專利名稱：熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置。詳細(xì)地說，本發(fā)明是通過將熱量加給空氣使空氣大致致密化而發(fā)生聲波的裝置，是涉及到可有效地用于超聲波聲源、揚(yáng)聲器聲源、激發(fā)器等的新的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
周知存在有種種超聲波發(fā)生裝置，這類已有的超聲波發(fā)生裝置，除了采用電火花和應(yīng)用流體振動(dòng)的特殊裝置外，都是利用將種種機(jī)械振動(dòng)變換為空氣振動(dòng)的。在利用這種機(jī)械振動(dòng)的方法中雖有電動(dòng)型、電容器型等，但在超聲波領(lǐng)域，利用壓電元件的則為主流。例如于壓電材料鈦酸鋇的兩面上形成電極，給電極間施加超聲波電信號(hào)，使發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，將此振動(dòng)傳遞給空氣等媒質(zhì)以發(fā)生超聲波。但是利用這種機(jī)械振動(dòng)的聲波發(fā)生裝置由于具有固有的諧振頻率，頻帶窄，易受周圍的環(huán)境(溫度、振動(dòng))等影響，存在有難以微型化、陣列化的問題。
另一方面則提出了完全不伴生機(jī)械振動(dòng)的新的發(fā)生原理的壓力波發(fā)生裝置(特開平11-300274號(hào)公報(bào)，《Nature》400(1999)，853-855)。具體地說，所提出的裝置是由基片、基片上所設(shè)的絕熱層以及設(shè)于絕熱層上電力驅(qū)動(dòng)的發(fā)熱體薄膜構(gòu)成，發(fā)熱體薄膜發(fā)生的熱通過設(shè)置熱導(dǎo)率極小的多孔質(zhì)層與高分子層等絕熱層，加大了發(fā)熱體表面的空氣層的溫度變化以發(fā)生超聲波。這一提出的裝置由于不伴生機(jī)械振動(dòng)，具有頻帶寬、不易受周圍環(huán)境的影響、較易微型化與陣列化等的特征?，F(xiàn)來考察這種熱激發(fā)的壓力發(fā)生裝置的原理，在以交流電施加到電驅(qū)動(dòng)的發(fā)熱體薄膜上時(shí)其表面溫度的變化、設(shè)絕熱層的熱導(dǎo)率為α、單位體積的熱容為C、角頻率為ω、單位面積的能量輸出/輸入為q(ω)[W/cm2]時(shí)，可由下式(1)給定T(ω)=(1-f)/2×1/ωαC×q(ω)---(1)]]>此外，這時(shí)發(fā)生的聲壓由下式(2)給出P(ω)=A×1αC×q(ω)---(2)]]>亦即如圖5所示，根據(jù)發(fā)生超聲波頻率信號(hào)的信號(hào)源供給的頻率f的電流(圖5-a)，從發(fā)熱體薄膜發(fā)生的熱(圖5-b)與周圍媒體空氣進(jìn)行熱交換，導(dǎo)致空氣的溫度變化(圖5-c)。這就產(chǎn)生空氣的疏密波，發(fā)生頻率2f的聲波(圖5-d)。
這里，根據(jù)式(2)，所發(fā)生的聲壓正比于單位面積的能量輸出/輸入q(ω)即正比于輸入功率，可知熱絕緣層的熱導(dǎo)率α、隨單位體積的熱容C愈小而愈大。此外，絕熱層與基片的熱反差起著重要作用。具體地說，設(shè)具有熱導(dǎo)率α、單位體積熱容C的絕熱層的厚度為L(zhǎng)。此時(shí)，在具有α與C都充分大的導(dǎo)熱性基片時(shí)，當(dāng)取下式(3)L＝(2α/ωC)0.5(3)程度的厚度(交流分量的熱擴(kuò)散長(zhǎng)度)時(shí)，發(fā)熱的交流分量絕熱，因發(fā)熱體的熱容發(fā)生的直流分量的熱可高效地逸散到熱傳導(dǎo)性高的基片。
但在上述熱激發(fā)的聲波發(fā)生裝置中，就其多層結(jié)構(gòu)的應(yīng)有狀態(tài)與具體的方式而論，從考慮改進(jìn)它的性能觀點(diǎn)上看，事實(shí)上基本沒有多大發(fā)展前途。此外，在上述的聲波發(fā)生裝置中，雖然具有完全不伴生機(jī)械振動(dòng)的眾多特征，但在要獲得有實(shí)用性的輸出時(shí)，由于增大輸入的電功率而發(fā)生的焦耳熱也增大，發(fā)生了直流分量的熱不能完全釋出而不能增大發(fā)熱體薄膜的溫度變化的問題。
此外，發(fā)生的聲壓級(jí)至多是0.1Pa的程度，屬于不能滿足需要的聲壓級(jí)，因而希望能更進(jìn)一步提高性能。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于對(duì)完全不伴生機(jī)械振動(dòng)的具有眾多特征的熱激發(fā)壓力發(fā)生裝置，提供能謀求顯著改進(jìn)其性能的新的技術(shù)裝置。
本發(fā)明為了解決上述問題，首先是提供這樣熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，它具有導(dǎo)熱的基片、在基片的一側(cè)表面上形成的絕熱層以及形成于絕熱層上能由電力驅(qū)動(dòng)的金屬膜組成的發(fā)熱體薄膜，此熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置的特征在于，設(shè)絕熱層的熱導(dǎo)率為αI而其熱容量為CI時(shí)，成立下述關(guān)系1/100≥αICI/αSCS、且αSCS≥100×108其次提供這樣的上述熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，此導(dǎo)熱基片是由半導(dǎo)體或金屬構(gòu)成，第三提供這樣的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，此導(dǎo)熱基片是由陶瓷基片構(gòu)成。
如上所述的本發(fā)明是發(fā)明人為了解決前述問題，著眼于絕熱層與基片的熱反差，重復(fù)精心研究的結(jié)果而獲得的，是為了使前述的關(guān)系成立，通過選擇導(dǎo)熱的基片與絕熱層的材料，基于使性能改進(jìn)完全未預(yù)料到的新的知識(shí)而實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明對(duì)于上述熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置的第四方面是提供這樣的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，絕熱層是在導(dǎo)熱基片的一側(cè)表面上將多晶硅多孔化而形成的多孔硅層；在第五方面是提供這樣的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，此多孔硅層中至少有一部分是具有柱狀結(jié)構(gòu)的硅結(jié)晶粒。
以上所述的發(fā)明是根據(jù)發(fā)明人精心研究結(jié)果而得到的，通過將多晶硅多孔化形成的多孔硅層用作絕熱層，這一部分就能高效地將直流分量的熱釋放到基片側(cè)，而此種作用是基于完全未能預(yù)期有的新知識(shí)來完成的。
本發(fā)明在第六方面是提供這樣的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，在此多孔硅層中于納米硅結(jié)晶的表面形成絕緣膜；在第七方面是提供具有絕緣膜為氧化膜特征的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置；在第八方面是提供具有絕緣膜為氮化膜特征的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置；在第九方面是提供具有絕緣膜是通過熱處理形成特征的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置；在第十方面是提供具有絕緣膜是通過電化學(xué)處理形成特征的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置。
以上各發(fā)明是發(fā)明人為了解決前述問題重復(fù)銳意研究的結(jié)果，這是在由導(dǎo)熱基片、于基片的一側(cè)表面上形成多孔硅層所成的絕熱層、形成于絕熱層上而由電驅(qū)動(dòng)的金屬膜所成的發(fā)熱體薄膜這三者組成的為其特征的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置之中。通過于多孔硅層的納米硅結(jié)晶表面上形成絕熱膜，能使作為絕熱層的熱導(dǎo)率α減小而加大發(fā)生的聲壓，以這種完全未能預(yù)期有的新的知識(shí)為基礎(chǔ)而完成的。


圖1是例示本發(fā)明的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置一實(shí)施形式的剖面圖。
圖2示明αsCs與α1S1關(guān)系的最佳范圍。
圖3是概示硅結(jié)晶粒柱狀結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4是概示于納米硅結(jié)晶表面上形成絕緣膜狀態(tài)的剖面圖。
圖5示明頻率與電流、熱、溫度、聲波的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明具有如上所述的特征，下面就其實(shí)施形式進(jìn)行說明。
圖1是例示本發(fā)明的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置實(shí)施形式的剖面圖。在圖1的例子中，熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置包括導(dǎo)熱基片1、于此基片一側(cè)表面上形成的多孔硅層組成的絕熱層2、形成于絕熱層2上由電力驅(qū)動(dòng)的金屬膜形成的發(fā)熱體薄膜3。
將具有熱導(dǎo)率α、單位體積熱容C的絕熱層厚度設(shè)為L(zhǎng)，當(dāng)存在有所具α、C都充分大的導(dǎo)熱基片時(shí)，若取上述(3)所示大小的厚度(交流分量的熱擴(kuò)散長(zhǎng)度)，則發(fā)熱的交流分量絕熱，因發(fā)熱體的熱容所發(fā)生的直流分量的熱可高效地逸散到導(dǎo)熱性高的基片。
為了使上述熱能更好地流動(dòng)，如圖2所示，選擇絕熱層、基片的材料進(jìn)行組合，以滿足1/100≥α1C1/αsCs且αsCs≥100×106。在此，若按1/100＜α1C1/αsCs和/或αsCs＜100×106進(jìn)行時(shí)，直流分量的熱就不能充分逸散到基片，發(fā)熱體金屬薄膜將貯存熱，就不能相對(duì)于輸入獲得充分的溫度變化，使有關(guān)的性能降低。此外，對(duì)于α1C1/αsCs值的下限與αsCs的上限雖無特別限定，但使金屬與高性能絕熱材料相組合以獲得最大熱反差的值即成為實(shí)用上的限定值。
表1具體地列出了各種材料的αC的值。
表1熱導(dǎo)率α、熱容C

固體的αC對(duì)于金屬、半導(dǎo)體、無機(jī)絕緣物、樹脂大致取表1所示范圍的值。這里例如多孔硅是將硅表面于氟酸溶液中進(jìn)行陽極氧化處理而形成的，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電流密度與處理時(shí)間，能獲得所希望的孔隙度與深度(厚度)。多孔硅是多孔質(zhì)材料，而借助納米級(jí)硅的量子效應(yīng)(聲子封閉效應(yīng))，與硅相比，顯示出熱導(dǎo)率、熱容量都非常小的值。
具體地說，由表1可知，例如在以銅或硅用作基片材料時(shí)，是把聚酰亞胺、多孔硅、聚苯乙烯泡沫材料用于絕熱層。它們的上述組合只不過是一個(gè)例子，是可以適當(dāng)選擇的。
上述絕熱層2是由多孔硅層組成，如上所述，可將硅表面于氟酸溶液中通過陽極氧化處理形成，而在其中通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電流密度、處理時(shí)間可獲得所希望的孔隙度、深度(厚度)。多孔硅是多孔質(zhì)材料，而通過納米級(jí)的硅的量子效應(yīng)(聲子封閉效應(yīng))，與硅相比，熱導(dǎo)率與熱容都顯示出很小的值。具體地說，硅的熱導(dǎo)率α＝168W/mK、熱容C＝1067×106J/m3，而對(duì)于孔隙度約70％的多孔硅，熱導(dǎo)率為α＝0.12W/mK而熱容C＝0.06×106J/m3K。
作為硅不僅可用單晶硅還可采用多晶硅，多晶硅例如可用等離子體CVD法形成，但制法并無特別限定，也可以由催化劑CVD法形成，或是由等離子體CVD法使無定形硅成膜后用激光退火進(jìn)行加熱處理而多晶化，在由上述陽極氧化法處理多晶硅時(shí)，如圖3所示，存在結(jié)晶粒的聚集體的細(xì)長(zhǎng)柱狀結(jié)構(gòu)(2-a)，可取其間存在納米級(jí)硅的微結(jié)晶的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)(2-b)。可以認(rèn)為，這是由于多晶硅的陽極氧化反應(yīng)是在結(jié)晶粒的界面上優(yōu)先進(jìn)行，也就是說陽極氧化是沿深度方向于柱狀結(jié)構(gòu)的柱與柱之間進(jìn)行，而在陽極氧化后還殘留有柱狀的硅結(jié)晶粒子。通過取這樣結(jié)構(gòu)，保持了作為宏觀的絕熱層功能，同時(shí)柱狀結(jié)構(gòu)部分則能高效地將熱釋向基片。
顯然，此種柱狀結(jié)構(gòu)的硅結(jié)晶粒的存在將依據(jù)陽極氧化的條件而改變其大小與單位體積的比例。于是在本發(fā)明中是將這種硅結(jié)晶粒的存在作為更好的形式而提出的。
本發(fā)明人注意到與多孔硅的骨架硅的熱導(dǎo)率相比，絕緣材料SiO2或Si3N4的熱導(dǎo)率要小。這就是說業(yè)已發(fā)現(xiàn)，如圖4所示，在形成多孔硅的納米硅結(jié)晶的表面上形成上述絕緣材料的絕緣膜，由于減小了骨架部分的熱導(dǎo)率而能減小多孔硅的熱導(dǎo)率。但是上述絕緣材料的熱容C與硅相比較大，為了減小αC值需適當(dāng)?shù)剡x擇硅結(jié)晶表面上形成的絕緣膜的厚度。
作為上述絕緣膜的形成方法并無特別限定，但最好例如由熱處理或電化學(xué)處理形成絕緣膜。熱處理可在氧或氮?dú)夥障峦ㄟ^加熱進(jìn)行。這時(shí)的溫度條件與升溫條件等可根據(jù)所用基片材料等作適當(dāng)選擇，例如熱氧化處理可在800-950℃的溫度范圍用0.5～5小時(shí)進(jìn)行。電化學(xué)的氧化處理例如可在硫酸水溶液等的電解質(zhì)溶液中于基片和相對(duì)的電極之間通恒定電流達(dá)規(guī)定時(shí)間進(jìn)行，此時(shí)的電流值、通電時(shí)間等可據(jù)擬形成的氧化膜的膜厚適當(dāng)?shù)剡x擇。
作為導(dǎo)熱基片1為了逸散通流分量的熱最好采用熱導(dǎo)率α大的材料，而尤為最好是采用金屬，例如可選擇銅、鋁等基片，但并未特別限定于此，也可以采用硅基片等半導(dǎo)體基片。此外還可采用玻璃等陶瓷基片。作為基片的形狀，為了能有良好的效熱效率，最好在背面形成放熱葉片。
其次，作為發(fā)熱體薄膜三者為金屬膜時(shí)對(duì)材料不作特別限定，例如可用W、Mo、Ir、Au、Al、Ni、Ti、Pt等金屬單體或它們的疊層結(jié)構(gòu)，由真空蒸鍍、濺射等成膜。此外，為能減小熱容，膜厚以薄為好，但為了獲得適當(dāng)?shù)碾娮瑁蛇x擇10nm～100nm的范圍。
下面示明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。不言而喻，下面的例子并非是對(duì)本發(fā)明作限制。
實(shí)施例(實(shí)施例1)P型(100)單晶硅基片(80～120Ωcm，αsCs＝286×106)的背面作為陽極氧化處理時(shí)的接觸電極，由真空蒸鍍A1形成300nm厚的膜。然后將此基片置于HF(55％)∶EtOH＝1∶1的溶液中，以Pt為相對(duì)的電極，在電流密度100mA/cm2下進(jìn)行8分鐘的陽極氧化處理，形成厚約50μm的多孔硅層(α1C1＝0.06×106)。最后于多孔硅層上以濺射法形成50nm厚的W作為發(fā)熱體薄膜，制作了5mm□的面積元件。
(實(shí)施例2)于純銅制的基片(厚1mm，αsCs＝1393×106)的上表面由厚50μm的聚酰亞胺形成涂層(α1C1＝0.26×106)。最后于聚酰亞胺上以濺射法形成50nm厚的W作為發(fā)熱體薄膜，制作了5mm□的面積元件。
(實(shí)施例3)于純銅制的基片(厚1mm，αsCs＝1393×106)的上表面由濺射法形成厚2μm的SiO2層(α1C1＝3.2×106)。最后于SiO2上以濺射法形成50nm厚的W作為發(fā)熱體薄膜，制作了5mm□的面積元件。
(比較例1)于P型(100)單晶硅基片(80～120Ωcm，αsCs＝286×106)的上表面上由濺射法形成2μm的Al2O3膜(α1C1＝93×106)。最后于Al2O3膜上以濺射法形成50nm厚的W作為發(fā)熱體薄膜，制作了5mm□的面積元件。
(比較例2)于厚1.1mm的鈉玻璃(αsCs＝3.2×106)的上表面上由厚100μm的聚苯乙烯泡膜材料形成涂層(α1C1＝0.0018×106)。最后于聚苯乙烯薄膜上以濺射法形成50nm厚的W作為發(fā)熱體薄膜，制作了5mm□的面積元件。
對(duì)上述各實(shí)施例1～3與各比較例1～2求得的元件的發(fā)熱體薄膜供給50kHz、1W/cm2的電功率，于距元件10mm處用傳聲器測(cè)定了輸出聲壓。結(jié)果示明于表2。
表2

根據(jù)實(shí)施例1-3與比較例1、2的各元件，發(fā)生了100kHz的超聲波。從表2可知，在采用1/100≥α1C1/αsCs且αsCs≥100×106的組合時(shí)，聲壓變大。
(實(shí)施例4)于厚1mm的純鋼制的基片表面上由等離子體CVD法形成3μm厚的多晶硅膜。
然后將此基片于HF(55％)∶EtOH＝1∶1的溶液中以鉑作為相對(duì)的電極，于電流密度20mA/cm2下進(jìn)行3分鐘的陽極氧化處理，形成多孔硅層，最后于多孔硅層上以濺射法形成50mm厚的W作為發(fā)熱體薄膜，制作了5mm□的面積元件。觀察所得元件的多孔硅層時(shí)，觀察到硅結(jié)晶粒的柱狀結(jié)構(gòu)。再給所得的發(fā)熱體薄膜供給50kHz、50W/cm2的電功率。于距元件10mm的距離以傳聲器測(cè)定了輸出聲壓。結(jié)果確認(rèn)發(fā)生了100kHz的超聲波，聲壓輸出為5.8Pa。此時(shí)元件表面的正常溫度約50℃。
(比較例3)于P型(100)單晶硅基片(3～20Ωcm)的背面以真空蒸鍍300nm厚的Al膜作為陽極氧化處理時(shí)的接觸電極。然后將此基片于HF(55％)∶EtOH＝1∶1的溶液中，以鉑作為相對(duì)電極用電流密度20mA/cm2進(jìn)行3分鐘的陽極氧化處理，形成厚約3μm的多孔硅層。最后于多孔硅層上以濺射法形成50nm厚的W作為發(fā)熱體薄膜，制成了5mm□的面積元件。觀察所得元件的多孔硅層時(shí)，特別是硅結(jié)晶粒的柱狀結(jié)構(gòu)未曾觀察到。再對(duì)所得元件的發(fā)熱體薄膜供給50kHz、50W/cm2的電功率，于距元件10mm的距離由傳聲器測(cè)定輸出聲壓。結(jié)果確認(rèn)發(fā)生有100kHz的超聲波，聲壓輸出為3.5Pa。此時(shí)的元件表面的正常溫度約80℃。
根據(jù)以上所述還可確認(rèn)，本發(fā)明的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，通過把多晶硅多孔化形成的多孔硅層用作絕熱層，由于這部分能高效地將直流分量的熱逸散到基片，即便在高輸出時(shí)也能高效地發(fā)生聲波。
(實(shí)施例5)于P型(100)單晶硅基片(3～20Ωcm)的背面由真空蒸鍍300nm厚的Al膜作為陽極氧化處理時(shí)的接觸電極。然后將此基片于HF(55％)∶EtOH＝1∶1的溶液中以鉑作為相對(duì)電極用電流密度20mA/cm2進(jìn)行40分鐘陽極氧化處理，形成50μm的多孔硅層。再于氧氣氛中進(jìn)行900℃下10分鐘的熱氧化處理，于納米硅結(jié)晶表面上形成SiO2組成的絕緣膜。最后于多孔硅層上以濺射法形成50nm厚的W作為發(fā)熱體薄膜，制作了5mm□的面積元件。
(實(shí)施例6)
在實(shí)施例5中作為熱處理是于氮?dú)夥罩羞M(jìn)行這種處理，形成了Si2N4組成的絕緣膜，除此都相同，制作了相應(yīng)元件。
(實(shí)施例7)于實(shí)施例5中進(jìn)行電化學(xué)的氧化處理，形成了SiO2組成的絕緣膜。除此都相同，制作了相應(yīng)的元件。具體地說，于1M硫酸水溶液中以鉑電極為相對(duì)電極，于電流密度5mA/cm2下進(jìn)行了10分鐘處理。
(比較例4)于實(shí)施例5中未進(jìn)行熱氧化處理，除此都相同，制作了相應(yīng)元件。
對(duì)以上各實(shí)施例5～7以及比較例4，用光聲法測(cè)定多孔硅層的熱導(dǎo)率α與熱容C。此外，對(duì)制得的元件的發(fā)熱體薄膜供給50kHz、1W/cm2的電功率，于距元件10mm處由傳聲器測(cè)定輸出聲壓，結(jié)果示明于表3。
表3

從各個(gè)元件都發(fā)生了100kHz的超聲波。根據(jù)表3，通過形成絕緣層，熱容C雖有一定增加，但熱導(dǎo)率減小，結(jié)果αC的值變小。于是發(fā)生的輸出聲壓變大。
根據(jù)以上所述，本發(fā)明的熱激發(fā)光聲波發(fā)生裝置具有導(dǎo)熱基片、于基片的一個(gè)側(cè)面上形成的多孔硅層組成的絕熱層、形成于絕熱層上由電力驅(qū)動(dòng)的金屬膜組成的發(fā)熱體薄膜，其中通過于多孔硅層的硅結(jié)晶表面上形成絕緣膜，能減小作為絕熱層的熱導(dǎo)率α而增大發(fā)生的聲壓。
如以上所詳細(xì)的說明，本發(fā)明的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置具有導(dǎo)熱基片、于基片的一個(gè)側(cè)面上形成絕熱層、形成于絕熱層上由電力驅(qū)動(dòng)的金屬膜組成的發(fā)熱體薄膜，設(shè)此導(dǎo)熱基片的熱導(dǎo)率為αs、熱容為Cs，而絕熱層的熱導(dǎo)率為α1、熱容為C1時(shí)，通過選擇導(dǎo)熱基片與絕熱層的材料使成立下述關(guān)系1/100≥α1C1/αsCs且αsCs≥100×106則可顯著改進(jìn)輸出聲壓特性。
此外，本發(fā)明的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置通過將多晶硅多孔化形成的多孔硅層用作絕熱層，由于柱狀結(jié)構(gòu)的硅結(jié)晶粒能高效地將直流分量的熱逸散向基片，即使在高輸出時(shí)也能以良好的效率發(fā)生聲波。
此外，本發(fā)明的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置具有導(dǎo)熱基片、于此基片的一個(gè)側(cè)面上形成的多孔硅層組成的絕熱層、形成于此絕熱層上由電力驅(qū)動(dòng)的金屬膜組成的發(fā)熱體薄膜，而通過在此裝置中于多孔硅層的納米硅結(jié)晶表面上形成絕緣膜，可以減小作為絕熱層的熱導(dǎo)率α和增大發(fā)生的聲壓。
權(quán)利要求
1.一種熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，包括導(dǎo)熱基片、形成于基片的一個(gè)表面上的絕熱層、形成于絕熱層上由電力驅(qū)動(dòng)的金屬膜組成的發(fā)熱體薄膜，其特征在于，設(shè)此導(dǎo)熱基片的熱導(dǎo)率為αs、熱容為Cs而此絕熱層的熱導(dǎo)率為α1、熱容為C1時(shí)，下述關(guān)系成立1/100≥α1C1/αsCs且αsCs≥100×106。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱基片是由半導(dǎo)體或金屬組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，所述導(dǎo)熱基片是由陶瓷基片組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，絕熱層是在上述導(dǎo)熱基片的一個(gè)表面上將多晶硅經(jīng)多孔化形成的多孔硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述多孔硅層中的至少一部分具有柱狀結(jié)構(gòu)的硅結(jié)晶粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，在上述多孔硅層中于納米硅結(jié)晶表面上形成絕緣膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，此絕緣膜為氧化膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，此絕緣膜為氮化膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求6～9中任一項(xiàng)所述的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述絕緣膜是由熱處理形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求6～9中任一項(xiàng)所述的熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，其特征在于，上述絕緣膜是由電化學(xué)處理形成。
全文摘要
熱激發(fā)聲波發(fā)生裝置，包括導(dǎo)熱基片、形成于基片一個(gè)面上的絕熱層、形成于絕熱層上由電力驅(qū)動(dòng)的金屬膜組成的發(fā)熱體薄膜，其中設(shè)此導(dǎo)熱基片的熱導(dǎo)率為α
文檔編號(hào)H04R23/00GK1698400SQ20048000066
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者越田信義, 椿健治 申請(qǐng)人:農(nóng)工大Tlo株式會(huì)社