CN101690263A - 音响传感器 - Google Patents

Abstract

一种音响传感器，使感应音压的振动电极板(24)与相对电极板(25)相对，构成电容式音响传感器。在相对电极板(25)上开设用于使振动通过的音响孔(31)，在与振动电极板(24)相对的面上突设多个突起(36)。在振动电极板(24)的柔软性高且容易局部粘固在相对电极(25)上的区域，将突起(36)彼此的间隔减小。另外，在振动电极板(24)的柔软性低且不易局部粘固在相对电极(25)上的区域，将突起(36)彼此的间隔增大。通过这样的突起的配置，防止振动电极板固着在相对电极板上而阻碍振动电极板的振动。

Description

音响传感器

技术领域

本发明涉及音响传感器，特别是涉及用于检测在气体和液体中传播的音压即音响振动的音响传感器。

背景技术

作为音响传感器，公开有日本特开2006-157863号公报(专利文献1)的技术内容。

该音响传感器构成为振动电极板(可动电极)和相对电极板(固定电极)隔着微小的间隙(空隙)而相对的结构。该振动电极板由膜厚1μm左右的薄膜形成，故而接受到音压时感应其振动而进行微小振动。并且，振动电极板振动时，振动电极板与相对电极板的间距变化，故而通过检测此时的振动电极板与相对电极板之间的电容量的变化来检测音响振动。

另外，该音响传感器利用微细加工(半导体微细加工)技术而制造，灵敏度高且俯视看时具有一边数mm左右的微小尺寸。

但是，在这样的音响传感器中，在其制造工艺和使用中，如图1所示，振动电极板12会固着在相对电极板13上(以下，为振动电极板的一部分或几乎整体固着在相对电极板上而没有间隙的状态或将其现象称为粘固)。这样，若振动电极板12粘固在相对电极板13上，则阻碍振动电极板12的振动，故而不能够由音响传感器11检测出音响振动。

图2(a)及图2(b)是用于说明音响传感器11产生粘固的原因的示意图，将相当于图1的X部的部分放大表示。音响传感器11利用微细加工技术制造，故而例如在蚀刻后的洗净工序中，水分14浸入到振动电极板12与相对电极板13之间。另外，在音响传感器11的使用中也存在湿气滞留在振动电极板12与相对电极板13之间或音响传感器11沾水的情况。

另一方面，由于音响传感器11具有微小的尺寸，故而振动电极板12与相对电极板13之间的间距仅为数μm。并且，为了提高音响传感器11的灵敏度，振动电极板12的膜厚薄至1μm左右，振动电极板12的弹性变弱。

因此，在这样的音响传感器11中，例如以下说明地经过两阶段的过程而产生粘固。在第一阶段，如图2(a)所示，水分14浸入振动电极板12与相对电极板13之间时，通过该水分产生的毛细管力P1乃至表面张力而将振动电极板12向相对电极板13吸附。

在第二阶段中，在振动电极板12与相对电极板13之间的水分14蒸发之后，振动电极板12粘附在相对电极板13并保持在该状态。作为在水分14蒸发后也将振动电极板12保持固着在相对电极板13上的力P2，具有作用于振动电极板12表面与相对电极板13表面之间的分子间力，表面间力，静电力等。其结果，振动电极板12保持为粘附在相对电极板13上的状态，音响传感器11不能够发挥作用。

另外，在此对由于浸入的水分的毛细管力而在第一阶段中使振动电极板12粘附在相对电极板13的情况进行了说明，但也有基于水分以外的液体的情况，另外，也有对振动电极板施加大的音压而使振动电极板粘附在相对电极板上的情况。另外，也有通过使振动电极板带电而粘附在相对电极板，产生第一阶段的过程的情况。以下，对水分引起的振动电极板粘附在相对电极板的情况进行说明。

作为减轻上述的粘固的方法，只要将振动电极板12的弹性恢复力Q增大且弹性恢复力Q大于第一阶段中的水分14的毛细管力P1和第二阶段的保持力P2而使振动电极板12恢复原状态即可。在增大振动电极板12的弹性恢复力Q时，只要将振动电极板12的膜厚增厚而提高弹性即可。但是，若增大振动电极板12的弹性恢复力Q，则振动电极板12不易振动，故而具有音响传感器11的灵敏度变差的问题。

或者，在第一阶段中毛细管力P 1比振动电极板12的弹性恢复力Q小，也能够减轻粘固。毛细管力P1随着振动电极板12与相对电极板13的间距的减小而增强，故而在减小毛细管力P1时，只要将间距增大即可。但是，将振动电极板12与相对电极板13之间的间距增大时，音响传感器11的厚度加大，妨碍音响传感器11的微小化。另外，音响传感器11的灵敏度也下降。

鉴于上述情况，在专利文献1公开的音响传感器中，如图3所示，通过在相对电极板13的与振动电极板12相对的面上设置多个突起15来减轻振动电极板12与相对电极板12的粘固。该突起一般在相对电极整体上等间隔地配置。众所周知，振动电极板12与相对电极板13之间的保持力P2与两电极板12，13的接触面积相关，其接触面积减小时保持力P2也减小。因此，在相对电极13设置突起15，若尽可能地使突起15变细，则振动电极板12与相对电极板13(突起15)的接触面积减小，保持力P2也减弱，故而不易引起振动电极板12的粘固。

另外，在非专利文献2中记载有如下的情况，由于在微结构物中表面积与质量的比例变大，故而作用于部件表面间的表面间力起到重要的作用，特别是在具有膜片的微小元件中，由于表面间力而使膜片和相对电极板在附着的状态下不进行动作。另外，在非专利文献2中，通过在悬臂上设置突起(挡块)而能够降低悬臂的固着。

专利文献1：(日本)特开2006-157863号公报

非专利文献2：土屋茂树，外五名，“微结构的表面间力的测定和表面间力的降低”计测自动控制学会论文集，日本，计测自动控制学会，1994年发行，第30卷，第2号，第136～142页

但是，在音响传感器中，由对设于振动电极板的突起彼此的间隔进行各种改变而反复进行试验的结果可知，若通过设置突起而不引起振动电极板的粘固，则必须将突起彼此的间隔调整为适当的值。

图4(a)～图4(c)是示意地表示突起15彼此的间隔过大时、适当时以及过小时的振动电极板12的样子的图。图4(b)表示突起15彼此的间隔d适当的情况。此时，即使由于水分将振动电极板12向相对电极板13吸附，如图4(b)的双点划线所示，由于突起15与振动电极板12的接触面积小，故而水分蒸发时的保持力P2比振动电极板12的弹性恢复力Q小。由此，如图4(b)的实线所示，振动电极板12通过自弹性恢复力Q而恢复到原状态。

对此，如图4(a)所示，在突起15彼此的间隔d比适当的间隔小的情况下，即使突起15细使得前端的面积减小，在突起15的前端面的微小化上也是有限的，作为突起15整体，其前端面的面积合计值大。此时，振动电极板12在几乎整体或宽范围区域粘附在突起15的前端面，振动电极板12粘固在突起15上。另外，如图4(a)所示，将振动电极板12粘附在多个突起15的前端面的状态成为整体粘固。

另外，如图4(c)所示，在突起15彼此的间隔d比适当间隔大时，即使振动电极板12与突起15抵接，振动电极板12的一部分也进入相邻的突起15之间而与相对电极板13接触。这样，在振动电极板12粘附在相对电极板13的状态下，接触部位即使为一处，接触面积也比突起15的前端面积大很多，故而振动电极板12固着在相对电极板13上。另外，将图4(c)所示地振动电极板12的一部分在突起15间粘附在相对电极板13的状态称为局部粘固。

将整体粘固和局部粘固进行比较，一般，更容易引起整体粘固。因此，在设计阶段决定突起的间隔时，即使有局部粘固的可能性也会扩大突起的间隔。但是，在电容式音响传感器中，振动电极板与相对电极板隔着数μm左右的微小间隙而相对，故而在对振动电极板施加超过音压的小力的情况下振动电极板与相对电极板接触。另外，随着振动电极板由于音压的变形，弹性减弱而变软，故而在粘附于相对电极板时恢复力弱。因此，在突起的间隔变大时，容易引起局部粘固。

结果，在现有的音响传感器中，无论突起彼此的间隔过大或过小，都容易产生粘固，难以形成适当间隔的突起。另外，即使假定振动电极板的弹性，突起的前端面积，液体的毛细管力，表面间力等的值而以适当的间隔设置突起，若具有振动电极板的弹性等值有波动，则会产生某种粘固。

另外，由于在振动电极板设置突起时刚性提高，振动电极板难以由音压而振动，故而突起多设置在相对电极板上。在将突起设置在振动电极板上时，整体粘固为振动电极板的多个突起粘附在相对电极板的几乎整体上的状态，局部粘固为振动电极板的突起与相对电极板抵接且振动电极板的该突起间的部分变形而粘附在相对电极板上的状态。

另外，在以均等的间隔将突起设置在振动电极板或相对电极板的几乎整体上的情况下，由于连无需这么大密度的区域都设置有多个突起，故而突起的总数增加。突起增加时，在振动电极板接近相对电极板侧时，不易将振动电极板与相对电极板之间的空气向外排出，另外，在振动电极板远离相对电极板侧时，空气不易流入振动电极板与相对电极板之间。结果，振动电极板振动时的空气阻力增大，由空气阻尼抑制振动电极板的振动，音响传感器的频率特性(特别是在高频侧的特性)变差。

发明内容

本发明是鉴于上述技术课题而作出的，其目的在于提供一种音响传感器，能够有效地减轻振动电极板固着在相对电极板上而阻碍振动电极板振动的现象。

本发明的音响传感器，具有：振动电极板，其固定在基板上并且感应音压；相对电极板，其固定在基板上并且隔着空隙与所述振动电极板相对，其特征在于，在所述振动电极板或所述相对电极板的所述空隙侧的面上设置多个突起，对应于所述振动电极板或所述相对电极板的突起形成区域，使相邻的突起彼此的间隔变化。

在本发明的音响传感器中，由于在所述振动电极板或所述相对电极板的空隙侧的面设有多个突起，故而在振动电极板变形而与相对电极板接触时，振动电极板和相对电极板夹着突起而接触。结果，能够减小振动电极板与相对电极板的实质接触面积，可减轻振动电极板的粘固。

并且，在本发明的音响传感器中，由于对应于突起形成区域而使相邻的突起彼此的间隔变化，故而能够降低振动电极板在相邻的突起彼此之间固着在相对电极板的粘固、和振动电极板或相对电极板在宽范围区域固着在多个突起上的整体粘固。

另外，在使相邻的突起彼此的间隔在振动电极板或相对电极板的整体一定且将相邻的突起彼此的间隔调整为适当值的方法中，若振动电极板的弹性波动或浸入到振动电极板与相对电极板之间的水分的毛细管力不同，则会引起局部粘固或整体粘固。对此，在本发明的音响传感器中，通过对应于突起形成区域使相邻的突起彼此的间隔变化，能够减轻振动电极板的粘固，即使振动电极板的弹性波动或浸入到振动电极板与相对电极板之间的水分的毛细管力不同，也不易产生局部粘固和整体粘固。因此，相邻的突起彼此的间隔的设计值的容许范围变宽，音响传感器的特性稳定且容易进行音响传感器的设计及制造。

特别是，在本发明的音响传感器的一方面，在设有所述突起的所述振动电极板或所述相对电极板中，使所述振动电极板的柔软性高的区域或与所述柔软性高的区域相对的所述相对电极板的相对区域的、相邻的突起彼此的间隔小于所述振动电极板的柔软性低的区域或与所述柔软性低的区域相对的所述相对电极板的相对区域的、相邻的突起彼此的间隔。

局部粘固容易在振动电极板的柔软性高的区域产生，故而在本方面中，通过在该区域使相邻的突起彼此的间隔较小而能够减轻局部粘固，另外，通过将振动电极板的柔软性低的区域的相邻的突起彼此的间隔增大，能够抑制局部粘固并且减轻整体粘固。另外，在本方面中，由于仅在振动电极板的柔软性高的区域减小突起彼此的间隔，作为整体，能够减少突起的数量。若突起的数量减少，则不易阻碍在振动电极板与相对电极板之间的空气流动，故而降低空气阻尼，并且影响传感器的频率特性(特别是在高频侧的特性)稳定(平坦)，频率带域变宽。

另外，作为本发明的音响传感器的第一方面，将所述振动电极板沿其可动部分的外周缘固定在所述基板上，所述可动部分的中央部或所述相对电极板的与该中央部相对的区域的、相邻的所述突起彼此的间隔小于所述可动部分的外周部分或所述相对电极板的与该外周部分相对的区域的、相邻的所述突起彼此的间隔。

在将振动电极板沿其可动部分的外周缘而固定在基板上的音响传感器(第一方面)中，由于在振动电极板的中央部易引起局部粘固，故而通过使振动电极板的中央部或相对电极板的与该中央部相对的区域的相邻的突起彼此的间隔较小，能够减轻局部粘固。另外，通过使所述可动部分的外周部分或相对电极板的与该外周部分相对的区域的相邻的突起彼此的间隔较大，能够抑制局部粘固且减轻整体粘固。

在第一方面的另一方面中，所述振动电极板的所述可动部分形成为圆板状，将所述可动部分的半径设为R时，以所述振动电极板的中央或所述相对电极板的与该中央相对的位置为中心的半径R/8以上且R/2以下的区域的、相邻的所述突起彼此的间隔小于所述区域外侧的区域的相邻的所述突起彼此的间隔。由于在距振动电极板中心的半径r为(1/2)R以上的区域中，振动电极板的弹性挠曲的对称性被破坏，故而在其外侧，若缩短突起彼此的间隔，则会引起整体粘固。另外，在距中心的半径r为(1/8)R的外侧的区域，保证了振动电极板的弹性挠曲的对称性，故而若仅在距中心的半径r为(1/8)R的区域的内侧缩短突起彼此的间隔，则会在其紧外侧产生局部粘固。

另外，在本发明的第二方面中，将所述振动电极板的所述可动部分的外周部以多个位置部分地固定在所述基板上，位于所述振动电极板的固定部位彼此的中间或所述相对电极板的与该固定部位相对的部位彼此的中间位置的区域的、相邻的所述突起彼此的间隔小于其它的突起形成区域的相邻的所述突起彼此的间隔。

在将振动电极板的可动部分的外周部以多个部位局部地固定在基板上的音响传感器(第二方面)中，由于位于振动电极板的固定部位彼此的中间或相对电极板的与该固定部位相对的部位彼此的中间的区域容易产生局部粘固，故而通过在该区域使相邻的突起彼此的间隔较小，能够减轻局部粘固。另外，通过在不易引起局部粘固的其他突起形成区域增大相邻的突起彼此的间隔，能够减轻振动电极板的整体粘固。

另外，在本发明的音响传感器的另一方面中，所述突起沿多个同心圆或大小不同的多个多边形排列。由于振动电极板的挠曲分布多为同心圆状或同心状的多边形，故而通过沿同心圆或多边形排列突起，能够均等且有效地避免振动电极板的粘固。

在本发明的音响传感器的又一方面中，所述相对电极板具有多个用于使音压通过的音响孔，所述突起分别配置在由所述音响孔包围的区域的中央部。根据本方面，能够尽可能地分离音响孔和突起，故而容易制造音响孔和突起。

本发明的音响传感器的再一方面中，所述相对电极板具有多个用于使音压通过的音响孔，所述突起分别配置在自所述音响孔包围的区域的中央偏离的位置。根据本方面，由于突起设置在接近音响孔的位置，故而浸入到振动电极板与相对电极板之间的水分不易残留在突起的位置。由此，不易由水分的毛细管力而使振动电极板粘附在相对电极板，能够减轻振动电极板的粘固。

本发明的音响传感器的其他方面中，所述相对电极板具有多个用于使音压通过的音响孔，所述突起分别配置在与所述音响孔相接的位置。根据本方面，由于突起设置在接近音响孔的位置，故而浸入到振动电极板与相对电极板之间的水分不易残留在突起的位置。由此，不易由水分的毛细管力而使振动电极板粘附在相对电极板，能够减轻振动电极板的粘固。另外，若在设有突起之后开设音响孔，则在开设音响孔时突起的一部分被削除，能够使突起的截面面积比加工限度还要削，可更加有效地减轻粘固。

另外，本发明的用于解决上述课题的方式具有将以上说明的结构要素适当组合的特征，本发明通过上述结构要素的组合而具有多种优点。

附图说明

图1是表示现有的音响传感器中振动电极板粘固在相对电极板上的样子的示意剖面图；

图2(a)、(b)是说明现有的音响传感器中产生粘固的原因的图；

图3是表示设有防粘固用的突起的相对电极板和振动电极板的示意剖面图；

图4(a)是表示突起彼此的间隔过窄时的图，图4(b)是表示突起彼此的间隔适当时的图，图4(c)时表示突起彼此的间隔过宽时的图；

图5是表示本发明第一实施方式的音响传感器的立体图；

图6是第一实施方式的音响传感器的分解立体图；

图7是沿图5的Y-Y线的剖面图；

图8是表示从垂直于振动电极板的方向看到的、振动电极板与音响孔及突起的位置关系的图；

图9是表示将四角的固定部固定在硅基板上的振动电极板的柔软性的程度分布的图；

图10是说明第一实施方式的音响传感器的作用的说明图，表示振动电极板的对角方向的垂直剖面；

图11是表示用于比较说明的振动电极板和相对电极板的图，表示振动电极板的对角方向的垂直剖面；

图12(a)是表示在振动电极板的中央部产生局部粘固的状态的示意剖面图，图12(b)是表示在振动电极板的端部产生局部粘固的状态的剖面图；

图13是说明音响传感器的振动电极板中央的突起间隔的决定方法和振动电极板的中央部以外的区域的突起间隔的决定方法的图；

图14是表示本发明第二实施方式的音响传感器所使用的振动电极板的形状、以及从垂直于该振动电极板的方向看到的振动电极板与音响孔及突起的位置关系的图；

图15是表示将外周部固定在硅基板上的圆板状的振动电极板的柔软性的分布的图；

图16是表示第二实施方式的振动电极板与音响孔及突起的另一位置关系的图；

图17是表示第二实施方式的振动电极板与音响孔及躯体的其他位置关系的图；

图18是表示从垂直于振动电极板的方向看到的、第三实施方式的振动电极板与音响孔及突起的位置关系的图；

图19是放大表示第三实施方式的相对电极板的一部分的图；

图20是表示在第三实施方式的音响传感器中浸入到微小间隙中的水分一部分蒸发后的状态的局部放大剖面图；

图21是放大表示第一、第二实施方式的相对电极板的一部分的图；

图22是表示在第一、第二实施方式中浸入到微小间隙中的水分一部分蒸发后的状态的局部放大剖面图；

图23是放大表示第三实施方式的变形例的相对电极板的一部分的图；

图24是表示第三实施方式的变形例的音响传感器中浸入到微小间隙中的水分一部分蒸发后的状态的局部放大剖面图；

图25是表示本发明的音响传感器的另一实施方式的示意剖面图；

图26是表示本发明的音响传感器的再一实施方式的示意剖面图；

图27是表示本发明的音响传感器的其他实施方式的示意剖面图。

附图标记说明

21音响传感器

22硅基板

23绝缘覆膜

24振动电极板

25相对电极板

26贯通孔

27固定部

28膜片

31音响孔

36突起

37水分

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的优选实施方式。但是，本发明不限于以下的实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种设计变更。特别是，以下记载的数值是表示各部件的尺寸等的大概数值，本发明的音响传感器不限于这些数值。

(第一实施方式)

以下，参照图5～图13说明本发明的第一实施方式。首先，图5是表示第一实施方式的音响传感器21的立体图，图6是其分解立体图，图7是沿图5的Y-Y线的剖面图。

该音响传感器21是电容式传感器，在硅基板22的上面隔着绝缘覆膜23而设有振动电极板24，在其上隔着微小间隙(空隙)而设有相对电极板25。

在硅基板22上设有棱柱状的贯通孔26或角锥梯形的凹部。在图中表示了棱柱状的贯通孔26。硅基板22的尺寸为俯视看1～1.5mm见方(也可以更小)，硅基板22的厚度为400～500μm左右。在硅基板22的上面形成有由氧化膜等构成的绝缘覆膜23。

振动电极板24由膜厚为1μm左右的多晶硅薄膜形成。振动电极板24为大致矩形的薄膜，在其四角部分朝向对角方向外侧而延伸出固定部27。振动电极板24覆盖贯通孔26或凹部的上面开口而配置在硅基板22的上面，将各固定部27固定在绝缘覆膜23之上。在振动电极板24中贯通孔26或凹部的上方被悬空支承的部分(在本实施方式中，固定部27以外的部分)构成为膜片28，其感应音压而振动。

相对电极板25在由氮化膜构成的绝缘性支承层29的上面设有由金属制薄膜构成的固定电极30。相对电极板25配置在振动电极板24之上，在与膜片28相对的区域的外侧，经由由氧化膜等构成的绝缘覆膜33而固定在硅基板22的上面。相对电极板25在与膜片28相对的区域隔开3μm左右的微小间隙而覆盖膜片28。在固定电极30及支承层29上，自上面向下面贯通而穿设有多个用于使音压(振动)通过的音响孔(声孔)31。在相对电极板25的端部设有导通固定电极30的电极焊盘32。另外，振动电极板24与音压共鸣而振动，故而构成为1μm左右的薄膜，但相对电极板25是不被音压激振的电极，故而其厚度例如为2μm以上。

为了防止振动电极板24紧密贴附在相对电极板25上，在相对电极板25的与振动电极板24相对的区域突设有多个突起36。该突起36尽可能地变细而使前端面积小为好，理想的是直径10μm以下。但是，在使突起36变细时，也有制造上的限制，故而理想的是，设置突出长度1μm左右、直径4μm左右的突起36。

另外，从在支承层29开设的开口34使从固定部27延伸的延伸部27a露出，设于支承层29的端部上面的电极焊盘35通过开口34而与延伸部27a导通。由此，振动电极板24和相对电极板25被电气绝缘，通过振动电极板24和固定电极30而构成电容器。

在第一实施方式的音响传感器21中，若从上面侧传递音响振动(空气的疏密波)，则该音响振动通过相对电极板25的音响孔31而到达膜片28并使膜片28振动。若膜片28振动，则膜片28与相对电极板25之间的距离变化，由此，膜片28与固定电极30之间的电容量变化。在对电极焊盘32、35之间施加直流电压时，若将该电容量的变化作为电信号来获取，则能够将声音的振动转变成电信号而检测到。

另外，上述音响传感器21使用微细加工(半导体微细加工)技术进行制造，由于其制造方法是公知的技术，故而省略说明。

接着，对设于相对电极板25的突起36的配置进行说明。图8是表示从垂直于振动电极板14的方向观察到的、振动电极板24与音响孔31及突起36的位置关系的图，音响孔31由空心圆表示，突起36由实心圆表示。音响孔31在整体上等间隔地配置成晶格状。

对此，突起36从中心部向外侧，沿着与同心状排列的类似形状的多边形(图8中为虚线表示的八边形)依次排列，并且，各突起36配置在由四个音响孔31包围的区域的中央。

另外，突起36彼此的间隔在与膜片28的由虚线包围的中央部a和各边的中央部b相对的区域比较短，在此之外的区域比较长。例如，在图8所示的例中，膜片28的一边长度L为800μm，突起36彼此的间隔在与膜片28的中央部a以及各边的中央部b相对的区域为50μm，在此之外的区域为100μm。

图9是区分地表示在将四处的固定部27固定在硅基板22上的矩形振动电极板24中对膜片28整体施加均匀的力时的挠曲大小的图，阴影的点密度越大，挠曲越大，点密度越小，挠曲越小。由图9可知，振动电极板24从其中心朝向外侧，柔软性降低，挠曲减小，在其中央部a和各边的中央部b，挠曲比周围的大。

因此，在该音响传感器21中，如图10示意所示，在振动电极板24柔软且挠曲大的中央部a和各边的中央部b相对的区域，突起36彼此的间隔减小，振动电极板24的刚性提高，在与挠曲小的区域c相对的区域，突起36彼此的间隔增大。结果，能够降低在现有技术中说明的局部粘固和整体粘固。以下，对其理由进行说明。

如现有例所说明地，在振动电极板的柔软的部分(中央部)容易产生振动电极板进入突起之间而与相对电极板接触的局部粘固。对此，在该音响传感器21中，在与膜片28的中央部a和各边的中央部b相对的区域，突起36彼此的间隔减小，故而不易产生局部粘固。另外，在突起彼此的间隔在整体上均一的情况下，突起彼此的间隔小时，容易将振动电极板粘附在突起的大致整体上而产生整体粘固。对此，在该音响传感器21中，在容易引起局部粘固的区域以外的区域，增大突起36彼此的间隔，故而能够减少突起36的数量(即，突起36的端面的总计面积)，可降低整体粘固。由此，能够有效地降低局部粘固和整体粘固。

详细地说，与振动电极板24的中央部a和各边的中央部b相对的区域的突起36彼此的间隔在突起36最软的部分比产生局部粘固的界限值D3小。但是，在与中央部a、b相对的区域的突起36的间隔过小时，如图11所示，在中央部a、b整体，振动电极板24粘固在突起36上。由此，与振动电极板24的中央部a和各边的中央部b相对的区域的突起36彼此的间隔必须比振动电极板24在中央部a或b局部粘固的界限值D3小，并且，比振动电极板24在与中央部a或b相对的区域粘附在突起36整体上的界限值D1大。

另外，在与振动电极板24的中央部a、b之外的区域c相对的区域的突起36彼此的间隔比振动电极板24产生整体粘固的界限值D2大。但是，与中央部a、b以外的区域c相对的区域的突起36的间隔过大时，如图12(b)所示，在中央部a、b以外的区域c，振动电极板24进入到突起36之间而产生局部粘固。由此，与振动电极板24的中央部a、b以外的区域c相对的区域的突起36彼此的间隔必须比振动电极板24产生整体粘固的界限值D2大，并且比振动电极板24在与中央部a、b以外的区域c相对的区域产生局部粘固的界限值D4小。

在此，对图12(a)所示的振动电极板24的中央部a、b产生局部粘固的界限值D3和图12(b)所示的中央部a、b以外的区域产生局部粘固的界限值D4进行比较。如图9所表示地，中部a、b是振动电极板24柔软且容易变形的部位，故而图12(b)的在区域c的局部粘固比图12(a)的在中央部a、b的局部粘固更容易产生。由此，通常，振动电极板24在中央部a、b以外的区域c产生局部粘固时的突起36彼此的间隔的界限值D4比振动电极板24在中央部a或b产生局部粘固时的突起36彼此的间隔的界限值D3大。

另外，振动电极板24粘附在与中央部a、b相对的区域的突起36整体时，突起36彼此的间隔的界限值D1比在突起36整体上产生整体粘固时的突起36彼此的间隔的界限值D2小。

由此，四个界限值的大小为D1＜D2＜D3＜D4，音响传感器21的突起36彼此的间隔分布如图13所示。

在如现有的音响传感器那样突起彼此的间隔均一的情况下，必须将突起彼此的间隔调整为比D2大且比D3小的适当间隔。其调整范围窄，故而音响传感器的制造困难。对此，在第一实施方式的音响传感器21的情况下，在与振动电极板24的中央部a、b相对的区域，只要使突起36彼此的距离比D1大且比D3小即可。另外，在与中央部a、b以外的区域c相对的区域，只要使突起36彼此的距离比D2大且比D4小即可。由此，中央部a、b以及区域c的容许范围都扩大了。

因此，根据第一实施方式的音响传感器21，能够容易地减轻振动电极板24的粘固，也容易制造音响传感器21。另外，在该音响传感器21中，即使振动电极板24的弹性波动、浸入的水分的毛细管力不同或表面间力波动，也能够抑制局部粘固或整体粘固，音响传感器21的可靠性提高。

另外，振动电极板24的挠曲分布多为同心圆状或同心状的多边形，故而只要如上所述地将突起36沿同心状的多边形排列(参照图8)，即可均等且有效地避免振动电极板24的粘固。

另外，根据该音响传感器21，与使突起的间隔均一的情况相比，能够减少突起36的数量。由此，振动电极板24与相对电极板25之间的微小间隙中的气流不易被突起36阻碍，减轻振动电极板24的空气阻尼。结果，音响传感器21的频率特性(特别是在高频侧的特性)平稳，频率带域变宽。

(第二实施方式)

接着，由图14～图17对第二实施方式的音响传感器进行说明，第二实施方式的音响传感器的结构与第一实施方式的音响传感器21的结构大致相同，故而省略整体的结构以及说明。

第二实施方式的音响传感器与第一实施方式的音响传感器的不同点主要在于振动电极板24的形状和突起36的配置，故而对其不同点进行说明。

图14是表示从垂直于振动电极板24的方向观察到的、第二实施方式的振动电极板与音响孔31及突起36的位置关系的图。振动电极板24形成圆板状，在硅基板22上与振动电极板24的形状一致而设有圆柱状的贯通孔或圆锥梯形的凹部。振动电极板24覆盖硅基板22的贯通孔或凹部的上面开口而配置，通过固定部27而将外周部整体实质地固定在硅基板22上。

在与振动电极板24相对的相对电极板25上以一定间隔将音响孔31配置成三角形或六边形。另外，在相对电极板25的与振动电极板24相对的面上，在由音响孔31包围的区域的大致中央突出设有多个突起36。突起36在与振动电极板24的外周缘同心状的圆形的中心部a，突起36彼此的间隔较小，在中心部a外侧的区域c，突起36彼此的间隔较大。

在此，在将振动电极板24的半径设为R时，突起36彼此的间隔减小的圆形区域(中心部a)的半径r为(1/8)R≤r≤(1/2)R。图15是区分地表示在圆形的振动电极板24中对膜片28整体施加均一的压力时的挠曲的大小的图。由图15可知，振动电极板24随着从其中心朝向外侧，柔软性降低，挠曲减小，在其中央部a，挠曲最大。在距中心的半径r为(1/2)R以上的区域，膜片28的弹性挠曲的对称性被破坏，故而不易产生局部粘固，在其外侧若间隙突起36彼此的间隔减小，则会引起整体粘固。另外，在距中心的半径r为(1/8)R的区域的外侧区域，保证了膜片28的弹性挠曲的对称性，故而若仅在距中心的半径r为(1/8)R的区域的内侧减小突起36彼此的间隔，则在其紧外侧会产生局部粘固。由此，减小间隙突起36彼此的间隔的区域为(1/8)R≤r≤(1/2)R这样的半径r的圆内区域a。

在第二实施方式的音响传感器中，例如振动电极板24的膜厚为1μm，相对电极板25的厚度为2μm，振动电极板24与相对电极板25之间的微小间隙为3μm，突起36的高度为1μm。尽可能地使突起36的直径为10μm以下为好，但是由于在制造工序上有限度，故而理想的是直径为4μm左右。另外，若将振动电极板24的半径R设为500μm，则在圆形的中心部a的内侧，突起36彼此的间隔为50μm，在其之外的区域c，突起36彼此的间隔为100μm。

在第二实施方式中，振动电极板24形成为圆形，故而不是与第一实施方式的中心部b相当的区域，但是通过在中心部a减小突起36彼此的间隔，在其之外的区域c增大突起36彼此的间隔，能够起到与第一实施方式相同的作用效果。即，在第二实施方式中也能够进一步降低局部粘固和整体粘固，能够提高音响传感器的可靠性。并且，在振动电极板24的柔软性高的区域，减小突起36彼此的间隔，在振动电极板24的柔软性低的区域增大突起36彼此的间隔，由此能够扩大各区域的突起36彼此的间隔的适当范围(参照图13)，可容易地进行音响传感器的设计和制造。另外，即使振动电极板24的弹性波动或浸入的液体的毛细管力不同，也不易产生局部粘固和整体粘固，能够进一步提高音响传感器的可靠性。另外，由于能够减少突起36的数量，故而能够降低振动电极板24的空气阻尼，使得音响传感器21的频率特性(特别是在高频侧的特性)稳定(平坦)，频率带域宽。

另外，作为突起36的配置方式，如图16所示，可以沿着与振动电极板24同心圆状的圆进行配置。或者，如图17所示，也可以配置在无间隙地排列在并列的正三角形的顶点。振动电极板24的挠曲分布多为同心圆状和多边形，故而若将突起36排列成同心圆状和正三角形，则能够均等且有效地避免振动电极板24的粘固。

(第三实施方式)

图18是表示从垂直于振动电极板24的方向看到的、第三实施方式的振动电极板24与音响孔31及突起36的位置关系的图。另外，图19是放大表示第三实施方式的相对电极板25的一部分的图。在该实施方式中，使突起36接近音响孔31，或者与音响孔31相接而设置。

在第一、第二实施方式中，如图21所示，在被音响孔31包围的区域的中央设有突起36。因此，突起36位于远离任一音响孔31的位置。由此，浸入到振动电极板24与相对电极板25之间的微小间隙中的水分37自音响孔31蒸发时，如图22所示，水分37最后残留在突起36的位置。由于在突起36的位置，相对电极板25与振动电极板24的间距最短，故而若在此残留水分37的话，则在振动电极板24与相对电极板25之间最后作用大的毛细管力，振动电极板24不易自相对电极板25分离。

对此，如图18、图19所示，突起36自被音响孔31包围的区域的中央偏移，若接近音响孔31的位置，则浸入到微小间隙的水分37从音响孔31蒸发时，如图20所示，水分37在突起36的位置最早蒸发。由此，在水分37最后干燥的位置没有突起36，在振动电极板24与相对电极板25之间作用的毛细管力较早地变小，振动电极板24容易从相对电极板25分离。

另外，图23及图24是第三实施方式的变形例，突起36与音响孔31的位置重合。在突起36的位置与音响孔31的位置重合时，在形成了突起36之后，在相对电极板25上设置音响孔31时，在由蚀刻开设音响孔31的同时，也将突起36的一部分蚀刻而切削。由此，能够使突起36端面的面积比突起36的加工限度更小，进一步提高减轻局部粘固和整体粘固的效果。

(其他实施方式)

图25是表示本发明的音响传感器的另一实施方式的示意剖面图。在第一～第三实施方式中在相对电极板25上设有突起36，但在本实施方式中，在振动电极板24设有突起36。根据本实施方式，能够防止振动电极板24的中央部包围的、突起36间的部分粘附在相对电极板25的局部粘固、和突起36的大致整体粘附在相对电极板25的整体粘固。

另外，在第一～第三实施方式中，在硅基板22之上设置振动电极板24，由相对电极板25覆盖在其上方，但也可以如图26、图27所示，在硅基板22之上设置相对电极板25，在其上方设置振动电极板24。另外，在图26中，在相对电极板25设置有突起36，在图27中，在振动电极板24设置有突起36。

Claims (9)

1.一种音响传感器，具有：

振动电极板，其固定在基板上并且感应音压；

相对电极板，其固定在基板上并且隔着空隙与所述振动电极板相对，其特征在于，

在所述振动电极板或所述相对电极板的所述空隙侧的面上设置多个突起，

对应于所述振动电极板或所述相对电极板的突起形成区域，使相邻的突起彼此的间隔变化。

2.如权利要求1所述的音响传感器，其特征在于，在所述振动电极板或所述相对电极板中设有所述突起侧的电极板中，使所述振动电极板的柔软性高的区域或与所述柔软性高的区域相对的所述相对电极板的相对区域的、相邻的突起彼此的间隔小于所述振动电极板的柔软性低的区域或与所述柔软性低的区域相对的所述相对电极板的相对区域的、相邻的突起彼此的间隔。

3.如权利要求2所述的音响传感器，其特征在于，将所述振动电极板沿其可动部分的外周缘固定在所述基板上，

所述可动部分的中央部或所述相对电极板的与该中央部相对的区域的、相邻的所述突起彼此的间隔小于所述可动部分的外周部分或所述相对电极板的与该外周部分相对的区域的、相邻的所述突起彼此的间隔。

4.如权利要求3所述的音响传感器，其特征在于，

所述振动电极板的所述可动部分形成为圆板状，

将所述可动部分的半径设为R时，以所述振动电极板的中央或所述相对电极板的与该中央相对的位置为中心的半径为R/8～R/2的区域的、相邻的所述突起彼此的间隔小于所述区域外侧的区域的相邻的所述突起彼此的间隔。

5.如权利要求2所述的音响传感器，其特征在于，将所述振动电极板的所述可动部分的外周部以多个位置部分地固定在所述基板上，

位于所述振动电极板的固定部位彼此的中间或所述相对电极板的与该固定部位相对的部位彼此的中间位置的区域的、相邻的所述突起彼此的间隔小于其它的突起形成区域的相邻的所述突起彼此的间隔。

6.如权利要求1所述的音响传感器，其特征在于，所述突起沿多个同心圆或多个多边形排列。

7.如权利要求1所述的音响传感器，其特征在于，所述相对电极板具有多个用于使音压通过的音响孔，

所述突起分别配置在由所述音响孔包围的区域的中央部。

8.如权利要求1所述的音响传感器，其特征在于，所述相对电极板具有多个用于使音压通过的音响孔，

所述突起分别配置在自所述音响孔包围的区域的中央偏离的位置。

9.如权利要求1所述的音响传感器，其特征在于，所述相对电极板具有多个用于使音压通过的音响孔，

所述突起分别配置在与所述音响孔相接的位置。

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