JP5052589B2 - マイクロフォン - Google Patents
マイクロフォン Download PDFInfo
- Publication number
- JP5052589B2 JP5052589B2 JP2009280579A JP2009280579A JP5052589B2 JP 5052589 B2 JP5052589 B2 JP 5052589B2 JP 2009280579 A JP2009280579 A JP 2009280579A JP 2009280579 A JP2009280579 A JP 2009280579A JP 5052589 B2 JP5052589 B2 JP 5052589B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microphone
- movable plate
- movable
- fixed portion
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Description
請求項2の発明は、請求項1に記載のマイクロフォンにおいて、可動板と固定部とがコンデンサを形成し、可動板が変位した際の静電容量変化に基づいて音圧を検出するようにしたものである。
請求項3の発明は、請求項2に記載のマイクロフォンにおいて、可動板は、前記コンデンサの静電容量が最大となる位置に対して、該可動板の厚さ方向に位置ズレして配置されていることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項3に記載のマイクロフォンにおいて、可動板および固定部の厚さをHとし、音圧が作用したときの可動板の最大振幅をξ1としたとき、位置ズレξ0は、ξ1/2≦ξ0<h−ξ1/2を満足するように設定されている。
請求項5の発明は、請求項2〜4のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、可動板および固定部の各対向面は、凹凸状に入り込んだ櫛歯形状を成すことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項2〜5のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、固定部および可動板の少なくとも一方を複数に分割して、複数のコンデンサを形成したことを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項2〜6のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、固定部または可動板の表面に、コンデンサにバイアス電圧を印加するための永久帯電膜を形成したものである。
請求項8の発明は、請求項2〜6のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、支持枠の表面に形成された永久帯電膜と、永久帯電膜と固定部または可動板の一方とを導通する導通部と、を備えたことを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項1に記載のマイクロフォンにおいて、弾性支持部にピエゾ抵抗素子を配置し、可動板が変位した際のピエゾ抵抗素子の抵抗変化に基づき音圧を検出することを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、可動板に、溝を形成したこと、または直径が間隔dと同一寸法の貫通孔を形成したことを特徴とする。
−第1の実施の形態−
図1は、本実施の形態のマイクロフォンの概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)はA−A断面図である。マイクロフォン1は、支持枠2上に固定された固定部3と、弾性支持部4を介して支持枠2に連結されている可動部5とを備えている。本実施の形態においては、マイクロフォン1は、下部Si層30,SiO2層20,上部Si層10の3層構造を有するSOI(Silicon on Insulator)基板を用いて、マイクロマシニング技術、或いはフォトリソグラフィ技術により作製される。
従来のコンデンサ型マイクロフォンは、音波による圧力変動を読み取るためのダイアフラムとバックプレートとを有している。ダイアフラムによって空気を遮断し、ダイアフラムの表裏に発生する圧力差によってダイアフラムを振動させる。そして、バックプレートに対してダイアフラムが振動することによる静電容量変化を、電気信号に変換することで音圧を読み取っている。一方、本実施の形態では、従来のコンデンサマイクロフォンでコンデンサを構成するダイアフラムおよびバックプレートを、固定部2および可動部5に置き換えることによって、音圧を検出するようにしている。
δP=(P0+Psinω(t+59ns))-(P0+Psinωt)
で表される。59nsという値は周期1msに対して約17000分の一であり、位相にして約0.021°であるから、この条件下ではδPはPに対して最大でも約2500分の一以下となり、半開放状態では密閉状態に対して明らかに圧力差が小さいことが分かる。そのため、一般に穴が開いていた場合、音波を受ける振動体としては感度が小さすぎ、入力された音波が共振周波数であるような特別な状態のときのみ反応する。
u=ax(d−x) …(1)
c=aδ(2δ−δ)=aδ2 …(2)
a=c/δ2 =ωc/2ν …(3)
u=ωcx(d−x)/2ν …(4)
z=ut=ctx(d−x)/δ2=(ωc/2ν)tx(d−x) …(5)
zmax=(ωc/2ν)t・d/2・d/2
=ωctd2/8ν …(6)
Vs=πcd3/6ν …(7)
h≧πcd2/6ν …(8)
図15〜17は、第1の実施の形態の変形例を示す図である。図15に示す第1の変形例では、一対の固定部3a,3bおよび可動部5a,5bが設けられている。一対の弾性支持部4bにより支持された可動部5aと一対の弾性支持部4cにより支持された可動部5bとは中央部分で接続されており、その接続部は一対の弾性支持部4dで支持されている。可動部5aと固定部3aとで構成されるコンデンサは、可動部5bと固定部3bとで構成されるコンデンサと並列接続されていることになる。このように、固定部および可動部の面積を大きくすることで、マイクロフォン1の感度向上を図ることができる。
図11〜12は、本発明によるマイクロフォンの第2の実施の形態を示す図である。図11は上述した図1と同様の図であり、図12は、図11(a)のB−B断面を示したものである。第2の実施の形態のマイクロフォンも、櫛歯構造の固定部3および可動部5を備える点では第1の実施の形態と同じであるが、図12のB−B断面図に示すように、弾性支持部4の表面側に、圧縮応力を有する膜(以下では応力膜と称する)4aが形成されている点が異なる。
F=DSa・Asinωt …(9)
C0=ε0LH/d …(10)
ξ1=F/Kz=ADSa/Kz …(11)
C1=C0−C2(1−cos2ωt)0.5 …(12)
C2=ε0Lξ1/2d
C1=C3−C2・sinωt …(13)
ξ1/2≦ξ0<H−ξ1/2 …(14)
図18は、本発明によるマイクロフォンの第3の実施の形態を示す図である。上述した第1および第2の実施の形態は、固定部3および可動部5の形状を櫛歯形状としたが、本実施の形態では、従来のマイクロフォンと同様に可動部5を円形とした。可動部5は、4つの弾性支持部4により、円形のバックチャンバ7上に支持されている。可動部5の側周には円弧状の固定部3A〜3Dが配置されている。固定部3A〜3Dはそれぞれ独立しており、各々の静電容量を個別に検出することができる。すなわち、固定部3A〜3Dをグランド側とし、固定部3A〜3Dのそれぞれに図3に示したFET41を設けて、各静電容量の変化をそれぞれ検出する。
Claims (10)
- 複数層から成る基板を半導体基板加工技術により加工して形成されるマイクロフォンであって、
前記基板の第1の層から成り、バックチャンバが形成された支持枠と、
前記基板の第2の層から形成され、前記バックチャンバと対向する位置に弾性支持部により弾性支持された可動板と、
前記第2の層から形成され、所定隙間を介して前記可動板の側面に対向している固定部と、を備え、
使用温度範囲内の所定温度における音速をcおよび空気の動粘性係数をνとしたときに、前記所定隙間の可動板厚さ方向の寸法hおよび前記側周面と前記固定部対向面との間隔dは、h≧πcd2/6νを満足するように設定されていることを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項1に記載のマイクロフォンにおいて、
前記可動板と前記固定部とがコンデンサを形成し、前記可動板が変位した際の静電容量変化に基づいて音圧を検出することを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項2に記載のマイクロフォンにおいて、
前記可動板は、前記コンデンサの静電容量が最大となる位置に対して、該可動板の厚さ方向に位置ズレして配置されていることを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項3に記載のマイクロフォンにおいて、
前記可動板および前記固定部の厚さをHとし、音圧が作用したときの前記可動板の最大振幅をξ1としたとき、前記位置ズレξ0は、ξ1/2≦ξ0<H−ξ1/2を満足するように設定されていることを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項2〜4のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、
前記可動板および前記固定部の各対向面は、凹凸状に入り込んだ櫛歯形状を成すことを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項2〜5のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、
前記固定部および前記可動板の少なくとも一方を複数に分割して、複数のコンデンサを形成したことを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項2〜6のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、
前記固定部または前記可動板の表面に、コンデンサにバイアス電圧を印加するための永久帯電膜が形成されていることを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項2〜6のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、
前記支持枠の表面に形成された永久帯電膜と、
前記永久帯電膜と前記固定部または前記可動板の一方とを導通する導通部と、を備えたことを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項1に記載のマイクロフォンにおいて、
前記弾性支持部にピエゾ抵抗素子を配置し、
前記可動板が変位した際の前記ピエゾ抵抗素子の抵抗変化に基づいて、音圧を検出することを特徴とするマイクロフォン。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載のマイクロフォンにおいて、
前記可動板に、溝を形成したこと、または直径が前記間隔dと同一寸法の貫通孔を形成したことを特徴とするマイクロフォン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009280579A JP5052589B2 (ja) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | マイクロフォン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009280579A JP5052589B2 (ja) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | マイクロフォン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011124771A JP2011124771A (ja) | 2011-06-23 |
JP5052589B2 true JP5052589B2 (ja) | 2012-10-17 |
Family
ID=44288237
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009280579A Expired - Fee Related JP5052589B2 (ja) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | マイクロフォン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5052589B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107465983B (zh) * | 2016-06-03 | 2021-06-04 | 无锡华润上华科技有限公司 | Mems麦克风及其制备方法 |
US10171917B2 (en) * | 2016-12-29 | 2019-01-01 | GMEMS Technologies International Limited | Lateral mode capacitive microphone |
JP7421178B2 (ja) * | 2020-02-20 | 2024-01-24 | 国立大学法人大阪大学 | 振動検出素子およびその製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4085854B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2008-05-14 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサの製造方法 |
JP4591000B2 (ja) * | 2004-09-16 | 2010-12-01 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサおよびその製造方法 |
JP5258908B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2013-08-07 | ティエンシェン・ジョウ | モノリシック静電容量トランスデューサ |
-
2009
- 2009-12-10 JP JP2009280579A patent/JP5052589B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011124771A (ja) | 2011-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7303121B2 (ja) | マイクロメカニカル音響変換器 | |
KR101385627B1 (ko) | 미니어처 비-방향성 마이크로폰 | |
JP4539450B2 (ja) | 容量型振動センサ及びその製造方法 | |
EP2320678B1 (en) | Microphone device with accelerometer for vibration compensation | |
KR101360104B1 (ko) | 표면 미세가공된 차동 마이크로폰 | |
KR20080087172A (ko) | 컨덴서 마이크로폰 및 그 제조 방법과, 다이어프램 및 그 제조 방법 | |
JP5275488B2 (ja) | 指向性マイクロフォン | |
KR20150047046A (ko) | 음향 변환기 및 패키지 모듈 | |
US10536779B2 (en) | Electroacoustic transducer | |
JP5118785B2 (ja) | Mems圧力センサ | |
JP2011004129A (ja) | マイクロフォン | |
JP2007097116A (ja) | センサ | |
WO1995002464A1 (en) | High pressure low impedance electrostatic transducer | |
CN108419189A (zh) | 压电传感器 | |
JP2007228345A (ja) | コンデンサマイクロホン | |
JPWO2005012921A1 (ja) | 加速度センサ | |
JP5052589B2 (ja) | マイクロフォン | |
JP4737535B2 (ja) | コンデンサマイクロホン | |
KR20090033091A (ko) | 진동 트랜스듀서 및 그 제조 방법 | |
JP2008252847A (ja) | 静電型トランスデューサ | |
KR20170138170A (ko) | 멤스 마이크로폰 소자 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈 | |
JP2008252854A (ja) | 静電型トランスデューサおよびその製造方法 | |
JP4605470B2 (ja) | コンデンサマイクロホン | |
JP2008259062A (ja) | 静電型トランスデューサ | |
JP2008022501A (ja) | コンデンサマイクロホン及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110802 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120710 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120724 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150803 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |