JP6252767B2 - 静電容量型トランスデューサ - Google Patents
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Description
以下、図2−5を参照して本発明の実施形態1による音響センサの構造を説明する。図2は、本発明の実施形態1による静電容量型トランスデューサ、すなわち音響センサ31を示す分解斜視図である。図3は、音響センサ31の平面図である。図4は、音響センサ31の概略断面図である。図5は、バックプレート38を除いた音響センサ31の平面図であって、基板32の上方でダイアフラム33(可動電極)と固定電極板39(固定電極)が重なった様子を表している。
つぎに、実施形態1による音響センサ31の製造方法を、図8及び図9により説明する。図8及び図9では、いずれも製造工程途中の音響センサの一部を拡大して示す。
図10は、実施形態1の音響センサの変形例を示す概略断面図である。この変形例では、ストッパ45bの太さ(直径)をストッパ45aの太さよりも大きくしている。突出長の長いストッパ45bを設けた場合には、第2ダイアフラム33bのストッパ45bに接触する部分に応力が集中するので、ストッパ45bの直径を大きくすることによって接触面積を大きくし、接触面における応力を分散させることが望ましい。
図12は、本発明の実施形態2による音響センサ71を示す概略断面図である。この音響センサ71では、第2音響センシング部43bにおいては、第1音響センシング部43aのストッパ45aよりも突出長の長いストッパ45bを設けてあり、さらに、第2音響センシング部43bにおいて、突出長の異なる2種類のストッパ45b、すなわち比較的短いストッパ45bと比較的長いストッパ45bとを設けている。比較的短いストッパ45bは、第2ダイアフラム33bの変位の大きな領域に対向する領域に設けてあり、比較的長いストッパ45bは、第2ダイアフラム33bの変位の小さな領域(アンカー36bにより固定された部分の近傍など)に対向する領域に設けてある。
実施形態3の音響センサ81では、ストッパ45a、45bの突出長を次第に変化させている。図14(A)は、実施形態3による音響センサ81の概略断面図であって、図15のX−X線に沿った断面を示す。図14(B)は、実施形態3による音響センサ81の概略断面図であって、図15のY−Y線に沿った断面を示す。図15は、第1ダイアフラム33a及び第2ダイアフラム33bに圧力が加わった場合に、両ダイアフラム33a、33bが変位する様子を表している。図15においては、ドットが密な領域ほど変位が大きく、ドットが疎である領域ほど変位が小さくなっている。
図16(A)は、本発明の実施形態4による音響センサ91を示す概略断面図である。この実施形態では、基板32の上面に平板状のバックプレート38を設けている。バックプレート38の上面には、固定電極板39a、39bが形成されている。空洞35の上方において、バックプレート38及び固定電極板39a、39bには複数のアコースティックホール44が開口されている。また、バックプレート38の上方には、固定電極板39a、39bと対向させるようにして、スリット37で分割された第1ダイアフラム33aと第2ダイアフラム33bが配設されている。ダイアフラム33a、33bは、バックプレート38の縁に設けられたアンカー部92によって支持されている。ダイアフラム33aの下面には、下方へ向けて比較的短いストッパ45aが突出しており、第2ダイアフラム33bの下面には、ストッパ45aよりも突出長の長いストッパ45bが突出している。ストッパ45a、45bの端面と対向する箇所では、固定電極板39a、39bに開口を設けてあり、ストッパ45a、45bがバックプレート38に当接しても、ストッパ45a、43bが固定電極板39a、39bに触れないようにしている。
電極部分は矩形状のものに限らず、円形のものであってもよい。図17は、本発明の実施形態5による音響センサ101を示す平面図である。図18は、音響センサ101の断面図である。図19(A)は、音響センサ101においてバックプレート38の下面に設けられた固定電極板39a、39bを示す平面図である。図19(B)は、音響センサ101に用いられるダイアフラム33の平面図である。
図20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31を内蔵したボトムポート型のマイクロフォン111の概略断面図である。このマイクロフォン111は、回路基板112とカバー113からなるパッケージ内に音響センサ31と回路部である信号処理回路115(ASIC)とを内蔵したものである。音響センサ31と信号処理回路115は、回路基板112の上面に実装されている。回路基板112には、音響センサ31内に音響振動を導き入れるための音導入孔114が開口されている。音響センサ31は、空洞35の下面開口を音導入孔114に合わせ、音導入孔114を覆うようにして回路基板112の上面に実装されている。したがって、音響センサ31の空洞35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。
32 基板
33、 ダイアフラム
33a 第1ダイアフラム
33b 第2ダイアフラム
37 スリット
38 バックプレート
39 固定電極板
39a 第1固定電極板
39b 第2固定電極板
43a 第1音響センシング部
43b 第2音響センシング部
44 アコースティックホール
45a、45b ストッパ
111 マイクロフォン
Claims (13)
- 固定電極を有するバックプレートと、
前記バックプレートと空隙を介して対向する、可動電極としてのダイアフラムと、
前記バックプレートの前記空隙側の面と前記ダイアフラムの前記空隙側の面のうち少なくとも一方の面から突出した、第1の突出長を有する第1のストッパと、第2の突出長を有する第2のストッパとを少なくとも備え、
前記ダイアフラムと前記固定電極のうち少なくとも一方が、少なくとも第1の面積を有する第1の領域と第2の面積を有する第2の領域とに分割されていて、前記第1の領域に前記ダイアフラム及び前記固定電極からなる第1のセンシング部が構成され、前記第2の領域に前記ダイアフラム及び前記固定電極からなる第2のセンシング部が構成され、
前記第1のストッパは前記第1のセンシング部に設けられ、前記第2のストッパは前記第2のセンシング部に設けられ、前記第1の領域の前記第1の面積が前記第2の領域の前記第2の面積よりも大きく、前記第1のストッパの突出長は前記第2のストッパの突出長よりも短いことを特徴とする静電容量型トランスデューサ。 - 前記固定電極は、前記第1のセンシング部において前記ダイアフラムと対向する領域と前記第2のセンシング部において前記ダイアフラムと対向する領域とが1つの平面を構成している、ことを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記第2のストッパの突出長のうち最も大きい突出長が、前記第1のストッパの突出長のうち最も大きい突出長よりも長いことを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記第2のストッパの突出長のうち最も小さい突出長が、前記第1のストッパの突出長のうち最も小さい突出長よりも長いことを特徴とする、請求項1に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記第1のセンシング部において、前記第1のストッパは、前記ダイアフラムの変位が大きな領域又は前記変位の大きな領域に対向する領域で短く、前記ダイアフラムの変位が小さな領域又は前記変位が小さな領域に対向する領域で長くなっていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記第1のセンシング部において前記第1のストッパを含む複数のストッパが前記バックプレートから突出しており、
前記第1のセンシング部において、前記複数のストッパの先端が、前記ダイアフラムのある変形状態における前記ダイアフラムの形状に沿って並ぶように、前記ストッパの突出長が選ばれていることを特徴とする、請求項5に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 前記第2のセンシング部において、前記第2のストッパは、前記ダイアフラムの変位が大きな領域又は前記変位の大きな領域に対向する領域で短く、前記ダイアフラムの変位が小さな領域又は前記変位が小さな領域に対向する領域で長くなっていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記第2のセンシング部において前記第2のストッパを含む複数のストッパが前記バックプレートから突出しており、
前記第2のセンシング部において、前記複数のストッパの先端が、前記ダイアフラムのある変形状態における前記ダイアフラムの形状に沿って並ぶように、前記ストッパの突出長が選ばれていることを特徴とする、請求項7に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 前記第2のストッパは、前記第1のストッパよりも太いことを特徴とする、請求項1又は2に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 前記第1のストッパ及び前記第2のストッパを含む複数のストッパを備え、
前記第2のストッパの近傍におけるストッパの数密度は、前記第1のストッパの近傍におけるストッパの数密度よりも大きいことを特徴とする、請求項1又は2に記載の静電容量型トランスデューサ。 - 前記第1のストッパ及び前記第2のストッパは、前記バックプレートと同一材料により、前記バックプレートと同一工程で作製されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の静電容量型トランスデューサ。
- 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トランスデューサにおいて、前記バックプレートに音響振動を通過させるためのアコースティックホールが開口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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