WO2025211342A1 - 圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法 - Google Patents

圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法

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WO2025211342A1
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WO
WIPO (PCT)
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main surface
piezoelectric actuator
protrusion
fixed end
diaphragm
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裕一 辻浦
敬和 藤森
達也 鈴木
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators

Definitions

  • This disclosure relates to a piezoelectric actuator and a method for manufacturing a piezoelectric actuator.
  • a cantilever-type piezoelectric actuator that can be used as a speaker that transmits sound waves has a piezoelectric element arranged over as wide an area as possible of the main surface of the diaphragm, from the fixed end to the free end, in order to obtain the maximum output (displacement of the diaphragm) for the applied voltage.
  • the vibrating membrane will be displaced significantly during resonance, resulting in significant stress.
  • it is necessary to suppress the displacement and stress of the vibrating membrane in a resonance mode (hereinafter sometimes referred to as the "butterfly mode") characterized by the shape of the displacement of the vibrating membrane in the direction perpendicular to the direction from the fixed end to the free end.
  • the purpose of this disclosure is to provide a piezoelectric actuator in which the butterfly mode is suppressed, and a method for manufacturing the same.
  • one aspect of the present disclosure is a piezoelectric actuator with a cantilever structure.
  • the piezoelectric actuator has a vibration membrane with a fixed end and a free end, and first and second main surfaces facing in opposite directions, a membrane support part to which the fixed end is connected, a piezoelectric element on the first main surface, and a protrusion protruding from the second main surface and intersecting the direction connecting the fixed end and the free end.
  • the ratio of the distance from the fixed end to the center of gravity of the protrusion to the distance from the fixed end to the free end is in the range of 0.60 to 0.75.
  • Another aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a piezoelectric actuator according to one aspect.
  • the manufacturing method involves forming a piezoelectric element on a first main surface, and selectively etching the substrate from the second main surface side to form a vibration membrane, membrane support portion, and protrusion portion.
  • FIG. 1A is a plan view showing the configuration of a piezoelectric actuator 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric actuator 100 taken along the IB-IB section of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a graph showing the results of calculating the resonant frequency at which the butterfly mode occurs by changing the ratio (r/L).
  • FIG. 3 is a graph showing the results of calculating the maximum value of stress generated in the diaphragm 1 by changing the ratio (r/L).
  • FIG. 4 is a graph showing the results of calculating the maximum displacement of the diaphragm 1 while changing the ratio (r/L).
  • FIG. 5 is a plan view showing a first example of the shape of the protrusion 71 of the piezoelectric actuator 100.
  • FIG. 6 is a plan view showing a second embodiment of the shape of the protrusion 72 of the piezoelectric actuator 100.
  • FIG. 7 is a plan view showing a third embodiment of the shape of the protrusion 73 of the piezoelectric actuator 100.
  • FIG. 8 is a plan view showing a fourth embodiment of the shape of the protrusion 74 of the piezoelectric actuator 100.
  • FIG. 9 is a plan view showing the shape of the protrusion 75 of the piezoelectric actuator 100 according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing the shape of the protrusion 76 of the piezoelectric actuator 100 according to a sixth embodiment.
  • FIG. 11 is a contour diagram showing the displacement shape of the diaphragm 1 when it is resonating in the first butterfly mode BF1.
  • FIG. 12 is a contour diagram showing the displacement shape of the diaphragm 1 when it is resonating in the second butterfly mode BF2.
  • the Si active layer of the SOI substrate can be used as the diaphragm 1 and upper layer 2b, and the Si support substrate of the SOI substrate can be used as the lower layer 2a and protrusion 7.
  • the piezoelectric element 3 has a laminated structure consisting of a pair of electrodes and a piezoelectric film sandwiched between the pair of electrodes.
  • Each of the pair of electrodes is formed from a thin film of a conductive metal such as aluminum (Al) or copper (Cu).
  • the lower electrode of the pair of electrodes may have a laminated structure in which titanium (Ti) and platinum (Pt) are laminated in this order.
  • the upper electrode of the pair of electrodes may have a laminated structure in which iridium oxide (IrO2) and iridium (Ir) are laminated in this order.
  • a lower electrode, a piezoelectric film, and an upper electrode are formed in this order on the first main surface 1A of the vibration membrane 1.
  • the lower electrode and upper electrode are formed, for example, by sputtering.
  • the piezoelectric film is formed, for example, by the sol-gel method, but may also be formed by sputtering.
  • the lower electrode, piezoelectric film, and upper electrode are selectively etched to achieve the desired final shape. In this way, the piezoelectric element 3 is formed.
  • the piezoelectric actuator 100 has multiple resonant frequencies, i.e., multiple resonant modes.
  • the displacement shape of the diaphragm 1 differs for each resonant mode.
  • the piezoelectric actuator 100 has a resonance mode (butterfly mode) characterized by the shape of the displacement of the diaphragm 1 in the direction (Y direction) perpendicular to the direction (X direction) from the fixed end 1a toward the free end 1b.
  • Figure 11 is a contour diagram showing the displacement shape of the diaphragm 1 when resonating in the first butterfly mode BF1, as an example of a butterfly mode.
  • the "first butterfly mode BF1" is a resonance mode among butterfly modes in which the diaphragm 1 bends in the short direction (Y direction) at the free end 1b.
  • Figure 12 is a contour diagram showing the displacement shape of the diaphragm 1 when resonating in the second butterfly mode BF2, as another example of a butterfly mode.
  • the "second butterfly mode BF2" is a resonance mode in which the diaphragm 1 bends in the short-side direction (Y direction) at positions in the X direction of the diaphragm 1 excluding the free end 1b. As shown in Figure 12, the diaphragm 1 bends in the short-side direction (Y direction) at a position closer to the fixed end 1a than the free end 1b (hereinafter referred to as the "middle portion 1c").
  • first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2 a contour diagram showing the diaphragm 1 bending only in the short direction (Y direction) is shown.
  • first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2 may also occur in combination with a bending mode in which the diaphragm 1 bends in the long direction (X direction).
  • butterfly modes may also occur simultaneously at multiple positions in the short direction (X direction) of the diaphragm 1, such as when the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2 occur simultaneously.
  • the inventors of the present application calculated the operation of the piezoelectric actuator 100 according to this embodiment.
  • the calculation results are shown in FIGS. 2 to 4.
  • the operation calculation was performed on a model of the piezoelectric actuator 100 including a vibration membrane 1 having the following dimensions (1) to (3): "W” indicates the width (length in the Y direction) of the vibration membrane 1, “L” indicates the length (length in the X direction) of the vibration membrane 1, and “hs” indicates the thickness (length in the Z direction) of the vibration membrane 1.
  • BF1-1 First model first butterfly mode BF1 BF1-2: 2nd model 1st butterfly mode BF1 BF1-3: 3rd model 1st butterfly mode BF1 BF2-1: 1st model 2nd butterfly mode BF2 BF2-2: Second model, second butterfly mode BF2 BF2-3: 3rd model 2nd butterfly mode BF2
  • Figure 2 is a graph showing the results of calculating the resonant frequency at which each butterfly mode occurs in each model by changing the ratio (r/L).
  • the horizontal axis shows the ratio (r/L).
  • the vertical axis shows the normalized resonant frequency. Specifically, the vertical axis shows the normalized resonant frequency value, with the resonant frequency at which the first butterfly mode BF1 occurs when the ratio (r/L) is 0 being set to 1.
  • a range including C1 and C2 where the ratio (r/L) is near 0.7 is desirable.
  • the protrusions 7 should be positioned so that the ratio (r/L) is in the range of 0.65 to 0.75. This makes it possible to simultaneously set high the generation frequencies of both the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode. This reduces the displacement and stress of the diaphragm 1 in both the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2. Furthermore, by increasing the width W of the diaphragm 1, it is possible to set even higher the generation frequencies of both the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2.
  • Figure 3 is a graph showing the results of calculating the maximum stress generated in the diaphragm 1 when each butterfly mode occurs in each model.
  • the horizontal axis shows the ratio (r/L).
  • the vertical axis shows the maximum normalized stress value (Normalized maximum stress). Specifically, the vertical axis shows the maximum normalized stress value, where the maximum stress value when the first butterfly mode BF1 occurs when the ratio (r/L) is 0 is set to 1.
  • the graphs vary greatly depending on the planar dimensions of the diaphragm 1 (W/L: aspect ratio), and that the thickness (hs) of the diaphragm 1 does not have much effect on the maximum stress value.
  • the maximum stress value when the first butterfly mode BF1 occurs decreases as the ratio (r/L) increases.
  • the maximum stress value when the second butterfly mode BF2 occurs increases as the ratio (r/L) increases.
  • the graphs for the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2 intersect at points C3 and C4, near where the ratio (r/L) is 0.65.
  • the maximum stress values for both the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2 reach their minimum values at the intersection points C3 and C4.
  • a range including points C3 and C4 where the ratio (r/L) is near 0.65 is desirable.
  • the protrusions 7 should be positioned so that the ratio (r/L) is between 0.60 and 0.70. This makes it possible to simultaneously reduce the maximum stress values in both the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2.
  • the maximum stress value at the intersection point C3 is smaller than that at the intersection point C4. Therefore, by widening the width W of the diaphragm 1, it is possible to further reduce the maximum stress values in both the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2.
  • Figure 4 is a graph showing the results of calculating the maximum displacement that occurs in the diaphragm 1 when each butterfly mode occurs in each model.
  • the horizontal axis shows the ratio (r/L).
  • the vertical axis shows the normalized maximum displacement. Specifically, the vertical axis shows the maximum displacement normalized by setting the maximum displacement when the first butterfly mode BF1 occurs when the ratio (r/L) is 0 to 1.
  • a range including points C5 and C6 where the ratio (r/L) is near 0.70 is desirable.
  • the protrusions 7 should be positioned so that the ratio (r/L) is between 0.65 and 0.75. This makes it possible to simultaneously reduce the maximum displacement in both the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2.
  • the maximum stress value at the intersection point C5 is smaller than that at the intersection point C6. Therefore, by widening the width W of the diaphragm 1, it is possible to further reduce the maximum displacement in both the first butterfly mode BF1 and the second butterfly mode BF2.
  • the fourth embodiment will be described with reference to Figure 8.
  • the protrusion 74 in the fourth embodiment is linear when viewed from the normal direction (Z direction) of the second main surface 1B.
  • Both ends 74a, 74b of the protrusion 71 in the Y direction are located inside the outer edge of the vibration membrane 1 and have a curved shape.
  • the ends 74a, 74b of the protrusion 74 do not have corners. This makes it possible to avoid stress concentration on the ends 74a, 74b.
  • the sixth embodiment will be described with reference to Figure 10.
  • the shape of the protrusion 76 in the sixth embodiment is convex toward the fixed end 1a when viewed from the normal direction (Z direction) of the second main surface 1B.
  • the protrusion 76 has a curved shape, which makes it possible to avoid stress concentration.
  • Both ends 76a, 76b of the protrusion 76 in the Y direction are located inside the outer edge of the vibration membrane 1 and have a curved shape.
  • the protrusion 76 has no corners, which makes it possible to avoid stress concentration at the ends 76a, 76b.
  • the inventors of the present application compared the planar shapes of the protrusions 7: a straight shape (first and fourth examples), a convex shape on the free end 1b side (second and fifth examples), and a convex shape on the fixed end 1a side (third and sixth examples), and obtained the following results:
  • a straight shape can increase the resonance frequency and reduce the maximum displacement compared to a convex shape on the free end 1b side or a convex shape on the fixed end 1a side.
  • a convex shape on the free end 1b side can reduce the maximum stress compared to a straight shape or a convex shape on the fixed end 1a side.
  • the piezoelectric actuator 100 having a cantilever structure includes a vibration membrane 1 having a fixed end 1a and a free end 1b, and having a first main surface 1A and a second main surface 1B facing in opposite directions, a membrane support portion 2 to which the fixed end 1a is connected, a piezoelectric element 3 on the first main surface 1A, and protrusions 7, 71-76 (ribs) protruding from the second main surface 1B and intersecting the direction connecting the fixed end 1a and the free end 1b (X direction).
  • the ratio (r/L) of the distance r from the fixed end 1a to the center of gravity position 7a of the protrusions 7, 71-76 to the distance L from the fixed end 1a to the free end 1b is in the range of 0.60 to 0.75.
  • Piezoelectric actuator 100 of Appendix 1 can reduce the maximum stress and maximum displacement applied to vibrating membrane 1 in butterfly modes BF1 and BF2. Furthermore, because the frequency at which butterfly modes BF1 and BF2 occur can be increased, this frequency can be shifted to the higher frequency side of the operating frequency band of piezoelectric actuator 100. This reduces the displacement of vibrating membrane 1 when butterfly modes BF1 and BF2 occur. Therefore, butterfly modes BF1 and BF2 can be suppressed. As the vibrating membrane 1 becomes thinner, uneven (wavy) initial deflection caused by thermal stress, etc., increases, inhibiting the up and down vibration of the cantilever. Therefore, by providing protrusions 7, 71-76, the rigidity of the cantilever is increased, suppressing the initial deflection. Furthermore, the equivalent mass of the cantilever increases, allowing for an increase in the amount of displacement.
  • the ratio (r/L) may be in the range of 0.60 to 0.70, which further reduces the maximum stress applied to the vibrating membrane 1 in the butterfly modes BF1 and BF2.
  • the ratio (r/L) may be in the range of 0.65 or more and 0.75 or less. This makes it possible to further reduce the maximum displacement of the vibrating membrane 1 in the butterfly modes BF1 and BF2. Furthermore, since the frequency at which the butterfly modes BF1 and BF2 occur can be increased, this frequency can be shifted to the higher frequency side within the operating frequency band of the piezoelectric actuator 100. This makes it possible to reduce the amount of displacement when the butterfly modes BF1 and BF2 occur.
  • the protrusions 72 and 75 have a convex shape facing the free end 1b when viewed from the normal direction (Z direction) of the second main surface 1B.
  • the piezoelectric actuator 100 includes a vibrating membrane 1 having a fixed end 1a and a free end 1b, a first main surface 1A and a second main surface 1B facing in opposite directions, a membrane support portion 2 to which the fixed end 1a is connected, a piezoelectric element 3 on the first main surface 1A, and protrusions 7, 71-76 (ribs) protruding from the second main surface 1B and intersecting the direction connecting the fixed end 1a and the free end 1b (X direction).
  • a method for manufacturing the piezoelectric actuator 100 having a cantilever structure includes forming the piezoelectric element 3 on the surface of a substrate, and selectively etching the substrate to form the vibrating membrane 1, the membrane support portion 2, and the protrusions 7, 71-76.
  • the ratio (r/L) of the distance (r) from the fixed end 1a to the center of gravity position 7a of the protrusions 7, 71-76 relative to the distance (L) from the fixed end 1a to the free end 1b is in the range of 0.60 to 0.75.
  • the maximum stress and maximum displacement applied to the vibrating membrane 1 in the butterfly modes BF1 and BF2 can be reduced.
  • the rigidity of the cantilever is increased, thereby suppressing the initial deflection.
  • the equivalent mass of the cantilever is increased, thereby increasing the amount of displacement.

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Abstract

カンチレバー構造を有する圧電アクチュエータは、固定端と自由端を有し、互いに逆方向を向く第１主面及び第２主面を有する振動膜と、固定端が連結された膜支持部と、第１主面上の圧電素子と、第２主面から突出し、固定端と自由端を結ぶ方向（Ｘ方向）に交差する突起部とを有する。固定端から自由端までの距離に対する固定端から突起部の重心位置までの距離の割合（ｒ／Ｌ）が、０．６０以上０．７５以下の範囲である。

Description

圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法
　本開示は、圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法に関する。
　従来から、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（特許文献１参照）。音波を送信するスピーカとして利用可能なカンチレバー型の圧電アクチュエータは、印加される電圧に対して最大の出力（振動膜の変位）を得るために、固定端から自由端に至る振動膜の主面の可能な限り広い領域に圧電体を配置している。
特開2021-52305号公報
［概要］
　圧電アクチュエータの動作周波数帯に、圧電アクチュエータに固有な共振周波数が含まれると、共振時に振動膜が大きく変位して大きな応力が加わる。特に、固定端から自由端に向かう方向に垂直な方向における振動膜の変位の形状に特徴を有する共振モード（以後、「バタフライモード」と呼ぶ場合がある。）における振動膜の変位及び応力を抑制することが求められている。
　本開示の目的は、バタフライモードが抑制された圧電アクチュエータ及びその製造方法を提供することにある。
　上述した課題を解決するために、本開示の一態様は、カンチレバー構造を有する圧電アクチュエータである。圧電アクチュエータは、固定端と自由端を有し、互いに逆方向を向く第１主面及び第２主面を有する振動膜と、固定端が連結された膜支持部と、第１主面上の圧電素子と、第２主面から突出し、固定端と自由端を結ぶ方向に交差する突起部とを有する。固定端から自由端までの距離に対する固定端から突起部の重心位置までの距離の割合が、０．６０以上０．７５以下の範囲である。
　本開示の他の一態様は、一態様に係わる圧電アクチュエータの製造方法である。製造方法は、第１主面上に圧電素子を形成し、基板を第２主面側から選択的にエッチングすることにより、振動膜、膜支持部、及び突起部を形成する。
図１Ａは、第１実施形態に係る圧電アクチュエータ１００の構成を示す平面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＩＢ―ＩＢ切断面に沿った圧電アクチュエータ１００の構成を示す断面図である。 図２は、割合（ｒ／Ｌ）を変化させて、バタフライモードが発生する共振周波数を計算した結果を示すグラフである。 図３は、割合（ｒ／Ｌ）を変化させて、振動膜１に生じる応力の最大値を計算した結果を示すグラフである。 図４は、割合（ｒ／Ｌ）を変化させて、振動膜１の変位量の最大値を計算した結果を示すグラフである。 図５は、圧電アクチュエータ１００の突起部７１の形状の第１実施例を示す平面図である。 図６は、圧電アクチュエータ１００の突起部７２の形状の第２実施例を示す平面図である。 図７は、圧電アクチュエータ１００の突起部７３の形状の第３実施例を示す平面図である。 図８は、圧電アクチュエータ１００の突起部７４の形状の第４実施例を示す平面図である。 図９は、圧電アクチュエータ１００の突起部７５の形状の第５実施例を示す平面図である。 図１０は、圧電アクチュエータ１００の突起部７６の形状の第６実施例を示す平面図である。 図１１は、第１バタフライモードＢＦ１で共振している時の振動膜１の変位形状を示すコンター図である。 図１２は、第２バタフライモードＢＦ２で共振している時の振動膜１の変位形状を示すコンター図である。
［詳細な説明］
　以下、複数の実施形態に係わる圧電アクチュエータ及び圧電アクチュエータの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の設置位置及び接続形態は、一例であり、本開示に限定する主旨ではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。さらに、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。また、以下の実施形態及びその変形例には、同様の構成要素が含まれている場合があり、同様の構成要素には共通の符号を付与し、重複する説明を省略する。
　図１Ａは、第１実施形態に係る圧電アクチュエータ１００の構成を示す平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＩＢ―ＩＢ切断面に沿った圧電アクチュエータ１００の構成を示す断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態に係る圧電アクチュエータ１００は、振動膜１と、膜支持部２と、圧電素子３と、突起部７（リブ）とを少なくとも有する。
　振動膜１は、膜支持部２に連結された固定端１ａと、膜支持部２に対して自由に変位可能な自由端１ｂとを有する。振動膜１は、可撓性のある薄膜であり、単結晶シリコンからなる。固定端１ａは、振動膜１の一の端部１ａであり、自由端１ｂは、端部１ａに対向する振動膜１の他の端部１ｂである。振動膜１の平面形状は特に限定されないが、例えば、図１Ａに示すように方形状の形状を有する。この場合、固定端１ａは、４辺の内の１つの辺に位置し、自由端１ｂは、この１つの辺と向かい合う辺に位置する。
　振動膜１の固定端１ａ及び自由端１ｂの位置は、振動膜１の長手方向（Ｘ方向）の端部及び短手方向（Ｙ方向）の端部のいずれであっても構わない。図１Ａ及び図１Ｂには、固定端１ａ及び自由端１ｂが振動膜１の長手方向（Ｘ方向）の端部である場合を示す。振動膜１の第１主面１Ａにおいて、長手方向に垂直な方向（Ｙ方向）は振動膜１の短手方向である。振動膜１のＸ方向の長さ（Ｌ）及び振動膜１のＹ方向の幅（Ｗ）は特に限定されない。例えば、振動膜１の長さ（Ｌ）は３ｍｍであり、振動膜１の幅（Ｗ）は２ｍｍである。
　膜支持部２は、図１Ａに示す平面視において、振動膜１の周囲を取り囲む枠状の形状を有している。振動膜１の固定端１ａ（１辺）を除く振動膜１の外周（３辺）と膜支持部２の内周との間にはスリット５（空隙）が形成されている。固定端１ａが膜支持部２に固定された振動膜１は、スリット５によって膜支持部２に対して自由に弾性変形することが可能となる。
　膜支持部２には、振動膜１の固定端１ａが連結されている。膜支持部２は、図１Ｂに示すように、振動膜１と同じＺ方向（膜厚方向）の位置に配置された上層部２ｂと、突起部７と同じＺ方向の位置に配置された下層部２ａとの積層構造を有する。Ｚ方向は、振動膜１の第１主面１Ａの法線方向である。
　振動膜１は、互いに逆方向を向く第１主面１Ａ及び第２主面１Ｂを有する。突起部７（リブ）は、第２主面１Ｂから突出し、固定端１ａと自由端１ｂを結ぶ方向に交差している。突起部７は、第１主面１Ａの法線方向（Ｚ方向）から見て、Ｙ方向に直線状に延伸され、振動膜１のＹ方向の両端部まで達している。Ｙ方向に直線状な形状を有しているため、突起部７のＸ方向の重心位置７ａは、突起部７のＸ方向の中心位置と一致している。また、突起部７は、第２主面１Ｂに対して垂直な方向（－Ｚ方向）に突出している。
　振動膜１、膜支持部２、及び突起部７は、１つのシリコン基板から同時に形成することができる。先ず、第１主面１Ａから、固定端１ａを除く振動膜１の周囲（３辺）と上層部２ｂとの間のシリコン基板をエッチングする。これにより、振動膜１の周囲（３辺）と上層部２ｂとの間が分離され、スリット５が形成される。その後、シリコン基板をその下面側（下層部２ａ側）から選択的にエッチングすることにより、図１Ｂに示すように、下層部２ａと振動膜１とで囲まれた空洞（キャビティ）及び突起部７が同時に形成される。
　具体的には、シリコン基板の下面にシリコン酸化膜からなるマスク材を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて、下層部２ａ及び突起部７が形成される領域に選択的にマスクパターンを形成する。マスクパターンをエッチングマスクに用いて、シリコン基板をエッチングすることにより、下層部２ａ及び突起部７を除くシリコン基板をエッチングして、空洞（キャビティ）及び突起部７を形成することができる。
　なお、シリコン基板としてＳＯＩ基板を用いた場合、ＳＯＩ基板のＳｉ活性層を振動膜１及び上層部２ｂとして用い、ＳＯＩ基板のＳｉ支持基板を下層部２ａ及び突起部７として用いることができる。
　圧電素子３は、振動膜１の第１主面１Ａ上に配置されている。なお、実際には、振動膜１と圧電素子３とは異なる工程によって、各々の外形がパターニングされる。マスク合わせ精度などのパターン加工精度上の制限により、振動膜１の第１主面１Ａ上に形成される圧電素子３の最大の外形は、振動膜１の外形に対して一定のマージンと取って狭くなる。図１Ａ及び図１Ｂでは、振動膜１及び圧電素子３を覆う保護膜などは省略している。
　圧電アクチュエータ１００は、膜支持部２の強度を補強するためのシリコン（Ｓｉ）サブフレーム４を備えていてもよい。Ｓｉサブフレーム４は、膜支持部２の上端部に連結される。
　図１Ｂには示していないが、圧電素子３は、一対の電極と一対の電極の間に挟まれた圧電膜との積層構造を有する。一対の電極のそれぞれは、例えばアルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）などの導電性を有する金属の薄膜により形成されている。或いは、一対の電極のうち下部電極は、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）の順に積層した積層構造を有していてもよい。一対の電極のうち上部電極は、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、イリジウム（Ｉｒ）の順に積層した積層構造を有していてもよい。圧電膜は、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。圧電膜は、チタン酸ジルコン酸鉛以外にも、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又はチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（ＫＮＮ）などを用いてもよい。
　振動膜１の第１主面１Ａ上に、下部電極、圧電膜および上部電極が順に形成される。下部電極および上部電極は、たとえば、スパッタ法によって形成される。圧電膜は、たとえば、ゾルゲル法によって形成されるが、スパッタ法によって形成してもよい。
　圧電膜のゾルゲル法では、ＰＺＴを含む前駆体溶液の塗布膜をゲル化させて形成されるゲル化膜を、下部電極上に１または複数枚積層した後に熱処理して本焼成させる本焼成工程を行って圧電膜を形成する。ゾルゲル法は、通常、高温条件下（たとえば、本焼成工程では、７００℃程度）で行われ、その後、膜が冷却される。この冷却の際に膜が収縮するため、圧電膜は、引張応力を有することになる。
　その後、下部電極、圧電膜および上部電極が所定の最終形状となるように、選択的にエッチングされる。こうして、圧電素子３が形成される。
　圧電素子３の一対の電極に交流電圧を印加すると、一対の電極の間に電界が生じる。この電界により、圧電膜はＸＹ平面に平行な方向へ伸縮又は拡張し、振動膜１の自由端１ｂ側がＺ方向又はその逆方向へ反るように変位する。電圧を繰り返し印加することで、振動膜１は、Ｚ方向への変位及びＺ方向の反対方向への変位を交互に繰り返す。この振動膜１の振動により、振動膜１の周囲の空気が振動し、空気の振動が可聴域の音波又は超音波として出力される。
　交流電圧の周波数を変化させると、特定の周波数において振動膜１が共振する。この時に、振動膜１の変位量が極大値を取る。圧電アクチュエータ１００は、複数の共振周波数、即ち、複数の共振モードを有する。振動膜１の変位形状は、共振モード毎に異なる。
　圧電アクチュエータ１００が有する共振モードには、固定端１ａから自由端１ｂに向かう方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）における振動膜１の変位の形状に特徴を有する共振モード（バタフライモード）がある。図１１は、バタフライモードの一例として、第１バタフライモードＢＦ１で共振している時の振動膜１の変位形状を示すコンター図である。「第１バタフライモードＢＦ１」とは、バタフライモードのうち、自由端１ｂにおいて振動膜１が短手方向（Ｙ方向）に曲がる共振モードである。自由端１ｂを成す振動膜１の１辺の中央部分１ｂ－１が枠６よりも＋Ｚ方向／－Ｚ方向に変位し、自由端１ｂを成す振動膜１の１辺の両端部分１ｂ－２、１ｂ－３が枠６よりも－Ｚ方向／＋Ｚ方向に変位する。なお、枠６は、Ｚ座標が０の位置のＸＹ平面を示している。中央部分１ｂ－１と両端部分１ｂ－２、１ｂ－３が交互に－Ｚ方向／＋Ｚ方向に変位することにより、振動膜１は第１バタフライモードＢＦ１で共振する。
　図１２は、バタフライモードの他の例として、第２バタフライモードＢＦ２で共振している時の振動膜１の変位形状を示すコンター図である。「第２バタフライモードＢＦ２」とは、バタフライモードのうち、自由端１ｂを除いた振動膜１のＸ方向の位置において、振動膜１が短手方向（Ｙ方向）に曲がる共振モードである。図１２に示すように、自由端１ｂよりも固定端１ａ側の位置（以後、「中間部１ｃ」と呼ぶ）において、振動膜１が短手方向（Ｙ方向）に曲がっている。中間部１ｃの中央部分１ｃ－１が枠６よりも＋Ｚ方向／－Ｚ方向に変位し、中間部１ｃの両端部分１ｃ－２、１ｃ－３が枠６よりも－Ｚ方向／＋Ｚ方向に変位する。中央部分１ｃ－１と両端部分１ｃ－２、１ｃ－３が交互に－Ｚ方向／＋Ｚ方向に変位することにより、振動膜１は第２バタフライモードＢＦ２で共振する。
　なお、ここでは、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２を説明するために、振動膜１が短手方向（Ｙ方向）のみに曲がるコンター図を示した。しかし、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２は、振動膜１が長手方向（Ｘ方向）に曲がる曲げモード等と組み合わせて発生する場合もある。また、第１バタフライモードＢＦ１と第２バタフライモードＢＦ２が同時に発生する場合等、振動膜１の短手方向（Ｘ方向）の複数の位置においてバタフライモードが同時に発生する場合もある。
　本実施形態に係わる圧電アクチュエータ１００では、これら様々なバタフライモードを抑制するために、突起部７（リブ）を所定の位置に配置している。具体的には、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、固定端１ａから自由端１ｂまでの距離（Ｌ）に対する固定端１ａから突起部７の重心位置７ａまでの距離（ｒ）の割合（ｒ／Ｌ）は、０．６０以上０．７５以下の範囲である。この範囲になるように突起部７を配置することにより、バタフライモードを抑制することができる。
　バタフライモードの抑制という技術的な効果は、次の２つの技術的な作用によって実現される。第１の作用は、突起部７を上記した範囲に配置することにより、上記したバタフライモード発生時の振動膜１の最大変位及び応力の最大値を極小化することである。第２の作用は、突起部７を上記した範囲に配置することにより、バタフライモードが発生する共振周波数を上げて圧電アクチュエータの動作周波数帯から外す方向に移動させることである。これらの作用により、バタフライモードの発生を抑制し、バタフライモードが発生しても振動膜１の変位及び応力を低減する、即ち、バタフライモードを抑制することができる。
　本願の発明者らは、これらの突起部７による技術的な作用効果を確認するため、本実施形態に係わる圧電アクチュエータ１００の動作を計算した。図２～図４にその計算結果を示す。動作計算は、次の（１）～（３）の寸法を有する振動膜１を備える圧電アクチュエータ１００のモデルについて実施した。「Ｗ」は振動膜１の幅（Ｙ方向の長さ）を示し、「Ｌ」は振動膜１の長さ（Ｘ方向の長さ）を示し、「ｈｓ」は振動膜１の厚さ（Ｚ方向の長さ）を示す。なお、計算の条件として、突起部７の幅（Ｙ方向の長さ）は、振動膜１の幅Ｗと等しく設定し、突起部７のＸ方向の長さは１００μｍに固定し、突起部７の高さ（Ｚ方向の長さ）は２００μｍに固定した。突起部７までの距離ｒの範囲は、固定端１ａから自由端１ｂまでの距離Ｌの範囲で変化させた。即ち、割合（ｒ／Ｌ）を０～１の範囲で変化させた。
（１）第１モデル（Ｗ：２ｍｍ、Ｌ：３ｍｍ、ｈｓ：８μｍ）
（２）第２モデル（Ｗ：２ｍｍ、Ｌ：３ｍｍ、ｈｓ：１２μｍ）
（３）第３モデル（Ｗ：３ｍｍ、Ｌ：２ｍｍ、ｈｓ：８μｍ）
　図２～図４中の線グラフと上記したモデル及びバタフライモードの種類との関係は次の通りである。
　ＢＦ１－１：第１モデルの第１バタフライモードＢＦ１
　ＢＦ１－２：第２モデルの第１バタフライモードＢＦ１
　ＢＦ１－３：第３モデルの第１バタフライモードＢＦ１
　ＢＦ２－１：第１モデルの第２バタフライモードＢＦ２
　ＢＦ２－２：第２モデルの第２バタフライモードＢＦ２
　ＢＦ２－３：第３モデルの第２バタフライモードＢＦ２
　図２は、割合（ｒ／Ｌ）を変化させて、各モデルにおいて各バタフライモードが発生する共振周波数を計算した結果を示すグラフである。横軸は割合（ｒ／Ｌ）を示す。縦軸は、正規化後の共振周波数（Normalized resonant frequency）である。具体的には、縦軸は、割合（ｒ／Ｌ）が０である場合に第１バタフライモードＢＦ１が発生する共振周波数を１として正規化した共振周波数の値を示す。
　図２に示すように、同じバタフライモードにおけるモデルの違いに着目すると、振動膜１の平面寸法の違い（Ｗ／Ｌ：アスペクト比）によってグラフの傾きが異なり、振動膜１の厚み（ｈｓ）は共振周波数にほとんど影響しないことが分かった。第１バタフライモードＢＦ１が発生する周波数は、割合（ｒ／Ｌ）の増加に従って高くなる。一方、第２バタフライモードＢＦ２が発生する周波数は、割合（ｒ／Ｌ）の増加に従って低くなる。第１バタフライモードＢＦ１のグラフと第２バタフライモードＢＦ２のグラフは、割合（ｒ／Ｌ）が０．７の近傍Ｃ１、Ｃ２で交差する。第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードの双方の共振周波数が、交差点Ｃ１、Ｃ２において極大値となる。
　よって、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の発生周波数を高くするには、割合（ｒ／Ｌ）が０．７の近傍Ｃ１、Ｃ２を含む範囲が望ましい。具体的には、割合（ｒ／Ｌ）が０．６５以上０．７５以下の範囲になるように突起部７を配置すればよい。これにより、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードの双方の発生周波数を同時に高く設定することができる。よって、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方における振動膜１の変位及び応力を低減することができる。また、振動膜１の幅Ｗを広くすることで、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の発生周波数を更に高く設定することができる。
　図３は、各モデルで各バタフライモードが発生している時の、振動膜１に生じる応力の最大値を計算した結果を示すグラフである。横軸は、割合（ｒ／Ｌ）を示す。縦軸は、正規化後の応力の最大値（Normalized maximum stress）を示す。具体的には、縦軸は、割合（ｒ／Ｌ）が０である場合の第１バタフライモードＢＦ１発生時における応力の最大値を１として正規化した応力の最大値を示す。
　図３に示すように、同じバタフライモードにおけるモデルの違いに着目すると、振動膜１の平面寸法の違い（Ｗ／Ｌ：アスペクト比）によってグラフが大きく異なり、振動膜１の厚み（ｈｓ）は応力の最大値にあまり影響しないことが分かった。第１バタフライモードＢＦ１発生時の応力の最大値は、割合（ｒ／Ｌ）の増加に従って小さくなる。一方、第２バタフライモードＢＦ２発生時の応力の最大値は、割合（ｒ／Ｌ）の増加に従って大きくなる。第１バタフライモードＢＦ１のグラフと第２バタフライモードＢＦ２のグラフは、割合（ｒ／Ｌ）が０．６５の近傍Ｃ３、Ｃ４で交差する。第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の応力の最大値が、交差点Ｃ３、Ｃ４において極小値となる。
　よって、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の応力の最大値を小さくするには、割合（ｒ／Ｌ）が０．６５の近傍Ｃ３、Ｃ４を含む範囲が望ましい。具体的には、割合（ｒ／Ｌ）が０．６０以上０．７０以下の範囲になるように突起部７を配置すればよい。これにより、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の応力の最大値を同時に小さくすることができる。また、交差点Ｃ３の応力の最大値は、交差点Ｃ４よりも小さい。よって、振動膜１の幅Ｗを広くすることで、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の応力の最大値を更に小さくすることができる。
　図４は、各モデルで各バタフライモードが発生している時の、振動膜１に生じる最大変位を計算した結果を示すグラフである。横軸は、割合（ｒ／Ｌ）を示す。縦軸は、正規化後の最大変位（Normalized maximum displacement）を示す。具体的には、縦軸は、割合（ｒ／Ｌ）が０である場合の第１バタフライモードＢＦ１発生時における最大変位を１として正規化した最大変位を示す。
　図４に示すように、同じバタフライモードにおけるモデルの違いに着目すると、振動膜１の平面寸法の違い（Ｗ／Ｌ：アスペクト比）によってグラフが大きく異なり、振動膜１の厚み（ｈｓ）は最大変位にあまり影響しないことが分かった。第１バタフライモードＢＦ１発生時の最大変位は、割合（ｒ／Ｌ）の増加に従って小さくなる。一方、第２バタフライモードＢＦ２発生時の最大変位は、割合（ｒ／Ｌ）の増加に従って大きくなる。第１バタフライモードＢＦ１のグラフと第２バタフライモードＢＦ２のグラフは、割合（ｒ／Ｌ）が０．７０の近傍Ｃ５、Ｃ６で交差する。第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の最大変位が、交差点Ｃ５、Ｃ６において極小値となる。
　よって、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の最大変位を小さくするには、割合（ｒ／Ｌ）が０．７０の近傍Ｃ５、Ｃ６を含む範囲が望ましい。具体的には、割合（ｒ／Ｌ）が０．６５以上０．７５以下の範囲になるように突起部７を配置すればよい。これにより、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の最大変位を同時に小さくすることができる。また、交差点Ｃ５の応力の最大値は、交差点Ｃ６よりも小さい。よって、振動膜１の幅Ｗを広くすることで、第１バタフライモードＢＦ１及び第２バタフライモードＢＦ２の双方の最大変位を更に小さくすることができる。
　（突起部７の平面形状について）
　突起部７の平面形状について、図５～図１０を参照して複数の実施例（第１実施例～第６実施例）を説明する。図５～図１０は、振動膜１の第２主面１Ｂの構成を示す平面図である。
　図５を参照して、第１実施例を説明する。第１実施例に係わる突起部７１の形状は、図１Ａに示した突起部７と同じように、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、直線状である。突起部７１のＹ方向の両端部７１ａ、７１ｂは、振動膜１の外縁に一致している。つまり、突起部７１は振動膜１の外周まで形成されている。これにより端部７１ａ、７１ｂへの応力の集中を回避できる。
　図６を参照して、第２実施例を説明する。第２実施例に係わる突起部７２の形状は、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、自由端１ｂ側に凸形状である。突起部７２は曲線形状を有している。これにより応力の集中を回避できる。突起部７２のＹ方向の両端部７２ａ、７２ｂは、振動膜１の外縁に一致している。つまり、突起部７２は振動膜１の外周まで形成されている。これにより端部７２ａ、７２ｂへの応力の集中を回避できる。
　図７を参照して、第３実施例を説明する。第３実施例に係わる突起部７３の形状は、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、固定端１ａ側に凸形状である。突起部７３は曲線形状を有している。これにより応力の集中を回避できる。突起部７３のＹ方向の両端部７３ａ、７３ｂは、振動膜１の外縁に一致している。つまり、突起部７３は振動膜１の外周まで形成されている。これにより端部７３ａ、７３ｂへの応力の集中を回避できる。
　図８を参照して、第４実施例を説明する。第４実施例に係わる突起部７４は、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、直線状である。突起部７１のＹ方向の両端部７４ａ、７４ｂは、振動膜１の外縁よりも内側に位置し、曲線形状を有している。つまり、突起部７４の端部７４ａ、７４ｂは、角部を有していない。これにより端部７４ａ、７４ｂへの応力の集中を回避できる。
　図９を参照して、第５実施例を説明する。第５実施例に係わる突起部７５の形状は、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、自由端１ｂ側に凸形状である。突起部７５は曲線形状を有している。これにより応力の集中を回避できる。突起部７５のＹ方向の両端部７５ａ、７５ｂは、振動膜１の外縁よりも内側に位置し、曲線形状を有している。つまり、突起部７５は、角部を有していない。これにより端部７５ａ、７５ｂへの応力の集中を回避できる。
　図１０を参照して、第６実施例を説明する。第６実施例に係わる突起部７６の形状は、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、固定端１ａ側に凸形状である。突起部７６は曲線形状を有している。これにより応力の集中を回避できる。突起部７６のＹ方向の両端部７６ａ、７６ｂは、振動膜１の外縁よりも内側に位置し、曲線形状を有している。つまり、突起部７６は、角部を有していない。これにより端部７６ａ、７６ｂへの応力の集中を回避できる。
　本願の発明者らは、突起部７の平面形状として、直線状（第１実施例及び第４実施例）、自由端１ｂ側に凸形状（第２実施例及び第５実施例）、及び固定端１ａ側に凸形状（第３実施例及び第６実施例）を比較検討し、次の結果を得た。即ち、自由端１ｂ側に凸形状及び固定端１ａ側に凸形状に比べて直線状の方が、共振周波数を高くして、最大変位量を低くすることができる。直線状及び固定端１ａ側に凸形状に比べて自由端１ｂ側に凸形状の方が、最大応力を低くすることができる。
　以上、本開示について詳細に説明したが、当業者にとっては、本開示が本開示中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。１実施形態の１つ又は複数の要素を別の実施形態の１つ又は複数の要素と組み合わせることができる。本開示は、請求の範囲の記載により定まる本開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本開示の記載は、例示説明を目的とするものであり、本開示に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
　（付記）
　本開示から把握できる技術的思想を以下に記載する。なお、付記に記載される構成要素には、実施形態中の対応する構成要素の参照符号が付されている。参照符号は、理解の補助のために例として示すものであり、各付記に記載された構成要素は、参照符号で示される構成要素に限定されるべきではない。
　＜付記１＞
　カンチレバー構造を有する圧電アクチュエータ１００は、固定端１ａと自由端１ｂを有し、互いに逆方向を向く第１主面１Ａ及び第２主面１Ｂを有する振動膜１と、固定端１ａが連結された膜支持部２と、第１主面１Ａ上の圧電素子３と、第２主面１Ｂから突出し、固定端１ａと自由端１ｂを結ぶ方向（Ｘ方向）に交差する突起部７、７１～７６（リブ）とを有する。固定端１ａから自由端１ｂまでの距離Ｌに対する固定端１ａから突起部７、７１～７６の重心位置７ａまでの距離ｒの割合（ｒ／Ｌ）が、０．６０以上０．７５以下の範囲である。
　付記１の圧電アクチュエータ１００によれば、バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２において振動膜１に加わる最大応力及び最大変位量を低減することができる。また、バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２が発生する周波数を高くすることができるので、当該周波数を圧電アクチュエータ１００の動作周波数帯のうち高い周波数側へ移動させることができる。これにより、バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２発生時の振動膜１の変位量を低減することができる。よって、バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２を抑制することができる。振動膜１の薄膜化が進むにつれて熱応力等に起因する不均一な（波打つような）初期たわみが大きくなり、カンチレバーの上下振動を阻害していた。そこで、突起部７、７１～７６を設けることにより、カンチレバーの剛性が増加して、初期たわみを抑制することができる。また、カンチレバーの等価質量が増加して変位量を増大させることができる。
　＜付記２＞
　付記１記載の圧電アクチュエータ１００において、割合（ｒ／Ｌ）が０．６０以上０．７０以下の範囲であってもよい。バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２において振動膜１に加わる最大応力を更に低減することができる。
　＜付記３＞
　付記１記載の圧電アクチュエータ１００において、割合（ｒ／Ｌ）が０．６５以上０．７５以下の範囲であってもよい。バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２において振動膜１の最大変位を更に低減することができる。また、バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２が発生する周波数を高くすることができるので、当該周波数を圧電アクチュエータ１００の動作周波数帯のうち高い周波数側へ移動させることができる。これにより、バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２発生時の変位量を低減することができる。
　＜付記４＞
　付記１乃至付記３の何れかに記載の圧電アクチュエータ１００において、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、突起部７、７１、７４の形状は直線状である。
　＜付記５＞
　付記１乃至付記３の何れかに記載の圧電アクチュエータ１００において、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、突起部７２、７５の形状は自由端１ｂ側に凸形状である。
　＜付記６＞
　付記１乃至付記３の何れかに記載の圧電アクチュエータ１００において、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、突起部７３、７６の形状は固定端１ａ側に凸形状である。
　＜付記７＞
　付記１乃至付記３の何れかに記載の圧電アクチュエータ１００において、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、突起部７、７１～７３は振動膜１の外周まで形成されている。
　＜付記８＞
　付記１乃至付記３の何れかに記載の圧電アクチュエータ１００において、第２主面１Ｂの法線方向（Ｚ方向）から見て、突起部７４～７６の端部７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、７６ａ、７６ｂは曲線形状を有する。
　＜付記９＞
　圧電アクチュエータ１００は、固定端１ａと自由端１ｂを有し、互いに逆方向を向く第１主面１Ａ及び第２主面１Ｂを有する振動膜１と、固定端１ａが連結された膜支持部２と、第１主面１Ａ上の圧電素子３と、第２主面１Ｂから突出し、固定端１ａと自由端１ｂを結ぶ方向（Ｘ方向）に交差する突起部７、７１～７６（リブ）とを有する。カンチレバー構造を有する圧電アクチュエータ１００の製造方法は、基板の表面上に圧電素子３を形成し、基板を選択的にエッチングすることにより、振動膜１、膜支持部２、及び突起部７、７１～７６を形成する。固定端１ａから自由端１ｂまでの距離（Ｌ）に対する固定端１ａから突起部７、７１～７６の重心位置７ａまでの距離（ｒ）の割合（ｒ／Ｌ）が、０．６０以上０．７５以下の範囲である。付記９の製造方法によれば、バタフライモードＢＦ１、ＢＦ２において振動膜１に加わる最大応力及び最大変位を低減することができる。カンチレバーの剛性が増加して、初期たわみを抑制することができる。また、カンチレバーの等価質量が増加して変位量を増大させることができる。
１　振動膜
１ａ　固定端
１Ａ　第１主面
１ｂ　自由端
１Ｂ　第２主面
２　膜支持部
２ａ　下層部
２ｂ　上層部
３　圧電素子
４　サブフレーム
５　スリット
７、７１～７６　突起部
７ａ　重心位置
７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、７６ａ、７６ｂ　端部
１００　圧電アクチュエータ
ＢＦ１　第１バタフライモード（バタフライモード）
ＢＦ２　第２バタフライモード（バタフライモード）
Ｃ１～Ｃ６　交差点
ｒ／Ｌ　割合

Claims (9)

  1. 　カンチレバー構造を有する圧電アクチュエータであって、
    　固定端と自由端を有し、互いに逆方向を向く第１主面及び第２主面を有する振動膜と、
    　前記固定端が連結された膜支持部と、
    　前記第１主面上の圧電素子と、
    　前記第２主面から突出し、前記固定端と自由端を結ぶ方向に交差する突起部と、を有し、
    　前記固定端から前記自由端までの距離に対する前記固定端から前記突起部の重心位置までの距離の割合が、０．６０以上０．７５以下の範囲である、
    圧電アクチュエータ。
  2. 　前記割合が、０．６０以上０．７０以下の範囲である、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
  3. 　前記割合が、０．６５以上０．７５以下の範囲である、請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
  4. 　前記第２主面の法線方向から見て、前記突起部の形状は直線状である、請求項１～３の何れか一項に記載の圧電アクチュエータ。
  5. 　前記第２主面の法線方向から見て、前記突起部の形状は前記自由端側に凸形状である、請求項１～３の何れか一項に記載の圧電アクチュエータ。
  6. 　前記第２主面の法線方向から見て、前記突起部の形状は前記固定端側に凸形状である、請求項１～３の何れか一項に記載の圧電アクチュエータ。
  7. 　前記第２主面の法線方向から見て、前記突起部は前記振動膜の外周まで形成されている、請求項１～６の何れか一項に記載の圧電アクチュエータ。
  8. 　前記第２主面の法線方向から見て、前記突起部の端部は曲線形状を有する、請求項１～６の何れか一項に記載の圧電アクチュエータ。
  9. 　カンチレバー構造を有する圧電アクチュエータの製造方法であって、
    　前記圧電アクチュエータは、
    　固定端と自由端を有し、互いに逆方向を向く第１主面及び第２主面を有する振動膜と、
    　前記固定端が連結された膜支持部と、
    　前記第１主面上の圧電素子と、
    　前記第２主面から突出し、前記固定端と前記自由端を結ぶ方向に交差する突起部と、を有し、
    　前記製造方法は、
    　前記第１主面上に前記圧電素子を形成し、
    　基板を前記第２主面側から選択的にエッチングすることにより、前記振動膜、前記膜支持部、及び前記突起部を形成し、
    　前記固定端から前記自由端までの距離に対する前記固定端から前記突起部の重心位置までの距離の割合が、０．６０以上０．７５以下の範囲である、
    圧電アクチュエータの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006157226A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Hosiden Corp フラットパネルスピーカ
JP2008125005A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Kenwood Corp 音声発生装置
WO2009141912A1 (ja) * 2008-05-23 2009-11-26 日本エムエムアイテクノロジー株式会社 イヤホン装置
WO2015064421A1 (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 Ｎｅｃトーキン株式会社 音響を発生させる装置
JP2015109599A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 Ｎｅｃトーキン株式会社 圧電振動伝達素子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006157226A (ja) * 2004-11-26 2006-06-15 Hosiden Corp フラットパネルスピーカ
JP2008125005A (ja) * 2006-11-15 2008-05-29 Kenwood Corp 音声発生装置
WO2009141912A1 (ja) * 2008-05-23 2009-11-26 日本エムエムアイテクノロジー株式会社 イヤホン装置
WO2015064421A1 (ja) * 2013-10-28 2015-05-07 Ｎｅｃトーキン株式会社 音響を発生させる装置
JP2015109599A (ja) * 2013-12-05 2015-06-11 Ｎｅｃトーキン株式会社 圧電振動伝達素子

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