WO2021049292A1 - トランスデューサ - Google Patents

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WO2021049292A1
WO2021049292A1 PCT/JP2020/032094 JP2020032094W WO2021049292A1 WO 2021049292 A1 WO2021049292 A1 WO 2021049292A1 JP 2020032094 W JP2020032094 W JP 2020032094W WO 2021049292 A1 WO2021049292 A1 WO 2021049292A1
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vibrating
film
piezoelectric element
membrane
transducer
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PCT/JP2020/032094
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内貴　崇
長畑　▲隆▼也
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ローム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a transducer.
  • a transducer that transmits or receives sound waves or ultrasonic waves.
  • the transducer is used, for example, as a speaker for transmitting sound waves, and is mounted on an earphone or a wearable terminal.
  • Patent Document 1 discloses a sound generator suitable for earphones.
  • This sound generator includes a coil that generates a magnetic field and a magnet that interacts with the magnetic field generated by the coil to vibrate the diaphragm.
  • a speaker that uses a coil and a magnet requires a large drive voltage, resulting in high power consumption. Therefore, a speaker using a piezoelectric element formed by sandwiching a piezoelectric film from both sides by a pair of electrodes has also attracted attention (see, for example, Patent Document 2).
  • This type of speaker is manufactured using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), which is a semiconductor manufacturing technology that realizes microfabrication.
  • JP-A-2018-170592 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-105170
  • the speaker manufactured by MEMS since the speaker manufactured by MEMS has a fine shape, it tends to have a fragile structure. Therefore, there is a possibility that damage may occur due to an impact input from the outside.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a transducer capable of suppressing the occurrence of breakage.
  • a piezoelectric element having a piezoelectric film sandwiched between a pair of electrodes and a piezoelectric element having a vibrating film displaceable in the film thickness direction are laminated on the vibrating film.
  • a package having an internal space for accommodating the piezoelectric element and the membrane body, and a package provided in the internal space, the piezoelectric element or the vibrating membrane comes into contact with the vibrating membrane when the vibrating membrane is displaced in the film thickness direction.
  • a transducer having a contact member that limits displacement.
  • the present invention includes a pair of a membrane support portion having a tubular inner peripheral surface forming a hollow portion and a vibrating membrane which is connected to the inner peripheral surface over the entire circumference of the inner peripheral surface and can be displaced in the film thickness direction.
  • a piezoelectric film sandwiched between one electrode and a pair of electrodes is provided, and the piezoelectric element laminated on the vibrating membrane and the vibrating body in which the vibrating film and the piezoelectric element are laminated penetrate in the thickness direction to vibrate the vibrating body.
  • the inner peripheral surface has a polygonal shape in which a plurality of flat portions are connected via chamfered corner portions, and the dividing slit is a diaphragm of the vibrating membrane.
  • a transducer having a main slit portion extending from the center toward the corner portion, and a sub-slit portion extending from the connecting portion connecting the corner portion and the flat portion to the end portion on the corner portion side of the main slit portion.
  • the present invention includes a pair of a membrane support portion having a tubular inner peripheral surface forming a hollow portion and a vibrating membrane which is connected to the inner peripheral surface over the entire circumference of the inner peripheral surface and can be displaced in the film thickness direction.
  • a piezoelectric film sandwiched between one electrode and a pair of electrodes is provided, and the piezoelectric element laminated on the vibrating membrane and the vibrating body in which the vibrating film and the piezoelectric element are laminated penetrate in the thickness direction to vibrate the vibrating body.
  • the inner peripheral surface has a polygonal shape in which a plurality of plane portions are connected via corner portions, and the dividing slit has an angle from the center of the vibrating membrane.
  • the piezoelectric element extends toward the portion, and the piezoelectric element provides a transducer having a piezoelectric slit that penetrates the piezoelectric element in the thickness direction and extends from the flat portion to the dividing slit along the vertical direction of the flat portion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a transducer according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a top view showing the transducer according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an acoustic chip according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a top view showing an acoustic chip according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating the form of the module electrode.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating the form of the module electrode.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a mounting form of an electronic component.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a mounting form of an electronic component.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a mounting form of an electronic component.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view illustrating a mounting form of an electronic component.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating the form of the package.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating the form of the package.
  • FIG. 7C is a cross-sectional view illustrating the form of the package.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating a sealing structure between the package and the acoustic chip.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a sheet member that closes the first through hole and the second through hole.
  • FIG. 8C is a cross-sectional view illustrating the form of the first through hole.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating a groove formed in the package.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating a groove formed in the package.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view illustrating a groove formed in the package.
  • FIG. 9C is a cross-sectional view illustrating a groove formed in the package.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the protrusions formed on the package.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the transducer.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the transducer.
  • FIG. 12 is a top view of the transducer according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of FIG. 12 in the direction of arrow.
  • FIG. 14A is an enlarged top view showing the structure of the dividing slits located at the corners of the inner peripheral surface.
  • FIG. 14A is an enlarged top view showing the structure of the dividing slits located at the corners of the inner peripheral surface.
  • FIG. 14B is a diagram illustrating a modified example of the structure shown in FIG. 14A.
  • FIG. 15 is a top view of the transducer according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a top view of the transducer according to the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is a top view of the transducer according to the first modification.
  • FIG. 18 is a top view of the transducer according to the second modification.
  • FIG. 19 is a top view of the transducer according to the third modification.
  • FIG. 20A is an enlarged view showing a main part of the transducer shown in FIG.
  • FIG. 20B is a diagram illustrating a modified example of the structure shown in FIG. 20A.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the transducer according to the fourth modification.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the transducer according to the fourth modification.
  • FIG. 22A is an enlarged view showing a main part of the transducer shown in FIG. 21.
  • FIG. 22B is a diagram illustrating a modified example of the structure shown in FIG. 22A.
  • FIG. 22C is a diagram illustrating a modified example of the structure shown in FIG. 22A.
  • FIG. 23A is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the transducer according to the fifth modification.
  • FIG. 23B is a diagram illustrating a modified example of the structure shown in FIG. 23A.
  • FIG. 23C is a diagram illustrating a modified example of the structure shown in FIG. 23A.
  • FIG. 24 is an enlarged top view showing a main part of the transducer according to the sixth modification.
  • FIG. 25 is a top view of the transducer according to the fifth embodiment.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view of FIG. 25 in the direction of arrow.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of FIG. 26 in the direction of arrow.
  • FIG. 28A is a diagram illustrating a modified example of the structure shown in FIG. 27.
  • FIG. 28B is a diagram illustrating a modified example of the structure shown in FIG. 27.
  • FIG. 29 is a top view of the transducer according to the sixth embodiment.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view of FIG. 29 in the direction of arrow.
  • FIG. 31 is a top view of the transducer according to the seventh embodiment.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view of FIG. 31 in the direction of arrow.
  • FIG. 33 is an enlarged top view showing a region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 31.
  • FIG. 34 is a top view of the transducer according to the eighth embodiment.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view of FIG. 34 in the direction of arrow.
  • the configuration of the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the transducer 1 according to the present embodiment is mainly composed of an acoustic chip 5, a package 60, an external electrode 70, and a contact pad 80.
  • the vertical direction is defined with reference to the state of the transducer 1 shown in FIG. 1, but the absolute direction with respect to the transducer 1 is not defined.
  • the acoustic chip 5 is composed of a piezoelectric element 10 and a film body 15.
  • the piezoelectric element 10 is composed of a pair of electrodes 11 and 12 and a piezoelectric film 13 sandwiched between the pair of electrodes 11 and 12.
  • the pair of electrodes 11 and 12 and the piezoelectric film 13 have a shape corresponding to the shape of the vibrating film 16 described later, and have a circular shape in the examples shown in FIGS. 3 and 4.
  • Each of the electrodes 11 and 12 is formed of a thin film of a conductive metal such as aluminum or copper.
  • One of the electrodes 11 is located above the piezoelectric film 13 and is connected to a pair of electrode pads 11a for applying a driving voltage to the electrodes 11.
  • the other electrode 12 is located below the piezoelectric film 13 and is connected to a pair of electrode pads 12a for applying a driving voltage to the electrodes 12.
  • the piezoelectric film 13 is composed of, for example, a lead zirconate titanate (PZT) film.
  • PZT lead zirconate titanate
  • AlZ aluminum nitride
  • ZnO zinc oxide
  • PbTiO3 lead titanate
  • the membrane body 15 is composed of a vibrating membrane 16 and a membrane support portion 17.
  • the membrane body 15 is made of, for example, silicon (Si), and the vibrating membrane 16 and the membrane support portion 17 are integrally formed by etching the lower surface side of the membrane body 15.
  • the vibrating film 16 is made of a thin film, and is displaceable in the film thickness direction, that is, in the normal direction with respect to the vibrating film 16 (the vertical direction of the paper surface in FIG. 3 and the vertical direction of the paper surface in FIG. 4).
  • the vibrating film 16 has a substantially circular shape when viewed in a plane perpendicular to the film thickness direction.
  • the vibrating membrane 16 may have a structure divided into a plurality of regions by a plurality of slits radially extending from the center of the vibrating membrane 16.
  • the membrane support portion 17 is connected to the vibrating membrane 16 over the entire circumference of the vibrating membrane 16 to support the vibrating membrane 16.
  • a columnar void (cavity) is formed below the vibrating membrane 16.
  • the piezoelectric element 10 is provided on the vibrating film 16 of the film body 15. That is, the lower electrode 12, the piezoelectric film 13, and the upper electrode 11 are laminated in this order on the vibrating film 16.
  • a driving voltage is applied to the pair of electrodes 11 and 12, respectively, an electric field is generated between the pair of electrodes 11 and 12. This electric field displaces the vibrating membrane 16.
  • the vibrating membrane 16 can be vibrated by repeatedly changing the driving voltage with respect to the pair of electrodes 11 and 12.
  • the package 60 is configured by laminating a plurality of substrates, for example, four substrates 61 to 63.
  • the four substrates 61 to 63 constituting the package 60 are laminated along the film thickness direction of the vibrating film 16.
  • the package 60 is located between the substrate (upper substrate) 61 forming the upper surface of the package 60, the substrate (lower substrate) 62 forming the lower surface of the package 60, and the upper substrate 61 and the lower substrate 62. It is composed of two substrates (intermediate substrates) 63 to be laminated.
  • the outer peripheral shapes of the upper substrate 61, the lower substrate 62, and the intermediate substrate 63 have substantially the same shape and the same size as each other, and have a quadrangular shape in the example shown in FIG. However, the outer peripheral shapes of the upper substrate 61, the lower substrate 62, and the intermediate substrate 63 may be different shapes or different sizes.
  • the upper substrate 61 and the lower substrate 62 are each composed of one substrate, but may be composed of two or more substrates.
  • the intermediate substrate 63 is composed of two substrates, it may be composed of one substrate or three or more substrates.
  • the four corners of the substrates 61 to 63 have a right-angled shape, they may be chamfered into an arc shape or a tapered shape.
  • Each intermediate substrate 63 is formed with a through hole penetrating in the plate thickness direction of the intermediate substrate 63.
  • the through holes formed in the two intermediate substrates 63 communicate with each other, and these through holes form an internal space 90 inside the package 60.
  • the acoustic chip 5 is housed in the internal space 90 of the package 60 and mounted on the package 60.
  • the internal space 90 is divided into an upper space portion 91 located above the vibrating membrane 16 and a lower space portion 92 located below the vibrating membrane 16 with the vibrating membrane 16 as a boundary.
  • the upper substrate 61 is formed with an upper through hole 61a penetrating in the plate thickness direction of the upper substrate 61.
  • the upper through hole 61a faces the piezoelectric element 10 and the vibrating film 16 with the upper space portion 91 interposed therebetween.
  • the lower substrate 62 is formed with a lower through hole 62a penetrating in the plate thickness direction of the lower substrate 62.
  • the lower through hole 62a faces the vibrating membrane 16 across the lower space portion 92.
  • the vibrating film 16 When the drive voltage is repeatedly changed with respect to the pair of electrodes 11 and 12, the vibrating film 16 is displaced in the film thickness direction. Specifically, the vibrating film 16 alternately repeats the displacement toward the upper space portion 91 side and the displacement toward the lower space portion 92 side to vibrate the air in the upper space portion 91.
  • the vibration (sound wave) of air is output to the outside of the package 60 through the upper through hole 61a.
  • the lower through hole 62a has a function of ensuring the flow of air to the lower space portion 92 and allowing the vibration film 16 to vibrate.
  • the external electrode 70 is composed of a chip electrode 71, a module electrode 72, and an electrode wiring 73.
  • the chip electrode 71 is connected to the electrode pads 11a and 12a of the acoustic chip 5.
  • the chip electrode 71 is located on the upper surface of the internal space 90, specifically, the middle of the two intermediate substrates 63 so as to face the electrode pads 11a and 12a of the acoustic chip 5 housed in the internal space 90. It is formed on the lower surface of the substrate 63.
  • the module electrode 72 is an electrode for connecting to the electrodes 11 and 12 via the chip electrode 71 and the electrode wiring 73.
  • the module electrode 72 is formed on the upper surface of the package 60, specifically, the upper surface of the upper substrate 61.
  • the electrode wiring 73 connects the chip electrode 71 and the module electrode 72.
  • the upper substrate 61 and the intermediate substrate 63 adjacent to the upper substrate 61 are provided with through holes that communicate with each other, and the electrode wiring 73 is provided in the through holes.
  • FIG. 1 and FIG. 2 only a part of the external electrodes are typically drawn.
  • the contact pads 80 are provided in the upper space portion 91 and the lower space portion 92, respectively, and are arranged so as to face the vibrating film 16.
  • the contact pad 80 has a function of limiting the displacement of the vibrating membrane 16. That is, in the contact pad 80, when the vibrating film 16 is displaced toward the upper space portion 91 side or the lower space portion 92 side, the vibrating film 16 or the piezoelectric element 10 on the vibrating film 16 comes into contact with the abutting pad 80. This limits the displacement of the vibrating membrane 16.
  • the distance between the contact surface 80a with which the vibrating film 16 abuts on the abutting pad 80 and the vibrating film 16 is the displacement of the vibrating film 16 when a rated voltage is applied to the piezoelectric element 10 (hereinafter, “maximum displacement”). It is set based on). That is, the contact surface 80a of the contact pad 80 is set so that the vibrating film 16 or the piezoelectric element 10 comes into contact with the contact surface 80a when a displacement larger than the maximum displacement occurs. As a result, the vibrating film 16 hits the contact surface 80a when a large displacement exceeding the maximum displacement is generated in the piezoelectric film 13 due to an impact or the like without interfering with the normal displacement of the vibrating film 16 by the piezoelectric element 10. It will come into contact.
  • the shape of the contact surface 80a is formed based on the displacement shape when the vibrating membrane 16 is displaced. As a result, when the vibrating film 16 comes into contact with the contact surface 80a, the contact surface 80a receives the vibrating film 16 on the surface.
  • the contact surface 80a of the contact pad 80 arranged in the upper space 91 has a hemispherical shape that curves upward.
  • the contact surface 80a of the contact pad 80 arranged in the lower space portion 92 has a hemispherical shape that curves downward.
  • a through hole communicating with the upper through hole 61a is formed in the center of the contact pad 80 provided in the upper space portion 91, and a lower portion is formed in the center of the contact pad 80 provided in the lower space portion 92.
  • a through hole communicating with the through hole 62a is formed.
  • the transducer 1 is a contact pad (contact) that limits the displacement of the vibrating film 16 by abutting the piezoelectric element 10 or the vibrating film 16 when the vibrating film 16 is displaced in the film thickness direction.
  • a member 80 is provided.
  • the displacement of the vibrating membrane 16 can be limited by the contact pad 80, so that excessive displacement of the vibrating membrane 16 due to an impact can be suppressed. As a result, the occurrence of breakage can be suppressed, so that the transducer 1 having resistance to impact can be provided.
  • the package 60 is composed of four substrates 61 to 63 laminated along the film thickness direction of the vibrating film 16.
  • the packages 60 having a desired shape can be easily formed by forming the respective substrates 61 to 63 into a predetermined shape and laminating these substrates 61 to 63.
  • the transducer 1 according to the present embodiment is not limited to the above-described configuration, and various changes can be made.
  • a modified example of the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 10.
  • the contact pad 80 can be applied even in these modified examples.
  • the module electrode 72 is provided on the upper surface of the package 60.
  • the module electrode 72 may be provided on the outer surface of the package 60.
  • the side surface of the package 60 is configured such that the end faces of the four substrates 61 to 63 are arranged one above the other. Therefore, by forming the module electrodes 72 on the end faces of the four substrates 61 to 63, the module electrodes 72 can be provided on the side surfaces of the package 60.
  • the package 60 is formed by laminating the four substrates 61 to 63 in this way, the degree of freedom regarding the layout of the module electrodes 72 can be increased.
  • the change in the drive voltage with respect to the pair of electrodes 11 and 12 is performed by an electronic component electrically connected to the module electrode.
  • the package 60 may be provided with electronic components.
  • the electronic component 200 is mounted on the upper surface of the upper substrate 61 and is provided on the upper surface of the package 60.
  • the electronic component 200 is mounted on the lower surface of the lower substrate 62 and is provided on the lower surface of the package 60.
  • the electronic component 200 is mounted on the upper surface of the lower substrate 62 and is provided in the internal space 90.
  • a power supply wiring (not shown) for supplying electric power to the electronic component 200 and a signal wiring (not shown) for supplying a signal can be formed in the package 60. ..
  • a signal wiring (not shown) for supplying a signal.
  • the electronic component 200 is mounted on the upper surface or the lower surface of the package 60, it is preferable to form the upper through hole 61a or the lower through hole 62a in consideration of the mounting space of the electronic component 200.
  • the electronic component 200 can be mounted on the package 60. Thereby, the transducer 1 in which the acoustic chip 5 and the electronic component 200 are set can be provided.
  • the four substrates 61 to 63 are set to have the same shape and the same size.
  • the four substrates 61 to 63 may be different in shape from each other or may be different in size from each other.
  • the upper substrates 61 and 63 (upper substrate 61, intermediate substrate 63 adjacent to the lower side of the upper substrate 61) are lower substrates 62 and 63 (lower substrate 62).
  • the size (area) is set to be larger than that of the intermediate substrate 63) adjacent to the upper side of the lower substrate 62. Due to such a difference in size, the peripheral edges of the upper substrates 61 and 63 project outward from the peripheral edges of the lower substrates 62 and 63. That is, the overhanging regions of the upper substrates 61 and 63 are formed in a flange shape so as to go around the side surface of the package 60 once.
  • the product housing preferably has a structure for receiving the overhanging regions of the upper substrates 61 and 63.
  • the overhanging areas of the upper substrates 61 and 63 are provided on the entire circumference of the package 60, the gap generated between the product housing and the package 60 can be closed. As a result, the airflow around the package 60 can be controlled, so that the sound wave output characteristics can be stabilized.
  • the module electrode 72 may be formed on the lower surface of the intermediate substrate 63. As a result, the chip electrode 71 and the module electrode 72 can be directly connected, so that the external electrode 70 can be easily formed.
  • the electronic component 200 may be mounted on the lower surface of the intermediate substrate 63.
  • the substrate for increasing the size can be selected from one or more of the four substrates 61 to 63.
  • the transducer 1 further includes a sealing member 210.
  • the sealing member 210 is arranged in a gap formed between the package 60 and the film body 15.
  • the sealing member 210 is formed in a ring shape and has a function of sealing the gap between the package 60 and the film body 15.
  • the gap between the package 60 and the film body 15 can be sealed.
  • the air flowing through the gap between the package 60 and the film body 15 can be regulated, and the intended air flow can be formed.
  • the output characteristics of sound waves can be stabilized.
  • the transducer 1 further includes a seat member 215.
  • the sheet member 215 is provided on the lower surface side of the upper substrate 61 so as to close the upper through hole 61a. Further, the sheet member 215 is provided on the upper surface side of the lower substrate 62 so as to close the lower through hole 62a.
  • the sheet member 215 is formed in a sheet shape and is made of a material that allows air to pass through. As the sheet member 215, a non-woven fabric or a cloth having waterproof breathability such as Gore-Tex (registered trademark) can be used.
  • the transducer 1 since the upper through hole 61a and the lower through hole 62a are blocked by the sheet member 215, it is possible to prevent dust or liquid from entering the internal space 90.
  • the sheet member 215 is made of a material that allows air to pass through, the air flow through the upper through hole 61a and the lower through hole 62a can be maintained.
  • the transducer 1 includes the seal member 210, but the seat member 215 can be applied to a configuration that does not include the seal member 210.
  • the upper through hole 61a is set to have a linear shape along the plate thickness direction of the upper substrate 61.
  • the upper through hole 61a may have a shape other than the linear shape.
  • the upper through hole 61a is composed of a first opening 610, a second opening 611, and a communication portion 612.
  • the first opening 610 is an opening located on the external space side of the package 60.
  • the second opening 611 is an opening located on the internal space 90 (upper space portion 91) side.
  • the communication portion 612 communicates the first opening 610 and the second opening 611.
  • the position of the first opening 610 is different from the position of the second opening 611 when viewed in a plane parallel to the vibrating membrane 16. Therefore, since it is not possible to linearly move from the first opening 610 to the second opening 611, the communication portion 612 has a shape that is bent or curved. Therefore, the upper through hole 61a is formed in a non-linear shape as a whole.
  • the transducer 1 is provided with the seal member 210, but the configuration shown in FIG. 8C can be applied to the configuration not provided with the seal member 210. Further, the configuration shown in FIG. 8C can be applied not only to the upper through hole 61a but also to the lower through hole 62a.
  • a groove portion 61b that is recessed inward is formed on the upper surface of the package 60, that is, on the peripheral edge of the upper surface of the upper substrate 61.
  • the groove portion 61b is formed on the entire peripheral edge of the upper substrate 61 so as to go around the circumference of the package 60.
  • the package 60 when the package 60 is assembled to the product housing accommodating the package 60, the package 60 and the product housing are fixed by fitting the product housing to the groove 61b. be able to. As a result, the package 60 can be efficiently fixed to the product housing. In this case, it is preferable to prepare a protrusion structure that fits with the groove 61b in the product housing.
  • the gap generated between the product housing and the package 60 can be closed by fitting the groove portion 61b and the product housing.
  • the airflow around the package 60 can be controlled, so that the sound wave output characteristics can be stabilized.
  • a groove 61b is provided on the peripheral edge of the upper surface of the package 60.
  • a groove 61b may be provided on the peripheral edge of the lower surface of the package 60.
  • a groove portion 61b may be provided around the upper through hole 61a on the upper surface of the package 60.
  • a groove 61b may be provided around the lower through hole 62a on the lower surface of the package 60.
  • a groove 63a may be formed on the side surface of the package 60.
  • a protrusion 64 standing on the upper surface may be provided on the upper surface of the package 60.
  • the protrusion 64 By using the protrusion 64, the package 60 can be assembled to the product housing.
  • the place where the protrusion 64 is provided is not limited to the upper surface of the package 60, but may be the lower surface of the package 60.
  • the transducer 1 has the configuration shown in FIGS. 1 and 2.
  • the upper substrates 61 and 63 including the upper substrate 61 and the intermediate substrate 63 laminated on the lower side of the upper substrate 61 are prepared.
  • a contact pad 80 is provided in the upper space portion 91 formed by the upper substrates 61 and 63.
  • an external electrode 70 is formed on the upper substrates 61 and 63.
  • the acoustic chip 5 is mounted on the upper boards 61 and 63.
  • the acoustic chip 5 is arranged so that the electrode pads 11a and 12a face upward, and the acoustic chip 5 is mounted on the upper substrates 61 and 63.
  • the lower substrates 62 and 63 including the lower substrate 62 and the intermediate substrate 63 laminated on the upper side of the lower substrate 62 are prepared.
  • a contact pad 80 is provided in the lower space portion 92 formed by the lower substrates 62 and 63.
  • the lower substrates 62 and 63 are joined to the upper substrates 61 and 63 so as to sandwich the acoustic chip 5.
  • the acoustic chip 5 is packaged by the package 60, and the transducer 1 is completed.
  • the boards 61 to 63 are large-sized boards, and a plurality of units including an acoustic chip 5, an external electrode 70, and a contact pad as one unit are mounted on these boards 61 to 63. Finally, the transducers 1 shown in FIGS. 1 and 2 are completed by cutting the substrates 61 to 63 to separate the individual acoustic chips 5.
  • the displacement of the vibrating membrane 16 can be limited by the contact pad 80. As a result, it is possible to prevent the vibrating membrane 16 from being excessively displaced due to the impact. As a result, the occurrence of breakage can be suppressed, so that the transducer 1 having resistance to impact can be provided.
  • the configuration of the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14B.
  • the transducer 1 according to the present embodiment is mainly composed of the piezoelectric element 10 and the film body 15.
  • the vertical direction is defined with reference to the state of the transducer 1 shown in FIG. 13, but the direction in which the transducer 1 is used is not limited.
  • the piezoelectric element 10 is composed of a pair of electrodes 11 and 12 and a piezoelectric film 13 sandwiched between the pair of electrodes 11 and 12.
  • the pair of electrodes 11 and 12 and the piezoelectric film 13 have a shape corresponding to the shape of the vibrating film 16 described later, and have a square shape in the examples shown in FIGS. 12 to 13B.
  • Each of the pair of electrodes 11 and 12 is formed of a thin film of a conductive metal such as aluminum or copper.
  • One electrode 11 is located above the piezoelectric film 13 and is connected to an electrode pad 11a, which is a circuit pattern for applying a driving voltage to the electrode 11.
  • the other electrode 12 is located below the piezoelectric film 13 and is connected to the electrode pad 12a, which is a circuit pattern for applying a driving voltage to the electrode 12.
  • the piezoelectric film 13 is composed of, for example, a lead zirconate titanate (PZT) film.
  • PZT lead zirconate titanate
  • AlZ aluminum nitride
  • ZnO zinc oxide
  • PbTiO3 lead titanate
  • the membrane body 15 is composed of a vibrating membrane 16 and a membrane support portion 17.
  • the film body 15 is made of, for example, silicon (Si). By etching the lower surface side of the membrane body 15, the vibrating membrane 16 and the membrane support portion 17 are integrally formed.
  • the vibrating film 16 is made of a thin film, and is displaceable in the film thickness direction, that is, in the normal direction with respect to the vibrating film 16 (the vertical direction of the paper surface in FIG. 12 and the vertical direction of the paper surface in FIG. 13).
  • the vibrating membrane 16 has a substantially square shape when viewed in a plane parallel to the vibrating membrane 16.
  • the film support portion 17 has a square tubular inner peripheral surface that forms a cavity (hollow portion) 18.
  • a vibrating membrane 16 is connected to the inner peripheral surface of the membrane supporting portion 17 so that the vibrating membrane 16 is inscribed over the entire circumference, whereby the periphery of the vibrating membrane 16 is supported by the membrane supporting portion 17.
  • the vibrating membrane 16 is connected to the upper end side of the membrane support portion 17, and the upper side of the cavity 18 is closed by the vibrating membrane 16.
  • the inner peripheral surface is composed of four flat surface portions 17a and four corner portions 17b connecting adjacent flat surface portions 17a.
  • Each corner portion 17b has a chamfered shape, not a shape corresponding to the internal angle of the quadrangle.
  • the chamfered shape of the corner portion 17b is formed in a straight line shape when viewed in a plane parallel to the vibrating membrane 16, and the end portion of the flat surface portion 17a is connected to the end portion of the chamfered corner portion 17b.
  • the flat surfaces 17a and the corners 17b are connected at an angle (obtuse angle) larger than the angle (inner angle of the quadrangle) formed by the adjacent flat surfaces 17a.
  • the corner portion 17b may be formed not only from one straight line but also by combining a plurality of straight lines or from a curved line.
  • the transducer 1 is provided with a split slit 2.
  • the dividing slit 2 is a notch that penetrates the vibrating body in which the piezoelectric element 10 and the vibrating film 16 are laminated in the thickness direction.
  • the dividing slit 2 divides the vibrating body into a plurality of vibrating regions 300.
  • the split slit 2 includes a main slit portion 2a extending from the center of the vibrating membrane 16 toward the corner portion 17b.
  • the dividing slit 2 includes four main slit portions 2a.
  • the four main slit portions 2a divide the vibrating body in which the piezoelectric element 10 and the vibrating film 16 are laminated into four vibrating regions 300.
  • Each of the divided vibrating membranes 16 has a cantilever shape protruding from the membrane support portion 17 toward the center of the vibrating membrane 16.
  • the tip of each vibrating membrane 16 is configured as a free end.
  • the split slit 2 includes a sub-slit portion 2b.
  • the sub-slit portion 2b is a connecting portion in which the corner portion 17b and the flat portion 17a are connected, that is, from the corner (corner) between the corner portion 17b and the flat portion 17a to the end portion of the main slit portion 2a on the corner portion 17b side. It is postponed. Since the corners are present on both sides of the corner portion 17b, two sub-slit portions 2b are provided for one main slit portion 2a.
  • the sub slit portion 2b is formed in a straight line and has a T-shaped main slit portion. It is connected to 2a.
  • the main slit portion 2a does not have to reach the corner portion 17b.
  • the sub slit portion 2b is connected to the main slit portion 2a so as to form a Y shape.
  • the sub-slit portion 2b may be formed in a shape other than a straight line.
  • the sub-slit portion 2b has a shape along the corner portion 17b. May be formed with.
  • the piezoelectric element 10 is provided on the vibrating membrane 16 of the membrane body 15. That is, the lower electrode 12, the piezoelectric film 13, and the upper electrode 11 are laminated in this order on the vibrating film 16.
  • a driving voltage is applied to the pair of electrodes 11 and 12, respectively, a potential difference is generated between the pair of electrodes 11 and 12.
  • the vibrating membrane 16 is displaced by this potential difference. Specifically, the tip side of the divided vibrating membrane 16 is displaced so as to warp.
  • the vibrating membrane 16 By repeatedly applying the driving voltage to the pair of electrodes 11 and 12, the vibrating membrane 16 alternately repeats the displacement upward and the displacement downward.
  • the vibration of the vibrating membrane 16 causes the air around the vibrating membrane 16 to vibrate, and the vibration of the air is output as a sound wave.
  • the inner peripheral surface forming the cavity 18 has a quadrangular shape in which four flat surface portions 17a are connected via chamfered corner portions 17b.
  • the split slit 2 is formed from a main slit portion 2a extending from the center of the vibrating membrane 16 toward the corner portion 17b and a connecting portion (corner) connecting the corner portion 17b and the flat surface portion 17a to a corner in the main slit portion 2a. It has an auxiliary slit portion 2b extending to the end portion on the portion 17b side.
  • the corner portion 17b of the inner peripheral surface is chamfered, the angle at which the flat surface portion 17a is connected to the corner portion 17b becomes large. Thereby, the stress concentrated on the corner portion 17b can be relaxed. As a result, the strength of the film support portion 17 can be increased.
  • the connecting portion between the divided vibrating membrane 16 and the membrane support portion 17 included a straight line along one flat surface portion 17a and a straight line along the corner portion 17b, and was bent. It has a shape. Since there is a bending point (corner) between the flat surface portion 17a and the corner portion 17b, when the divided vibrating membrane 16 is displaced, stress is concentrated on the bending point, and there is a possibility that cracks or the like may occur. is there.
  • the sub slit portion 2b is connected from the end portion to the corner of the main slit portion 2a.
  • the connecting portion between the divided vibrating membrane 16 and the membrane supporting portion 17 is composed of only the linear region corresponding to the flat surface portion 17a. Even when the vibrating membrane 16 is displaced, it is possible to suppress the concentration of stress on a specific location. As a result, the strength of the vibrating membrane 16 and the membrane support portion 17 can be increased, so that the occurrence of breakage can be suppressed.
  • the inner peripheral surface forming the cavity 18 is formed in a quadrangular shape.
  • the inner peripheral surface may be formed in a polygon, for example, a hexagon or an octagon, or a pentagon or a heptagon.
  • the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the difference between the transducer 1 according to the present embodiment and the transducer 1 according to the second embodiment is the configuration of the piezoelectric element 10.
  • the description of the contents overlapping with the second embodiment will be omitted, and the differences will be mainly described below.
  • the piezoelectric element 10 includes a piezoelectric slit 14 that penetrates the piezoelectric element 10 in the thickness direction. Piezoelectric slits 14 are provided for each vibration region 300. Specifically, the piezoelectric slit 14 extends from the flat surface portion 17a to the dividing slit 2 (main slit portion 2a) along the vertical direction of the flat surface portion 17a. The piezoelectric slit 14 divides each vibration region 300 into a plurality of small regions. Then, the individual small regions become discontinuous in the direction parallel to the flat surface portion 17a (horizontal direction).
  • the displacement of the vibrating membrane 16 divided by the dividing slit 2 increases from the flat surface portion 17a toward the tip side.
  • the vibrating membrane 16 is viewed along the lateral direction, it is ideal that the displacement is the same at any position.
  • the vibrating film 16 repeats vibration, warpage occurs in the lateral direction, and the vibrating film 16 may be distorted.
  • the piezoelectric element 10 is divided in the lateral direction by the piezoelectric slit 14, it is possible to suppress the occurrence of lateral warpage in the vibrating membrane 16. As a result, it is possible to suppress the occurrence of distortion in the vibrating film 16 and appropriately vibrate the vibrating film 16.
  • piezoelectric slits 14 Although four piezoelectric slits 14 are provided for one vibration region 300, one or more piezoelectric slits 14 may be provided. Further, the number of piezoelectric slits 14 may be different for each vibration region 300.
  • the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the difference between the transducer 1 according to the present embodiment and the transducer 1 according to the second embodiment is the connection form between the electrodes 11 and 12 and the electrode pads 11a and 12a.
  • the connection form between the electrode 11 and the electrode pad 11a will be described, but the same applies to the connection form between the electrode 12 and the electrode pad 12a.
  • the description of the content overlapping with the second embodiment will be omitted, and the description will be focused on the differences.
  • the electrode pad 11a is provided for each vibration region 300 divided by the dividing slit 2. Specifically, four electrode pads 11a connected to the upper electrode 11 are provided. One electrode pad 11a is arranged for one vibration region 300, and each electrode pad 11a is connected to the electrode 11 of the corresponding vibration region 300.
  • a crack may occur from the end of the dividing slit 2 and the crack may reach the electrode 11.
  • the electrode 11 may be divided into two, and the current path may be cut off. Therefore, the transducer 1 cannot be driven.
  • electrode pads 11a are prepared for each of the four divided regions 300. Therefore, the electrode 11 can be connected to the electrode pad 11a for each of the four vibration regions 300. Even when the electrode 11 is divided into two, the application of the drive voltage can be continued for each region after the division. As a result, the operation of the transducer 1 can be continued.
  • one electrode pad 11a is provided for one vibration region 300.
  • a pair of electrode pads 11a may be provided for one vibration region 300.
  • the electrodes 11 and the pair of electrode pads 11a are connected to each vibration region 300, so that even if the electrodes 11 are divided by cracks, the vibration membrane 16 can be vibrated in each individual vibration region 300. it can.
  • the piezoelectric element 10 is provided with an opening 20 that penetrates the piezoelectric element 10 in the thickness direction in the central region corresponding to the center of the vibrating membrane 16.
  • the opening 20 is formed in a quadrangular shape like the vibrating membrane 16. That is, the piezoelectric element 10 is not provided in the central region of the vibrating film 16, and the piezoelectric element 10 is provided only in the outer region located outside the opening 20.
  • the free end side of the divided vibrating film 16 warps, so that a gap is generated in the film thickness direction of the vibrating film 16. Since the air moves through this gap, air leakage occurs when the air is vibrated.
  • the warp of the vibrating film 16 on the free end side can be suppressed. As a result, the movement of air caused by the warp of the vibrating film 16 can be suppressed, so that the air can be vibrated efficiently.
  • the dividing slit 2 further includes a third slit portion 2d that divides the vibrating body in which the vibrating film 16 and the piezoelectric element 10 are laminated.
  • the third slit portion 2d extends from the center of the vibrating film 16 toward the center position of the flat surface portion 17a.
  • the third slit portion 2d is not provided on all of the four flat surface portions 17a, and in the example shown in FIG. 18, it is provided only on the two flat surface portions 17a facing each other.
  • the vibrating body in which the vibrating film 16 and the piezoelectric element 10 are laminated is divided into six vibrating regions by the main slit portion 2a and the third slit portion 2d.
  • the six vibration regions are the first vibration region 301 located between the pair of main slit portions 2a and the second vibration located between the main slit portion 2a and the third slit portion 2d. It includes a region 302.
  • the second vibration region 302 is divided into a shape different from that of the first vibration region 301, specifically, a triangular shape having a smaller angle on the tip side than the first vibration region 301.
  • the plurality of vibration regions are composed of two types of shapes, but may be composed of three or more types of shapes. Further, the shape may be different in all of the plurality of vibration regions.
  • the transducer 1 includes a film body protective layer 30 laminated on the piezoelectric element 10.
  • the film body protective layer 30 has a function of protecting the connecting portion between the vibrating film 16 and the inner peripheral surface.
  • the film body protective layer 30 is a thin film formed of a soft material having elasticity, for example, a resin.
  • the film body protective layer 30 is provided with a predetermined width along the inner peripheral surface (plane portion 17a and corner portion 17b) of the film support portion 17 forming the cavity 18, but covers the entire surface of the piezoelectric element 10. It may be provided.
  • the film body protective layer 30 may have a shape in which a part of the film body protective layer 30 is thinned out toward the inside of the inner peripheral surface.
  • the film body protective layer 30 is provided with triangular slits continuously along the circumferential direction.
  • the transducer 1 includes a cover layer 40 laminated on the piezoelectric element 10.
  • the cover layer 40 is provided so as to cover the entire area of the piezoelectric element 10, for example, but may be present at least in a range that covers the divided slit 2.
  • the cover layer 40 is a thin film formed of a soft material such as resin that expands and contracts according to the displacement of the vibrating film 16.
  • the cover layer 40 located on the dividing slit 2 is provided in a plane so as to close the upper portion of the dividing slit 2.
  • the split slit 2 is covered by the cover layer 40, the movement of air from one side to the other side of the vibrating membrane 16 can be suppressed. As a result, the movement of air through the split slit 2 can be suppressed, so that the air can be vibrated efficiently. Further, since the cantilever-shaped tip portions are connected to each other, it is possible to suppress a sudden displacement of the tip portion when a strong external impact is input. As a result, it is possible to suppress damage such that the vibrating film 16 is broken.
  • the cover layer 40 may be provided along the vertical groove of the dividing slit 2. In the case of this configuration, when the vibrating film 16 is displaced, the cover layer 40 is peeled off from the vertical groove of the dividing slit 2, so that the displacement of the vibrating film 16 can be allowed.
  • the cover layer 40 can be formed by forming a dividing slit 2 in a vibrating body in which a vibrating film 16 and a piezoelectric element 10 are laminated, and then depositing the cover layer 40 in a thin film form. Further, as shown in FIG. 22B, the tip end side of the vibration region 300 may be chamfered so that the thickness decreases toward the center of the vibration film 16.
  • FIG. 23A shows the tip ends of the pair of vibration regions 300 facing each other.
  • each of the four vibration regions 300 is chamfered so that the thickness of the tip portion decreases toward the center of the vibration film 16.
  • the upper surface side of the tip portion of the vibration region 300 is chamfered.
  • the tips of the vibrating regions 300 may collide with each other. Therefore, by chamfering the tip portion of the vibration region 300, a gap is created for the tip portion to escape, so that collision can be suppressed. As a result, damage to the vibrating film 16 can be suppressed.
  • the chamfered portion is not limited to the upper surface side of the tip portion of the vibration region 300, and may be both the upper surface side and the lower surface side of the tip portion (see FIG. 23B). Further, the chamfering method of the tip portion may be a method of continuously chamfering from the upper surface to the lower surface (see FIG. 23C).
  • a circular protrusion 300a extending to the center of the vibrating film 16 is provided at the tip of any one of the four vibrating regions 300.
  • a notch 300b cut out in an arc shape so as to surround the protrusion 300a is provided at the tip of the remaining vibration region 300.
  • the notch 300b is provided according to the shape of the protrusion 300a, it is possible to prevent the tips of the vibration regions 300 from colliding with each other. As a result, damage to the vibrating film 16 can be suppressed. Further, the presence of the protrusion 300a can close the gap at the center of the vibrating membrane 16. as a result. The movement of air from one side to the other side of the vibrating membrane 16 can be suppressed, and the air can be effectively vibrated by the vibrating membrane 16.
  • the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 25 to 27.
  • the difference between the transducer 1 according to the present embodiment and the transducer 1 according to the second embodiment is the structure of the film support portion 17.
  • the description of the contents overlapping with the second embodiment will be omitted, and the differences will be mainly described below.
  • the corner portion 17b forming the cavity 18 has a shape corresponding to the internal angle of the quadrangle. That is, the adjacent flat surface portions 17a are connected at 90 ° via the corner portions 17b.
  • three small cavities 17c which are hollow portions extending in the film thickness direction of the vibrating membrane 16, are provided around the corner portion 17b.
  • the individual small cavities 17c are independent of each other and are provided at positions not connected to the cavities 18.
  • the small cavity 17c extends from the lower surface side to the upper surface side of the membrane support portion 17, and is formed at a height (depth) that does not penetrate the membrane support portion 17.
  • the small cavity 17c has a circular shape or an elliptical shape.
  • the stress generated in the film body 15 is concentrated on the corner portion 17b. Therefore, in the present embodiment, the stress concentrated on the corner portion 17b is relaxed by providing the small cavity 17c around the corner portion 17b. Further, even when the corner portion 17b is cracked, the progress of the crack can be received by the presence of the small cavity 17c formed by the curved surface around the corner portion 17b. As a result, it is possible to prevent the film support portion 17 from being significantly damaged.
  • the small cavity 17c and the cavity 18 may be formed so as to be connected to each other.
  • the small cavity 17c and the cavity 18 are directly communicated with each other, and in the example shown in FIG. 28B, the small cavity 17c and the cavity 18 are communicated with each other via the slit-shaped communication portion 17c1. ..
  • the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 29 and 30.
  • the difference between the transducer 1 according to the present embodiment and the transducer 1 according to the second embodiment is the structure of the film support portion 17.
  • the description of the contents overlapping with the second embodiment will be omitted, and the differences will be mainly described below.
  • FIG. 29 some of the electrode pads 11a and 12a are omitted.
  • the film support portion 17 includes an inner peripheral surface that forms the cavity 18.
  • the inner peripheral surface is composed of one curved surface portion 17d and has a circular shape.
  • a groove portion 17e having a depth that does not penetrate is formed on the upper surface side of the film support portion 17.
  • the groove portion 17e is located outside the curved surface portion 17d and is formed so as to surround the curved surface portion 17d.
  • the groove portion 17e is not formed at this wiring location. Instead, at the wiring location, a groove portion 17e is provided on the outer peripheral side of the wiring so that the groove portion 17e is doubled.
  • a groove portion 17e is formed on the upper surface of the membrane support portion 17 so as to surround the circumference of the vibrating membrane 16.
  • the region of the film support portion 17 inside the groove portion 17e can be bent inward.
  • the region inside the groove 17e can be displaced inward according to the displacement of the vibrating film 16, and the amount of deflection of the vibrating film 16 can be increased. Therefore, since the vibrating film 16 can be largely displaced, the air can be vibrated efficiently.
  • the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 31 to 33.
  • the difference between the transducer 1 according to the present embodiment and the transducer 1 according to the second embodiment is the structure of the split slit 2.
  • the description of the contents overlapping with the second embodiment will be omitted, and the differences will be mainly described below.
  • the film support portion 17 includes an inner peripheral surface that forms the cavity 18.
  • the inner peripheral surface is composed of one curved surface portion 17d and has a circular shape.
  • the transducer 1 includes a dividing slit 2 that divides a vibrating body in which the piezoelectric element 10 and the vibrating film 16 are laminated into a plurality of vibrating regions 300.
  • the split slit 2 includes four main slits 2a extending from the center of the vibrating film 16 toward the curved surface 17d.
  • the four main slit portions 2a are distributed in a radial shape, whereby the vibrating body in which the piezoelectric element 10 and the vibrating film 16 are laminated is divided into four vibrating regions 300.
  • the end portion of the main slit portion 2a on the curved surface portion 17d side is formed in a curved shape.
  • a slit protection layer 50 is provided at the end of the main slit portion 2a on the curved surface portion 17d side.
  • the slit protection layer 50 has a size enough to surround the end portion of the main slit portion 2a.
  • the slit protective layer 50 is a thin film formed of a soft material.
  • the slit protection layer 50 may be formed of the same material as any of the electrodes 11, 12, and the piezoelectric film 13. In this case, since it is not necessary to prepare a unique material for the slit protection layer 50, it is possible to prevent the manufacturing process of the transducer 1 from becoming complicated.
  • the end of the main slit 2a is formed by a right-angled corner, stress may be concentrated on the corner.
  • the end portion of the main slit portion 2a is formed in a curved shape. As a result, it is possible to suppress a situation in which stress is concentrated at a specific portion of the end portion of the main slit portion 2a. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks from the end portion of the main slit portion 2a.
  • the end of the main slit portion 2a may have a shape other than the curved shape.
  • it may be a polygonal shape in which three or more straight lines are combined.
  • a shape that is a combination of a curved shape and a polygonal shape for example, a combination of two or more curves and one or more straight lines, or a combination of one or more curves and two or more straight lines. You may.
  • the slit protection layer 50 is arranged at the end of the main slit portion 2a.
  • the slit protection layer 50 protects the end portion of the main slit portion 2a. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks from the end portion of the main slit portion 2a.
  • the inner peripheral surface forming the cavity 18 is circular, but the inner peripheral surface may be polygonal.
  • the transducer 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 34 to 35.
  • the difference between the transducer 1 according to the present embodiment and the transducer 1 according to the second embodiment is the operating structure of the vibrating membrane 16.
  • the description of the contents overlapping with the present embodiment will be omitted, and the differences will be mainly described below.
  • FIG. 34 some of the electrode pads 11a and 12a are omitted.
  • the membrane body 15 is composed of a cantilever type vibrating membrane 16 and a membrane support portion 17.
  • the vibrating membrane 16 has a substantially square shape when viewed in a plane parallel to the vibrating membrane 16.
  • the membrane support portion 17 surrounds the vibrating membrane 16 and is connected to one side of the vibrating membrane 16.
  • a gap 19 is set between the remaining three sides of the vibrating membrane 16 and the membrane support portion 17. That is, the vibrating film 16 is supported in the shape of a cantilever.
  • the piezoelectric element 10 is not provided on the free end side of the vibrating membrane 16, but is arranged on the base end side connected to the membrane support portion 17.
  • a driving voltage is applied to the pair of electrodes 11 and 12, respectively, a potential difference is generated between the pair of electrodes 11 and 12. Due to this potential difference, the free end side of the vibrating film 16 is displaced in the film thickness direction.
  • the vibrating membrane 16 alternately repeats the displacement upward and the displacement downward.
  • the vibration of the vibrating membrane 16 causes the air around the vibrating membrane 16 to be vibrated, and the vibration of the air is output as a sound wave.
  • the strut 16b is provided on three sides of the vibrating membrane 16 separated from the membrane support portion 17 by the gap 19.
  • the countersink 16b is provided on the surface opposite to the piezoelectric element 10 and extends toward the cavity 18.
  • the tsuitate 16b provided on the side located on the free end side is continuously formed along the side.
  • the counters 16b provided on the two sides connecting the free end side and the base end side are intermittently provided with a predetermined interval (slit).
  • a space portion 17f is formed on the surface of the membrane support portion 17 facing the free end side of the vibrating membrane 16.
  • the space portion 17f is formed so as to leave the upper portion of the membrane support portion 17.
  • the support 16b is provided on the lower surface of the vibrating film 16. Since the formation of the gap is suppressed by the thrust 16b, the escape of air can be suppressed.
  • the tsuitate 16b is intermittently formed. As a result, the tsuitate 16b does not hinder the displacement of the vibrating membrane 16. As a result, the vibration of the vibrating membrane 16 can be tolerated.
  • the space portion 17f in the membrane support portion 17 it is possible to prevent the strut 16b provided on the free end side from interfering with the membrane support portion 17. This allows free displacement of the vibrating membrane 16. Further, since the space portion 17f is formed so as to leave the upper part of the membrane support portion 17, it is possible to prevent the gap 19 between the vibrating membrane 16 and the membrane support portion 17 from becoming large. As a result, the flow of air through the gap 19 can be suppressed.
  • the fifth to eighth embodiments have been described above, the fifth to eighth embodiments can be used in combination with the technical features shown in the respective embodiments. Further, the fifth to eighth embodiments can be used in combination with the technical features shown in the first to fourth embodiments and the modified examples of the respective embodiments.
  • the transducer may be applied to applications of receiving sound waves in addition to transmitting sound waves. Further, the transducer is not limited to sound waves, and may be applied to applications for transmitting or receiving ultrasonic waves.

Abstract

トランスデューサは、一対の電極（１１、１２）に挟まれた圧電膜（１３）を備える圧電素子（１０）と、膜厚方向に変位可能な振動膜（１６）を備え、振動膜（１６）上に圧電素子が積層される膜体（１５）と、圧電素子（１０）及び膜体（１５）を収容する内部空間（９０）を備えるパッケージ（６０）と、内部空間（９０）に設けられ、振動膜（１６）が膜厚方向に変位したときに圧電素子（１０）又は振動膜（１６）が当接することで振動膜（１６）の変位を制限する当接パッド（８０）と、を有している。

Description

トランスデューサ
　本発明は、トランスデューサに関する。
　従来、音波又は超音波の送信又は受信を行うトランスデューサが知られている。トランスデューサは、例えば音波を送信するスピーカとして利用され、イヤホン又はウェアラブル端末などに搭載されている。
　例えば特許文献１には、イヤホンに好適な音発生装置が開示されている。この音発生装置は、磁界を発生させるコイルと、コイルにより発生させた磁界と相互作用して振動板を振動させるマグネットとを備えている。
　コイルとマグネットとを用いるスピーカは大きな駆動電圧が必要となり、消費電力が高くなる。そこで、一対の電極によって圧電膜を両側から挟んで構成される圧電素子を利用したスピーカも注目されている（例えば特許文献２参照）。この類のスピーカは、微細加工を実現する半導体製造技術であるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて製造される。
特開２０１８－１７０５９２号公報 特開２０１２－１０５１７０号公報
　ところで、ＭＥＭＳによって製造されるスピーカは微細な形状を有するため、脆弱な構造になりやすい。そのため、外部から入力される衝撃などによって、破損が生じてしまう可能性がある。
　本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、破損の発生を抑制することができるトランスデューサを提供することである。
　このような課題を解決するために、本発明は、一対の電極に挟まれた圧電膜を備える圧電素子と、膜厚方向に変位可能な振動膜を備えて振動膜上に圧電素子が積層される膜体と、圧電素子及び膜体を収容する内部空間を備えるパッケージと、内部空間に設けられ、振動膜が膜厚方向に変位したときに圧電素子又は振動膜が当接することで振動膜の変位を制限する当接部材と、を有するトランスデューサを提供する。
　また、本発明は、中空部を形成する筒状の内周面を備える膜支持部と、内周面の全周にわたって内周面に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、一対の電極と一対の電極の間に挟まれた圧電膜とを備え、振動膜上に積層される圧電素子と、振動膜と圧電素子とが積層された振動体を厚み方向に貫通し、振動体を複数の振動領域に分割する分割スリットと、を有し、内周面は、面取りされた角部を介して複数の平面部が連結された多角形状を有し、分割スリットは、振動膜の中心から角部に向かって延在する主スリット部と、角部と平面部とが連結する連結部から、主スリット部における角部側の端部まで延在する副スリット部と、を有するトランスデューサを提供する。
　また、本発明は、中空部を形成する筒状の内周面を備える膜支持部と、内周面の全周にわたって内周面に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、一対の電極と一対の電極の間に挟まれた圧電膜とを備え、振動膜上に積層される圧電素子と、振動膜と圧電素子とが積層された振動体を厚み方向に貫通し、振動体を複数の振動領域に分割する分割スリットと、を有し、内周面は、角部を介して複数の平面部が連結された多角形状を有し、分割スリットは、振動膜の中心から角部に向かって延在し、圧電素子は、圧電素子を厚み方向に貫通し、平面部の垂直方向に沿って平面部から分割スリットまで延在する圧電スリットを有するトランスデューサを提供する。
　本発明によれば、破損の発生を抑制することができるトランスデューサを提供することができる。
図１は、第１の実施形態に係るトランスデューサを示す断面図である。 図２は、第１の実施形態に係るトランスデューサを示す上面図である。 図３は、第１の実施形態に係る音響チップを示す断面図である。 図４は、第１の実施形態に係る音響チップを示す上面図である。 図５Ａは、モジュール電極の形態を説明する断面図である。 図５Ｂは、モジュール電極の形態を説明する断面図である。 図６Ａは、電子部品の実装形態を説明する断面図である。 図６Ｂは、電子部品の実装形態を説明する断面図である。 図６Ｃは、電子部品の実装形態を説明する断面図である。 図７Ａは、パッケージの形態を説明する断面図である。 図７Ｂは、パッケージの形態を説明する断面図である。 図７Ｃは、パッケージの形態を説明する断面図である。 図８Ａは、パッケージと音響チップとのシール構造を説明する断面図である。 図８Ｂは、第１貫通孔及び第２貫通孔を閉塞するシート部材を説明する断面図である。 図８Ｃは、第１貫通孔の形態を説明する断面図である。 図９Ａは、パッケージに形成される溝部を説明する断面図である。 図９Ｂは、パッケージに形成される溝部を説明する断面図である。 図９Ｃは、パッケージに形成される溝部を説明する断面図である。 図１０は、パッケージに形成される突起を説明する断面図である。 図１１Ａは、トランスデューサの製造工程を示す断面図である。 図１１Ｂは、トランスデューサの製造工程を示す断面図である。 図１２は、第２の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図１３は、図１２の矢視方向の断面図である。 図１４Ａは、内周面の角部に位置する分割スリットの構造を拡大して示す上面図である。 図１４Ｂは、図１４Ａに示す構造の変形例を説明する図である。 図１５は、第３の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図１６は、第４の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図１７は、第１の変形例に係るトランスデューサの上面図である。 図１８は、第２の変形例に係るトランスデューサの上面図である。 図１９は、第３の変形例に係るトランスデューサの上面図である。 図２０Ａは、図１９に示すトランスデューサの要部を示す拡大図である。 図２０Ｂは、図２０Ａに示す構造の変形例を説明する図である。 図２１は、第４の変形例に係るトランスデューサの断面図である。 図２２Ａは、図２１に示すトランスデューサの要部を示す拡大図である。 図２２Ｂは、図２２Ａに示す構造の変形例を説明する図である。 図２２Ｃは、図２２Ａに示す構造の変形例を説明する図である。 図２３Ａは、第５の変形例に係るトランスデューサの要部を拡大して示す断面図である。 図２３Ｂは、図２３Ａに示す構造の変形例を説明する図である。 図２３Ｃは、図２３Ａに示す構造の変形例を説明する図である。 図２４は、第６の変形例に係るトランスデューサの要部を拡大して示す上面図である。 図２５は、第５の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図２６は、図２５の矢視方向の断面図である。 図２７は、図２６の矢視方向の断面図である。 図２８Ａは、図２７に示す構造の変形例を説明する図である。 図２８Ｂは、図２７に示す構造の変形例を説明する図である。 図２９は、第６の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図３０は、図２９の矢視方向の断面図である。 図３１は、第７の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図３２は、図３１の矢視方向の断面図である。 図３３は、図３１の一点鎖線で囲む領域を拡大して示す上面図である。 図３４は、第８の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図３５は、図３４の矢視方向の断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
　図１及び図２を参照して、本実施形態に係るトランスデューサ１の構成を説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１は、音響チップ５と、パッケージ６０と、外部電極７０と、当接パッド８０とを主体に構成されている。以下の説明では、図１に示すトランスデューサ１の状態を基準に上下方向を定義するが、トランスデューサ１に対する絶対的な方向を定義するものでない。
　図３及び図４において、音響チップ５は、圧電素子１０と、膜体１５とで構成されている。
　圧電素子１０は、一対の電極１１、１２と、一対の電極１１、１２の間に挟まれた圧電膜１３とで構成されている。一対の電極１１、１２及び圧電膜１３は、後述する振動膜１６の形状と対応する形状を有しており、図３及び図４に示す例では円形状を有している。
　電極１１、１２のそれぞれは、例えばアルミニウム又は銅などの導電性を有する金属の薄膜より形成されている。一方の電極１１は、圧電膜１３の上側に位置し、電極１１に駆動電圧を印加するための一対の電極パッド１１ａと接続されている。他方の電極１２は、圧電膜１３の下側に位置し、電極１２に駆動電圧を印加するための一対の電極パッド１２ａと接続されている。圧電膜１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜によって構成されている。圧電膜１３は、チタン酸ジルコン酸鉛以外にも、窒化アルミニウム（ＡｌＺ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又はチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）などを用いることができる。
　膜体１５は、振動膜１６と、膜支持部１７とで構成されている。膜体１５は、例えばシリコン（Ｓｉ）より構成されており、膜体１５の下面側をエッチングすることで、振動膜１６と膜支持部１７とが一体に形成される。
　振動膜１６は、薄膜から構成されており、膜厚方向、すなわち振動膜１６に対する法線方向（図３における紙面上下方向、図４における紙面垂直方向）に変位可能に構成されている。振動膜１６は、膜厚方向に垂直な平面で見た場合、略円形状を有している。なお、振動膜１６は、振動膜１６の中心から放射状に延びる複数のスリットにより複数の領域に分割された構造であってもよい。
　膜支持部１７は、振動膜１６の全周にかけて振動膜１６と接続され、振動膜１６を支持する。振動膜１６の下方には、円柱状の空隙（キャビティ）が形成されている。
　このような構成の音響チップ５において、膜体１５の振動膜１６上には、圧電素子１０が設けられている。すなわち、振動膜１６上には、下側の電極１２、圧電膜１３及び上側の電極１１が順番に積層されている。一対の電極１１、１２に駆動電圧がそれぞれ印加されると、一対の電極１１、１２の間に電界が生じる。この電界により、振動膜１６が変位する。一対の電極１１、１２に対して駆動電圧を繰り返し変化させることで、振動膜１６を振動させることができる。
　図１及び図２において、パッケージ６０は、複数の基板、例えば４枚の基板６１～６３を積層して構成されている。パッケージ６０を構成する４枚の基板６１～６３は、振動膜１６の膜厚方向に沿って積層されている。
　具体的には、パッケージ６０は、パッケージ６０の上面を構成する基板（上部基板）６１と、パッケージ６０の下面を構成する基板（下部基板）６２と、上部基板６１と下部基板６２との間に積層される２枚の基板（中間基板）６３とで構成されている。上部基板６１、下部基板６２及び中間基板６３の各外周形状は、互いに概ね同一形状かつ概ね同一サイズを有しており、図２に示す例では四角形状を有している。もっとも、上部基板６１、下部基板６２及び中間基板６３の各外周形状は、それぞれ異なる形状であっても、それぞれ異なるサイズであってもよい。
　同図に示す例では、上部基板６１及び下部基板６２がそれぞれ１枚の基板で構成されているが、２枚以上の基板で構成されてもよい。また、中間基板６３が２枚の基板で構成されているが、１枚の基板、又は３枚以上の基板で構成されてもよい。加えて、各基板６１～６３の４つの角部は直角形状となっているが、円弧形状又はテーパー形状に面取りしてもよい。
　各中間基板６３には、中間基板６３の板厚方向に貫通する貫通孔が形成されている。２枚の中間基板６３に形成された貫通孔は互いに連通しており、これらの貫通孔により、パッケージ６０の内部に内部空間９０が形成される。そして、パッケージ６０の内部空間９０には、音響チップ５が収容され、パッケージ６０に対して実装される。
　内部空間９０は、振動膜１６を境に、振動膜１６よりも上側に位置する上空間部９１と、振動膜１６よりも下側に位置する下空間部９２とに分けられる。上空間部９１とパッケージ６０の外側に位置する外部空間とを連通するために、上部基板６１には、上部基板６１の板厚方向に貫通する上部貫通孔６１ａが形成されている。上部貫通孔６１ａは、上空間部９１を隔てて、圧電素子１０及び振動膜１６と対向している。また、下空間部９２とパッケージ６０の外部空間とを連通するために、下部基板６２には、下部基板６２の板厚方向に貫通する下部貫通孔６２ａが形成されている。下部貫通孔６２ａは、下空間部９２を隔てて、振動膜１６と対向している。
　一対の電極１１、１２に対して駆動電圧を繰り返し変化させると、振動膜１６が膜厚方向に変位する。具体的には、振動膜１６は、上空間部９１側への変位と下空間部９２側への変位を交互に繰り返し、上空間部９１内の空気を振動させる。空気の振動（音波）は、上部貫通孔６１ａを介してパッケージ６０の外部へと出力される。この際、下部貫通孔６２ａは、下空間部９２に対する空気の流通を確保し、振動膜１６の振動を許容する働きを担っている。
　外部電極７０は、チップ電極７１と、モジュール電極７２と、電極配線７３とで構成されている。チップ電極７１は、音響チップ５の電極パッド１１ａ，１２ａと接続する。チップ電極７１は、内部空間９０に収容された音響チップ５の電極パッド１１ａ，１２ａと対向するように、内部空間９０の上面、具体的には２枚の中間基板６３のうち上側に位置する中間基板６３の下面に形成されている。モジュール電極７２は、チップ電極７１及び電極配線７３を介して電極１１、１２と接続するための電極である。モジュール電極７２は、パッケージ６０の上面、具体的には、上部基板６１の上面に形成されている。電極配線７３は、チップ電極７１とモジュール電極７２とを接続する。上部基板６１と、この上部基板６１と隣り合う中間基板６３とには、互いに連通するスルーホールが設けられており、電極配線７３はスルーホールに設けられている。なお、図１及び図２では、一部の外部電極のみが代表的に描かれている。
　当接パッド８０は、上空間部９１及び下空間部９２にそれぞれ設けられており、振動膜１６と向かい合うように配置されている。当接パッド８０は、振動膜１６の変位を制限する機能を担っている。すなわち、当接パッド８０は、振動膜１６が上空間部９１側又は下空間部９２側へと変位したときに、振動膜１６又は振動膜１６上の圧電素子１０が当接パッド８０に当接することで、振動膜１６の変位を制限する。
　当接パッド８０において振動膜１６が当接する当接面８０ａと、振動膜１６との間の距離は、圧電素子１０に定格電圧が印加されたときの振動膜１６の変位（以下「最大変位」という）に基づいて設定されている。すなわち、当接パッド８０の当接面８０ａは、最大変位よりも大きな変位が生じた際に、振動膜１６又は圧電素子１０が当接面８０ａへと当接するように設定されている。これにより、圧電素子１０による振動膜１６の通常の変位を妨げることなく、衝撃などによって最大変位を超えるような大きな変位が圧電膜１３に生じたときに、振動膜１６が当接面８０ａに当接することとなる。
　当接面８０ａの形状は、振動膜１６が変位したときの変位形状に基づいて形成されている。これにより、振動膜１６が当接面８０ａに当接したときに、当接面８０ａが振動膜１６を面で受けることとなる。例えば、上空間部９１に配置される当接パッド８０の当接面８０ａは、上側に向かって湾曲するような半球形状を有する。同様に、下空間部９２に配置される当接パッド８０の当接面８０ａは、下側に向かって湾曲するような半球形状を有している。また、上空間部９１に設けられた当接パッド８０の中央には、上部貫通孔６１ａと連通する貫通孔が形成され、下空間部９２に設けられた当接パッド８０の中央には、下部貫通孔６２ａと連通する貫通孔が形成されている。
　このように本実施形態において、トランスデューサ１は、振動膜１６が膜厚方向に変位したときに圧電素子１０又は振動膜１６が当接することで振動膜１６の変位を制限する当接パッド（当接部材）８０を備えている。
　この構成によれば、当接パッド８０により振動膜１６の変位を制限することができるので、衝撃による振動膜１６の過大な変位を抑制することができる。これにより、破損の発生を抑制することができるので、衝撃に対して耐性を持ったトランスデューサ１を提供することができる。
　また、本実施形態において、パッケージ６０は、振動膜１６の膜厚方向に沿って積層された４つの基板６１～６３から構成されている。
　この構成によれば、それぞれの基板６１～６３を所定の形状に形成し、これらの基板６１～６３を積層することで、所望の形状のパッケージ６０を簡易に形成することができる。
　本実施形態に係るトランスデューサ１は、上述した構成に限らず、様々な変更が可能である。以下、図５Ａ～図１０を参照し、本実施形態に係るトランスデューサ１の変形例を説明する。なお、図５Ａ～図１０では、当接パッド８０の記載を省略しているが、これらの変形例であっても当接パッド８０を適用することができる。
（第１の変形例）
　まず、上述した実施形態では、モジュール電極７２を、パッケージ６０の上面に設けている。しかしながら、モジュール電極７２は、パッケージ６０の外面に設けられていればよい。図５Ａに示すように、下部基板６２の下面側にモジュール電極７２を形成することで、パッケージ６０の下面にモジュール電極７２を設けることができる。また、図５Ｂに示すように、パッケージ６０の側面は、４つの基板６１～６３の端面が上下に並んで構成されている。そこで、４つの基板６１～６３の端面にモジュール電極７２を形成することで、パッケージ６０の側面にモジュール電極７２を設けることができる。
　このように、４つの基板６１～６３を積層してパッケージ６０が構成されているので、モジュール電極７２のレイアウトに関する自由度を高めることができる。
（第２の変形例）
　上述した実施形態において、一対の電極１１、１２に対する駆動電圧の変化は、モジュール電極と電気的に接続される電子部品によって行われる。この場合、パッケージ６０に電子部品を設けてもよい。
　図６Ａにおいて、電子部品２００は、上部基板６１の上面に実装され、パッケージ６０の上面に設けられている。図６Ｂにおいて、電子部品２００は、下部基板６２の下面に実装され、パッケージ６０の下面に設けられている。また、図６Ｃに示す例では、電子部品２００は、下部基板６２の上面に実装され、内部空間９０内に設けられている。
　なお、パッケージ６０に電子部品２００を設ける場合、電子部品２００に対して電力を供給する電源配線（図示せず）及び信号を供給する信号配線（図示せず）をパッケージ６０に形成することができる。また、パッケージ６０の上面又は下面に電子部品２００を実装する場合には、電子部品２００の実装スペースを考慮して上部貫通孔６１ａ又は下部貫通孔６２ａを形成することが好ましい。
　４つの基板６１～６３を積層してパッケージ６０が構成されているので、パッケージ６０に対して電子部品２００を実装することができる。これにより、音響チップ５と電子部品２００とがセットにされたトランスデューサ１を提供することができる。
（第３の変形例）
　上述した実施形態では、４つの基板６１～６３を同一形状かつ同一サイズに設定している。しかしながら、４つの基板６１～６３は互いに形状が異なってもよいし、互いにサイズが異なってもよい。
　図７Ａにおいて、４つの基板６１～６３のうち、上側の基板６１、６３（上部基板６１、上部基板６１の下側に隣接する中間基板６３）は、下側の基板６２、６３（下部基板６２、下部基板６２の上側に隣接する中間基板６３）よりも大きなサイズ（面積）に設定されている。このようなサイズの相違により、上側の基板６１、６３の周縁は、下側の基板６２、６３の周縁よりも外側に張り出している。すなわち、上側の基板６１、６３の張り出した領域は、パッケージ６０の側面を１周するように、フランジ状に形成されている。
　この構成によれば、パッケージ６０を収容する製品筐体に対してパッケージ６０を組み付ける際に、上側の基板６１、６３の張り出した領域を利用して製品筐体との固定を行うことができる。これにより、製品筐体に対するパッケージ６０の固定を効率的に行うことができる。この場合、製品筐体は、上側の基板６１、６３の張り出した領域を受け止める構造を備えることが好ましい。
　また、この構成によれば、上側の基板６１、６３の張り出した領域はパッケージ６０の周囲の全体に設けられているので、製品筐体とパッケージ６０との間に生じる隙間を塞ぐことができる。これより、パッケージ６０周囲の気流をコントロールすることができるので、音波の出力特性を安定させることができる。
　なお、上部基板６１の下側に隣接する中間基板６３が、外側へと張り出しているため、中間基板６３の下面もパッケージ６０の外側に露出している。そのため、図７Ｂに示すように、中間基板６３の下面にモジュール電極７２を形成してもよい。これにより、チップ電極７１とモジュール電極７２とを直接接続することができるので、簡単に外部電極７０を形成することができる。
　また、図７Ｃに示すように、中間基板６３の下面に電子部品２００を実装してもよい。また、図７Ｃに示すように、サイズを大きくする基板は、４つの基板６１～６３のうち、１つ以上の基板から選択することができる。
（第４の変形例）
　図８Ａにおいて、トランスデューサ１は、シール部材２１０をさらに有している。シール部材２１０は、パッケージ６０と膜体１５との間に形成される隙間に配置されている。シール部材２１０は、リング状に形成されており、パッケージ６０と膜体１５との隙間をシールする機能を担っている。
　この構成によれば、パッケージ６０と膜体１５との隙間をシールすることができる。これにより、パッケージ６０と膜体１５との隙間を流れる空気を規制し、意図した空気の流れを形成することができる。その結果、音波の出力特性を安定させることができる。
（第５の変形例）
　図８Ｂにおいて、トランスデューサ１は、シート部材２１５をさらに有している。シート部材２１５は、上部貫通孔６１ａを閉塞するように、上部基板６１の下面側に設けられている。また、シート部材２１５は、下部貫通孔６２ａを閉塞するように、下部基板６２の上面側に設けられている。シート部材２１５は、シート状に形成されており、空気を通過させることができる素材で形成されている。シート部材２１５としては、不織布、ゴアテックス（登録商標）のような防水通気性を備える布を用いることができる。
　この構成によれば、上部貫通孔６１ａ及び下部貫通孔６２ａがシート部材２１５で閉塞されるため、粉塵又は液体などが内部空間９０へと入り込むことを抑制することができる。一方、シート部材２１５は、空気を通過させる素材で形成されているため、上部貫通孔６１ａ及び下部貫通孔６２ａによる空気の流通を維持することができる。なお、図８Ｂに示す例では、トランスデューサ１がシール部材２１０を備えているが、シール部材２１０を備えていない構成に対してシート部材２１５を適用することもできる。
（第６の変形例）
　図１及び図２に示す実施形態において、上部貫通孔６１ａは、上部基板６１の板厚方向に沿って直線形状に設定されている。しかしながら、上部貫通孔６１ａは、直線形状以外の形状であってもよい。
　図８Ｃにおいて、上部貫通孔６１ａは、第１開口６１０と、第２開口６１１と、連通部６１２とで構成されている。第１開口６１０は、パッケージ６０の外部空間側に位置する開口である。第２開口６１１は、内部空間９０（上空間部９１）側に位置する開口である。連通部６１２は、第１開口６１０と第２開口６１１とを連通する。振動膜１６と平行な平面で見た場合に、第１開口６１０の位置は、第２開口６１１の位置と相違している。したがって、第１開口６１０から第２開口６１１へと直線的に向かうことができないため、連通部６１２は、屈曲や湾曲を伴う形状となる。このため、上部貫通孔６１ａは、全体として非直線形状に形成されている。
　このような構成によれば、上部貫通孔６１ａが直線形状に形成されていないため、粉塵などが内部空間９０へと入り込むことを抑制することができる。一方、上部貫通孔６１ａは連通しているので、空気の流通を維持することができる。なお、図８Ｃに示す例では、トランスデューサ１がシール部材２１０を備えているが、シール部材２１０を備えていない構成に対して、図８Ｃに示す構成を適用することもできる。また、上部貫通孔６１ａのみならず、下部貫通孔６２ａに対しても、図８Ｃに示す構成を適用することができる。
（第７の変形例）
　図９Ａにおいて、パッケージ６０の上面、すなわち、上部基板６１の上面の周縁には、内側に窪むような溝部６１ｂが形成されている。この溝部６１ｂは、パッケージ６０の周囲を一周するように、上部基板６１の周縁の全部に形成されている。
　この構成によれば、パッケージ６０を収容する製品筐体に対してパッケージ６０を組み付ける際に、溝部６１ｂに対して製品筐体を嵌合することで、パッケージ６０と製品筐体との固定を行うことができる。これにより、製品筐体に対するパッケージ６０の固定を効率的に行うことができる。この場合、製品筐体に、溝部６１ｂと嵌合する突起構造を用意しておくことが好ましい。
　また、この構成によれば、溝部６１ｂと製品筐体とが嵌合することで、製品筐体とパッケージ６０との間に発生する隙間を塞ぐことができる。これより、パッケージ６０周囲の気流をコントロールすることができるので、音波の出力特性を安定させることができる。
　なお、図９Ａに示す例では、パッケージ６０の上面の周縁部に溝部６１ｂを設けている。しかしながら、パッケージ６０の下面の周縁部に溝部６１ｂを設けてもよい。また、図９Ｂに示すように、パッケージ６０の上面における上部貫通孔６１ａの周囲に、溝部６１ｂを設けてもよい。当然、パッケージ６０の下面における下部貫通孔６２ａの周囲に、溝部６１ｂを設けてもよい。さらに、図９Ｃに示すように、パッケージ６０の側面に、溝部６３ａを形成してもよい。
　また、溝部６１ｂに代えて、図１０に示すように、パッケージ６０の上面に、上面に起立する突起６４を設けてもよい。この突起６４を利用することで、製品筐体に対してパッケージ６０を組み付けることができる。この場合、突起６４を設ける場所は、パッケージ６０の上面に限らず、パッケージ６０の下面であってもよい。
　以下、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照し、本実施形態に係るトランスデューサ１の製造方法、具体的には、音響チップ５をパッケージ６０によってパッケージングする方法を説明する。トランスデューサ１は、図１及び図２に示す構成とする。
　まず、上部基板６１と、この上部基板６１の下側に積層された中間基板６３とを含む上側の基板６１、６３を用意する。この上側の基板６１、６３によって形成される上空間部９１には、当接パッド８０が設けられている。また、上側の基板６１、６３には、外部電極７０が形成されている。
　そして、上側の基板６１、６３に対して音響チップ５を実装する。音響チップ５は、電極パッド１１ａ、１２ａが上側を向くように配置されており、上側の基板６１、６３に対して音響チップ５が実装される。
　つぎに、下部基板６２と、この下部基板６２の上側に積層された中間基板６３とを含む下側の基板６２、６３を用意する。この下側の基板６２、６３によって形成される下空間部９２には、当接パッド８０が設けられている。
　そして、音響チップ５を挟むように、下側の基板６２、６３を上側の基板６１、６３に対して接合する。これにより、音響チップ５がパッケージ６０によりパッケージングされ、トランスデューサ１が完成される。
　基板６１～６３は大サイズの基板であり、これらの基板６１～６３には、音響チップ５、外部電極７０、及び当接パッドを１ユニットとする複数のユニットが実装されている。最後に、基板６１～６３を切削して個々の音響チップ５を個片化することで、図１及び図２に示すトランスデューサ１が完成する。
　個片化を行うときにトランスデューサ１に衝撃が加わったとしても、当接パッド８０により振動膜１６の変位を制限することができる。その結果、衝撃によって振動膜１６が過大に変位することを抑制することができる。これにより、破損の発生を抑制することができるので、衝撃に対して耐性を持ったトランスデューサ１を提供することができる。
（第２の実施形態）
　図１２乃至図１４Ｂを参照して、本実施形態に係るトランスデューサ１の構成を説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１は、圧電素子１０と、膜体１５とを主体に構成されている。以下の説明では、図１３に示すトランスデューサ１の状態を基準に上下方向を定義するが、トランスデューサ１を使用する方向を限定するものではない。
　圧電素子１０は、一対の電極１１、１２と、一対の電極１１、１２の間に挟まれた圧電膜１３とで構成されている。一対の電極１１、１２及び圧電膜１３は、後述する振動膜１６の形状と対応する形状を有しており、図１２乃至図１３Ｂに示す例では四角状を有している。
　一対の電極１１、１２のそれぞれは、例えばアルミニウム又は銅などの導電性を有する金属の薄膜より形成されている。一方の電極１１は、圧電膜１３の上側に位置し、電極１１に駆動電圧を印加するための回路パターンである電極パッド１１ａと接続されている。他方の電極１２は、圧電膜１３の下側に位置し、電極１２に駆動電圧を印加するための回路パターンである電極パッド１２ａと接続されている。
　圧電膜１３は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）膜によって構成されている。圧電膜１３は、チタン酸ジルコン酸鉛以外にも、窒化アルミニウム（ＡｌＺ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又はチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）などを用いることができる。
　膜体１５は、振動膜１６と、膜支持部１７とで構成されている。膜体１５は、例えばシリコン（Ｓｉ）より構成されている。膜体１５の下面側をエッチングすることで、振動膜１６と膜支持部１７とが一体に形成されている。
　振動膜１６は、薄膜から構成されており、膜厚方向、すなわち、振動膜１６に対する法線方向（図１２における紙面垂直方向、図１３における紙面上下方向）に変位可能に構成されている。振動膜１６は、振動膜１６と平行な平面で見た場合、略四角状を有している。
　膜支持部１７は、キャビティ（中空部）１８を形成する四角筒状の内周面を備えている。膜支持部１７の内周面には、振動膜１６が内接するように振動膜１６が全周にわたって連結され、これにより、振動膜１６の周囲が膜支持部１７によって支持される。振動膜１６は膜支持部１７の上端側に連結され、キャビティ１８の上側は振動膜１６によって閉塞されている。
　内周面は、４つの平面部１７ａと、隣り合う平面部１７ａ同士を連結する４つの角部１７ｂとで構成されている。それぞれの角部１７ｂは、四角形の内角に応じた形状ではなく、面取りされた形状を有している。角部１７ｂの面取り形状は、振動膜１６と平行な平面で見た場合、直線形状に形成されており、面取りされた角部１７ｂの端部に平面部１７ａの端部が連結している。隣り合う平面部１７ａが、面取りされた角部１７ｂを介して連結することで、隣り合う平面部１７ａがなす角度（四角形の内角）よりも大きな角度（鈍角）で平面部１７ａと角部１７ｂとが連結している。また、振動膜１６と平行な平面で見た場合、角部１７ｂは、１つの直線から形成される以外にも、複数の直線を組み合わせて形成したり、曲線から形成してもよい。
　また、トランスデューサ１は、分割スリット２を備えている。分割スリット２は、圧電素子１０と振動膜１６とが積層された振動体を厚み方向に貫通する切り込みである。分割スリット２により、振動体が複数の振動領域３００に分割される。
　分割スリット２は、振動膜１６の中心から角部１７ｂに向かって延在する主スリット部２ａを備えている。本実施形態では、内周面が四角形状であるため、分割スリット２は、４つの主スリット部２ａを備える。４つの主スリット部２ａにより、圧電素子１０と振動膜１６とが積層された振動体が４つの振動領域３００に分割される。
　分割された振動膜１６のそれぞれは、膜支持部１７から振動膜１６の中心に向かって張り出した片持ち梁形状を有している。各振動膜１６の先端部は、自由端に構成されている。
　また、図１４Ａに示すように、分割スリット２は、副スリット部２ｂを備えている。副スリット部２ｂは、角部１７ｂと平面部１７ａとが連結する連結部、すなわち、角部１７ｂと平面部１７ａとのコーナー（角）から、主スリット部２ａの角部１７ｂ側の端部まで延在している。コーナーは、角部１７ｂの両側にそれぞれ存在しているため、１つの主スリット部２ａに対して、２つの副スリット部２ｂが設けられている。
　例えば、主スリット部２ａの端部が角部１７ｂまで到達している場合、図１４Ａに示すように、副スリット部２ｂは、直線で形成されており、Ｔ字形状をなすように主スリット部２ａと接続されている。もっとも、主スリット部２ａは角部１７ｂに到達している必要は無い。この場合、図１４Ｂに示すように、副スリット部２ｂは、Ｙ字形状をなすように主スリット部２ａと接続される。なお、副スリット部２ｂは、直線以外で形成してもよい。例えば、振動膜１６と平行な平面で見た場合に、角部１７ｂが複数の直線を組み合わせて形成されたり、曲線から形成されたりする場合、副スリット部２ｂは、角部１７ｂに沿った形状で形成してもよい。
　なお、分割スリット２によって電極１１、１２が分断されることがないように、角部１７ｂに対応する位置には、隣り合う振動領域３００に位置する電極１１、１２を相互に接続するための配線部が設けられている。
　このような構成のトランスデューサ１において、膜体１５の振動膜１６上には、圧電素子１０が設けられている。すなわち、振動膜１６上には、下側の電極１２、圧電膜１３及び上側の電極１１が順番に積層されている。一対の電極１１、１２に駆動電圧がそれぞれ印加されると、一対の電極１１、１２の間に電位差が生じる。この電位差により、振動膜１６が変位する。具体的には、分割された振動膜１６の先端側が反るように変位する。
　一対の電極１１、１２に対して駆動電圧を繰り返し印加することで、振動膜１６は、上側への変位と下側への変位を交互に繰り返す。この振動膜１６の振動により、振動膜１６の周囲の空気が振動させられ、空気の振動が音波として出力される。
　このように本実施形態において、キャビティ１８を形成する内周面は、面取りされた角部１７ｂを介して４つの平面部１７ａが連結された四角形状を有している。分割スリット２は、振動膜１６の中心から角部１７ｂに向かって延在する主スリット部２ａと、角部１７ｂと平面部１７ａとが連結する連結部（コーナー）から、主スリット部２ａにおける角部１７ｂ側の端部まで延在する副スリット部２ｂとを有している。
　この構成によれば、内周面の角部１７ｂが面取りされているので、平面部１７ａが角部１７ｂに対して連結する角度が大きくなる。これにより、角部１７ｂに集中する応力を緩和することができる。その結果、膜支持部１７の強度を高めることができる。
　角部１７ｂが面取りされた場合、分割された振動膜１６と膜支持部１７との連結部位は、１つの平面部１７ａに沿った直線と、角部１７ｂに沿った直線とを含み、屈曲した形状となっている。平面部１７ａと角部１７ｂとの間に屈曲点（コーナー）が存在するため、分割された振動膜１６が変位した場合には、屈曲点に応力が集中し、亀裂などが発生する可能性がある。
　そこで、本実施形態では、副スリット部２ｂを、主スリット部２ａの端部からコーナーまで繋げている。これにより、分割された振動膜１６と膜支持部１７との連結部位は、平面部１７ａに対応する直線領域のみで構成されることとなる。振動膜１６が変位した場合であっても、特定の箇所への応力の集中を抑制することができる。その結果、振動膜１６及び膜支持部１７の強度を高めることができるので、破損の発生を抑制することができる。
　上述した実施形態では、キャビティ１８を形成する内周面は四角形状に構成されている。しかしながら、内周面は多角形に構成されていればよく、例えば六角形又は八角形、若しくは五角形又は七角形に構成されていてもよい。
（第３の実施形態）
　図１５を参照し、本実施形態に係るトランスデューサ１について説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１が、第２の実施形態に係るトランスデューサ１と相違する点は、圧電素子１０の構成である。第２の実施形態と重複する内容の説明は省略し、以下、相違点を中心に説明を行う。
　圧電素子１０は、圧電素子１０を厚み方向に貫通する圧電スリット１４を備えている。圧電スリット１４は、振動領域３００毎に設けられている。具体的には、圧電スリット１４は、平面部１７ａの垂直方向に沿って、平面部１７ａから分割スリット２（主スリット部２ａ）まで延在している。この圧電スリット１４により、個々の振動領域３００は、複数の小領域に分割される。そして、個々の小領域は、平面部１７ａと平行な方向（横方向）にかけて不連続となる。
　分割スリット２により分割された振動膜１６の変位は、平面部１７ａから先端側に向かう程大きくなる。そして、横方向に沿って振動膜１６を見た場合、どの位置でも変位が同じであることが理想である。しかしながら、振動膜１６が振動を繰り返すうちに、横方向への反りが発生し、振動膜１６に歪み発生してしまうことがある。
　本実施形態では、圧電スリット１４により、圧電素子１０が横方向にかけて分割されているので、振動膜１６における横方向への反りの発生を抑制することができる。これより、振動膜１６における歪みの発生を抑制し、振動膜１６を適切に振動させることができる。
　なお、圧電スリット１４は、１つの振動領域３００に対して４つ設けられているが、１つ以上設けられていればよい。また、振動領域３００毎に、圧電スリット１４の数が異なっていてもよい。
（第４の実施形態）
　図１６を参照し、本実施形態に係るトランスデューサ１について説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１が、第２の実施形態に係るトランスデューサ１と相違する点は、電極１１、１２と電極パッド１１ａ、１２ａとの接続形態である。以下、電極１１と電極パッド１１ａとの接続形態を説明するが、電極１２と電極パッド１２ａとの接続形態についても同様である。また、第２の実施形態と重複する内容の説明は省略し、相違点を中心に説明を行う。
　電極パッド１１ａは、分割スリット２によって分割される振動領域３００毎に設けられている。具体的には、上側の電極１１と接続される電極パッド１１ａは、４つ設けられている。１つの振動領域３００に対して１つの電極パッド１１ａが配置され、個々の電極パッド１１ａは、該当する振動領域３００の電極１１に接続されている。
　外力などが作用し、膜体１５に歪みが発生した場合、分割スリット２の端部から亀裂が発生し、この亀裂が電極１１に及ぶことがある。例えば、対向する角部１７ｂのそれぞれに亀裂が発生した場合、電極１１が２つに分断されてしまい、電流の経路が遮断されてしまうことがある。このため、トランスデューサ１を駆動させることができなくなる。
　この点、本実施形態によれば、４つの分割領域３００毎に電極パッド１１ａが用意されている。このため、電極１１は、４つの振動領域３００毎に、電極パッド１１ａに接続することができる。電極１１が２つに分断されるような場合であっても、分断された後の領域毎に、駆動電圧の印加を継続することができる。これにより、トランスデューサ１の動作を継続させることができる。
　なお、本実施形態では、１つの振動領域３００に対して電極パッド１１ａを１つ設けている。しかしながら、１つの振動領域３００に対して一対の電極パッド１１ａを設けてもよい。これにより、振動領域３００毎に、電極１１と一対の電極パッド１１ａとが接続されるので、電極１１が亀裂によって分断されたとしても、個別の振動領域３００毎に振動膜１６を振動させることができる。
　以下、上述した第２から第４の各実施形態に適用可能な変形例について説明する。なお、以下に示す変形例は、特に断らない限り、第２から第４の実施形態のいずれにも適用可能である。
（第１の変形例）
　図１７を参照し、第１の変形例に係るトランスデューサ１を説明する。この第１の変形例において、圧電素子１０は、振動膜１６の中央に対応する中央領域に、圧電素子１０を厚さ方向に貫通する開口部２０を備えている。図１７において、開口部２０は、振動膜１６と同様、四角形状に形成されている。すなわち、振動膜１６の中央領域には、圧電素子１０が設けられておらず、開口部２０の外側に位置する外側領域にのみ、圧電素子１０が設けられている。
　分割された振動膜１６の自由端側が反ることで、振動膜１６の膜厚方向に隙間が発生する。この隙間を介して空気が移動するため、空気を振動させる際に空気の漏れが発生してしまう。第１の変形例の構成によれば、振動膜１６の自由端側の反りを抑制することができる。これにより、振動膜１６の反りによって生じる空気の移動を抑制することができるので、空気を効率よく振動させることができる。
（第２の変形例）
　図１８を参照し、第２の変形例に係るトランスデューサ１を説明する。この第２の変形例において、分割スリット２は、振動膜１６と圧電素子１０とが積層された振動体を分割する第３スリット部２ｄをさらに備えている。第３スリット部２ｄは、振動膜１６の中心から平面部１７ａの中央位置に向かって延在している。第３スリット部２ｄは、４つの平面部１７ａの全部に設けられておらず、図１８に示す例では、互いに対向する２つの平面部１７ａにのみ設けられている。
　このように、主スリット部２ａ及び第３スリット部２ｄにより、振動膜１６と圧電素子１０とが積層された振動体が、６つの振動領域に分割されている。具体的には、６つの振動領域は、一対の主スリット部２ａの間に位置する第１の振動領域３０１と、主スリット部２ａと第３スリット部２ｄとの間に位置する第２の振動領域３０２とを備えている。第２の振動領域３０２は、第１の振動領域３０１とは異なる形状、具体的には、第１の振動領域３０１よりも先端側の角度が小さい三角形状に分割されている。
　この構成によれば、第１の振動領域３０１と、第２の振動領域３０２とで形状が相違しているため、各振動領域３０１、３０２の共振周波数がずれることとなる。これにより、全ての振動領域の形状が同一である場合と比べ、幅広い出力特性を得ることができる。
　なお、本実施形態では、複数の振動領域を、２種類の形状から構成しているが、３種類以上の形状で構成してもよい。また、複数の振動領域の全てで形状が相違してもよい。
（第３の変形例）
　図１９、図２０Ａ及び図２０Ｂを参照し、第３の変形例に係るトランスデューサ１を説明する。この第３の変形例において、トランスデューサ１は、圧電素子１０上に積層された膜体保護層３０を備えている。この膜体保護層３０は、振動膜１６と内周面との連結部を保護する機能を担っている。膜体保護層３０は、弾性を備える軟質の素材、例えば樹脂から形成された薄膜である。膜体保護層３０は、キャビティ１８を形成する膜支持部１７の内周面（平面部１７ａ及び角部１７ｂ）に沿って所定幅で設けられているが、圧電素子１０の全面を覆うように設けてもよい。
　振動膜１６に大きな変位が与えられたり、膜体１５に衝撃などが入力したりした場合には、振動膜１６と内周面との連結部に亀裂などが生じることがある。しかしながら、本実施形態によれば、膜体保護層３０が連結部を覆っているので、膜体１５の破損を保護することができる。
　なお、膜体保護層３０は、振動膜１６と内周面との連結部を保護するものであるから、少なくとも連結部において保護性能が得られればよい。よって、膜体保護層３０は、内周面よりも内側に向かう程、膜体保護層３０の一部が間引かれた形状となってもよい。例えば、図２０Ｂに示す例では、膜体保護層３０は、三角形状のスリットが周方向に沿って連続的に設けられている。
（第４の変形例）
　図２１、図２２Ａ乃至図２２Ｃを参照し、第４の変形例に係るトランスデューサ１を説明する。この第４の変形例において、トランスデューサ１は、圧電素子１０上に積層されたカバー層４０を備えている。カバー層４０は、例えば圧電素子１０の全域を覆うように設けられているが、少なくとも分割スリット２を覆う範囲に存在していればよい。このカバー層４０は、振動膜１６の変位に応じて伸縮する軟質な素材、例えば樹脂などで形成された薄膜である。図２２Ａにおいて、分割スリット２上に位置するカバー層４０は、分割スリット２の上部を塞ぐように平面的に設けられている。
　この構成によれば、カバー層４０によって分割スリット２が覆われるため、振動膜１６の片側から反対側への空気の移動を抑制することができる。これにより、分割スリット２を介した空気の移動を抑制することができるので、空気を効率よく振動させることができる。また、片持ち梁形状の先端部が互いに接続されているため、強い外的衝撃の入力時に先端部の急激な変位を抑制することができる。これにより、振動膜１６が折れてしまうような破損を抑制することができる。
　ここで、図２２Ｂに示すように、分割スリット２の縦溝に沿うように、カバー層４０を設けてもよい。この構成の場合、振動膜１６が変位した際には、分割スリット２の縦溝から、カバー層４０が剥がれることで、振動膜１６の変位を許容することができる。このカバー層４０は、振動膜１６と圧電素子１０とが積層された振動体に分割スリット２を形成した上で、カバー層４０を薄膜状に堆積させることで形成することができる。また、図２２Ｂに示すように、振動領域３００の先端側は、振動膜１６の中心に向かう程厚さが減少するように面取りされていてもよい。
（第５の変形例）
　図２３Ａ乃至図２３Ｃを参照し、第５の変形例に係るトランスデューサ１を説明する。図２３Ａには、互いに対向する一対の振動領域３００の先端部側がそれぞれ示されている。この第５の変形例では、４つの振動領域３００のそれぞれは、振動膜１６の中心に向かうに従って先端部の厚さが減少するように面取りされている。図２３Ａに示す例では、振動領域３００の先端部の上面側が面取りされている。
　対向する一対の振動領域３００が互いに変位した際、振動領域３００の先端部同士が衝突してしまうことがある。そこで、振動領域３００の先端部を面取りすることで、先端部を逃がす隙間が生じるので、衝突を抑制することができる。これにより、振動膜１６の破損を抑制することができる。
　なお、面取りする部位は、振動領域３００の先端部の上面側に限らず、先端部の上面側と下面側との両方であってもよい（図２３Ｂ参照）。また、先端部の面取り方法は、上面から下面にかけて連続的に面取りを行う方法であってもよい（図２３Ｃ参照）。
（第６の変形例）
　図２４を参照し、第６の変形例に係るトランスデューサ１を説明する。この第６の変形例は、振動領域３００の先端形状に特徴を備えている。
　第６の変形例において、４つの振動領域３００のうち、いずれか１つの振動領域３００の先端部には、振動膜１６の中心まで延出した円形状の突起部３００ａが設けられている。一方、４つの振動領域３００のうち、残余の振動領域３００の先端部には、突起部３００ａを囲むように円弧状に切り欠かれた切欠部３００ｂが設けられている。
　突起部３００ａの形状に合わせて切欠部３００ｂが設けられているので、振動領域３００の先端部同士が衝突することを抑制することができる。これにより、振動膜１６の破損を抑制することができる。また、突起部３００ａが存在することで、振動膜１６の中心の隙間を塞ぐことができる。その結果。振動膜１６の片側から反対側への空気の移動を抑制することができ、振動膜１６によって空気を効果的に振動させることができる。
　このように第１から第６の変形例を説明したが、第１から第６の変形例は、それぞれの変形例に示す技術的な特徴を組み合わせて利用することもできる。
（第５の実施形態）
　以下、図２５乃至図２７を参照し、本実施形態に係るトランスデューサ１を説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１が、第２の実施形態に係るトランスデューサ１と相違する点は、膜支持部１７の構造である。第２の実施形態と重複する内容の説明は省略し、以下、相違点を中心に説明を行う。
　本実施形態では、キャビティ１８を形成する角部１７ｂが、四角形の内角に応じた形状となっている。すなわち、隣り合う平面部１７ａが角部１７ｂを介して９０°に連結されている。このような膜支持部１７において、角部１７ｂの周囲には、振動膜１６の膜厚方向に延在する中空部である小キャビティ１７ｃが３つ設けられている。個々の小キャビティ１７ｃは、それぞれ独立しており、また、キャビティ１８とは繋がらない位置に設けられている。
　小キャビティ１７ｃは、膜支持部１７の下面側から上面側に向かって延在しており、膜支持部１７を貫通しない程度の高さ（深さ）に形成されている。振動膜１６と平行な平面でみた場合、小キャビティ１７ｃは、円形状又は楕円形状を有している。
　内周面が多角形状の場合、膜体１５に生じる応力は角部１７ｂに集中する。そこで、本実施形態では、角部１７ｂの周囲に小キャビティ１７ｃを設けることで、角部１７ｂに集中する応力を緩和している。また、角部１７ｂに割れが発生した場合であっても、角部１７ｂに周囲に、曲面で形成された小キャビティ１７ｃが存在することで、割れの進行を受け止めることができる。これにより、膜支持部１７が大きく破損することを抑制することができる。
　なお、図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、小キャビティ１７ｃとキャビティ１８とを繋げるように形成してもよい。図２８Ａに示す例では、小キャビティ１７ｃとキャビティ１８とが直接連通しており、図２８Ｂに示す例では、小キャビティ１７ｃとキャビティ１８とが、スリット状の連通部１７ｃ１を介して連通している。
（第６の実施形態）
　以下、図２９及び図３０を参照し、本実施形態に係るトランスデューサ１を説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１が、第２の実施形態に係るトランスデューサ１と相違する点は、膜支持部１７の構造である。第２の実施形態と重複する内容の説明は省略し、以下、相違点を中心に説明を行う。なお、図２９では、電極パッド１１ａ、１２ａの一部が省略されている。
　本実施形態において、膜支持部１７は、キャビティ１８を形成する内周面を備えている。内周面は、１つの曲面部１７ｄで構成されており、円形状を有している。そして、膜支持部１７の上面側には、貫通しない程度の深さを有する溝部１７ｅが形成されている。溝部１７ｅは、曲面部１７ｄよりも外側に位置し、曲面部１７ｄの周囲を囲むように形成されている。
　また、電極１１、１２と電極パッド１１ａ、１２ａとを接続する配線を保護するため、この配線箇所では溝部１７ｅを形成していない。その代わり、配線箇所では、配線の外周側に溝部１７ｅを設け、溝部１７ｅが二重となるように構成している。
　このような構成によれば、振動膜１６の周囲を囲むように、膜支持部１７の上面に溝部１７ｅが形成されている。これにより、膜支持部１７のうち、溝部１７ｅよりも内側の領域を内側へと撓ませることができる。その結果、振動膜１６の変位に応じて、溝部１７ｅよりも内側の領域を内側へと変位させることができ、ひいては、振動膜１６の撓み量を増やすことができる。したがって、振動膜１６を大きく変位させることができるので、空気を効率よく振動させることができる。
（第７の実施形態）
　以下、図３１乃至図３３を参照し、本実施形態に係るトランスデューサ１を説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１が、第２の実施形態に係るトランスデューサ１と相違する点は、分割スリット２の構造である。第２の実施形態と重複する内容の説明は省略し、以下、相違点を中心に説明を行う。
　本実施形態において、膜支持部１７は、キャビティ１８を形成する内周面を備えている。内周面は、１つの曲面部１７ｄで構成されており、円形状を有している。また、トランスデューサ１は、圧電素子１０と振動膜１６とが積層された振動体を複数の振動領域３００に分割する分割スリット２を備えている。
　分割スリット２は、振動膜１６の中心から曲面部１７ｄに向かって延在する、４つの主スリット部２ａを備えている。４つの主スリット部２ａは、放射形状に分布しており、これにより、圧電素子１０と振動膜１６とが積層された振動体が、４つの振動領域３００に分割される。図３３に示すように、主スリット部２ａにおける曲面部１７ｄ側の端部は、曲線形状に形成されている。
　また、図３３に示すように、主スリット部２ａにおける曲面部１７ｄ側の端部には、スリット保護層５０が設けられている。スリット保護層５０は、主スリット部２ａの端部を囲む程度の大きさを有している。スリット保護層５０は、軟質な素材より形成された薄膜である。なお、スリット保護層５０は、電極１１、１２、圧電膜１３のいずれかと同一の素材で形成してもよい。この場合、スリット保護層５０として固有の素材を用意する必要がないので、トランスデューサ１の製造工程が煩雑となることを抑制することができる。
　主スリット部２ａの端部が直角な角部で形成されている場合、角部に応力が集中する恐れがある。しかしながら、本実施形態によれば、主スリット部２ａの端部が曲線形状に形成されている。これにより、主スリット部２ａの端部の特定箇所に応力が集中するといった事態を抑制することができる。これにより、主スリット部２ａの端部から割れが発生することを抑制することができる。
　なお、主スリット部２ａの端部は、曲線形状以外の形状であってもよい。例えば、３つ以上の直線を組み合わせた多角形状であってもよい。また、曲線形状と多角形状とを組み合わせた形状、例えば、２つ以上の曲線と１つ以上の直線との組み合わせであったり、１つ以上の曲線と２つ以上の直線との組み合わせであったりしてもよい。
　また、本実施形態では、主スリット部２ａの端部に、スリット保護層５０が配置されている。このスリット保護層５０により、主スリット部２ａの端部が保護される。これにより、主スリット部２ａの端部から割れが発生することを抑制することができる。
　なお、本実施形態に示す手法では、キャビティ１８を形成する内周面を円形状としているが、内周面の形状は多角形状であってもよい。
（第８の実施形態）
　以下、図３４乃至図３５を参照し、本実施形態に係るトランスデューサ１を説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１が、第２の実施形態に係るトランスデューサ１と相違する点は、振動膜１６の動作構造である。本実施形態と重複する内容の説明は省略し、以下、相違点を中心に説明を行う。なお、図３４では、電極パッド１１ａ、１２ａの一部について省略されている。
　本実施形態において、膜体１５は、カンチレバー型の振動膜１６と、膜支持部１７とで構成されている。振動膜１６は、振動膜１６と平行な平面で見た場合、略四角状を有している。膜支持部１７は、振動膜１６の周囲を囲み、振動膜１６の１辺と連結されている。振動膜１６の残余の３辺と膜支持部１７との間には、隙間１９が設定されている。すなわち、振動膜１６は片持ち梁形状に支持されている。
　圧電素子１０は、振動膜１６の自由端側には設けられておらず、膜支持部１７と連結される基端部側に配置されている。一対の電極１１、１２に駆動電圧がそれぞれ印加されると、一対の電極１１、１２の間に電位差が生じる。この電位差により、振動膜１６の自由端側が膜厚方向に変位する。一対の電極１１、１２に対して駆動電圧を繰り返し印加することで、振動膜１６は、上側への変位と下側への変位を交互に繰り返する。この振動膜１６の振動により、振動膜１６の周囲の空気を振動させられ、空気の振動が音波として出力される。
　本実施形態の特徴の一つとして、隙間１９によって膜支持部１７と隔てられた振動膜１６の３辺には、衝立１６ｂが設けられている。衝立１６ｂは、圧電素子１０とは反対側の面に設けられており、キャビティ１８に向かって延出している。自由端側に位置する辺に設けられる衝立１６ｂは、辺に沿って連続的に形成されている。一方、自由端側と基端部側との間をつなぐ２つの辺に設けられる衝立１６ｂは、所定の間隔（スリット）をあけながら断続的に設けられている。
　また、膜支持部１７のうち、振動膜１６の自由端側と向き合う面には、空間部１７ｆが形成されている。空間部１７ｆは、膜支持部１７の上部を残すように形成されている。
　振動膜１６の自由端側が反ることで、振動膜１６の膜厚方向に隙間が発生する。この隙間を介して空気が移動するため、空気を振動させる際に空気の漏れが大きくなる。しかしながら、本実施形態によれば、振動膜１６の下面に衝立１６ｂが設けられている。この衝立１６ｂにより隙間の形成が抑制されるので、空気の抜けを抑制することができる。
　また、振動膜１６が反り上がる辺では、衝立１６ｂが断続的に形成されている。これにより、衝立１６ｂが振動膜１６の変位を阻害することがない。その結果、振動膜１６の振動を許容することができる。
　加えて、膜支持部１７に空間部１７ｆを設けることで、自由端側に設けた衝立１６ｂと、膜支持部１７とが干渉することを防止することができる。これにり、振動膜１６の自由な変位を許容することができる。また、空間部１７ｆは、膜支持部１７の上部を残すように形成されているため、振動膜１６と膜支持部１７との隙間１９が大きくなることを抑制することができる。これにより、隙間１９を介した空気の流れを抑制することができる。
　以上、第５から第８の実施形態を説明したが、第５から第８の実施形態は、それぞれの実施形態に示される技術的な特徴を互いに組み合わせて利用することができる。また、第５から第８の実施形態は、第１から第４の実施形態及び各実施形態の変形例に示される技術的な特徴を組み合わせて利用することができる。
　上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
　例えば、トランスデューサは、音波を送信する以外にも、音波を受信する用途に適用してもよい。また、トランスデューサは、音波に限らず、超音波の送信又は受信を行う用途に適用してもよい。
１　　　　トランスデューサ
２　　　　分割スリット
２ａ　　　主スリット部
２ｂ　　　副スリット部
５　　　音響チップ
１０　　　圧電素子
１１、１２　　　電極
１３　　　圧電膜
１４　　　圧電スリット
１５　　　膜体
１６　　　振動膜
１６ｂ　　衝立
１７　　　膜支持部
１７ａ　　平面部
１７ｂ　　角部
１７ｃ　　小キャビティ
１７ｄ　　曲面部
１７ｅ　　溝部
１８　　　キャビティ
１９　　　隙間
２０　　　開口部
３０　　　膜体保護層
４０　　　カバー層
５０　　　スリット保護層
６０　　　パッケージ
６１　　　上部基板
６２　　　下部基板
６３　　　中間基板
７０　　　外部電極
７１　　　チップ電極
７２　　　モジュール電極
７３　　　電極配線
８０　　　当接パッド
８０ａ　　当接面
９０　　　内部空間
９１　　　上空間部
９２　　　下空間部
３００　　振動領域
 

Claims (20)

  1. 　一対の電極と、前記一対の電極に挟まれた圧電膜とを備える圧電素子と、
    　膜厚方向に変位可能な振動膜を備え、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される膜体と、
    　前記圧電素子及び前記膜体を収容する内部空間を備えるパッケージと、
    　前記内部空間に設けられ、前記振動膜が膜厚方向に変位したときに前記圧電素子又は前記振動膜が当接することで前記振動膜の変位を制限する当接部材と、
    　を有するトランスデューサ。
  2. 　前記パッケージは、前記振動膜の膜厚方向に沿って積層された複数の基板から構成されている
    　請求項１記載のトランスデューサ。
  3. 　前記パッケージの外面には、前記一対の電極と電気的に接続するためのパッケージ電極がそれぞれ設けられている
    　請求項２記載のトランスデューサ。
  4. 　前記パッケージには、前記一対の電極に対する駆動電圧を変化させる電子部品が設けられている
    　請求項２又は３記載のトランスデューサ。
  5. 　前記複数の基板は、
    　第１の基板と、
    　前記第１の基板の周縁よりも外側に延出するように、前記第１の基板の面積よりも大きな面積を有する第２の基板と、を含む
    　請求項２から４のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  6. 　前記パッケージには、前記パッケージの周囲を一周するように形成される、凹状に窪んだ溝部が設けられている
    　請求項２から５のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  7. 　前記内部空間は、前記振動膜を境に第１空間部と第２空間部とに仕切られ、
    　前記パッケージは、
    　前記パッケージの外部空間と前記第１空間部とを連通する第１貫通孔と、
    　前記外部空間と前記第２空間部とを連通する第２貫通孔と、有する
    　請求項１から６のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  8. 　前記パッケージと前記膜体との間に形成される隙間に配置され、前記隙間をシールするシール部材をさらに有する
    　請求項７記載のトランスデューサ。
  9. 　前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔を閉塞するシート部材を有し、
    　前記シート部材は、空気を通過させる素材で形成されている
    　請求項７又は８記載のトランスデューサ。
  10. 　前記第１貫通孔又は前記第２貫通孔は、
    　前記外部空間側に位置する第１開口と、
    　前記内部空間側に位置する第２開口と、
    　前記第１開口と前記第２開口とを連通する連通部と、を有し、
    　前記振動膜と平行な平面で見た場合に、前記第１開口の位置と前記第２開口の位置とが相違している
    　請求項７から９のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  11. 　中空部を形成する筒状の内周面を備える膜支持部と、
    　前記内周面の全周にわたって前記内周面に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、
    　一対の電極と前記一対の電極の間に挟まれた圧電膜とを備え、前記振動膜上に積層される圧電素子と、
    　前記振動膜と前記圧電素子とが積層された振動体を厚み方向に貫通し、前記振動体を複数の振動領域に分割する分割スリットと、を有し、
    　前記内周面は、
    　面取りされた角部を介して複数の平面部が連結された多角形状を有し、
    　前記分割スリットは、
    　前記振動膜の中心から前記角部に向かって延在する主スリット部と、
    　前記角部と前記平面部とが連結する連結部から、前記主スリット部における前記角部側の端部まで延在する副スリット部と、を有する
    　トランスデューサ。
  12. 　前記圧電素子は、
    　前記圧電素子を厚み方向に貫通し、前記平面部の垂直方向に沿って前記平面部から前記分割スリットまで延在する圧電スリットを有する
    　請求項１１記載のトランスデューサ。
  13. 　前記一対の電極のそれぞれは、前記複数の振動領域毎に、前記電極に駆動電圧を印加するための回路パターンに接続される
    　請求項１１又は１２記載のトランスデューサ。
  14. 　前記圧電素子は、
    　前記振動膜の中央に対応する領域に、前記圧電素子を厚さ方向に貫通する開口部を有する
    　請求項１１から１３のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  15. 　前記複数の振動領域は、
    　第１の振動領域と、
    　前記第１の振動領域とは異なる形状に分割された第２の振動領域と、を含む
    　請求項１１から１４のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  16. 　前記内周面に沿って前記圧電素子上に設けられ、前記振動膜と前記内周面との連結部を保護する膜体保護層をさらに有する
    　請求項１１から１５のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  17. 　前記分割スリットを覆うように前記圧電素子上に設けられ、前記振動膜の変位に応じて伸縮するカバー層をさらに有する
    　請求項１１から１６のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  18. 　前記複数の振動領域のそれぞれは、前記振動膜の中心側に位置する先端部の厚さが前記振動膜の中心に向かうに従って減少するように面取りされている
    　請求項１１から１７のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  19. 　前記複数の振動領域のうち、いずれか１つの振動領域の先端部には、前記振動膜の中心まで延出した円形状の突起部が設けられ、
    　前記複数の振動領域のうち、前記突起部が設けられた前記振動領域を除く残余の振動領域の先端部には、前記突起部を囲むように円弧状に切り欠かれた切欠部が設けられている
    　請求項１１から１７のいずれか一項記載のトランスデューサ。
  20. 　中空部を形成する筒状の内周面を備える膜支持部と、
    　前記内周面の全周にわたって前記内周面に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、
    　一対の電極と前記一対の電極の間に挟まれた圧電膜とを備え、前記振動膜上に積層される圧電素子と、
    　前記振動膜と前記圧電素子とが積層された振動体を厚み方向に貫通し、前記振動体を複数の振動領域に分割する分割スリットと、を有し、
    　前記内周面は、
    　角部を介して複数の平面部が連結された多角形状を有し、
    　前記分割スリットは、
    　前記振動膜の中心から前記角部に向かって延在し、
    　前記圧電素子は、
    　前記圧電素子を厚み方向に貫通し、前記平面部の垂直方向に沿って前記平面部から前記分割スリットまで延在する圧電スリットを有する
    　トランスデューサ。
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