[發明專利]靜電電容式換能器及聲音傳感器

有效

• 申請號: 201780002680.2
• 申請日: 2017-01-31
• 公開（公告）號: CN107852559B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 笠井隆;桃谷幸志;寺阪麻理子
• 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
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 樸淵

本發明提供在過大的壓力作用在聲音傳感器的情況下，即使振動電極膜朝任意方向變形，都能夠抑制振動電極膜的過度變形并避免振動電極膜破損的技術。靜電電容式換能器具備背板(37)和以與背板(37)之間隔著空隙與背板(37)對置的方式配設的振動電極膜(35)，還具備：壓力釋放孔(35b)，其設置于振動電極膜(35)；凸部(37b)，其采用與背板(37)相同的部件與背板(37)一體設置，在振動電極膜(35)變形前的狀態下進入壓力釋放孔(35b)；壓力釋放流路，其是通過壓力釋放孔(35b)和凸部(37b)的間隙形成的空氣流路，凸部(37b)在背板(37)側的規定區域具有截面積減小部，與凸狀(37b)的比上述規定區域靠前端側的區域相比，截面積減小部的截面積小。

技術領域

本申請涉及靜電電容式換能器及具有該靜電電容式換能器的聲音傳感器。更具體而言，本發明涉及通過由使用MEMS技術形成的振動電極膜和背板構成的電容器構造構成的靜電電容式換能器及聲音傳感器。

背景技術

一直以來，作為小型麥克風，有時利用被稱為ECM(Electret CondenserMicrophone，駐極體電容傳聲器)的聲音傳感器。但是，ECM不耐熱，另外，在應對數字化及小型化方面，利用MEMS(Micro Electro Mechanical Syste ms，微機電系統)技術制造的靜電電容式換能器的麥克風(以下，也稱為M EMS麥克風)更為優異，因此，近年來正在采用MEMS麥克風(例如，參照專利文獻1)。

在有些上述靜電電容式換能器中，使用MEMS技術實現將受到壓力而振動的振動電極膜隔著空隙與固定電極膜的背板對置配置的形式。這種靜電電容式換能器的形式例如通過如下工序能夠實現：在硅基板之上形成振動電極膜及覆蓋振動電極膜的犧牲層后，在犧牲層之上形成背板，然后去除犧牲層。MEMS技術因以這種方式應用半導體制造技術，所以可得到極小的靜電電容式換能器。

另一方面，使用MEMS技術制作的靜電電容式換能器因由薄膜化的振動電極膜及背板構成，所以在作用過大壓力等情況下振動電極膜可能會大幅變形、破損。這種不良例如在靜電電容式換能器內施加了大聲壓的情況下發生，除此之外，在安裝工序中吹空氣的情況及該靜電電容式換能器墜落的情況下也會發生。

對此，考慮過在振動電極膜設置釋放壓力的孔，在過大的壓力作用時從該孔釋放壓力，但該措施有時會導致靜電電容式換能器的頻率特性惡化，特別是在低音域的靈敏度降低等。

另外，下述MEMS換能器的發明已被人所知，該MEMS換能器具有振動電極膜和插入部，插入部是用狹縫分隔所述振動電極膜而分離的一區域，插入部通過支承構造以與振動電極膜的其它部分相同的高度被支承于背板或基板。該發明中，振動電極膜響應膜兩側的壓力差而位移，擴大與插入部之間的流動路徑，從而釋放過大的壓力(例如，參照專利文獻2)。

另外，在將聲音振動轉換為振動電極膜和背板的固定電極膜之間的靜電電容的變化來進行檢測的聲音傳感器中還具有下述技術：在振動電極膜變形前，處于一體設置于背板的凸部進入設置于振動電極膜的壓力釋放孔的狀態，當振動電極膜受到過大壓力而向背板的相反側變形時，解除凸部向壓力釋放孔的進入，使空氣流路的流路面積增大，由此，釋放施加在振動電極膜的壓力。

然而，在上述的振動電極膜受到過大的壓力而向背板的相反側變形時，通過解除凸部向壓力釋放孔的進入而使空氣流路的流路面積增大的技術中，與背板一體設置的凸部的形狀多為圓柱狀或隨著遠離背板而直徑變小的錐狀。

于是，在聲音傳感器中，在壓力從振動電極膜側作用的情況下，振動電極膜向背板側移動，因此，空氣流路的流路面積不變或相反地變小，難以釋放壓力。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:(日本)特開2011－250170號公報

專利文獻2:美國專利第8737171號說明書

發明內容