JP5982793B2 - Acoustic element - Google Patents

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Description

本発明は、マイクやスピーカーなどの音響素子に関する。   The present invention relates to an acoustic element such as a microphone or a speaker.

近年、携帯電話機やノート型パソコンなどのモバイル機器に搭載可能な小型の音響素子が種々提案されている。例えば、例えば特許文献1では、その一例として、エレクトレットコンデンサマイクロフォンが提案されている。   In recent years, various small acoustic elements that can be mounted on mobile devices such as mobile phones and laptop computers have been proposed. For example, in Patent Document 1, an electret condenser microphone is proposed as an example.

特開2000−50393号公報JP 2000-50393 A

しかしながら、エレクトレットコンデンサマイクロフォンのエレクトレットに蓄積された電荷は、加熱によりエレクトレットから発散してしまう。このため、例えば、リフロー実装などのマイクロフォンが高温になる工程を行うと、電荷が逃げてしまい、マイクロフォンの感度が低下してしまう。従って、エレクトレットコンデンサマイクロフォンは、リフロー実装に耐え得るだけの十分に優れた耐熱性を有していないため、リフロー実装などの熱処理工程を利用することができないという問題を有する。   However, the electric charge accumulated in the electret condenser microphone electrifier is emitted from the electret by heating. For this reason, for example, if a process such as reflow mounting is performed on the microphone, the charge escapes, and the sensitivity of the microphone decreases. Therefore, since the electret condenser microphone does not have a heat resistance sufficiently high enough to withstand reflow mounting, there is a problem that a heat treatment process such as reflow mounting cannot be used.

一方、Micro Electro Mechanical Systems(MEMS)マイクは、耐熱性に優れるため、リフロー実装可能である。しかしながら、MEMSマイクでは、振動板に高電圧を常に印加しなければならない。このため、MEMSマイクは、消費電力が大きい。さらに、振動板に高電圧を印加するために、昇圧回路を設ける必要がある場合があり、その場合には、大型化及び高コスト化するという問題がある。また、昇圧回路から発生するノイズが音響特性に影響を与えてしまうという問題もある。   On the other hand, Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) microphones are excellent in heat resistance and can be reflow mounted. However, in the MEMS microphone, a high voltage must always be applied to the diaphragm. For this reason, the MEMS microphone consumes a large amount of power. Furthermore, in order to apply a high voltage to the diaphragm, it may be necessary to provide a booster circuit. In this case, there is a problem that the size and cost are increased. There is also a problem that noise generated from the booster circuit affects the acoustic characteristics.

本発明は、優れた耐熱性を有する新規な音響素子を提供することを主な目的とする。   The main object of the present invention is to provide a novel acoustic element having excellent heat resistance.

本発明に係る音響素子は、振動膜と、圧電層と、一対の電極とを備える。圧電層は、振動膜の上に配されている。一対の電極は、圧電層を挟持している。   The acoustic element according to the present invention includes a vibration film, a piezoelectric layer, and a pair of electrodes. The piezoelectric layer is disposed on the vibration film. The pair of electrodes sandwich the piezoelectric layer.

本発明に係る音響素子のある特定の局面では、音響素子は、圧電層を複数備える。   In a specific aspect of the acoustic element according to the present invention, the acoustic element includes a plurality of piezoelectric layers.

本発明に係る音響素子の他の特定の局面では、圧電層が、窒化アルミニウム及び窒化スカンジウム・アルミニウムの少なくとも一方を含む。   In another specific aspect of the acoustic element according to the present invention, the piezoelectric layer includes at least one of aluminum nitride and scandium aluminum nitride.

本発明に係る音響素子の別の特定の局面では、音響素子は、圧電層の一方側を覆うケーシングをさらに備える。ケーシングには、圧電層及び電極の積層方向から視た際に圧電層とは異なる位置に配された開口が形成されている。   In another specific aspect of the acoustic element according to the present invention, the acoustic element further includes a casing covering one side of the piezoelectric layer. The casing is formed with an opening disposed at a position different from the piezoelectric layer when viewed from the stacking direction of the piezoelectric layer and the electrode.

本発明に係る音響素子のさらに他の特定の局面では、ケーシングは、赤外光を遮蔽する。   In still another specific aspect of the acoustic element according to the present invention, the casing shields infrared light.

本発明に係る音響素子のさらに別の特定の局面では、圧電層が窒化スカンジウム・アルミニウムを含む。音響素子は、振動膜及び圧電層の積層体を複数有する。複数の積層体には、圧電層の振動膜に対する方向が反対である積層体が含まれる。   In still another specific aspect of the acoustic element according to the present invention, the piezoelectric layer includes scandium aluminum nitride. The acoustic element has a plurality of laminates of vibration films and piezoelectric layers. The plurality of stacked bodies include a stacked body in which the directions of the piezoelectric layers with respect to the vibration film are opposite.

本発明によれば、優れた耐熱性を有する新規な音響素子を提供することができる。   According to the present invention, a novel acoustic element having excellent heat resistance can be provided.

第1の実施形態に係る音響素子の略図的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an acoustic element according to a first embodiment. 第2の実施形態に係る音響素子の略図的断面図である。It is a schematic sectional drawing of the acoustic element which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る音響素子の略図的断面図である。It is a schematic sectional drawing of the acoustic element which concerns on 3rd Embodiment. スパッタ装置に投入するパワーと形成される窒化スカンジウム・アルミニウム膜(Scの含有量:37at%)の膜応力との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the power applied to the sputtering apparatus and the film stress of the scandium nitride aluminum film (Sc content: 37 at%) to be formed. 第4の実施形態に係る音響素子の略図的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an acoustic element according to a fourth embodiment. 第5の実施形態に係る音響素子の略図的断面図である。It is a schematic sectional drawing of the acoustic element which concerns on 5th Embodiment.

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。   Hereinafter, an example of the preferable form which implemented this invention is demonstrated. However, the following embodiment is merely an example. The present invention is not limited to the following embodiments.

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。   Moreover, in each drawing referred in embodiment etc., the member which has a substantially the same function shall be referred with the same code | symbol. The drawings referred to in the embodiments and the like are schematically described, and the ratio of the dimensions of the objects drawn in the drawings may be different from the ratio of the dimensions of the actual objects. The dimensional ratio of the object may be different between the drawings. The specific dimensional ratio of the object should be determined in consideration of the following description.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る音響素子1の略図的断面図である。音響素子1は、例えば、マイクやスピーカーとして使用される素子である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an acoustic element 1 according to the first embodiment. The acoustic element 1 is an element used as, for example, a microphone or a speaker.

音響素子1は、圧電素子10を備えている。圧電素子10は、振動膜11を備えている。振動膜11は、例えば、ポリイミド樹脂やポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂などの樹脂等の弾性を有する材料により構成することができる。振動膜11に高い耐熱性を付与する観点からは、振動膜11をポリイミド樹脂等の耐熱性の高い樹脂材料により構成することが好ましい。   The acoustic element 1 includes a piezoelectric element 10. The piezoelectric element 10 includes a vibration film 11. The vibration film 11 can be made of an elastic material such as a resin such as polyimide resin or polyethylene terephthalate (PET) resin. From the viewpoint of imparting high heat resistance to the vibration film 11, the vibration film 11 is preferably made of a resin material having high heat resistance such as polyimide resin.

振動膜11の厚みは、例えば、1μm〜100μm程度とすることができる。   The thickness of the vibration film 11 can be, for example, about 1 μm to 100 μm.

振動膜11の上には、圧電層12が配されている。圧電層12を構成している圧電材料の種類は特に限定されない。圧電層12は、例えば、窒化アルミニウム、窒化スカンジウム・アルミニウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、酸化亜鉛、ニオブ酸カリウムナトリウム、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、ポリ乳酸等の少なくとも一種により構成することができる。なかでも、圧電層12は、鉛を実質的に含まない窒化アルミニウム及び窒化スカンジウム・アルミニウムの少なくとも一方からなることが好ましい。また、窒化アルミニウムや窒化スカンジウム・アルミニウムは、優れた耐熱性と、優れた耐湿性とを兼ね備えている。従って、窒化アルミニウム及び窒化スカンジウム・アルミニウムの少なくとも一方により圧電層12を構成することにより、音響素子1の耐熱性や耐湿性を改善することができる。   A piezoelectric layer 12 is disposed on the vibration film 11. The type of the piezoelectric material constituting the piezoelectric layer 12 is not particularly limited. The piezoelectric layer 12 may be composed of at least one of aluminum nitride, scandium aluminum nitride, lead zirconate titanate (PZT), zinc oxide, potassium sodium niobate, PVDF (polyvinylidene fluoride), polylactic acid, and the like. it can. In particular, the piezoelectric layer 12 is preferably made of at least one of aluminum nitride and scandium aluminum nitride substantially free of lead. Aluminum nitride and scandium / aluminum nitride have both excellent heat resistance and excellent moisture resistance. Therefore, the heat resistance and moisture resistance of the acoustic element 1 can be improved by forming the piezoelectric layer 12 with at least one of aluminum nitride and scandium / aluminum nitride.

圧電層12の厚みは、例えば、0.1μm〜10μm程度とすることができる。   The thickness of the piezoelectric layer 12 can be about 0.1 μm to 10 μm, for example.

圧電層12は、第1の電極13aと第2の電極13bとにより挟持されている。第1及び第2の電極13a、13bのそれぞれは、例えば、金、白金、タングステン、アルミニウム、銅、モリブデン、ルテニウム、チタン、クロム、ニッケルなどの少なくとも一種の金属およびそれらの合金などにより構成することができる。   The piezoelectric layer 12 is sandwiched between the first electrode 13a and the second electrode 13b. Each of the first and second electrodes 13a and 13b is made of, for example, at least one metal such as gold, platinum, tungsten, aluminum, copper, molybdenum, ruthenium, titanium, chromium, nickel, and alloys thereof. Can do.

第1及び第2の電極13a、13bの厚みは、それぞれ、例えば、0.05μm〜1μm程度とすることができる。   The thicknesses of the first and second electrodes 13a and 13b can be set to about 0.05 μm to 1 μm, respectively.

なお、本実施形態では、圧電層12と振動膜11との積層体が第1及び第2の電極13a、13bにより挟持されている。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、圧電層12のみが第1及び第2の電極13a、13bにより挟持されており、振動膜11は、第1及び第2の電極13a、13bにより挟持されていなくてもよい。例えば、振動膜11は、第1または第2の電極13a、13bの圧電層12とは反対側の主面の上に配されていてもよい。さらに振動膜11を金属箔により構成し、第1の電極13aを省略してもよい。アルミニウム箔により振動膜11を構成することにより、圧電素子の製造コストを低減することができる。   In the present embodiment, the laminated body of the piezoelectric layer 12 and the vibration film 11 is sandwiched between the first and second electrodes 13a and 13b. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, only the piezoelectric layer 12 is sandwiched between the first and second electrodes 13a and 13b, and the vibration film 11 may not be sandwiched between the first and second electrodes 13a and 13b. For example, the vibration film 11 may be disposed on the main surface of the first or second electrode 13a, 13b opposite to the piezoelectric layer 12. Furthermore, the vibration film 11 may be made of a metal foil, and the first electrode 13a may be omitted. The manufacturing cost of the piezoelectric element can be reduced by configuring the vibration film 11 with the aluminum foil.

圧電素子10は、基板22の上に設けられた支持部材21と、基板22に対して固定されたケーシング23の上に設けられた支持部材24とにより挟持されている。圧電素子10は、支持部材21,24により基板22及びケーシング23から離間して支持されている。   The piezoelectric element 10 is sandwiched between a support member 21 provided on the substrate 22 and a support member 24 provided on a casing 23 fixed to the substrate 22. The piezoelectric element 10 is supported by support members 21 and 24 apart from the substrate 22 and the casing 23.

本実施形態では、支持部材21,24とケーシング23とが、金属などの導電材料により構成されており、支持部材21,24及びケーシング23を介して、基板22の上に配された制御部材25に電気的に接続されている。制御部材25は、基板22の圧電素子10とは反対側の表面上に配された端子電極26に電気的に接続されている。なお、制御部材25は、例えば、ICにより構成することができる。   In the present embodiment, the support members 21 and 24 and the casing 23 are made of a conductive material such as a metal, and the control member 25 disposed on the substrate 22 via the support members 21 and 24 and the casing 23. Is electrically connected. The control member 25 is electrically connected to a terminal electrode 26 disposed on the surface of the substrate 22 opposite to the piezoelectric element 10. In addition, the control member 25 can be comprised by IC, for example.

次に、音響素子1がマイクとして使用される場合の音響素子1の動作について説明する。   Next, the operation of the acoustic element 1 when the acoustic element 1 is used as a microphone will be described.

音響素子1に向けて音波が発せられると、ケーシング23にマトリクス状に設けられた複数の開口23aを経由して圧電素子10に音波が到達する。その結果、圧電素子10に音圧が印加され、圧電素子10が振動する。これにより、圧電素子10の圧電層12において電荷が発生する。発生した電荷は、制御部材25において電圧に変換され、端子電極26から音圧に応じた電気信号が出力される。   When a sound wave is emitted toward the acoustic element 1, the sound wave reaches the piezoelectric element 10 through a plurality of openings 23 a provided in a matrix on the casing 23. As a result, sound pressure is applied to the piezoelectric element 10 and the piezoelectric element 10 vibrates. Thereby, electric charges are generated in the piezoelectric layer 12 of the piezoelectric element 10. The generated charge is converted into a voltage in the control member 25, and an electrical signal corresponding to the sound pressure is output from the terminal electrode 26.

一方、音響素子1がスピーカーとして使用される場合は、制御部材25により、発音させようとする音に応じた電圧が圧電素子10に印加される。その結果、圧電素子10が振動し、音波が発せられる。   On the other hand, when the acoustic element 1 is used as a speaker, a voltage corresponding to the sound to be generated is applied to the piezoelectric element 10 by the control member 25. As a result, the piezoelectric element 10 vibrates and a sound wave is emitted.

以上説明したように、音響素子1では、音圧の電荷への変換が圧電層12により行われる。圧電層12は、例えば、エレクトレット等と比べて優れた耐熱性を有する。圧電層12は、エレクトレットとは異なり、高温になっても音圧−電荷変換機能が低下しない。従って、音響素子1は、優れた耐熱性を有しており、リフロー実装することが可能である。   As described above, in the acoustic element 1, the sound pressure is converted into electric charges by the piezoelectric layer 12. The piezoelectric layer 12 has heat resistance superior to, for example, an electret. Unlike the electret, the piezoelectric layer 12 does not have a reduced sound pressure-to-charge conversion function even at a high temperature. Therefore, the acoustic element 1 has excellent heat resistance and can be reflow mounted.

また、MEMSマイクとは異なり、振動膜11に電圧を印加しておく必要が必ずしもない。従って、音響素子1の駆動電圧を低くし得るため、低消費電力化を実現できる。   Further, unlike the MEMS microphone, it is not always necessary to apply a voltage to the vibration film 11. Therefore, since the drive voltage of the acoustic element 1 can be lowered, low power consumption can be realized.

以上のように、音響素子1によれば、優れた耐熱性と、低い駆動電圧との両立を図ることができる。   As described above, according to the acoustic element 1, it is possible to achieve both excellent heat resistance and a low driving voltage.

耐熱性をさらに改善する観点からは、圧電層12が窒化アルミニウム及び窒化スカンジウム・アルミニウムの少なくとも一方を含むことが好ましい。   From the viewpoint of further improving the heat resistance, the piezoelectric layer 12 preferably contains at least one of aluminum nitride and scandium aluminum nitride.

さらに、音響素子1では、MEMSマイクにおいてノイズ発生の原因となっている昇圧素子を設ける必要が必ずしもない。従って、音響素子1では、MEMSマイクと比較して、低ノイズを実現することができる。   Furthermore, in the acoustic element 1, it is not always necessary to provide a booster element that causes noise generation in the MEMS microphone. Therefore, the acoustic element 1 can realize low noise as compared with the MEMS microphone.

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。   Hereinafter, other examples of preferred embodiments of the present invention will be described. In the following description, members having substantially the same functions as those of the first embodiment are referred to by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

(第2及び第3の実施形態)
図2は、第2の実施形態に係る音響素子2の略図的断面図である。図3は、第3の実施形態に係る音響素子3の略図的断面図である。音響素子2,3は、第1の実施形態に係る音響素子1と、圧電素子10の構成において異なる。
(Second and third embodiments)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the acoustic element 2 according to the second embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the acoustic element 3 according to the third embodiment. The acoustic elements 2 and 3 are different from the acoustic element 1 according to the first embodiment in the configuration of the piezoelectric element 10.

図2に示されるように、第2の実施形態に係る音響素子2では、圧電素子10は、圧電層を複数備える。具体的には、圧電素子10は、分極方向が互いに逆向きである圧電層12aと圧電層12bとを有する。圧電層12aと圧電層12bとの間には、第1の電極13aが配されている。圧電層12aの第1の電極13aとは反対側の表面の上と、圧電層12bの第1の電極13aとは反対側の表面の上とを覆うように、横断面形状が略U字状の振動膜11aが配されている。振動膜11aの外側には、横断面形状が略U字状の第2の電極13bが配されている。さらに、第2の電極13bの外側には、横断面形状が略U字状の振動膜11bが配されている。   As shown in FIG. 2, in the acoustic element 2 according to the second embodiment, the piezoelectric element 10 includes a plurality of piezoelectric layers. Specifically, the piezoelectric element 10 includes a piezoelectric layer 12a and a piezoelectric layer 12b whose polarization directions are opposite to each other. A first electrode 13a is disposed between the piezoelectric layer 12a and the piezoelectric layer 12b. The cross-sectional shape is substantially U-shaped so as to cover the surface of the piezoelectric layer 12a opposite to the first electrode 13a and the surface of the piezoelectric layer 12b opposite to the first electrode 13a. The vibration film 11a is arranged. A second electrode 13b having a substantially U-shaped cross section is disposed outside the vibration film 11a. Further, a vibration film 11b having a substantially U-shaped cross section is disposed outside the second electrode 13b.

図3に示されるように、第3の実施形態に係る音響素子3においても、圧電素子10は、分極方向が互いに逆向きである圧電層12aと圧電層12bとを有する。圧電層12aは、振動膜11aの上に配されている。圧電層12a及び振動膜11aは、一対の電極13a1,13b1により挟持されている。圧電層12bは、振動膜11bの上に配されている。圧電層12b及び振動膜11bは、一対の電極13a2,13b2により挟持されている。電極13b2と電極13b1とは電気的に接続されている。   As shown in FIG. 3, also in the acoustic element 3 according to the third embodiment, the piezoelectric element 10 includes a piezoelectric layer 12a and a piezoelectric layer 12b whose polarization directions are opposite to each other. The piezoelectric layer 12a is disposed on the vibration film 11a. The piezoelectric layer 12a and the vibration film 11a are sandwiched between a pair of electrodes 13a1 and 13b1. The piezoelectric layer 12b is disposed on the vibration film 11b. The piezoelectric layer 12b and the vibration film 11b are sandwiched between a pair of electrodes 13a2 and 13b2. The electrode 13b2 and the electrode 13b1 are electrically connected.

音響素子2,3のように、複数の圧電層12a、12bを設けることにより、圧電素子10において生じる電荷の量を多くすることができる。従って、マイクとして用いる場合の音響素子2,3の高感度化や、スピーカーとして用いる場合の音響素子2,3の高出力化を図ることができる。   By providing a plurality of piezoelectric layers 12a and 12b like the acoustic elements 2 and 3, the amount of electric charges generated in the piezoelectric element 10 can be increased. Therefore, it is possible to increase the sensitivity of the acoustic elements 2 and 3 when used as a microphone and to increase the output of the acoustic elements 2 and 3 when used as a speaker.

図4は、スパッタ装置に投入するRFパワーと形成される窒化スカンジウム・アルミニウム膜(Scの含有量:37at%)の膜応力との関係を表すグラフである。正の値は引張り応力、負の値は圧縮応力を示す。図4に示されるように、例えば、スカンジウムを含まない窒化アルミニウム膜であれば、スパッタ装置に投入するRFパワーを調整することにより、膜応力を実質的にゼロにすることができる。このため、例えば非常に薄く、高い可撓性を有する振動膜の上に窒化アルミニウムからなる圧電層を形成する場合でも、圧電層の形成条件を調整することにより、反りの発生を抑制することができる。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the RF power applied to the sputtering apparatus and the film stress of the scandium aluminum nitride film (Sc content: 37 at%) formed. A positive value indicates tensile stress, and a negative value indicates compressive stress. As shown in FIG. 4, for example, in the case of an aluminum nitride film not containing scandium, the film stress can be made substantially zero by adjusting the RF power input to the sputtering apparatus. For this reason, for example, even when a piezoelectric layer made of aluminum nitride is formed on a very thin and highly flexible vibrating membrane, the occurrence of warpage can be suppressed by adjusting the formation conditions of the piezoelectric layer. it can.

それに対して、窒化スカンジウム・アルミニウム膜は、スパッタ装置に投入するRFパワーを変化させても形成される膜の膜応力がほとんど変化しない。スパッタ装置に投入するRFパワーに関わらず、窒化スカンジウム・アルミニウム膜には膜応力が発生することとなる。従って、窒化スカンジウム・アルミニウムを含む圧電層を、振動膜の上に形成すると、振動膜と圧電層との積層体が大きく反る。特に圧縮応力膜は振動板のたるみを発生させるため、その結果、音響特性に影響が生じる場合がある。   In contrast, the scandium aluminum nitride film has almost no change in the film stress of the formed film even when the RF power applied to the sputtering apparatus is changed. Regardless of the RF power applied to the sputtering apparatus, film stress is generated in the scandium nitride / aluminum film. Therefore, when the piezoelectric layer containing scandium / aluminum nitride is formed on the vibration film, the laminate of the vibration film and the piezoelectric layer is greatly warped. In particular, since the compressive stress film generates a slack of the diaphragm, the acoustic characteristics may be affected as a result.

ここで、第2及び第3の実施形態では、振動膜及び圧電層の積層体が複数設けられている。複数の積層体には、圧電層の振動膜に対する方向が反対である積層体が含まれている。従って、振動膜に対する方向が反対である圧電層の膜応力が打ち消し合い、振動膜、圧電層及び一対の電極を含む積層体の反りが抑制されている。   Here, in the second and third embodiments, a plurality of laminated bodies of vibration films and piezoelectric layers are provided. The plurality of stacked bodies include a stacked body in which the directions of the piezoelectric layer with respect to the vibration film are opposite. Therefore, the film stresses of the piezoelectric layer whose direction is opposite to the vibration film cancel each other, and the warpage of the multilayer body including the vibration film, the piezoelectric layer, and the pair of electrodes is suppressed.

具体的には、第2の実施形態に係る音響素子2では、圧電層12aは、振動膜11aの圧電層12aが形成された部分のz1側に位置している一方、圧電層12bは、振動膜11aの圧電層12bが形成された部分のz2側に位置している。従って、圧電層12aの膜応力と圧電層12bの膜応力が打ち消し合う。よって、振動膜11a、11b、圧電層12a、12b及び電極13a、13bを含む積層体の反りが抑制されている。   Specifically, in the acoustic element 2 according to the second embodiment, the piezoelectric layer 12a is located on the z1 side of the portion of the vibration film 11a where the piezoelectric layer 12a is formed, while the piezoelectric layer 12b The film 11a is located on the z2 side of the portion where the piezoelectric layer 12b is formed. Accordingly, the film stress of the piezoelectric layer 12a and the film stress of the piezoelectric layer 12b cancel each other. Therefore, the curvature of the laminated body including the vibration films 11a and 11b, the piezoelectric layers 12a and 12b, and the electrodes 13a and 13b is suppressed.

また、第3の実施形態に係る音響素子3では、圧電層12aは、振動膜11aのz1側に位置している一方、圧電層12bは、振動膜11bのz2側に位置している。従って、圧電層12aの膜応力と圧電層12bの膜応力が打ち消し合う。よって、振動膜11a、11b、圧電層12a、12b及び電極13a、13bを含む積層体の反りが抑制されている。   In the acoustic element 3 according to the third embodiment, the piezoelectric layer 12a is located on the z1 side of the vibration film 11a, while the piezoelectric layer 12b is located on the z2 side of the vibration film 11b. Accordingly, the film stress of the piezoelectric layer 12a and the film stress of the piezoelectric layer 12b cancel each other. Therefore, the curvature of the laminated body including the vibration films 11a and 11b, the piezoelectric layers 12a and 12b, and the electrodes 13a and 13b is suppressed.

このように、音響素子2,3では、反りが抑制されているため、より優れた音響特性が得やすい。   Thus, in the acoustic elements 2 and 3, since the curvature is suppressed, it is easy to obtain more excellent acoustic characteristics.

(第4の実施形態)
図5は、第4の実施形態に係る音響素子4の略図的断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the acoustic element 4 according to the fourth embodiment.

音響素子4は、第1の実施形態に係る音響素子1と、圧電素子10の支持態様において異なる。   The acoustic element 4 differs from the acoustic element 1 according to the first embodiment in the support mode of the piezoelectric element 10.

音響素子4では、支持部材21がリング状に形成されており、支持部材24が、支持部材21の外径よりも大きな内径を有する部分とを有している。圧電素子10は、支持部材21と支持部材24とによりかしめ止めされている。この場合、圧電素子10の固定に、振動を阻害する接着剤を必ずしも要さない。従って、音響素子4の特性をさらに改善することができる。   In the acoustic element 4, the support member 21 is formed in a ring shape, and the support member 24 includes a portion having an inner diameter larger than the outer diameter of the support member 21. The piezoelectric element 10 is caulked by a support member 21 and a support member 24. In this case, an adhesive that inhibits vibration is not necessarily required for fixing the piezoelectric element 10. Therefore, the characteristics of the acoustic element 4 can be further improved.

(第5の実施形態)
図6は、第5の実施形態に係る音響素子5の略図的断面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the acoustic element 5 according to the fifth embodiment.

音響素子5は、第1の実施形態に係る音響素子1と、制御部材25の配置において異なる。音響素子1では、圧電素子10の積層方向であるz軸方向において、制御部材25は、圧電素子10と重なるように配されている。それに対して、音響素子5では、z軸方向において、制御部材25と圧電素子10とが重なっていない。z軸方向から視た際に、制御部材25と圧電素子10とが異なる位置に配されている。このようにすることにより、音響素子5の薄型化を図ることができる。   The acoustic element 5 differs from the acoustic element 1 according to the first embodiment in the arrangement of the control member 25. In the acoustic element 1, the control member 25 is disposed so as to overlap the piezoelectric element 10 in the z-axis direction that is the stacking direction of the piezoelectric elements 10. On the other hand, in the acoustic element 5, the control member 25 and the piezoelectric element 10 do not overlap in the z-axis direction. When viewed from the z-axis direction, the control member 25 and the piezoelectric element 10 are arranged at different positions. By doing so, the acoustic element 5 can be thinned.

また、音響素子1では、z軸方向において、開口23aが圧電素子10と重なっている。それに対して、音響素子5では、z軸方向から視た際に、開口23aが圧電素子10とは異なる位置に設けられている。圧電素子10は、可視光や赤外光などの光を遮蔽するケーシング23により覆われている。   In the acoustic element 1, the opening 23 a overlaps the piezoelectric element 10 in the z-axis direction. On the other hand, in the acoustic element 5, the opening 23 a is provided at a position different from the piezoelectric element 10 when viewed from the z-axis direction. The piezoelectric element 10 is covered with a casing 23 that shields light such as visible light and infrared light.

このため、赤外光などが圧電素子10に入射しにくい。よって、圧電素子10が焦電性を有する場合であっても、赤外光に起因するノイズの発生を抑制することができる。   For this reason, it is difficult for infrared light or the like to enter the piezoelectric element 10. Therefore, even when the piezoelectric element 10 has pyroelectricity, generation of noise due to infrared light can be suppressed.

また、z軸方向から視た際に、開口23aが圧電素子10とは異なる位置に設けられているため、圧電素子10にゴミ等が付着しにくい。従って、ゴミ等の付着に起因するノイズの発生を抑制することができる。   Further, since the opening 23 a is provided at a position different from the piezoelectric element 10 when viewed from the z-axis direction, dust or the like hardly adheres to the piezoelectric element 10. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of noise due to the adhesion of dust or the like.

1〜5…音響素子
10…圧電素子
11、11a、11b…振動膜
12、12a、12b…圧電層
13a、13a1,13a2,13b、13b1,13b2…電極
21,24…支持部材
22…基板
23…ケーシング
23a…開口
25…制御部材
26…端子電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-5 ... Acoustic element 10 ... Piezoelectric element 11, 11a, 11b ... Vibration film 12, 12a, 12b ... Piezoelectric layer 13a, 13a1, 13a2, 13b, 13b1, 13b2 ... Electrode 21, 24 ... Support member 22 ... Substrate 23 ... Casing 23a ... Opening 25 ... Control member 26 ... Terminal electrode

Claims (3)

弾性を有する樹脂材料からなる振動膜と、
前記振動膜の上に配された圧電層と、
前記圧電層と前記振動膜とを挟持する一対の電極と、
を備え、
前記一対の電極に挟持された、前記振動膜及び前記圧電層の積層体を複数備え、
前記圧電層が窒化スカンジウム・アルミニウムを含み、
前記複数の積層体には、前記圧電層の前記振動膜に対する方向が反対である積層体が含まれる、音響素子。
A vibrating membrane made of an elastic resin material;
A piezoelectric layer disposed on the vibrating membrane;
A pair of electrodes sandwiching the piezoelectric layer and the vibrating membrane;
Bei to give a,
A plurality of laminates of the vibration film and the piezoelectric layer sandwiched between the pair of electrodes,
The piezoelectric layer includes scandium aluminum nitride;
The acoustic element, wherein the plurality of stacked bodies include a stacked body in which directions of the piezoelectric layer with respect to the vibration film are opposite .
前記圧電層の一方側を覆うケーシングをさらに備え、
前記ケーシングには、前記圧電層及び前記電極の積層方向から視た際に前記圧電層とは異なる位置に配された開口が形成されている、請求項1に記載の音響素子。
Further comprising a casing covering one side of the piezoelectric layer;
2. The acoustic element according to claim 1, wherein the casing is formed with an opening disposed at a position different from the piezoelectric layer when viewed from a stacking direction of the piezoelectric layer and the electrode.
前記ケーシングは、赤外光を遮蔽する、請求項に記載の音響素子。 The acoustic element according to claim 2 , wherein the casing shields infrared light.
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