CN101374373A

CN101374373A - 振动传感器

Info

Publication number: CN101374373A
Application number: CNA2008102133002A
Authority: CN
Inventors: 铃木幸俊; 铃木利尚; 室井国昌; 永田达也
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2008-08-18
Publication date: 2009-02-25
Also published as: JP2009071813A; US20090175477A1

Abstract

本发明提供一种具有高灵敏度的振动传感器(例如，电容式麦克风)，其由外壳、振动变换管芯和屏障振膜构成，其中外壳由密封材料构成并且具有通孔，振动变换管芯在平面图中围绕通孔的指定位置处被连接到外壳的内表面，屏障振膜由密封材料构成并且其外缘以密封方式被连接到与指定位置相对的外壳的外表面。屏障振膜具有大于通孔的截面面积的振动面积。允许屏障振膜振动的空间形成在屏障振膜和外壳的外表面之间，其中屏障振膜和外壳的外表面之间的距离可以从振动轴到外缘逐渐减小。

Description

振动传感器

技术领域

本发明涉及一种振动传感器(vibration transducer)并且特别涉及微型振动传感器，例如用做MEMS(微机电系统，Micro-Electro-Mechanical Systems)传感器的电容式麦克风(condenser microphone)。

背景技术

通常，利用半导体器件制造工艺制造的各种类型的微型电容式麦克风被已知并且被公开在例如专利文档1和专利文档2的各种文档中。

专利文档1：日本未审专利申请公开No.2001-78297

专利文档2：日本未审专利申请公开No.2004-537182

用于传播声波的通孔(through-hole)形成在微型电容式麦克风的外壳中。在专利文档1和专利文档2中公开的电容式麦克风中，通孔由织物和由聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)以及烧结金属构成的膜封闭。织物和膜阻挡光、湿气以及灰尘；因此，它们提高电容式麦克风的环境抵抗性(environmentalresistance)。

织物(在专利文件1中被公开)不阻挡湿气。当封装的通孔由如专利文档2中公开的聚四氟乙烯以及烧结金属构成的膜封闭时，传输通过该膜的声波的能量会大大地被衰减，从而降低电容式麦克风的灵敏度。

发明内容

本发明的目标之一是提供例如电容式麦克风的微型振动传感器，其在不引起灵敏度降低的情况下提高了环境抵抗性。

本发明的振动传感器(例如，电容式麦克风)由外壳、振动变换管芯(vibration conversion die)(例如，麦克风管芯)以及屏障振膜(barrierdiaphragm)构成，其中外壳由密封材料构成并且具有通孔，振动变换管芯以密封方式在平面图中围绕通孔的指定位置处被连接到外壳的内表面，屏障振膜的外缘被连接到与指定位置相对的外壳的外表面。由密封材料构成的屏障振膜具有大于通孔的截面面积的振动面积。此外，允许屏障振膜振动的空间形成在屏障振膜和外壳的外表面之间。

因为振动变换管芯由外壳和屏障振膜以密封方式封闭，所以可能为振动变换管芯阻挡湿气。前述空间允许屏障振膜在屏障振膜和外壳的外表面之间振动，从而屏障振膜将非常小的波和振动传送到布置在封装内的振动变换管芯。振动传感器的灵敏度随着形成在屏障振膜和振动变换管芯之间的腔的刚度的变高而增加。腔的刚度表征具有特定形状的弹性物质的弹性模量(elasticmodulus)，其等效地代表填充腔的媒介(例如，空气)的弹性模量。优选屏障振膜和外壳的外表面之间的空间的容量尽可能减小，从而允许屏障振膜在其中振动。也就是，优选振动变换管芯被连接到外壳的内表面以封闭通孔。为此，振动变换管芯在平面图中围绕通孔的指定位置处被连接到外壳的内表面上，其中外壳的通孔的开口面积应该小于振动变换管芯的底面积。当如专利文档2中所公开的，膜延伸通过具有恒定截面面积的通孔时，膜的振动面积变为小于振动变换管芯的底面积，其中必须增加膜的刚度。当利用具有高的刚度的膜将波和振动传送到振动变换管芯时，灵敏度必定大大降低。设计本发明使得屏障振膜的外缘在平面图中围绕通孔的指定位置处被连接到外壳的外表面，其中屏障振膜的振动面积充分大于外壳的通孔的截面面积。与专利文档2的教导中膜的振动面积与外壳的通孔的截面面积基本相等相对比，本发明允许屏障振膜易于对发生在振动传感器的外部空间中的波和振动以高灵敏度来振动。简而言之，本发明在不降低其灵敏度的情况下，提高了微型振动传感器(或微型电容式麦克风)的环境抵抗性。

优选屏障振膜和外壳的外表面之间的距离沿振动轴到屏障振膜的外缘的方向逐渐减小。在轴向对称振动范围内，屏障振膜的位移沿从振动轴到基本与屏障振膜的外缘相对应的振动端终端的方向减小。为此，通过沿从振动轴到屏障振膜的外缘的方向逐渐减小屏障振膜和外壳的外表面之间的距离，可能在不减小屏障振膜的振动振幅的情况下减小屏障振膜和振动变换管芯之间的空间的容量。

优选从外壳的外表面朝向屏障振膜突出的至少一个凸起形成在位于屏障振膜对面的外壳的外表面的指定区域处。由于从外壳的外表面朝向屏障振膜突出的凸起的形成，可能基本防止屏障振膜附着并且固定在外壳的外表面上，即使当相对高的压力(可能超过额定压力)被施加到屏障振膜从而其意外地接触外壳的外表面时。

优选外壳和振动变换管芯经历倒装芯片连接(flip-chip connection)，该倒装芯片连接通过多个在所述外壳和所述振动变换管芯之间形成间隙的凸块(bump)而在二者之间建立，所述间隙用树脂密封。由于建立在外壳和振动变换管芯之间的倒装芯片连接，所以可能减小屏障振膜和振动变换管芯之间的距离，从而减小安装在电子器件的基板或者电路板上的振动传感器的安装面积。因为在用于倒装芯片连接中的凸块之间的间隙由树脂密封，所以可能确保外壳和振动变换管芯之间的密封连接。

优选屏障振膜具有电磁屏蔽功能，借以可能使振动变换管芯基本不受电磁噪声的影响，从而提高振动传感器的S/N比例。

优选屏障振膜具有光屏蔽功能，借以可能使振动变换管芯基本不受光学噪声的影响，从而提高振动传感器的S/N比例。

优选屏障振膜具有防水性，借以可能防止水滴意外地贴附到屏障振膜。

优选屏障振膜具有由树脂膜和金属膜构成的叠层结构(laminatedstructure)。从而，可能形成具有弹性和对电磁波和光具有屏蔽功能的屏障振膜。

优选屏障振膜具有大于振动变换管芯的底面积的振动面积。

优选屏障振膜的振动面积与外壳的内侧底面积基本相等。

附图说明

将参考附图对本发明的这些和其他的目标、方面和实施例进行更详细的描述。

图1A为电容式麦克风的纵向截面图，其是根据本发明第一实施例的振动传感器；

图1B为电容式麦克风的水平截面图；

图1C为去除屏障振膜的电容式麦克风的后视图(backside view)；

图2A为具有后腔和前腔的电容式麦克风的纵向截面图；

图2B为显示代表电容式麦克风运行的等效电路的电路框图；

图3为电容式麦克风的纵向截面图，其是根据本发明的第二实施例的振动传感器；

图4A为电容式麦克风的纵向截面图，其是根据本发明的第三实施例的振动传感器；

图4B为去除屏障振膜的电容式麦克风的水平截面图；

图5为电容式麦克风的纵向截面图，其为根据本发明第四实施例的振动传感器；

图6为电容式麦克风的纵向截面图，其为根据本发明第五实施例的振动传感器；

图7为根据本发明第六实施例的振动传感器的纵向截面图；

图8为显示用于模拟的比较例的电容式麦克风的结构的纵向截面图；

图9A为显示根据本发明第七实施例的电容式麦克风的纵向截面图；

图9B为示出图9A所示的电容式麦克风的外壳底部的平面图，其布置与密封环有关的外部端子；

图9C为示出为了在电子器件中的使用，将图9A的电容式麦克风安装到器件基板上的纵向截面图；

图10A为示出根据本发明的第八实施例的电容式麦克风的纵向截面图；

图10B为示出图10A中示出的电容式麦克风的外壳的底部的平面图；

图10C为示出图10A中的电容式麦克风的外壳的底部的平面图，其中屏障振膜被除去以便示出与密封环有关的外部端子。

具体实施方式

将通过参考附图的实例对本发明进行详细的描述，其中与在前的附图中显示的相同的部分由相同的附图标记指明。

1.第一实施例

图1A为振动传感器的纵向截面图，即，根据本发明第一实施例的电容式麦克风1的纵向截面图。图1B为电容式麦克风1的水平截面图。图1C为去除屏障振膜30的电容式麦克风1的后视图。

第一实施例的电容式麦克风1为用作MEMS传感器的微型电容式麦克风，其被安装在例如便携式电话(cellular phone)的便携式电子装置中。具体地，电容式麦克风1由用作振动变换管芯的麦克风管芯20、放大器管芯40和用于容纳它们的外壳10以及用于覆盖外壳10的通孔10a的屏障振膜30构成。

外壳10具有形成用于容纳麦克风管芯20和放大器管芯40的盒状形状。外壳10由密封材料构成，其选自陶瓷、金属以及耐热树脂(heat-resistantresins)。例如，通过使陶瓷片(ceramic sheet)与例如平面线(plane wires)、连接垫(connection pad)和通过线(through-wires)的布线元件(wiring element)11结合，外壳10的主要单元形成为不具有覆盖物的盒状形状，然后其与由耐热树脂构成的覆盖物结合，从而完整地形成外壳10。由于外壳10的通孔10a的形成，外壳10的外部空间的压力经由外壳10的通孔10a施加于外壳10的内部空间。通孔10a具有相对于音频频率范围的声波的非常低的声阻(acoustic resistance)。外壳10基本上不传输声波。

在平面图中围绕通孔10a的指定位置处，屏障振膜30的外缘被连接到外壳10的外表面。屏障振膜30的材料、尺寸、形状以及张力被确定使得屏障振膜30的共振频率高于声波的音频频率范围。屏障振膜30由密封的非透明材料构成。因此，把外壳10的内部空间关于水滴、湿气、灰尘和光与外部空间隔离。通过热压连接(thermal pressing bonding)以及凿密法(caulking)以密封的方式将屏障振膜30连接到外壳10。具体地，屏障振膜30由例如PTFE(Polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)和PFA(tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer，四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物)的含氟防水树脂(water-repellent fluorine-contained resin)、例如聚酰亚胺(polyimide)的耐热树脂以及具有电磁屏蔽功能的例如铝和镍的金属以及这些材料的叠层结构构成叠层。当屏障振膜30具有电磁屏蔽功能时，金属膜经由外壳10的布线元件11接地。当屏障振膜30由树脂构成时，可能将优越的振动特性和弹性施加于屏障振膜30。当屏障振膜30的表面具有防水性时，可能防止水滴以及腐蚀性的物质(可能存在于水滴中)贴附到屏障振膜30。当屏障振膜30具有电磁屏蔽功能时，可能提高具有高阻抗输出的麦克风管芯20的S/N比例。为了将所有上述特性施加于屏障振膜30，优选屏障振膜30形成为叠层结构。

屏障振膜30的外缘被连接到外壳10的外缘凸起(peripheral projection)，该外缘凸起形成在通孔10a的围绕区域中。从而，可能在屏障振膜30和外壳10的外表面之间形成允许屏障振膜30振动的空间。这里，屏障振膜30的外缘和外壳之间的接合边界(joint boundary)用作振动端终端；也就是，自振动端终端的屏障振膜30的内部区域是屏障振膜30的振动区域。

在平面图中围绕通孔10a的指定位置处，麦克风管芯20被连结在外壳10的内表面上。麦克风管芯20具有由基板构成的MEMS结构，该基板由单晶硅和沉积膜(deposited film)构成。由在麦克风管芯20和外壳10之间建立倒装芯片连接(flip-chip connection)的凸块(bump)51引起的间隙由树脂50密封，因此，麦克风管芯20以密封方式与外壳10的内表面接合(join)。麦克风管芯20由电极振膜(electrode diaphragm)21和电极板(electrode plate)22构成，它们由沉积的导电膜构成，该导电膜由掺杂杂质的多晶硅以及金属构成。电极振膜21和电极板22由具有矩形形状的支撑物23支撑，从而二者被定位成彼此平行且其间具有小的距离(例如，4μm)，支撑物23的下端与外壳10的内表面接合。虽然多个孔22a形成在电极板22中，但是电极板22的刚度(rigidity)充分高于电极振膜21的刚度。电极板22的孔22a具有关于音频频率范围的声波非常低的声阻。电极振膜21的共振频率高于声波的音频频率范围。

电容式麦克风1的内部空间由电极振膜21和支撑物23根据声学分隔。如图2A中显示，屏障振膜30和外壳10的外表面10b(在其后侧)之间限定的空间、通孔10a的空间以及麦克风管芯20的内部空间根据声学形成单个空间(被称为前腔FC)，同时麦克风管芯20的外部的外壳10的内部空间的一部分根据声学形成另一个空间(被称为后腔BC)，其中这两个空间由电极振膜21和支撑物23分隔。前腔FC与后腔连通(communicate)从而建立关于静压(static pressure)的平衡；也就是，经由关于音频频率范围的声波具有足够高的声阻的狭窄通路，这两个空间被连接在一起。这个通路被布置在支撑物23和电极振膜21之间，或者例如，利用形成在支撑物23中的通孔(未示出)形成。

具有CMOS电路的放大器管芯40包括用于放大表征电极振膜21和电极板22之间电容变化的电压变化的前放大器(pre-amplifier)以及用于向电极振膜21和电极板22施加偏压的电荷泵(charge pump)。放大器管芯40经历与外壳10的内表面的通过凸块52的倒装芯片连接。

接下来，将参考图2A和2B对电容式麦克风1的运行进行描述。

偏压被施加于电极振膜21和电极板22，从而形成平行板(parallel-plate)电容器。屏障振膜30响应指定频率范围的声波来振动。屏障振膜30的振动引起前腔FC中的压力变化。因为前腔FC是在音频频率范围内的非常小的声学上的闭合空间；因此，前腔FC的内部压力同相地施加到电极振膜21。也就是，当声波，其为电容式麦克风1的外部压力变化，到达电极振膜21时，电极振膜21振动使得平行板电容器的电容被改变。电容变化被转换成电信号，然后在放大器管芯40中被放大；因此，放大的电信号经由布线元件11被输出到基板(或者用于安装电容式麦克风1的电路板，未示出)。

假定电极振膜21通过刚度控制被驱动。由于电容式麦克风1的非常小的内部空间，假定在低于共振频率的低的频率范围内，振动系统的响应可以依赖于例如膜、媒介(media)和闭合空间的分隔物的机械元件的刚度。也就是，随着前腔FC的刚度对后腔BC的刚度的比例变高，可能有效地将声音压力传输给电极振膜21。

考虑电学和物理学，电容式麦克风1的机械元件可以用下面的元件代替并且因此由图2B中显示的等效电路来代表。

屏障振膜30的刚度：1/C_f

前腔FC的刚度：1/C₁

电极振膜21的刚度：1/C_m

后腔BC的刚度：1/C₂

电容式麦克风1的外部声音压力：Vo

施加到电极振膜21的声音压力：Vm

图2B的等效电路清楚地显示：通过在减小电容C₁的同时增加电容C_f和C₂可以增加施加到电极振膜21的声音压力Vm。也就是，通过在增加前腔FC(媒介的)的刚度的同时减小屏障振膜30的刚度、电极振膜21的刚度以及后腔BC(媒介的)的刚度可能增加施加到电极振膜21的声音压力Vm，从而，可能提高电容式麦克风1的灵敏度。

通过由电极振膜21的位移除以施加到电极振膜21的力来计算后腔BC的刚度。通过由屏障振膜30的位移除以施加到屏障振膜30的力来计算的前腔FC的刚度。下面的计算建立在这样的假定下，该假定为：力被施加到与圆柱腔的底部相对应的振动膜上，其中可能通过利用振动膜的半径r、腔的体积V、振动膜的面积S、振动膜的位移Δx、施加到振动膜的压力P以及腔的体积变化ΔV来计算腔的刚度k。

k = \frac{PS}{Δx} . . . (1)

ΔV＝SΔx ...(2)

基于公式(1)和(2)产生公式(3)。

k = \frac{{PS}^{2}}{ΔV} . . . (3)

S＝πr² ...(4)

通过公式(3)和(4)，可能产生如下的腔的刚度k：

k = \frac{P π^{2} r^{4}}{ΔV}

也就是，在以上公式中，腔的刚度与项“r⁴/ΔV”成比例地改变。因为空气(与腔的媒介相对应)具有恒定的弹性模量，所以腔的体积变化ΔV与腔的体积V与成比例。

根据上述的计算结果，优选进一步减小前腔FC的体积，进一步增加屏障振膜30的半径以及进一步增加后腔BC的体积。为了减小前腔FC的体积，有必要在减小屏障振膜30和电极振膜21之间的距离H(见图2A)的同时，以密封方式将麦克风管芯20连接到具有通孔10a的外壳10的内表面上。为了减小屏障振膜30和电极振膜21之间的距离H，优选以倒装芯片连接方式将麦克风管芯20连接到外壳。为了增加后腔BC的体积，有必要以这样的方式确定由树脂50填充的区域、麦克风管芯20以及放大器管芯40的布置，该方式是：麦克风管芯20的外部的外壳10的内部空间的大部分可以尽可能大地用于后腔BC。

可能通过减小屏障振膜30的振动面积SB和电极振膜21的振动面积SD(见图2A)来减小前腔FC的体积，但是屏障振膜30和电极振膜21的刚度都增加。一般说来，当抗弯刚度(flexural rigidity)是支配性的因素时，弹性膜的刚度与弹性膜的面积成反比。为了减小屏障振膜30的刚度，有必要在减小施加到屏障振膜30的张应力(tensile stress)的同时增加屏障振膜30的面积。为此，本发明不被设计为屏障振膜30接合外壳10的通孔10a的内部或者开口，而是被设计为在平面图中围绕通孔10a的指定位置处，屏障振膜30的外缘与外壳10的外缘凸起接合。在本实施例中，屏障振膜30的振动面积SB大于通孔10a的截面面积和麦克风管芯20的底面积，但是其与外壳10的内侧底面积基本相等。

进行了本实施例与图8中显示的电容式麦克风的比较例相比较的模拟，其中与图1中显示的电容式麦克风1相比较，外壳10被外壳15取代，外壳15的后侧没有连接屏障振膜30，并且其中通孔10a被形成在顶部并且被屏障振膜33覆盖的通孔15a取代，并且其中麦克风管芯20被麦克风管芯24取代，在麦克风管芯24中电极振膜21位于电极板22之下。表1中显示了关于下面的参数的模拟结果，其中在去除屏障振膜33的图8的电容式麦克风的灵敏度基础上测量比较例的灵敏度的降低，在去除屏障振膜30的电容式麦克风1的灵敏度基础上测量本实施例的灵敏度的降低。

屏障振膜的材料：PFA

屏障振膜的杨氏模量：680MPa

屏障振膜的密度：2170kg/m³

屏障振膜的拉应力：0.1MPa

r：屏障振膜的半径

v：前腔的体积

h：外壳的外表面和屏障振膜之间的距离

sf：屏障振膜的刚度

s1：前腔的刚度

sm：电极振膜的刚度

s2：后腔的刚度

表1

	r	V	h	sf	s1	sm	s2	灵敏度的降低
	r	V	h	sf	s1	sm	s2	灵敏度的降低	单位	mm	mm³	Mm	N/m	N/m	N/m	N/m	dB
比较例	0.35	3.5	-	270	0.7	25	25	-58	单位	mm	mm³	Mm	N/m	N/m	N/m	N/m	dB
比较例	0.35	3.5	-	270	0.7	25	25	-58	\|本实施\|例	1.4	1.2	0.2	24	500	25	2.8	-6.6

当利用回流焊接(reflow solder)工艺将电容式麦克风1安装到基板(或者电路板，未示出)上时，与屏障振膜30紧密地接近的电容式麦克风1的内部空间的压力增加。然而，由于屏障振膜30的弹性和屏障振膜30的相对大的振动面积(其大于电极振膜21的振动面积)，所以屏障振膜30不可能由于发生在回流焊接工艺中的张应力而意外地被破坏。被电极振膜21紧密封闭并且根据声学与屏障振膜30相比非常小的后腔BC可以关于静压与前腔FC连通。为此，即使当电容式麦克风1的内部空间的压力在回流焊接工艺中增加时，电极振膜21的张应力也不可能增加。

2.第二实施例

图3为电容式麦克风2的纵向截面图，其是根据本发明的第二实施例的振动传感器。这里，电极振膜21位于电极板22的下方并且接近于屏障振膜30。

3.第三实施例

图4A为电容式麦克风3的纵向截面图，其是根据本发明的第三实施例的振动传感器。图4B为电容式麦克风3的水平截面图，其中屏障振膜31被从其后侧去除。

一般来说，优选与屏障振膜的振动相一致地最小化屏障振膜和外壳的外表面之间的间隙。在第三实施例中，振动膜31被定位为紧密地封闭外壳12(具有通孔10a)的圆锥凹处(conical recess)(或者锥形凹处)。屏障振膜31具有在低于其共振频率的较低频率范围内的轴向对称振动模式。也就是，屏障振膜31的振幅沿从振动轴BA(基本与屏障振膜31的中心相对应)到振动端终端(基本与屏障振膜31的外缘相对应)的方向变小。为此，不考虑屏障振膜31和外壳12之间的小的距离，屏障振膜31的外缘可能难以与外壳12的外表面12a接触。也就是，设计第三实施例的电容式麦克风3使得圆锥凹处形成在外壳12的外表面12a中从而逐渐减小沿从振动轴BA到振动端终端(基本与屏障振膜31的外缘相对应)的方向的屏障振膜31和外壳的外表面12a之间的距离。与前述的电容式麦克风相比较电容式麦克风3能减小前腔FC的体积从而进一步提高其灵敏度，在前述电容式麦克风中，关于屏障振膜31被定位在外壳12的外表面12a对面的区域，屏障振膜31和外壳12的外表面12a之间被设置为常数距离。

4.第四实施例

图5为电容式麦克风4的纵向截面图，其为根据本发明第四实施例的振动传感器。与电容式麦克风1相比较，电容式麦克风4具有外壳13，该外壳具有被屏障振膜30覆盖的通孔10a。为了使屏障振膜30与外壳13的外表面13b接触，被置于屏障振膜30的对面的多个凸起13d被形成在外壳13的外表面13b上。代替之，仅单个凸起13d可以形成在外壳13的外表面13b指定区域处，其可以容易以相对较高的概率与屏障振膜30接触。也就是，在屏障振膜30的特性和尺寸的基础上可以最优地确定凸起13d的数量和位置。

5.第五实施例

图6为电容式麦克风5的纵向截面图，其为根据本发明的第五实施例的振动传感器。图6显示：仅麦克风管芯25被安装在外壳14中，其中麦克风管芯25可以设置有MEMS结构以及它的驱动电路和输出电路；换句话说，麦克风管芯25可以设置有具有前述电荷泵和前放大器的CMOS电路(未示出)。因为单个麦克风管芯25被安装在外壳14中，所以可能降低电容式麦克风5的底面积。外壳14具有圆锥凹处，其以这样的方式被屏障振膜31覆盖，方式为：外壳14的外表面14b和屏障振膜31之间的距离沿从振动轴(基本与屏障振膜31的中心相对应)到振动端终端(基本与屏障振膜31的外缘相对应)的方向逐渐减小。此外，从外表面14b到屏障振膜31向下突出的凸起14d形成在外壳14的外表面14b的指定位置处。

6.第六实施例

图7为根据本发明的第六实施例的振动传感器6的纵向截面图。除屏障振膜30被屏障振膜32取代之外，振动传感器6与电容式麦克风1基本相同，屏障振膜32是厚的弹性膜，其刚度由抗弯刚度(flexure rigidity)支配。振动传感器6适于在监视机械振动的变化中使用，其被转换为电信号的变化，例如，接触型传感器。

7.第七实施例

接下来，将参考图9A到9C描述本发明的第七实施例，其示出用作第七实施例的振动传感器的电容式麦克风7。图9A为电容式麦克风7的垂直于电极膜电极振膜21的纵向截面图。图9B为电容式麦克风7的平行于电极振膜21的平面图，其中，屏障振膜31在图解中被排除。

电容式麦克风7具有多个经由内部布线(未示出)电连接到多个内部端子102的外部端子101。此外，电容式麦克风7具有由传导性材料构成的环形密封环103，其位于屏障振膜31的外缘。外部端子101和密封环103都由形成屏障振膜31的外壳12的底部12b向外暴露，其中它们由诸如焊料(solder)的传导性材料构成。平面图中，每个外部端子101都形成为圆形并且位于外壳12的底部12b的四个角处。密封环103被布置在外壳12的底部12b中从而围绕屏障振膜31并且形成具有与外部端子101的高度基本匹配的指定高度。

图9C为示出被安装在用于安装电子组件的器件基板201上并且被电连接到器件基板201的印刷电路上的电容式麦克风7的纵向截面图。具体地，外部端子101被电连接到印刷电路图案202，同时，密封环103被电连接到环形印刷电路图案203。

在印刷电路图案203的内部区域处，通孔204形成为贯穿器件基板201。安装电子组件的器件基板201被容纳在形成诸如便携式电话的电子器件的外表面的外壳301内。外壳301具有与通孔204相通的开口302。通过封装303，开口302和通孔204以密封方式相互连接在一起，同时，当密封环103被焊接到印刷电路图案203时，通孔204和屏障振膜31以密封方式相互连接在一起。

将与从外部空间进入外壳301的声波相对应的压力变化引入开口302，然后通过由封装303、通孔204、印刷电路图案203以及密封环103限定的空间传播，从而促使屏障振膜31振动。屏障振膜31的振动引起麦克风管芯24的电极振膜21的振动。

8.第八实施例

接下来，将参考图10A到10C对本发明的第八实施例进行描述，其中示出了用作第八实施例的电容式麦克风8。图10A为电容式麦克风8的垂直于电极振膜21的纵向截面图。图10B为电容式麦克风8的平行于电极振膜21的平面图。图10C为电容式麦克风8的垂直于电极振膜21的平面图，其中屏障振膜30在图解中被除去。

电容式麦克风8具有多个通过内部布线(未示出)电连接到多个内部端子402的外部端子401。电容式麦克风8具有由传导性材料构成的矩形密封环403。外部端子401和密封环403都由形成屏障振膜30的外壳10的底部10c向外暴露，并且由诸如焊料的传导性材料构成。在平面图中，每个外部端子401都形成为圆形并且沿外壳10的底部10c的一侧被全体对准。密封环403位于外壳10的底部10c上从而围绕屏障振膜30和外部端子401，其中形成具有与外部端子401的高度基本匹配的指定高度。

与电容式麦克风7相似，电容式麦克风8可以容易地被安装在具有通孔(未示出)的器件基板上。因为密封环103形成在外壳10的底部10c上从而围绕密封环103和外部端子401，所以可能增加通孔的尺寸并且适当地将压力变化(与外部空间中产生的声波相对应)引入到电容式麦克风8。

本发明不必要局限于第一到第八实施例，还可以在所附权利要求限定的本发明的范围内对其进行材料、尺寸以及形状上的进一步的改进。当然，也可能通过适当地减少其构成元件或者通过添加对本领域的普通技术人员而言是设计选择的新的构成元件来重新设计电容式麦克风和振动传感器。

本申请要求日本专利申请No.2007-213657的优先权，在此并入其内容作为参考。

Claims

1.一种振动传感器，其包括：

外壳，其由密封材料构成并且具有通孔；

振动变换管芯，其在平面图中围绕所述通孔的第一位置处以密封方式被连接到所述外壳的内表面；以及

屏障振膜，其的外缘在与平面图中用于包围所述通孔的第一位置垂直匹配的第二位置处，被连接到所述外壳的外表面，其中由密封材料构成的所述屏障振膜具有大于所述通孔的截面面积的振动面积，

其中允许所述屏障振膜振动的空间形成在所述屏障振膜和所述外壳的外表面之间。

2.如权利要求1所述的振动传感器，其中所述屏障振膜和所述外壳的外表面之间的距离沿着从所述屏障振膜的振动轴到所述屏障振膜的外缘的第一方向逐渐减小。

3.如权利要求1所述的振动传感器，其中从所述外壳的外表面朝向所述屏障振膜突出的至少一个突起形成在与所述屏障振膜相对的所述外壳的外表面的指定区域处。

4.如权利要求1所述的振动传感器，其中所述外壳和所述振动变换管芯经历倒装芯片连接，该倒装芯片连接通过多个在所述外壳和所述振动变换管芯之间形成间隙的凸块而在二者之间建立，所述间隙用树脂密封。

5.如权利要求1所述的振动传感器，其中所述屏障振膜具有电磁场屏蔽功能。

6.如权利要求1所述的振动传感器，其中所述屏障振膜具有光屏蔽功能。

7.如权利要求1所述的振动传感器，其中所述屏障振膜具有防水性。

8.如权利要求1所述的振动传感器，其中所述屏障振膜具有由树脂膜和金属膜构成的叠层结构。

9.如权利要求1所述的振动传感器，其中所述屏障振膜具有大于所述振动传感器管芯的底面积的振动面积。

10.如权利要求1所述的振动传感器，其中所述屏障振膜具有与所述外壳的内侧底面积基本相等的振动面积。