JP6127600B2 - 静電容量型センサ、音響センサ及びマイクロフォン - Google Patents
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Description
以下、図3−5を参照して本発明の実施形態1による静電容量型センサ、すなわち音響センサ21を説明する。図3Aは、本発明の実施形態1による音響センサ21の平面図である。図3Bは、図3Aの音響センサ21からバックプレート28と固定電極板29を除いてダイアフラム24を露出させた状態の平面図である。図4Aは、音響センサ21の断面図である。図4Bは、図4AのX部の断面を示す拡大図である。図5は、ダイアフラム24が変位した状態を示す断面図である。
図6は、実施形態1の変形例であって、異なる平面形状のチャンバ23を表している。この変形例では、上方から見たチャンバ23の形状を略八角形として、チャンバ23を脚片26と脚片26の間の領域へ張り出させている。このような形状のチャンバ23であっても、チャンバ23の容積を大きくし、ベントホールの長さを短くすることができる。
図8Aは、本発明の実施形態2による音響センサ41を示す平面図である。図8Bは、図8Aの音響センサ41からバックプレート28と固定電極板29を除いてダイアフラム24を露出させた状態の平面図である。図9は、ダイアフラム24が変位した状態を示す断面図である。
つぎに、実施形態1及び2の音響センサ21、41の製造工程を図10、図11により説明する。まず、図10Aに示すように、シリコン基板22の上面に酸化シリコン(SiO2)からなる第1犠牲層51を成膜し、その上にポリシリコンからなる第2犠牲層52を積層し、再び第2犠牲層52の上に第1犠牲層51を積層し、第1犠牲層51で第2犠牲層52を覆う。ついで、第1犠牲層51の上面にポリシリコン膜を成膜し、ポリシリコン膜をパターニングしてダイアフラム24及び脚片26を形成し、ダイアフラム24と脚片26の間のスリット25を形成する。
図12は、本発明の実施形態3による音響センサ61の構造を示す断面図である。この実施形態においては、ダイアフラム24及び脚片26はシリコン基板22の上面に固定されておらず、シリコン基板22の上面に乗っているだけである。ダイアフラム24及び脚片26は、図14Aに示すように、スリット25によって分離されている点は、実施形態1と同様である。しかし、シリコン基板22の上面にアンカーはなく、脚片26はシリコン基板22の上面に固定されていない。よって、ダイアフラム24及び脚片26は、シリコン基板22の上面から離れて浮くことが可能になっている。また、ダイアフラム24又は脚片26の下面には突起62が突設されており、ダイアフラム24や脚片26がシリコン基板22の上面に密着して離れなくなるのを防止している。バックプレート28の下面には、図14Aに示すように、脚片26の先端部上面に対応して複数個のアンカー27が突出している。
図15は、本発明の実施形態4による音響センサ71を示す断面図である。この音響センサ71にあっては、固定電極板29がドーム状に形成されており、必要な剛性を得られる程度の厚みを有している。固定電極板29は、絶縁層72を挟んでシリコン基板22の上面に設けられており、シリコン基板22の上方に配設されたダイアフラム24を覆っている。この実施形態のように、圧力センサは、バックプレートを用いないものであってもよい。
図16は、本発明の実施形態4による音響センサ81を示す断面図である。この音響センサ81では、シリコン基板22の上面に絶縁層82を介して平板状の固定電極板29を設けている。さらに、固定電極板29の上方には、固定電極板29と対向させるようにしてダイアフラム24が配設されている。ダイアフラム24につながった脚片26は、固定電極板29の上面に設けられたアンカー27によって支持されている。また、チャンバ23の上方において、固定電極板29には複数のアコースティックホール31が開口されている。この実施形態のように、圧力センサは、ダイアフラムの下方で固定電極板がダイアフラムに対向していてもよい。
図17は、本発明に係る音響センサ、たとえば実施形態1の音響センサ21を内蔵したボトムポート型のマイクロフォン91の概略断面図である。このマイクロフォン91は、回路基板92とカバー93からなるパッケージ内に音響センサ21と回路部である信号処理回路95(ASIC)とを内蔵したものである。音響センサ21と信号処理回路95は、回路基板92の上面に実装されている。回路基板92には、音響センサ21内に音響振動を導き入れるための音導入孔94が開口されている。音響センサ21は、チャンバ23の下面開口を音導入孔94に合わせ、音導入孔94を覆うようにして回路基板92の上面に実装されている。したがって、音響センサ21のチャンバ23がフロントチャンバとなり、パッケージ内の空間がバックチャンバとなる。
22 シリコン基板
23 チャンバ
24 ダイアフラム
25 スリット
26 脚片
27 アンカー
27a 貫通孔
28 バックプレート
29 固定電極板
91 マイクロフォン
92 回路基板
93 カバー
94 音導入孔
95 信号処理回路
Claims (13)
- 少なくとも上面で開口した空洞を有する基板と、
前記空洞の上面を覆うようにして前記基板の上方に形成された振動電極板と、
前記振動電極板と対向するように配置された固定電極板とを備えた静電容量型センサであって、
全周を前記振動電極板に囲まれ、かつ、一部を前記振動電極板に結合された脚片を有し、
前記脚片は、静止部材により支持されうるようになっていることを特徴とする静電容量センサ。 - 前記脚片は、スリットによって前記振動電極板と分離されていることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。
- 前記脚片は、前記振動電極板の外縁部に位置していることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。
- 前記脚片は、前記振動電極板に結合された箇所から前記振動電極板の中心方向へ向けて延出していることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。
- 前記脚片は、前記振動電極板に結合された箇所から前記振動電極板の外周方向へ向けて延出していることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。
- 前記脚片は、前記振動電極板に結合された箇所と反対側の端部でアンカーを介して前記静止部材により支持されうるようになっていることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。
- 前記基板の上面に垂直な方向から見て、前記空洞は、前記脚片間の領域へ張り出していることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。
- 前記静止部材が前記基板であり、
前記脚片は、アンカーを介して前記基板の上方に固定されていることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。 - 前記アンカーの内部を貫通する導電部によって前記脚片と前記基板とが導通していることを特徴とする、請求項8に記載の静電容量型センサ。
- 前記振動電極板を覆うようにして前記基板の上方にバックプレートが形成され、
前記静止部材が前記バックプレートであり、
前記脚片は、アンカーを介して前記バックプレートの下面に支持されうるようになっていることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。 - 前記静止部材が前記固定電極板であり、
前記脚片は、アンカーを介して前記固定電極板に固定されうるようになっていることを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型センサ。 - 請求項1から11のうちいずれか1項に記載の静電容量型センサを利用した音響センサであって、
前記バックプレート及び前記固定電極板には、音響振動を通過させるための複数個の孔が形成されていることを特徴とする音響センサ。 - 請求項12に記載の音響センサと、前記音響センサからの信号を増幅して外部に出力する回路部とを備えたマイクロフォン。
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