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MACHINE ELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD meetings

Patent code P07A012507
File No. 0603-56
Posted date Dec 28, 2007
Application number P2006-124251
Publication number P2007-298297A
Patent number P4810661
Date of filing Apr 27, 2006
Date of publication of application Nov 15, 2007
Date of registration Sep 2, 2011
Inventor
  • (In Japanese)蔭山 健介
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人埼玉大学
Title MACHINE ELECTRIC CONVERSION ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easily-miniaturizable machine electric conversion element and its manufacturing method, having low manufacturing cost, high heat resistance and high operation stability.
SOLUTION: A microphone capsule has a constitution equipped with a vibrator (diaphragm) 14 comprising a conductor having a flat vibration surface; a dielectric polarization plate 13 defined by the first flat main plane facing to the vibration surface of the vibrator (diaphragm) 14 and the second main plane facing in parallel to the first flat main plane, and having an aligned polarization direction; a back electrode 12 bonded to the second main plane of the dielectric polarization plate 13; and an induced charge measuring means 21, 9 for measuring the charge induced following displacement of the vibration surface between the vibrator (diaphragm) 14 and the back electrode 12. In this case, the induced charge measuring means 21, 9 includes an amplifier (FET) 21 connected to the back electrode 12, and an output circuit 9 connected to the amplifier (FET) 21.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


ポリカーボネートなどのある種の高分子化合物は、外部から高い電界を加えると、表面に誘導された電荷が、半永久的に保持されるという性質がある。ヘヴィサイトは、このような半永久的に電荷が保持された状態になっている材料を、「エレクトレット」と名付けた。振動板と一体のコイル(ボイスコイル)が磁界の中で動く構造のダイナミックマイクロフォンに対し、エレクトレットコンデンサマイクロフォン(ECM)は、振動板に近接して平行に、エレクトレットが配置されている。そして、振動板が音で振動するとエレクトレットとの距離が変動するので、エレクトレットの帯電状況が変化して音信号を電気の変動として取り出すことができる。しかしこの信号は非常に小さいので、マイクロフォンユニットに内蔵された電界効果トランジスタで増幅するようになっている。



ECMの性能を向上させるためには、高分子フィルムのエレクトレット量(分極量)を増加させることが必要であるが、コロナ放電を使用して高分子をエレクトレット化する手法では,残留分極量は30μC/m2程度が限界となっている。又、ECMの電極間の空間は極めて清浄であることが求められるため、ECMの製造はクリーンルームのような清浄な環境で行われる必要がある。



一方,強誘電材料は,上記のエレクトレットフィルムより1万倍以上もの残留分極を有する材料が存在する。しかし,エレクトレットとして使用するためには、表面に吸着した荷電粒子の影響を取り除く必要がある等の問題がある。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、電気音響変換素子等の、機械的振動を電気信号に変換する機械電気変換素子及びその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
平坦な振動面を有する導電体からなる振動子と、
前記振動面に対向した平坦な第1主面及び該第1主面に平行に対向する第2主面で定義される強誘電体からなる誘電分極板と、
前記第2主面に接合された背面電極と、
前記振動子と前記背面電極との間の電位を測定し、該測定された前記電位を換算して、前記振動面の変位に伴い、前記誘電分極板に誘導される電荷を導出する誘導電荷測定手段
とを備えることを特徴とする機械電気変換素子。

【請求項2】
 
前記強誘電体は、強誘電体の単結晶若しくは多結晶、又は結晶性高分子のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の機械電気変換素子。

【請求項3】
 
前記強誘電体セラミックスは、ペロブスカイト型化合物、タングステンブロンズ構造化合物、ビスマス系層状構造化合物、ウルツ鉱構造結晶、酸化亜鉛、水晶、ロッシェル塩、のいずれかであることを特徴とする請求項2に記載の機械電気変換素子。

【請求項4】
 
前記振動面に絶縁コート膜を有することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の機械電気変換素子。

【請求項5】
 
前記第1主面に絶縁コート膜を有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の機械電気変換素子。

【請求項6】
 
前記振動子、前記誘電分極板及び前記背面電極が導電性のケースに収納されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の機械電気変換素子。

【請求項7】
 
前記誘電分極板及び前記背面電極が導電性のケースに収納され、
前記振動子は、アコースティック・エミッションを行う測定対象物であり、
前記ケースの開口端部が前記測定対象物に接していることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の機械電気変換素子。

【請求項8】
 
前記背面電極と前記ケースの間に樹脂層が挿入されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の機械電気変換素子。

【請求項9】
 
前記振動子の対向する2面の中心面を鏡像面とし、
該鏡像面に関し、前記誘電分極板と鏡像関係になる第2誘電分極板と、
該鏡像面に関し、前記背面電極と鏡像関係になる第2背面電極
とを更に備え、前記誘導電荷測定手段は、前記誘電分極板と前記第2誘電分極板に誘導される電荷を測定することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の機械電気変換素子。

【請求項10】
 
平坦な第1主面及び該第1主面に平行に対向する第2主面で定義される強誘電体からなる誘電分極板の前記第2主面に背面電極を接合する工程と、
前記誘電分極板を、脱分極温度からキュリー温度の間の除電温度まで加熱し、前記誘電分極板の表面に帯電していた電荷を除去する工程と、
平坦な振動面を有する導電体からなる振動子を用意し、前記振動面に前記第1主面が対向するようにして、前記誘電分極板及び前記背面電極を、前記除電温度において、前記振動子と共に導電性のケースに収納し、前記振動子と前記誘電分極板間の空間を密閉する工程と、
前記振動子と前記誘電分極板間の空間を密閉後、前記誘電分極板を室温に戻す工程
とを含むことを特徴とする機械電気変換素子の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006124251thum.jpg
State of application right Registered
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