[發明專利]靜電壓力換能器及其制造方法

無效

• 申請號: 200710306667.4
• 申請日: 2007-10-15
• 公開（公告）號: CN101203066A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 佐藤明善;鈴木幸俊
• 申請（專利權）人: 雅馬哈株式會社
• 主分類號: H04R19/01
• 分類號: H04R19/01;B81B5/00;H04R31/00;B81C1/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 葛青

技術領域

本發明涉及一種靜電壓力換能器，例如適用于MEMS(微機電系統)的電容式傳聲器。本發明還涉及靜電壓力換能器的制造方法。

本申請要求日本專利申請No.2006-281889和日本專利申請No.2007-81423的優先權，它們的內容通過引用并入于此。

背景技術

通常都知道，靜電壓力換能器，特別是電容式傳聲器，是通過MEMS(微機電系統)的制造過程被制造出來的。日本專利申請公開號2004-506394公開了一種用作電容式傳聲器的微型寬帶換能器。該電容式傳聲器包括形成固定電極的板(plate)和形成振動電極的隔膜(diaphragm)，它們被定位在基板(或連接管芯(die)的配線部)附近。可以采用第一種結構，即隔膜而不是板被定位在接近配線部的位置，也可以采用第二種結構，即板而不是隔膜被定位在接近配線部的位置。在第一種和第二種結構中，隔膜都用作分隔薄膜，將與配線部相對的聲學空間與接近配線部的非聲學空間分隔開。另外，在板上形成多個孔。在隔膜而不是板被定位在接近配線部的第一種結構中，由隔膜在配線部附近形成空腔(cavity)。在板而不是隔膜被定位在接近配線部的第二種結構中，由板在配線部附近形成空腔。當聲學空間和非聲學空間之間發生靜電壓差時，電容式傳聲器的靈敏度劣化。為了避免靈敏度降低，有必要形成一個在大氣壓和非聲學空間氣壓之間建立平衡的溝道。

然而，當聲波通過連接聲學空間和非聲學空間的溝道進入非聲學空間時，電容式傳聲器靈敏度降低，其中聲學空間和非聲學空間利用隔膜分開。增加溝道聲阻尼以便處理低頻范圍內的聲波很困難，換句話說，減少溝道的寬度(或橫截面尺寸)很困難。出于這個原因，通常熟知的電容式傳聲器每一個都具有靈敏度在低頻范圍內降低的頻率特性。

另外，硅傳聲器(或硅電容式傳聲器)已經作為小尺寸靜電壓力換能器的例子而被熟知，它是通過半導體制造方法生產的。在日本專利申請公開號2004-506394中公開的微型寬帶換能器中，該微型寬帶換能器作為靜電壓力換能器，相對定位的一對電極通過具有相對較高硬度的電極板和具有相對較低硬度的隔膜來實現，其中當隔膜被由偏壓電壓產生的電場吸引到電極板時，電極板和隔膜之間的間隙減小，但是，當隔膜與電極板的凸出部(projections)相接觸時，該間隙保持不變。這一類靜電壓力換能器有以下問題。

硅傳聲器的靈敏度隨著電極板與隔膜之間距離的減小而改善。然而，有可能發生拉進(pull-in)現象，即承受壓力的隔膜被偏轉，并且當施加偏壓電壓時被吸引到電極板上。這就降低了隔膜抵抗其機械振動的穩定性，也降低了隔膜的額定壓力。當隔膜被吸引到電極板上時，隔膜與基板之間的距離增加以便降低與基板后腔通信的空間的聲阻尼，因此降低了低頻范圍內的靈敏度。

發明內容

本發明的目的是提供一種諸如電容式傳聲器的靜電壓力換能器，在所述換能器中改善了有關低頻范圍聲波的靈敏度，從而實現平坦的靈敏度特性。

本發明的另一個目的是提供一種靜電壓力換能器的制造方法。

本發明另外的目的是實現有關靜電壓力換能器的穩定性和靈敏度之間的高度平衡。

在本發明的第一個方面中，靜電壓力換能器(例如，電容式傳聲器)包括：板，具有多個孔并形成固定電極；隔膜，形成與固定電極相對設置的振動電極；至少一個間隔物，在隔膜的外圍端內的環形區域中設置在板和隔膜之間；以及具有開口的止動板，位于關于隔膜與板相對的設置，其中，隔膜以如下方式相對于板振動，使得由于發生在板和隔膜之間的靜電吸引，位于間隔物內的隔膜的內部移動接近板，而位于間隔物外的隔膜的外部反向于板移動，這樣隔膜的外圍端部分地與止動板的開口的邊緣接觸。

優選地，允許隔膜振動的空間盡可能大地增加，并且優選地，連接由隔膜分隔開的聲學空間和非聲學空間之間的溝道寬度減小。在電容式傳聲器中，連接聲學空間和非聲學空間之間的溝道利用隔膜和止動板之間的空間形成。