B1/0207—Driving circuits
- B06B1/0215—Driving circuits for generating pulses, e.g. bursts of oscillations, envelopes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0271—Resonators; ultrasonic resonators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
- B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2203/00—Forming microstructural systems
- B81C2203/01—Packaging MEMS
- B81C2203/0172—Seals
- B81C2203/019—Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
特許文献1には、MEMSデバイスとして、超音波の送受信を行う超音波デバイスが開示されている。この超音波デバイスは、複数の超音波トランスデューサーが設けられた素子基板と、素子基板に接合される封止板とを備えている。素子基板は、開口部を有する基板本体部と、開口部を覆う振動膜と、振動膜に対応する位置に設けられた圧電素子とを有する。このような素子基板は、外部からの応力に対して弱く、外部からの応力で破損するおそれがある。これに対して、素子基板に封止板を接合することで、素子基板を補強することができる。
また、特許文献1では、封止板と素子基板との間に、超音波トランスデューサーの駆動を許容する封止空間が形成されている。この封止空間が密閉されていると、封止空間と外部空間との圧力差によって、超音波トランスデューサーが破損するおそれがある。このため、特許文献1の超音波デバイスでは、封止板に、封止空間と外部空間とを連通させる連通路が設けられており、内部空間と外部空間とで圧力差が生じないようにしている。
例えば、静電アクチュエーター等の駆動素子が設けられた第一部材である基板に、第二部材である補強板を接合して補強したMEMSデバイスを例示する。このようなMEMSデバイスでは、基板と補強板との間に駆動素子を駆動させるための駆動空間を設ける場合がある。この際、駆動空間と外部空間とを連通する連通路を補強板に設けると、上記と同様に、補強板の強度が大幅に低下し、基板や補強板が破損するおそれがある。
以下、第一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の超音波装置100の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の超音波装置100は、MEMSデバイスである超音波デバイス10を備える電子機器である。この超音波装置100は、図1に示すように、超音波デバイス10と、超音波デバイス10を制御する制御部20とを備える。
本実施形態の超音波装置100では、制御部20は、超音波デバイス10を制御し、超音波デバイス10から超音波を送信する。そして、対象物により超音波が反射され、超音波デバイス10により反射波が受信されると、制御部20は、超音波の送信タイミングから超音波の受信タイミングの時間に基づいて、超音波デバイス10から対象物までの距離を算出する。
以下、このような超音波装置100の構成について、具体的に説明する。
図2は、超音波デバイス10を示す概略平面図である。図3は、超音波デバイス10の超音波基板110を示す概略平面図である。図4は、図2におけるA−A線で超音波デバイス10を切断した際の断面図であり、図5は、図2のB−B線で超音波デバイス10を切断した際の断面図である。
超音波デバイス10は、図4及び図5に示すように、第一部材である超音波基板110と、第二部材である封止板120と、第三部材である接合層130と、を備え、超音波基板110及び封止板120が接合層130により接合されることで構成されている。
なお、以降の説明にあたり、封止板120から超音波基板110に向かう方向をZ方向とし、Z方向に直交する方向をX方向とし、Z方向及びX方向に直交する方向をY方向とする。また、X方向、Y方向、及びZ方向に関し、向きを含まない場合も方向という場合がある。
超音波基板110は、図4及び図5に示すように、基板本体111と、振動板112と、圧電素子113とを備えて構成されている。
基板本体111は、Si等の半導体基板で構成され、振動板112を支持する所定の厚みを有する基板である。
基板本体111には、X方向及びY方向に沿った2次元アレイ状に配置される複数の開孔111Aが設けられている。これらの開孔111Aは、基板本体111をZ方向に貫通する貫通孔である。また、基板本体111の−Z側には、振動板112が設けられており、開孔111Aの−Z側の開口端は、振動板112により閉塞されている。つまり、基板本体111のうち、開孔111Aが設けられていない部分は、壁部111Bを構成し、この壁部111B上に振動板112が配置されている。
また、開孔111Aから閉塞部112Aに超音波が入力されると、閉塞部112Aが振動し、圧電素子113の圧電膜113Bの上下で電位差が発生する。したがって、第一電極113A及び第二電極113Cの間に発生する電位差を検出することにより、超音波の受信を検出することが可能となる。
本実施形態では、第一電極113Aは、Y方向に沿って直線状に形成され、±Y端部に設けられた駆動端子113Dに接続されている。つまり、Y方向に隣り合う超音波トランスデューサーTrでは、第一電極113Aが共通となり、1つのチャンネルCHを構成する。また、X方向に沿って、複数のチャンネルCHが配置されている。このため、各チャンネルCHに対応する駆動端子113Dに対して、それぞれ独立した駆動信号を入力することができ、各チャンネルCHを、それぞれ個別に駆動させることが可能となる。
封止板120は、超音波基板110を補強する補強板であり、本開示の第二部材を構成する。封止板120は、図2に示すように、Z方向から見た平面視で、超音波基板110と略同一サイズで同一形状に構成されている。
図4及び図5に示すように、封止板120の+Z側の面で、超音波基板110の振動部114に対向する部分には、凹部121が設けられている。封止板120の凹部121と、超音波基板110と、後述する接合層130の開口部131により挟まれる封止空間Sは、各超音波トランスデューサーTrの閉塞部112Aの振動を許容する空間となる。
なお、本実施形態では、超音波装置100は、超音波の送信タイミングから、対象物で反射された超音波を受信した際の受信タイミングまでの時間に基づいて、超音波デバイス10から対象物までの距離を算出するため、上記のように凹部121の深さを設定しているが、超音波測定の目的に応じて、適宜凹部121の深さを設定すればよい。例えば、対象物に対して超音波を送信し、対象物を透過した超音波の音圧を測定して、対象物の厚みを検出する場合では、送信する超音波の音圧を上げる必要がある。この場合、例えば、超音波基板110から凹部121の底面までの距離を、λ/4の偶数倍として、送信超音波を増幅してもよい。
図6は、本実施形態の接合層130をZ方向に沿って見た平面図である。
接合層130は、超音波基板110よりも小さい剛性を有し、かつ、封止板120よりも小さい剛性を有する素材により構成されている。本実施形態では、接合層130として、粘弾性を有するレジスト用樹脂により形成されている。よって、図4及び図5に示すように、接合層130の+Z側の面は、当該接合層130の粘性により超音波基板110に接合され、接合層130の−Z側の面は、当該接合層130の粘性により封止板120に接合されている。つまり、接合層130により、超音波基板110と封止板120とが接合されている。
また、接合層130には、図6に示すように、流路溝132が形成されている。この流路溝132は、図4又は図5に示すように、接合層130の超音波基板110側の面から、接合層130の封止板120側の面までを貫通する溝である。また、Z方向から見た平面視で流路溝132の一端P1は、開口部131に接続されて封止空間Sと連通する。また、流路溝132の他端P3は、封止板120に設けられた連通孔123に対向する位置に設けられ、連通孔123に接続される。つまり、流路溝132は、封止空間Sと、外部空間に連通する連通孔123とを繋ぎ、封止空間Sを外部空間に連通させる連通部を構成する。
このような流路溝132を備える接合層130は、例えばレジスト用樹脂等のエラストマーにより容易に形成することができる。例えば、ポジ型フォトレジストを用いる場合、超音波基板110の振動板112上にポジ型フォトレジストを形成し、開口部131及び流路溝132の形成位置に対して、レーザー光源等により所定波長の光を照射して除去することで形成できる。
図1に戻り、制御部20について説明する。
制御部20は、超音波デバイス10を駆動させる駆動回路30と、演算部40とを含んで構成されている。また、制御部20には、その他、超音波装置100を制御するための各種データや各種プログラム等を記憶した記憶部を備えていてもよい。
基準電位回路31は、超音波デバイス10の第二電極113Cの共通端子113Eに接続され、第二電極113Cに基準電位を印加する。
切替回路32は、駆動端子113Dと、送信回路33と、受信回路34とに接続される。この切替回路32は、スイッチング回路により構成されており、各駆動端子113Dのそれぞれと送信回路33とを接続する送信接続、及び、各駆動端子113Dのそれぞれと受信回路34とを接続する受信接続を切り替える。
すなわち、演算部40は、切替回路32を送信接続に切り替え、送信回路33から超音波デバイス10を駆動させて、超音波の送信処理を実施する。また、演算部40は、超音波を送信した直後に、切替回路32を受信接続に切り替えさせ、対象物で反射された反射波を超音波デバイス10で受信させる。そして、演算部40は、例えば、超音波デバイス10から超音波を送信した送信タイミングから、受信信号が受信されるまでの時間と、空気中における音速とを用いて、ToF(Time of Flight)法により、超音波デバイス10から対象物までの距離を算出する。
本実施形態の超音波装置100は、超音波デバイス10と、超音波デバイス10を制御する制御部20とを備える。そして、超音波デバイス10は、超音波基板110と、超音波基板110との間に封止空間Sを形成する封止板120と、超音波基板110及び封止板120の間に配置され、超音波基板110及び封止板120に接合される接合層130と、を備える。そして、この接合層130は、超音波基板110及び封止板120よりも剛性が小さく、接合層130には、封止空間Sと外部空間とを連通する流路溝132が設けられている。
また、従来のように、超音波基板側が開口する凹溝が設けられた封止板を超音波基板に当接させる場合、応力が加わった際に、凹溝の開口端近傍に当該応力が集中して超音波基板が破損するおそれがある。これに対して、本実施形態では、超音波基板110や封止板120よりも剛性が小さい接合層130に流路溝132が設けられる。この場合、接合層130の流路溝132の開口端に沿って応力が集中した場合でも、接合層130により応力が吸収される。よって、超音波基板110や封止板120の破損を抑制することができる。
この場合、接合層130と超音波基板110との間の接合、及び、接合層130と封止板120との間の接合を、別の接合材料を用いて接合する必要がない。これにより、構成の簡略化を図れる。
このようなレジスト用樹脂は、エッチング等により、容易に所望の形状にパターニングすることができ、製造効率性が優れている。よって、封止空間Sを形成する空間や、流路溝132を高精度に形成することができる。
本実施形態のように、振動部114の閉塞部112Aを振動させて超音波を送信する超音波デバイス10では、省電力で閉塞部112Aの振動変位を大きくするために、閉塞部112Aの厚みを薄くする必要がある。この場合、超音波基板110の剛性が小さく、破損しやすい。これに対して、本実施形態では、封止板120を接合することで、超音波基板110を補強することができ、超音波基板110の破損をより好適に抑制することができる。
このような構成では、封止空間Sから連通孔123まで直線状の溝が設けられる構成に比べて、流路溝132の流路長が長くなる。このため、連通孔123から水分等の異物が侵入しても、封止空間Sの中まで到達しにくく、封止空間S内に配置される各圧電素子113を異物から保護することができる。
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、第三部材である接合層130により、超音波基板110と封止板120とを接合した。これに対して、第二実施形態では、第一部材である超音波基板110と、第二部材である封止板120との間に配置される第三部材が、十分な接合強度が得られる程度の粘性を有さない点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、既に説明した事項については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
本実施形態では、超音波デバイス10Aは、超音波基板110と、封止板120とを備えており、これらの超音波基板110及び封止板120の間に、第三部材である中間部材140が設けられている。この中間部材140は、超音波基板110及び封止板120よりも剛性が小さい弾性体により構成されており、例えばエラストマーにより構成されている。
また、これらの第一接合層150及び第二接合層160は、中間部材140よりも剛性が小さいことが好ましい。第一接合層150及び第二接合層160に応力を吸収させることで、例えば中間部材140に加わる応力が弾性限度を超えて、変形が残る不都合を抑制できる。
次に、第三実施形態について説明する。
上述した第一実施形態及び第二実施形態では、流路溝132,142が、封止板120に設けられた連通孔123に接続される構成とした。この場合、封止板120に貫通孔を設ける構成となるので、封止板120の強度が僅かに低下する。
これに対して、第三実施形態では、封止板120に連通孔123が設けられない点で上記第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
本実施形態では、第一実施形態と同様に、超音波デバイス10Bは、超音波基板110と、封止板120Aと、を備え、これらの超音波基板110及び封止板120Aが、粘弾性を有する接合層130Aにより接合されている。
そして、本実施形態では、接合層130Aに、図9から図12に示すような流路溝132Aが設けられている。この流路溝132Aは、Z方向から見た平面視で、封止空間Sを構成する開口部131から、接合層130Aの外縁までを連通させる溝である。
つまり、図10に示すように、流路溝132Aは、開口部131に接続される一端P1から、開口部131の周縁より所定距離だけ外側の位置P2まで延設され、位置P2から開口部131の周縁に沿って開口部131の周りを約1周し、さらに、接合層130Aの外周縁に向かって延設されて、他端P4が接合層130Aの外周縁から外部空間に連通する。
なお、本発明は上述の各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
第一実施形態及び第三実施形態では、接合層130に設けられる連通部として流路溝132を例示し、当該流路溝132は、Z方向に対して、接合層130の超音波基板110に接合される面から、接合層130の封止板120に接合される面までを貫通する溝である例を示した。しかしながら、流路溝132の溝深さは、これに限定されるものではない。例えば、流路溝132は、超音波基板110に接合される面から所定深さの凹溝に形成されていてもよい。あるいは、流路溝132は、封止板120に接合される面から所定深さの凹溝に形成されていてもよい。
第二実施形態においても同様であり、流路溝142は、中間部材140のうち、超音波基板110に対向する面、及び封止板120に対向する面のいずれか一方が開口した凹溝としてもよい。
また、中間部材140は、3Dプリンター等の造形装置によって製造されてもよく、この場合、中間部材140の内部に管状の流路孔を連通部として形成してもよい。
上記各実施形態では、連通部である流路溝132,132A,142は、封止空間Sを形成する開口部131から所定距離の位置まで延設され、さらに、その位置から振動部14の周縁を周方向に沿って約1周した後、外部空間に連通される構成を例示した。
これに対して、連結部は、封止空間Sから外部空間に至るまでの流路長が長くなるように形成されていれば、いかなる形状であってもよい。
図13は、変形例2に係る接合層130Bの一例を示す図である。例えば、図13に示すように、流路溝132Bは、封止空間Sを形成する開口部131から、接合層130Bの外周縁に向かって蛇行形状に形成されてもよい。図13では、接合層130Bに流路溝132Bを形成する例であるが、第二実施形態に示したような中間部材140の流路溝142を、図13に示すような蛇行形状としてもよい。
図14は、変形例2に係る中間部材140Aの一例を示す図である。
例えば、図14に示すように、中間部材140Aは、封止空間Sを形成する開口部141と、接続部142A1、螺旋部142A2、及び外部連通部142A3を含む流路孔142Aとを備える。接続部142A1は、開口部141に接続される接続端Q1から、開口部141の外側に所定距離だけ離れた位置Q2まで延設される部位である。螺旋部142A2は、位置Q2から、開口部141の周方向に沿って螺旋形状を為して位置Q3まで延設される部位である。外部連通部142A3は、位置Q3から中間部材140Aの外周の位置Q4まで延設される部位であり、外部空間に連通する。このような流路孔142Aでは、流路長をさらに長くでき、封止空間Sへの異物の侵入をより抑制できる。
上記実施形態では、中間部材140をエラストマー等により構成することで、中間部材140の剛性が、超音波基板110及び封止板120よりも小さくなるようにした。これに対して、中間部材140の内部に複数の空孔を形成し、スポンジ状とすることで、中間部材140の剛性を、超音波基板110や封止板120の剛性よりも小さくする構成としてもよい。
第一実施形態において、超音波基板110は、Y方向に並ぶ1列の超音波トランスデューサーTrによって1つのチャンネルCHが構成されたが、例えば、X方向及びY方向に並ぶ複数の超音波トランスデューサーTrによりチャンネルCHが構成されていてもよい。
また、チャンネルCHが、X方向に沿って複数配置されているが、チャンネルCHが、Y方向に沿って複数配置される構成としてもよく、X方向及びY方向に複数配置される構成としてもよい。
さらに、複数の超音波トランスデューサーTrにより、1つのチャンネルCHが構成される例を示しているが、複数の超音波トランスデューサーTrのそれぞれを独立して駆動可能な構成としてもよい。
上記各実施形態において、超音波基板110として、開孔111Aを有する基板本体111と、開孔111Aを閉塞する振動板112と、振動板112の閉塞部112Aに配置される圧電素子113とを備える構成としたが、これに限定されない。
例えば、超音波基板は、基板と、基板に対してエアギャップを介して対向して配置される振動膜と、基板の振動膜に対向する位置に配置される下電極と、振動膜の下電極に対向する位置に配置される上電極とを備える構成としてもよい。この場合、上電極と下電極とにより静電アクチュエーターが構成され、静電アクチュエーターに周期駆動電圧を印加することで、振動膜を振動させて、超音波を出力することが可能となる。
上記実施形態では、MEMSデバイスとして、超音波の送信及び受信の少なくとも一方を行う超音波デバイス10を例示したが、これに限定されない。
例えば、MEMSデバイスとして、圧力室に貯留された液体を、圧力室に設けられたノズルから吐出させる駆動デバイスを例示することができる。このような駆動デバイスでは、第一部材として、上記各実施形態において説明した超音波基板110と略同一の駆動基板を用いることができる。すなわち、駆動基板は、開孔を有する基板本体と、開孔を閉塞する振動板と、振動板の閉塞部に配置される圧電素子とを備える。また、基板本体の振動板とは反対側が圧力室内に臨むように駆動デバイスを配置する。
この場合、上記各実施形態における超音波トランスデューサーTrは、液体と吐出させる吐出素子として機能する。つまり、圧電素子に電圧を印加することで、圧力室の圧力を上げて、ノズルから液体を吐出させることができる。各チャンネルがそれぞれ別の圧力室に臨むように駆動デバイスを配置することで、複数の圧力室から液体の吐出を制御することが可能となる。このような駆動デバイスは、例えば、インクジェットプリンターのインクヘッドに好適に適用することができる。
Claims (7)
- 第一部材と、
前記第一部材との間に封止空間を形成する第二部材と、
前記第一部材と前記第二部材との間に配置され、前記第一部材及び前記第二部材に接合される第三部材と、を備え、
前記第三部材は、前記第一部材及び前記第二部材よりも剛性が小さく、
前記第三部材には、前記封止空間と外部空間とを連通する連通部が設けられている
ことを特徴とするMEMSデバイス。 - 請求項1に記載のMEMSデバイスにおいて、
前記第一部材及び前記第三部材は、粘弾性部材により接合され、
前記第二部材及び前記第三部材は、粘弾性部材により接合されている
ことを特徴とするMEMSデバイス。 - 請求項1に記載のMEMSデバイスにおいて、
前記第三部材は粘弾性を有し、前記第一部材及び前記第二部材に接合されている
ことを特徴とするMEMSデバイス。 - 請求項3に記載のMEMSデバイスにおいて、
前記第三部材は、レジスト用樹脂である
ことを特徴とするMEMSデバイス。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のMEMSデバイスにおいて、
前記第一部材は、振動部を備え、前記振動部の振動により超音波の送信及び受信の少なくともいずれかを行う基板であり、
前記第二部材は、前記基板を補強する補強板である
ことを特徴とするMEMSデバイス。 - 請求項5に記載のMEMSデバイスにおいて、
前記第三部材は、前記振動部の周囲を囲って設けられ、
前記連通部は、前記振動部の外周に沿って配置されている
ことを特徴とするMEMSデバイス。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のMEMSデバイスと、
MEMSデバイスを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019052547A JP7298225B2 (ja) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Memsデバイス、及び電子機器 |
CN202010192790.3A CN111715501A (zh) | 2019-03-20 | 2020-03-18 | 微机电系统器件及电子设备 |
US16/823,449 US11594670B2 (en) | 2019-03-20 | 2020-03-19 | MEMs device and electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019052547A JP7298225B2 (ja) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Memsデバイス、及び電子機器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020155928A true JP2020155928A (ja) | 2020-09-24 |
JP7298225B2 JP7298225B2 (ja) | 2023-06-27 |
Family
ID=72514780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019052547A Active JP7298225B2 (ja) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Memsデバイス、及び電子機器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11594670B2 (ja) |
JP (1) | JP7298225B2 (ja) |
CN (1) | CN111715501A (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7424069B2 (ja) * | 2020-01-21 | 2024-01-30 | セイコーエプソン株式会社 | 超音波デバイス及び超音波センサー |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004251742A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Denso Corp | センサ装置 |
JP2010186770A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Denso Corp | センサ装置 |
JP2013181788A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Omron Corp | 圧力センサパッケージ及びその製造方法 |
JP2014085289A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体圧力センサ |
US20180233643A1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Semiconductor device package and a method of manufacturing the same |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6784600B2 (en) * | 2002-05-01 | 2004-08-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ultrasonic membrane transducer for an ultrasonic diagnostic probe |
CN101712028B (zh) * | 2009-11-13 | 2012-02-01 | 中国科学院声学研究所 | 一种薄膜超声换能器及其制备方法 |
JP5627279B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2014-11-19 | パナソニック株式会社 | 振動発電デバイスおよびその製造方法 |
EP2611024A4 (en) * | 2010-08-25 | 2014-07-09 | Panasonic Corp | VIBRATION ENERGY GENERATION ELEMENT, AND VIBRATION ENERGY GENERATION DEVICE USING THE SAME |
CN202638730U (zh) * | 2012-06-16 | 2013-01-02 | 宁波百立康智能仪表有限公司 | 一种超声波换能器 |
CN105144749A (zh) | 2013-04-24 | 2015-12-09 | 株式会社村田制作所 | 超声波产生装置 |
JP6183599B2 (ja) * | 2013-08-20 | 2017-08-23 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電素子の製造方法、液体噴射ヘッドの製造方法及び超音波トランスデューサーの製造方法 |
JP6753293B2 (ja) * | 2016-12-09 | 2020-09-09 | セイコーエプソン株式会社 | 超音波デバイス及び超音波装置 |
JP2019147084A (ja) * | 2018-02-26 | 2019-09-05 | 太陽誘電株式会社 | 非音響用の振動発生装置及び電子機器 |
-
2019
- 2019-03-20 JP JP2019052547A patent/JP7298225B2/ja active Active
-
2020
- 2020-03-18 CN CN202010192790.3A patent/CN111715501A/zh active Pending
- 2020-03-19 US US16/823,449 patent/US11594670B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004251742A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Denso Corp | センサ装置 |
JP2010186770A (ja) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Denso Corp | センサ装置 |
JP2013181788A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Omron Corp | 圧力センサパッケージ及びその製造方法 |
JP2014085289A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体圧力センサ |
US20180233643A1 (en) * | 2017-02-10 | 2018-08-16 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Semiconductor device package and a method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111715501A (zh) | 2020-09-29 |
US20200303618A1 (en) | 2020-09-24 |
JP7298225B2 (ja) | 2023-06-27 |
US11594670B2 (en) | 2023-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6135088B2 (ja) | 超音波トランスデューサーデバイス、プローブヘッド、超音波プローブ、電子機器及び超音波診断装置 | |
JP2018133622A (ja) | 超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置 | |
JP7298225B2 (ja) | Memsデバイス、及び電子機器 | |
US11594671B2 (en) | Ultrasonic device and ultrasonic sensor | |
US11233188B2 (en) | Ultrasonic wave sensor and ultrasonic wave device | |
CN109848021B (zh) | 超声波器件以及超声波测量装置 | |
JP7272036B2 (ja) | 超音波デバイス、及び超音波装置 | |
US10821475B2 (en) | Ultrasonic device and ultrasonic apparatus | |
JP7327122B2 (ja) | 超音波デバイス | |
JP7298212B2 (ja) | 超音波デバイス、超音波装置 | |
JP7176346B2 (ja) | 超音波素子、及び超音波装置 | |
JP7088099B2 (ja) | 超音波センサ | |
CN114345673A (zh) | 超声换能器及其制作方法、以及超声换能系统 | |
US11899143B2 (en) | Ultrasound sensor array for parking assist systems | |
US11532780B2 (en) | Ultrasonic sensor and electronic device | |
US20230008879A1 (en) | Ultrasound transducer including a combination of a bending and piston mode | |
US20230314208A1 (en) | Ultrasonic sensor and method for manufacturing ultrasonic sensor | |
US20230011826A1 (en) | Ultrasound transducer with distributed cantilevers | |
JP2018133621A (ja) | 超音波デバイス、超音波探触子、及び超音波装置 | |
JP2023065084A (ja) | 超音波センサー | |
JP2021057752A (ja) | 超音波デバイス、及び電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220210 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230119 |
|
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: 20230516 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230529 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7298225 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |