JP2008199226A - コンデンサマイク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイク装置を物にぶつけるなどして該マイク装置に衝撃を与えたときに衝撃音の発生を抑制する。
【解決手段】装置基板１２上にコンデンサマイク素子１４と加速度センサ素子１６を同一面を同一方向に向けて搭載する。両素子１４，１６をともにコンデンサマイク素子型の素子で構成する。両素子１４，１６の各部の寸法はバックキャビティ２０，１２０の口径が相違する以外は同じである。コンデンサマイク素子１４の背面側にバックキャビティ２０の口径を絞って音響抵抗を構成する段差４０を形成する。加速度センサ素子１６にのバックキャビティ１２０には段差を形成しない。両素子１４，１６の端子電圧を減算してマイク出力として取り出す。
【選択図】図１

Description

この発明はコンデンサマイク装置（エレクトレットコンデンサマイク装置を含む）の改良に関し、コンデンサマイク装置を物にぶつけるなどして該コンデンサマイク装置に衝撃を与えたときの衝撃音の発生を抑制したものである。

マイク装置を使用中に誤って物などにぶつけるとその衝撃で該マイク装置のダイアフラムが振動して無用な衝撃音を発する（拾う）ことがある。このような衝撃音の発生を抑制する従来技術として下記特許文献１記載の手法があった。これは電話機や無線機の送受話器に２個のマイク素子を搭載し、一方のマイク素子の集音部に樹脂シートによるマスキングを施して音声に対する感度を他方のマイク素子よりも低くし、衝撃に対しては両マイク素子の感度を等しくし、両マイク素子の出力信号を互いに打ち消し合うように演算処理したものである。これによれば音声は両マイク素子で拾う量が大きく異なるので演算処理であまり打ち消されず、衝撃による振動音は両マイク素子で拾う量が等しいので演算処理で大きく打ち消される。その結果音声に対しては良好な感度が得られ、衝撃に対しては感度が低くなって衝撃音の発生を抑制することができる。
特開２００１−３６６０７号公報

特許文献１記載の手法によれば一方のマイク素子の集音部に樹脂シートによるマスキングを施す必要があった。この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、マスキングを不要にしたコンデンサマイク装置を提供しようとするものである。

この発明のコンデンサマイク装置はダイアフラムとバックプレートを適宜の空隙を隔ててそれぞれ対向配置した第１、第２のコンデンサ型素子と、前記第１のコンデンサ型素子の端子電圧と第２のコンデンサ型素子の端子電圧とを減算する減算器とを具備し、前記第１、第２のコンデンサ型素子は同一面を同一方向に向けて配置され、前記ダイアフラムの表面で受ける音波の量に対する該ダイアフラムの裏面に回り込んで該裏面で受ける音波の量の比率が、前記第２のコンデンサ型素子は前記第１のコンデンサ型素子に比べて大きく設定され、前記減算器の出力をマイク出力として取り出すものである。

この発明によれば、ダイアフラムの表面で受ける音波の量に対する該ダイアフラムの裏面に回り込んで該裏面で受ける音波の量の比率が、第１のコンデンサ型素子は小さく、第２のコンデンサ型素子は大きく設定されているので、第１のコンデンサ型素子はダイアフラムの表裏両面で打ち消し合う音波の量が少なく、第２のコンデンサ型素子はダイアフラムの表裏両面で打ち消し合う音波の量が多い。したがって音波に対して第１のコンデンサ型素子は感度が高く、第２のコンデンサ型素子は感度が低いので、両コンデンサ型素子の端子電圧を減算しても音波に応じた十分な出力が得られ、マイクとして機能することができる。一方衝撃に対しては両コンデンサ型素子は同一面を同一方向に向けて配置されているため、両コンデンサ型素子のダイアフラムは同等に振動するので、感度が同等になる。したがって両コンデンサ型素子の端子電圧を減算すると互いに打ち消しあうので、衝撃に対する出力は小さくなる。これによりマスキングを使用することなく衝撃音の発生を抑制することができる。

この発明のコンデンサマイク装置は前記第２のコンデンサ型素子の端子電圧をローパスフィルタに通してから前記減算を行うようにすることができる。すなわち第２のコンデンサ型素子が音波に対して高音域の感度が高い場合は減算によってマイク出力の高音域が減衰してしまう。そこで減算前に第２のコンデンサ型素子の端子電圧をローパスフィルタに通して高音域をカットしておくことにより、マイク出力の高音域の減衰を抑制することができる。

この発明のコンデンサマイク装置は、前記第１、第２のコンデンサ型素子はバックキャビティが形成された基材をそれぞれ有し、該第１、第２のコンデンサ型素子の前記各ダイアフラムは該各バックキャビティを塞ぐように該各基材の一面側にそれぞれ支持され、該第１、第２のコンデンサ型素子の前記各バックプレートは該各ダイアフラムの上に適宜の空隙を隔てて配置されるように該各基材の該一面側にそれぞれ支持され、該各基材の他面側はそれぞれ塞がれ、前記各バックプレートの面内には音波を通す透孔がそれぞれ形成され、前記各ダイアフラムの周縁部には前記各バックキャビティを外気に連通させる透孔がそれぞれ形成され、前記第１のコンデンサ型素子のバックキャビティはその内径が前記ダイアフラムに近い側で大きく遠い側で小さくなるように軸方向の途中位置に音響抵抗を構成する段差が形成され、前記第２のコンデンサ型素子のバックキャビティには該段差が形成されてなくまたは前記第１のコンデンサ型素子の段差よりも小さな音響抵抗を構成する段差が形成されているものとすることができる。

これによれば第１のコンデンサ型素子のバックキャビティはその内径が前記ダイアフラムに近い側で大きく遠い側で小さくなるように軸方向の途中位置に音響抵抗を構成する段差が形成されているので、ダイアフラムの周縁部の透孔からダイアフラムの裏面に回り込んで該裏面で受ける音波の量を少なくすることができる。これに対し第２のコンデンサ型素子のバックキャビティには段差が形成されてなくまたは形成されているとしても第１のコンデンサ型素子の段差よりも小さな音響抵抗を構成する段差であるので、ダイアフラムの周縁部の透孔からダイアフラムの裏面に回り込んで該裏面で受ける音波の量を多くすることができる。これにより音波に対して第１のコンデンサ型素子の感度を高くし、第２のコンデンサ型素子の感度を低くすることができる。

この発明のコンデンサマイク装置は前記第２のコンデンサ型素子のダイアフラムの面内に、該ダイアフラムの表面側から入射される音波の一部をその裏面側に回り込ませる単一または複数の透孔が形成され、前記第１のコンデンサ型素子のダイアフラムの面内には該透孔が形成されていないものとすることができる。これによれば第２のコンデンサ型素子はダイアフラムの裏面に回り込む音波の量が増えるので、ダイアフラムの面内に透孔がない場合に比べて音声に対する感度が低下する。したがって第２のコンデンサ型素子のダイアフラムの面内に透孔がない場合に比べて減算による音声の減衰量が減少し、コンデンサマイク装置全体として音声に対する感度が高くなる。

この発明のコンデンサマイク装置は、前記第１、第２のコンデンサ型素子は、該第１のコンデンサ型素子のバックキャビティの主要部の口径が該第２のコンデンサ型素子のバックキャビティの主要部の口径よりも小さく設定され、他の各部の寸法は相互に同一に設定されているものとすることができる。これによれば第１、第２のコンデンサ型素子はバックキャビティの口径が異なる以外は同一寸法に構成されているので、衝撃に対する感度が似通ったものとなり、減算により両コンデンサ型素子の端子電圧を高精度に打ち消すことができる。したがって衝撃音の発生を効果的に抑制することができる。

前記第１、第２のコンデンサ型素子のダイアフラムの衝撃に対する感度は同一であることが望ましいが、両ダイアフラムの衝撃に対する感度の違いが３ｄＢ以内であればこの発明による良好な効果が期待でき、１ｄＢ以内であれば特に良好な効果が期待できる。

この発明のコンデンサマイク装置は前記２組のコンデンサ型素子がそれぞれＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子で構成されているものとすることができる。

《実施の形態１》
この発明のコンデンサマイク装置の実施の形態１を、図１にコンデンサマイク装置全体を長手方向に沿って半割にした断面図で示す。またその分解斜視図を図２に示す。図１においてコンデンサマイク装置１０は装置基板１２上にコンデンサマイク素子１４（第１のコンデンサ型素子）、加速度センサ素子１６（第２のコンデンサ型素子）、インピーダンス変換用ＬＳＩ１８を相互に絶縁状態に載置し接着剤で固定して構成される。両素子１４，１６はともにコンデンサ型素子で構成され、同一面を同一方向に向けて装置基板１２上に配置されている。両素子１４，１６のバックキャビティ２０，１２０の開放端は装置基板１２で封止されている。両素子１４，１６はバックキャビティ２０，１２０の主要部を構成する開口部３６，１３６（後述）の口径が異なる（開口部３６の口径＜開口部１３６の口径）以外は同一寸法で構成されている。また両素子１４，１６の相互に対応する各部は同一材料で作られている。したがって後述するダイアフラム２６，１２６の慣性モーメントは相互に等しい。なおダイアフラム２６，１２６の慣性モーメントの違い（衝撃に対する感度の違い）が３ｄＢ以内であればこの発明による良好な効果が期待でき、１ｄＢ以内であれば特に良好な効果が期待できる。両素子１４，１６はそれぞれＭＥＭＳプロセスを利用して構成されている。あるいは比較的大型の場合は個別の部品を組み立てて両素子１４，１６を構成することもできる。

はじめにコンデンサマイク素子１４について説明する。コンデンサマイク素子１４はシリコン等の基板２２の表面にシリカ膜等による絶縁層２４を成膜し、その上にダイアフラム（振動板）２６を構成する導電膜２８、シリカ膜等による絶縁層３０、バックプレート（背極板、固定電極）３２を構成する導電膜３４を半導体製造プロセスにより順次積層成膜して構成されている。基板２２の中央部には断面円形の開口部（貫通孔）３６が形成されている。絶縁層２４，３０の中央部には基板２２の開口部３６と同軸に形成され該開口部３６に連通する断面円形の開口部（貫通孔）３８が形成されている。基板２２の開口部３６は絶縁層２４，３０の開口部３８よりも小径に形成され、その境界部分に段差４０が形成されている。

基板２２の開口部３６はバックキャビティ（背面空気室）２０を構成する。バックプレート３２とダイアフラム２６との間には所定長の空隙４２が形成されている。バックプレート３２には複数の透孔４４が形成されている。外部で発生した音声による音波はこの透孔４４から空隙４２内に入り、ダイアフラム２６の表面に当たって該ダイアフラム２６を駆動する。ダイアフラム２６の周縁部には気圧調整用の狭幅の透孔４６が形成され、バックキャビティ２０を外気に連通させている。基板２２の開口部３６は絶縁層２４，３０の開口部３８よりも小径に形成されているので、両開口部３６，３８の境界部分の段差４０で音響抵抗が大きくなっており、音波は気圧調整用透孔４６を通してダイアフラム２６の裏面側に回り込みにくくなっている。したがって音声に対してはダイアフラム２６の表裏両面で打ち消し合う音波の量が少ないので高い感度が得られる。

コンデンサマイク素子１４をバックプレート３２側から見た平面図を図３に示す。図１に示したコンデンサマイク素子１４の断面構造は図３のＡ−Ａ矢視位置の断面に相当する。図３においてダイアフラム２６は平面形状が開口部３８よりも僅かに小径の円形に形成され、その外周縁部には外方に突出した支持部２６ａが等角度間隔で形成配置されている。ダイアフラム２６は開口部３８に対し同心状に配置され、支持部２６ａで絶縁層２４の上に固定支持される。これにより開口部３８とダイアフラム２６の外周縁部との間には狭幅の気圧調整用透孔４６が形成される。支持部２６ａの１つ（２６ａ’）は延長されてリード線２６ｂを構成している。リード線２６ｂの端部は絶縁層３０を貫通して該絶縁層３０の表面に達し端子下地２６ｃを構成している。

図３においてバックプレート３２はダイアフラム２６よりも小径の円形に形成され、その外周縁部には外方に突出した支持部３２ａが等角度間隔で形成配置されている。バックプレート３２は開口部３８に対し同心状に配置され、支持部３２ａで絶縁層３０の上に固定支持される。これにより開口部３８とバックプレート３２の外周縁部との間には広幅の透孔４５が形成される。音波はこの透孔４５とバックプレート３２の面内に形成された透孔４４を通して空隙４２内に入りダイアフラム２６を駆動する。支持部３２ａの１つ（３２ａ’）は延長されてリード線３２ｂを構成している。リード線３２ｂの端部は絶縁層３０の表面で端子下地３２ｃを構成している。

ＭＥＭＳプロセス（半導体製造プロセス）によるコンデンサマイク素子１４の製造工程の一例を説明する。
（１）開口部３６が未だ形成されていない基板２２に絶縁層２４と導電膜２８を順次成膜する。
（２）導電膜２８をフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、ダイアフラム２６およびこれにつながる支持部２６ａ，２６ａ’、リード線２６ｂ（図３）を形成する。
（３）絶縁層３０を成膜する。
（４）絶縁層３０の一部にリード線２６ｂに通じる貫通孔をエッチングで形成する。
（５）絶縁層３０の上に導電膜３４を成膜する。このとき導電膜３４は絶縁層３０の上記貫通孔内にも堆積し、ダイアフラム２６のリード線２６ｂと連結されて導通する。
（６）導電膜３４をフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、バックプレート３２およびこれにつながる支持部３２ａ．３２ａ’、リード線３２ｂ、端子下地３２ｃを形成する。このとき同時にバックプレート３２に透孔４４を形成する。またダイアフラム２６のリード線２６ｂにつながる端子下地２６ｃも同時に形成する。
（７）少なくとも端子２７，３３を形成する領域を覆うようにアルミ等をスパッタリング等で成膜し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングし、端子下地２６ｃに導通する端子２７と、端子下地３２ｃに導通する端子３３をそれぞれ形成する。
（８）基板２２の裏面を絶縁層２４が露出するまでエッチングして開口部３６を形成する。
（９）基板２２の表裏両面側からフッ酸等のエッチング液を用いて絶縁層２４，３０の中央部を選択的にエッチング除去する。すなわちエッチング液は基板２２の裏面側については開口部３６から進入し絶縁層２４の中央部をエッチング除去して開口部３８を形成する。またエッチング液は基板２２の表面側については透孔４４，４５から進入して絶縁層３０の中央部をエッチング除去して空隙４２を形成する。またこれらエッチングにより透孔４６が形成され、開口部３６，３８と空隙４２が連通する。
以上のようにしてコンデンサマイク素子１４が作られる。

一方、加速度センサ素子１６はバックキャビティ１２０がコンデンサマイク素子１４のバックキャビティ２０よりも小径に形成されている以外はコンデンサマイク素子１４と同一に構成されている。加速度センサ素子１６においてコンデンサマイク素子１４と共通する箇所には１００番違いの符号を付してその説明を省略する。基板１２２の開口部１３６は絶縁層１２８，１３０の開口部１３８と同一径に形成されている。したがって加速度センサ素子１６にはコンデンサマイク素子１４に形成されている段差４０に相当するものは存在しない。これにより開口部１３６，１３８の境界部分で音響抵抗は増大しない。したがって音波は気圧調整用透孔１４６を通してダイアフラム１２６の裏面側に回り込みやすくなっている。したがって音声に対してはダイアフラム１２６の表裏両面で打ち消し合う音波の量が多いので感度は低くなる。

なお開口部１３６，１３８は完全に同一径である必要はなく、開口部１３６を開口部１３８よりも僅かに小径に（コンデンサマイク素子１４の開口部３６よりも十分に大径に）形成して、開口部１３６，１３８の境界部分に僅かな段差が形成されていてもよい。また加速度センサ素子１６の平面構造はコンデンサマイク素子１４について示した図３と同じである。また加速度センサ素子１６は前述したコンデンサマイク素子１４の製法と同じ方法で製造することができる。両素子１４，１６を同一ウェハ上に同時に作製することもできる。

以上の構成のコンデンサマイク素子１４および加速度センサ素子１６によれば、外部からの音声による音波に対しては前述のとおり、バックキャビティ２０，１２０を構成する開口部３６，１３６の口径の相違（言い換えれば段差４０の有無または段差４０の大小の相違）によるダイアフラム２６，１２６の裏面への音波の回り込み量の相違により、コンデンサマイク素子１４は相対的に感度が高く加速度センサ素子１６は相対的に感度が低くなる。また衝撃に対してはコンデンサマイク素子１４および加速度センサ素子１６が同一面を同一方向に向けて配置されているため、両素子１４，１６のダイアフラム２６，１２６は該衝撃による慣性で同等に振動するので、感度が同等になる。

以上のようにして装置基板１２上にコンデンサマイク素子１４、加速度センサ素子１６、インピーダンス変換用ＬＳＩ１８が搭載されたコンデンサマイク装置１０上の配線について説明する。図２においてコンデンサマイク素子１４のダイアフラム２６の端子２７にはリード線４８の一端部が半田付けで接続される。リード線４８の他端部はインピーダンス変換用ＬＳＩ１８の端子５６に半田付けで接続される。コンデンサマイク素子１４のバックプレート３２の端子３３にはリード線５０の一端部が半田付けで接続される。リード線５０の他端部はインピーダンス変換用ＬＳＩ１８の端子６０ａに半田付けで接続される。加速度センサ素子１６のダイアフラム１２６の端子１２７にはリード線５２の一端部が半田付けで接続される。リード線５２の他端部はインピーダンス変換用ＬＳＩ１８の端子５８に半田付けで接続される。加速度センサ素子１６のバックプレート１３２の端子１３３にはリード線５４の一端部が半田付けで接続される。リード線５４の他端部はインピーダンス変換用ＬＳＩ１８の端子６０ｂ（端子６０ａ，６０ｂはつながっている）に半田付けで接続される。インピーダンス変換用ＬＳＩ１８の端子６２，６４にはリード線６６，６８がそれぞれ接続される。以上の構成のコンデンサマイク装置１０は各種マイク装置（ステージ用マイク、スタジオ用マイク等）、電話機や無線機の送受話器、携帯電話機、録音機等の各種機器に組み込まれて使用される。

以上説明した構造のコンデンサマイク装置１０の回路図を図４に示す。インピーダンス変換用ＬＳＩ１８の端子６４にはリード線６８を介して例えば３Ｖの電源電圧が供給される。この電圧はチャージポンプ７０で例えば１１Ｖに昇圧されて両素子１４，１６のバックプレート３２，１３２にバイアス電圧としてそれぞれ印加される。コンデンサマイク素子１４のダイアフラム２６はギガオーム〜テラオームオーダーの高抵抗７２を介して接地されている。抵抗７２の両端の電圧（ダイアフラム２６の電位）はインピーダンス変換器を構成するバッファアンプ７６に入力される。

加速度センサ素子１６のダイアフラム１２６はギガオーム〜テラオームオーダーの高抵抗７４を介して接地されている。抵抗７４の両端の電圧（ダイアフラム１２６の電位）はインピーダンス変換器を構成するバッファアンプ７８に入力される。バッファアンプ７８の出力信号はローパスフィルタ８０で高音域成分が除去される。減算器８２はコンデンサマイク素子１４側のバッファアンプ７８の出力信号から加速度センサ素子１６側のローパスフィルタ８０の出力信号を減算する。減算器８２の出力信号は端子６２からマイク出力として出力されリード線６６を介して後段のアンプ（図示せず）に供給される。

図４の回路によれば、コンデンサマイク素子１４のダイアフラム２６が振動すると該振動に伴うダイアフラム２６とバックプレート３２間の距離の変動によりコンデンサマイク素子１４の容量が変化する。このコンデンサマイク素子１４の容量変化は高抵抗７２によりダイアフラム２６の電位の変動として現れ、この電位の変動がバッファアンプ７６を介して減算器８２の一方入力端に入力される。同様に加速度センサ素子１６のダイアフラム１２６が振動すると該振動に伴うダイアフラム１２６とバックプレート１３２間の距離の変動により加速度センサ素子１６の容量が変化する。この加速度センサ素子１６の容量変化は高抵抗７４によりダイアフラム１２６の電位の変動として現れ、この電位の変動がバッファアンプ７８およびローパスフィルタ８０を介して減算器８２の他方入力端に入力される。減算器８２の両入力信号どうしを引き算して、その減算結果をマイク出力として出力する。

ここでコンデンサ型素子（コンデンサマイク素子１４、加速度センサ素子１６）についてバックキャビティの口径の違いによる音声に対する出力信号の周波数特性の違いを説明する。いま図５に示すコンデンサ型素子の各部の寸法ａ〜ｄを次のように定める。なお図５において各部の符号は便宜上コンデンサマイク素子１４について使用した符号を用いる。

ａ（絶縁層２４，３０の開口部３８の半径）：３２５μｍ固定
ｂ（ダイアフラム２６の気圧調整用透孔４６の幅）：３０μｍ固定
ｃ（基板２２・ダイアフラム２６間のスリット８４の厚み
＝絶縁層２４の厚み）：２μｍ固定
ｄ（スリット８４の幅）：５０〜０．５μｍ可変
ｅ（バックキャビティ２０の半径）：２７５〜３２４．５μ可変
（ただし、ｄ＋ｅ＝３２５μｍ一定）
ｆ（バックキャビティ２０の高さ）：５１２μｍ固定

上記寸法ｄ，ｅを様々に設定したときのコンデンサ型素子の出力信号のシミュレーションによる周波数特性を図６〜図９に示す。図６はスリット幅ｄ＝５０μｍ、バックキャビティ半径ｅ＝２７５μｍに設定したときの特性である。このときカットオフ周波数は８０Ｈｚであり、マイクとして十分な特性が得られる。

図７はスリット幅ｄ＝５μｍ、バックキャビティ半径ｅ＝３２０μｍに設定したときの特性である。このときカットオフ周波数は６００Ｈｚであり、マイクとしては中途半端な特性である。

図８はスリット幅ｄ＝１μｍ、バックキャビティ半径ｅ＝３２４μｍに設定したときの特性である。このときカットオフ周波数は３０００Ｈｚであり、マイクとしては使えない特性である。一方加速度センサとして使用するには高音域の感度が高いのでローパスフィルタで高域成分を除去する必要がある。図８にカットオフ周波数を２０００Ｈｚに設定したローパスフィルタの特性と、コンデンサ型素子１４の出力信号をこのローパスフィルタに通したときの特性を併せて示す。これによればコンデンサ型素子１４の出力信号をこのローパスフィルタに通したときの特性は中音域でのレベルが比較的大きい。したがって加速度センサとして使用すると、減算出力（最終的なマイク出力）の周波数特性に影響を与える（マイク出力の中音域成分を比較的大きく減衰させる）。

図９はスリット幅ｄ＝０．５μｍ、バックキャビティ半径ｅ＝３２４．５μｍに設定したときの特性である。図８と同様にカットオフ周波数を２０００Ｈｚに設定したローパスフィルタの特性と、コンデンサ型素子１４の出力信号をこのローパスフィルタに通したときの特性を併せて示す。これによればコンデンサ型素子１４の出力信号をこのローパスフィルタに通したときの特性は中音域でのレベルも十分に下がっている。したがって加速度センサとして使用しても、最終的なマイク出力（減算出力）にあまり影響を及ぼさなくなる。したがって加速度センサとして十分に使用することができる。スリット幅ｄ＝０μｍ、バックキャビティ半径ｅ＝３２５μｍに設定（すなわち図１の加速度センサ素子１６の構造）したうえでローパスフィルタを使用すれば、最終的なマイク出力（減算出力）にさらに影響を及ぼさなくなり、加速度センサとしてさらに好適なものとなる。

以上のシミュレーション結果によれば、コンデンサマイク素子１４としては図６の特性を実現するスリット幅ｄ＝５０μｍ以上に設定し、加速度センサ素子１６としては図９の特性を実現するスリット幅ｄ＝０．５μｍ以下（０μｍを含む）に設定すれば、マイクとしての感度が良好でしかも衝撃に対する感度を低くできるので耐衝撃型マイクとして好適であることがわかる。

《実施の形態２》
この発明のコンデンサマイク装置の実施の形態２を説明する。これは前記実施の形態１において加速度センサ素子１６のダイアフラム１２６の面内に透孔を形成したものである。この加速度センサ素子１６の構成例を図１０に示す。（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視位置で見た断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視位置で見た断面図である。ダイアフラム１２６の面内には孔径が１μｍ程度の透孔８６が数個程度、均等配置で形成されている。他の構成は図１のコンデンサマイク装置１０と同じである。コンデンサマイク素子１４の面内には透孔が形成されていない。これによれば、加速度センサ素子１６のダイアフラム１２６の面内に入射された音波の一部は透孔８６を通ってダイアフラム１２６の裏面に回り込むので、気圧調整用透孔１４６を通してダイアフラム１２６の裏面側に回り込む音波量と合わせて、ダイアフラム１２６の裏面側に回り込む音波量が実施の形態１と比べて増えるので、音声に対する感度がより低下する。したがってコンデンサマイク装置１０全体としては音声に対する感度が高くなる（減算後のマイク出力が大きくなる）。

なお前記実施の形態では両素子１４，１６を別々のチップとして構成したが、同一チップ上に一体に形成することもできる。また前記実施の形態ではコンデンサマイク素子１４および加速度センサ素子１６として通常のコンデンサマイク素子型の素子を使用した場合について説明したが、両素子１４，１６にエレクトレットコンデンサマイク素子型の素子を使用することもできる。また前記実施の形態では両素子１４，１６をバックキャビティ２０，１２０の口径が異なる以外は同一寸法で構成したが、必ずしも同一寸法とする必要はなく、例えば両素子１４，１６を±１０％程度の寸法差で構成することができる。

この発明のコンデンサマイク装置の実施の形態１を示す図で、コンデンサマイク装置１０全体を長手方向に沿って半割にして示した断面図である。 図１のコンデンサマイク装置１０の分解斜視図である。 図１のコンデンサマイク素子１４をバックプレート３２側から見た平面図である。 図１のコンデンサマイク装置１０の回路図である。 図１のコンデンサ型素子１４，１６の各部の寸法ａ〜ｄの定義を示す図である。 図５のスリット幅ｄ＝５０μｍのときの音声に対する出力周波数特性図である。 図５のスリット幅ｄ＝５μｍのときの音声に対する出力周波数特性図である。 図５のスリット幅ｄ＝１μｍのときの音声に対する出力周波数特性図である。 図５のスリット幅ｄ＝０．５μｍのときの音声に対する出力周波数特性図である。 この発明のコンデンサマイク装置の実施の形態２における加速度センサ素子１６の構成例を示す図で、（ａ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢視位置で見た断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視位置で見た断面図である。

符号の説明

１０…コンデンサマイク装置、１４…コンデンサマイク素子（第１のコンデンサ型素子）、１６…加速度センサ素子（第２のコンデンサ型素子）、２０，１２０…バックキャビティ、２２，１２２…基材、２６，１２６…ダイアフラム、３２，１３２…バックプレート、４０…段差、４２，１４２…空隙、４４，４５，４６，８６，１４４，１４６…透孔、８０…ローパスフィルタ、８２…減算器

Claims (7)

1. ダイアフラムとバックプレートを適宜の空隙を隔ててそれぞれ対向配置した第１、第２のコンデンサ型素子と、前記第１のコンデンサ型素子の端子電圧と第２のコンデンサ型素子の端子電圧とを減算する減算器とを具備し、
   前記第１、第２のコンデンサ型素子は同一面を同一方向に向けて配置され、
   前記ダイアフラムの表面で受ける音波の量に対する該ダイアフラムの裏面に回り込んで該裏面で受ける音波の量の比率が、前記第２のコンデンサ型素子は前記第１のコンデンサ型素子に比べて大きく設定され、
   前記減算器の出力をマイク出力として取り出すコンデンサマイク装置。
2. 前記第２のコンデンサ型素子の端子電圧をローパスフィルタに通してから前記減算を行う請求項１記載のコンデンサマイク装置。
3. 前記第１、第２のコンデンサ型素子はバックキャビティが形成された基材をそれぞれ有し、該第１、第２のコンデンサ型素子の前記各ダイアフラムは該各バックキャビティを塞ぐように該各基材の一面側にそれぞれ支持され、該第１、第２のコンデンサ型素子の前記各バックプレートは該各ダイアフラムの上に適宜の空隙を隔てて配置されるように該各基材の該一面側にそれぞれ支持され、該各基材の他面側はそれぞれ塞がれ、前記各バックプレートの面内には音波を通す透孔がそれぞれ形成され、前記各ダイアフラムの周縁部には前記各バックキャビティを外気に連通させる透孔がそれぞれ形成され、
   前記第１のコンデンサ型素子のバックキャビティはその内径が前記ダイアフラムに近い側で大きく遠い側で小さくなるように軸方向の途中位置に音響抵抗を構成する段差が形成され、
   前記第２のコンデンサ型素子のバックキャビティには該段差が形成されてなくまたは前記第１のコンデンサ型素子の段差よりも小さな音響抵抗を構成する段差が形成されている請求項１または２記載のコンデンサマイク装置。
4. 前記第２のコンデンサ型素子のダイアフラムの面内に、該ダイアフラムの表面側から入射される音波の一部をその裏面側に回り込ませる単一または複数の透孔が形成され、前記第１のコンデンサ型素子のダイアフラムの面内には該透孔が形成されていない請求項１から３のいずれか１つに記載のコンデンサマイク装置。
5. 前記第１、第２のコンデンサ型素子は、該第１のコンデンサ型素子のバックキャビティの主要部の口径が該第２のコンデンサ型素子のバックキャビティの主要部の口径よりも小さく設定され、他の各部の寸法は相互に同一に設定されている請求項１から４のいずれか１つに記載のコンデンサマイク装置。
6. 前記第１、第２のコンデンサ型素子のダイアフラムの衝撃に対する感度の違いが３ｄＢ以内、好ましくは１ｄＢ以内である請求項１から５のいずれか１つに記載のコンデンサマイク装置。
7. 前記２組のコンデンサ型素子がそれぞれＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子で構成されている請求項１から６のいずれか１つに記載のコンデンサマイク装置。

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