[發明專利]靜電容量型傳感器、聲音傳感器及傳聲器

有效

• 申請號: 201380038997.3
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN104488290B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 內田雄喜;笠井隆
• 申請（專利權）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: H04R19/04
• 分類號: H04R19/04;B81B3/00;H01L29/84;H04R1/02;H04R3/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張勁松

在硅基板(12)的上方配置有用狹縫(17)分割開的隔膜(13a、13b)。在基板(12)的上面設置有背板(18)，將隔膜(13a、13b)覆蓋，在其下面，與隔膜(13a、13b)相對配置有固定電極板(19)。固定電極板(19)被分離成兩個區域成為第一固定電極板(19a)和第二固定電極板(19b)。在第一固定電極板(19a)和第二固定電極板(19b)之間，設置有勢壘電極(34)，將兩固定電極板(19a、19b)分隔開。在背板(18)及固定電極板(19a、19b)上，開設有多個聲孔(24)。

技術領域

本發明涉及靜電容量型傳感器、聲音傳感器及傳聲器。具體而言，本發明涉及通過由振動電極板(隔膜)和固定電極板組成的電容器構造構成的靜電容量型傳感器。另外，本發明涉及將聲音振動轉換為電信號而輸出的聲音傳感器、使用該聲音傳感器的傳聲器。本發明尤其涉及使用MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術制作的微小尺寸的靜電容量型傳感器及聲音傳感器。

背景技術

作為便攜式電話等所搭載的小型的傳聲器，迄今為止廣泛使用駐極體電容式傳聲器(Electret Condenser Microphone)。但是，駐極體電容式傳聲器耐熱性弱，另外，在數字化的對應、小型化、高功能、多功能化、省電方面，不及MEMS傳聲器。因此，目前，MEMS傳聲器正在普及。

MEMS傳聲器具備檢測聲音振動并轉換為電信號(檢測信號)的聲音傳感器(聲音換能器)、對該聲音傳感器施加電壓的驅動電路、對來自聲音傳感器的檢測信號進行放大等信號處理并向外部輸出的信號處理電路。MEMS傳聲器所使用的聲音傳感器是利用MEMS技術制造的靜電容量型的聲音傳感器。另外，上述驅動電路及上述信號處理電路利用半導體制造技術一體制造成ASIC(Application Specific Integrated Circuit)。

最近，傳聲器要求以高靈敏度檢測從小聲壓至大聲壓的聲音。一般地，傳聲器的最大輸入聲壓受總諧波失真率(Total Harmonic Distortion)限制。這是因為若要用傳聲器檢測大聲壓的聲音，則輸出信號產生總諧波失真，會損害音質及精度。因此，如果能夠減小總諧波失真率，就能夠增大最大輸入聲壓，擴大傳聲器的檢測聲壓范圍(以下，稱為動態范圍)。

但是，在一般的傳聲器中，聲音振動的檢測靈敏度的提高和總諧波失真率的降低存在折衷的關系。因此，在能檢測小音量(小聲壓)的聲音的高靈敏度的傳聲器中，進入大音量的聲音時，輸出信號的總諧波失真率變大，因此，最大檢測聲壓被限制。這是因為高靈敏度的傳聲器的輸出信號變大，易產生總諧波失真。相反地，當通過降低輸出信號的總諧波失真而使最大檢測聲壓增大時，傳聲器的靈敏度就會變差，以高品質檢測小音量的聲音就很困難。其結果是，在一般的傳聲器中難以維持從小音量(小聲壓)至大音量(大聲壓)的聲音的寬的動態范圍。

在這種技術的背景之下，作為實現具有寬的動態范圍的傳聲器的方法，正在研究利用檢測靈敏度不同的多個聲音傳感器的傳聲器。作為這種傳聲器，例如有專利文獻1－4中公開的傳聲器。

在專利文獻1、2中，公開了如下的傳聲器，即，設有多個聲音傳感器，根據聲壓切換或融合來自多個聲音傳感器的多個信號。在這種傳聲器中，例如通過切換可檢測的聲壓等級(SPL)約為30dB－115dB的高靈敏度的聲音傳感器和可檢測的聲壓等級約為60dB－140dB的低靈敏度的聲音傳感器進行使用，能構成可檢測的聲壓等級約為30dB－140dB的傳聲器。另外，在專利文獻3、4中公開了在一個芯片上形成有獨立的多個聲音傳感器的傳聲器。