JP6432372B2

JP6432372B2 - 音響センサ

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Publication number: JP6432372B2
Application number: JP2015018774A
Authority: JP
Inventors: 晃宏奥川; 隆笠井; 幸志桃谷
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: US9743195B2; CN105848076A; JP2016144046A; CN105848076B; US20160227330A1

Description

本願は、音響センサを開示する。

従来、小型のマイクロフォンとしてＥＣＭ（Electret Condenser Microphone）と呼ば
れる音響センサを利用したものが使用されていた。しかし、ＥＣＭは熱に弱く、また、デジタル化への対応や小型化といった点で、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造される音響センサを利用したマイクロフォン（ＭＥＭＳマイクロフォン）の方が優れていることから、近年では、ＭＥＭＳマイクロフォンの採用が増えつつある（例えば、特許文献１−４を参照）。

特開２００７−２２８３５２号公報特開２００７−２４３７６８号公報特表２００９−５２３３４１号公報米国特許出願公開第２０１３／０１６８５９号明細書

音響センサの一種に、音波を受けて振動する振動電極膜を、電極膜が固定されたバックプレートに空隙を介して対向配置した形態をＭＥＭＳ技術で実現したものがある。このような音響センサは、例えば、基板の上に振動電極膜、および振動電極膜を覆うような犠牲層を形成した後、犠牲層の上にバックプレートを形成し、その後に犠牲層を除去することにより実現できる。ＭＥＭＳは半導体製造技術を応用したものなので、極めて小さい音響センサを得ることができる。しかし、一般にＭＥＭＳ技術を用いて作製した音響センサは、微弱な圧力を検知するために薄膜化した振動電極膜やバックプレートで構成される。そして、音響センサは、単に圧力を検知するセンサ等とは異なり、振動電極膜を基板から浮かせてベントホールを形成することで音響特性を改善しているため、振動電極膜を支持する部材は軟化させる必要がある。このため、音響センサは、強度的に弱くなりやすい傾向にあり、それらの耐衝撃性を確保することが難しい。それに対し、振動電極膜やバックプレートの中でも構造的に応力の加わりやすい部分を強固にすることも考えられるが、特定の部位を強固にすることは、他の部位に加わる応力を高める虞がある。

そこで、本発明は、各部に生ずる応力を抑制しながら振動電極膜およびバックプレートの耐衝撃性能を改善することを解決課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、バックプレートと半導体基板との間に振動電極膜を備えた音響センサにおいて、音圧に感応して振動する板状の振動部をバックプレートに固定する固定手段の少なくとも一部として、振動部の縁から突き出る梁の突端に設けられた突端固定部を有しており、バックプレートの縁は、少なくとも突端固定部の周囲の一部を取り囲むように形成することにした。

詳細には、半導体基板の表面に対向するように配設された固定板と該固定板に設けられた固定電極膜からな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ように配設された振動電極膜と、を備え、音響振動を前記振動電極膜と前記固定電極膜の間
の静電容量の変化に変換して検出する音響センサにおいて、前記振動電極膜は、音圧に感応して振動する板状の振動部を有し、前記振動部の縁から突き出る梁の突端に設けられた突端固定部を少なくとも一部に有する一又は複数の固定部からなる固定手段によって前記バックプレートに固定されており、前記バックプレートの縁は、少なくとも前記突端固定部の周囲の一部を取り囲むように形成されていることを特徴とする。

上記音響センサであれば、振動部の縁から突き出る梁の突端に設けられた突端固定部を少なくとも一部に有する固定手段によって振動部がバックプレートに固定されているので、例えば、半導体製造プロセスによって形成される振動部の熱膨張率等に起因する残留応力が梁によって緩和され、バックプレートの変形が防止される。また、バックプレートのうち振動電極膜を吊り下げている部位は、バックプレートの縁が固定部の周囲を取り囲む構造になっているので、バックプレートの中でも比較的剛性の高い部位となっており、振動電極膜が吊り下げられていても比較的変形しにくい部位である。

上記音響センサは、このように、振動電極膜の固定部が梁の突端にあり、更に固定部の周囲の一部を袋小路状に取り囲んでいるバックプレートの袋小路部分に固定部が固定されているため、振動部の残留応力が梁によって緩和されることでバックプレートの変形が防止される。そして、バックプレートに吊り下げられている振動電極膜がバックプレートの変形に追従でき、また、半導体基板からの応力や歪みが振動電極膜に直接伝わりにくいので、各部に生ずる応力を抑制しながら振動電極膜およびバックプレートの耐衝撃性能を改善することができる。

なお、前記固定手段のうちの少なくとも一つの固定部において、前記バックプレートにおける前記振動電極膜が固定された側と反対側には補強部が設けられたことを特徴としてもよい。このような音響センサであれば、補強部が設けられている固定部において、バックプレートの剛性が高まり、バックプレートの反りを抑制可能である。

また、前記固定手段の全ての前記固定部において、前記バックプレートにおける前記振動電極膜が固定された側と反対側には、補強部が設けられたことを特徴としてもよい。このような音響センサであれば、補強部が設けられている全ての固定部において、バックプレートに加わる荷重が振動電極膜の吊り下げ部分に集中するのを緩和することができる。

また、前記補強部のうちの少なくとも一つは、前記振動電極膜と導通しており前記振動電極膜の端子の機能を有することを特徴としてもよい。このような音響センサであれば、振動電極膜に導通する端子を補強部とは別途に設ける必要が無くなるので、音響センサの構成を簡略化できる。

また、前記固定部のうちの少なくとも一つについて、前記固定部が、より面積の小さい一群の分割固定部により形成されていることを特徴としてもよい。このような音響センサであれば、固定部が分割形成されていないものに比べ、固定部分に生じる応力を緩和することができる。

また、前記振動電極膜は、平面視において複数領域に分割されるとともに、該分割された領域毎に前記振動部が形成され、前記振動部のうち少なくとも一部の振動部の面積は、他の振動部の面積より小さく形成され、前記他の振動部より面積の小さい振動部は、縁に一箇所以上設けられた固定部において前記バックプレートに固定されたことを特徴としてもよい。このような音響センサであれば、面積が比較的小さいが故に剛性の高くなる振動部が、半導体基板よりも剛性の低いバックプレートに固定される形態となるので、例えば、落下などにより圧縮空気が加わった場合のバックプレートの変形に追従するように当該振動部も変形するために応力が緩和され、バックプレートよりも剛性の高い半導体基板に
固定する場合に比べて振動部に加わる応力が緩和される。

また、本発明は、例えば、半導体基板の表面に対向するように配設された固定板と該固定板に設けられた固定電極膜からな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ように配設された振動電極膜と、を備え、前記振動電極膜が平面視において複数領域に分割されるとともに、該分割された領域毎に、音響振動を前記振動電極膜と前記固定電極膜との間の静電容量の変化に変換する振動部が形成され、前記振動部のうち少なくとも一部の振動部の面積は、他の振動部の面積より小さく形成され、前記他の振動部より面積の小さい振動部は、縁に一箇所以上設けられた固定部において前記バックプレートに固定されたことを特徴とする音響センサであってもよい。このような音響センサであれば、面積が比較的小さいが故に剛性の高くなる振動部が、半導体基板よりも剛性の低いバックプレートに固定される形態となるので、バックプレートよりも剛性の高い半導体基板に固定する場合に比べて振動部に加わる応力が緩和される。

上記の音響センサであれば、各部に生ずる応力を抑制しながら振動電極膜およびバックプレートの耐衝撃性能を改善することができる。

図１は、実施形態に係る音響センサの一例を示した斜視図である。図２は、音響センサの内部構造の一例を示した分解斜視図である。図３は、固定部付近の内部構造の拡大図の一例である。図４は、バックプレートが反った場合における固定部付近の内部構造の拡大図の一例である。図５は、振動電極膜に過大な圧力が加わった場合における固定部付近の内部構造の拡大図の一例である。図６は、固定部付近の変形例を示した図である。図７は、固定部付近を補強する場合の変形例を示した図である。図８は、梁の変形例を示した図である。図９は、振動電極膜がスリットによって２分割されていない音響センサを示した図の一例である。図１０は、振動部が円形の音響センサを示した図の一例である。図１１は、振動部の固定部分の形状と強度との関係を示した比較結果の一例であり、振動部に音圧を加えて亀裂が生じた時の音圧の大きさを比較して示したものである。

以下、本願発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本願発明の一態様であり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、実施形態に係る音響センサ１の一例を示した斜視図である。また、図２は、音響センサ１の内部構造の一例を示した分解斜視図である。音響センサ１は、ＭＥＭＳ技術を利用して作製された静電容量型の音響センサであり、バックチャンバー２が設けられたシリコン基板（半導体基板）３に振動電極膜（ダイヤフラム）４およびバックプレート５を積層した積層体である。バックプレート５のシリコン基板３側には固定電極膜７ａ，７ｂが成膜されている。また、固定電極膜７ａ，７ｂのシリコン基板３側に配置される振動電極膜４は、固定電極膜７ａに対向する振動部８ａと、固定電極膜７ｂに対向する振動部８ｂとに分かれている。振動部８ａと振動部８ｂは、振動部８ａに比べて振動部８ｂの面積が小さく形成されている。

バックプレート５には複数のアコースティックホール（音孔）が全面的に設けられている（図１や図２に示すバックプレート５の網掛けの各点が個々のアコースティックホールに相当する）。また、固定電極膜７ａ，７ｂには、各々引出配線９ａ，９ｂを通じて電気的に接続される固定電極パッド１１ａ，１１ｂが設けられている。

シリコン基板３は、例えば、単結晶シリコンによって形成される基板である。シリコン基板３には、表面から裏面へ貫通する貫通孔によって形成されるバックチャンバー２が形成されている。

振動電極膜４は、例えば、導電性のポリシリコンによって形成される膜である。振動電極膜４は、スリット１０によって分割形成された略正方形の振動部８ａおよび略長方形の振動部８ｂを有する薄膜であり、振動する各振動部８ａ，８ｂの隅の方に固定部１２ａ，１２ｂが設けられている。そして、振動電極膜４は、各振動部８ａ，８ｂがバックチャンバー２を覆うようにしてシリコン基板３のバックプレート５側に配置されており、振動部８ａが複数の固定部１２ａからなる固定部群１３ａ（本願でいう「固定手段」の一例である）によってバックプレート５に吊り下げ状態で固定され、振動部８ｂが固定部群１３ｂによってバックプレート５に吊り下げ状態で固定されている。振動部８ａと振動部８ｂはスリット１０に分割されたものであるが、振動部８ａの隅と振動部８ｂの隅にある連絡部１４を通じて構造的にも電気的にも繋がっている。固定部群１３ｂは、面積の小さい固定部１２ｂ（本願でいう「分割固定部」の一例である）が複数集まったように形成されている。

振動電極膜４の各振動部８ａ，８ｂは、音圧に感応して振動電極膜４の法線方向に振動する。そして、振動部８ａと振動部８ｂは面積が互いに異なるため、感応する音圧が異なる。例えば、振動部８ａに比べて面積が小さい振動部８ｂは、振動部８ａよりも大きな音に感応して振動部８ａの法線方向に振動する。バックプレート５に設けられている固定電極膜７ａは、振動部８ａのうち四隅の固定部１２ａを除いた振動する部分に対向するように設けられている。また、バックプレート５に設けられている固定電極膜７ｂも固定電極膜７ａと同様、振動部８ｂのうち長手方向の両端にある固定部１２ｂを除いた振動する部分に対向するように設けられている。振動部８ａの四隅にある固定部１２ａや振動部８ｂの両端にある固定部１２ｂは固定されているが故に音圧に感応して振動せず、振動電極膜４と固定電極膜７ａ，７ｂとの間の静電容量の変化に寄与しないためである。

音響センサ１に音が届くと、音がアコースティックホールを通過し、振動電極膜４の各振動部８ａ，８ｂに音圧を加える。このアコースティックホールにより、音圧が振動電極膜４の各振動部８ａ，８ｂに印加されるようになる。また、アコースティックホールが設けられることにより、バックプレート５と振動電極膜４との間のエアーギャップ中の空気が外部に逃げやすくなり、熱雑音が軽減され、ノイズを減少することができる。

音響センサ１においては、上述した構造により、音を受けて振動電極膜４が振動し、振動電極膜４の各振動部８ａ，８ｂと固定電極膜７ａ，７ｂとの間の距離が変化する。振動電極膜４の各振動部８ａ，８ｂと固定電極膜７ａ，７ｂとの間の距離が変化すると、振動電極膜４の各振動部８ａ，８ｂと固定電極膜７ａ，７ｂとの間の静電容量が変化する。よって、振動電極膜４と固定電極膜７ａ，７ｂとの間に直流電圧を印加しておき、上記静電容量の変化を電気的な信号として取り出すことにより、音圧を電気信号として検出することができる。

図３は、固定部１２ａ付近の内部構造の拡大図の一例である。振動電極膜４の四隅にある固定部１２ａは、図３に示すように、音圧に感応して振動する振動部８ａの縁から突き出る梁１５の突端に設けられている。よって、固定部１２ａは、「突端固定部」というこ
ともできる。そして、固定部１２ａは、スペーサ１６を介してバックプレート５に固定されている。また、梁１５は、上面視矩形状の振動部８ａの縁のうち角の部分から突き出ており、振動部８ａの表面に沿って延在する細長い低剛性な部位であり、バックプレート５と振動部８ａとの間で固定部１２ａを介して相互に作用し合う応力を緩和する。また、バックプレート５の縁１７は、固定部１２ａの周囲を取り囲むように形成されている。よって、梁１５および固定部１２ａは、バックプレート５とシリコン基板３とによって形成される袋小路状の空間内に配置された状態になっている。そこで、バックプレート５のうち梁１５および固定部１２ａを取り囲んでいる部位を、以下、袋小路部分１８と呼ぶことにする。

図４は、バックプレート５が反った場合における固定部１２ａ付近の内部構造の拡大図の一例である。バックプレート５は、各種の応力や各部位の材質の相違による熱膨張係数差によって発生する力によるモーメントで反ってしまう場合や、バックチャンバー２の開口により変形し得るシリコン基板３の変形の影響を受けてバックプレート５が反ってしまう場合がある。バックプレート５が反ると、スペーサ１６を介してバックプレート５に固定されている振動電極膜４にも理論上は影響が及び得る。しかし、本実施形態に係る音響センサ１は、振動部８ａの縁のうち角の部分から突き出る梁１５を介して振動部８ａがバックプレート５に固定されているため、バックプレート５の変形による影響が梁１５によって緩和される。また、バックプレート５のうち振動電極膜４を吊り下げている部位は、縁１７が固定部１２ａの周囲を取り囲む構造になっており、更にバックプレート５の下面側に振動電極膜４を吊り下げるためのスペーサ１６が設けられているので、バックプレート５の中でも比較的剛性の高い部位となっており、バックプレート５全体が反っても比較的変形しにくい部位であると言える。本実施形態に係る音響センサ１は、このように、固定部１２ａが梁１５の突端にあり、更に固定部１２ａの周囲を取り囲んでいるバックプレート５の袋小路部分１８に固定部１２ａが固定されているため、バックプレート５の変形による振動電極膜４への影響を最小限に抑えることができ、振動電極膜４およびバックプレート５の耐衝撃性能を改善することができる。また、バックプレート５のうち振動電極膜４を吊り下げている部位は、縁１７が固定部１２ａの周囲を取り囲む構造になっており、バックプレート５の中でも比較的剛性の高い部位となっているので、振動電極膜４の吊り下がりによるバックプレート５の反りが抑制される。

また、本実施形態に係る音響センサ１は、以下のような効果も有する。すなわち、本実施形態に係る音響センサ１は、振動部８ａが梁１５を介してバックプレート５に固定されているため、半導体製造プロセスにおける熱膨張率の相違等に起因し、振動電極膜４の振動部８ａに残留応力を生じるような伸縮があっても、振動部８ａから固定部１２ａへ伝わる残留応力が、剛性の低い梁１５において吸収される。この結果、振動電極膜４の振動部８ａから固定部１２ａへ伝わる残留応力は緩和され、振動電極膜４およびバックプレート５の耐衝撃性能の改善が図られる。

図５は、振動電極膜４に過大な圧力が加わった場合における固定部１２ａ付近の拡大図の一例である。本実施形態に係る音響センサ１は、各振動部８ａ，８ｂがバックチャンバー２を覆うようにしてシリコン基板３の上側に振動電極膜４が配置されている。そして、バックプレート５に固定される固定部１２ａは振動部８ａの縁のうち角の部分から突き出る梁１５を介してバックプレート５に固定されている。よって、固定部１２ａとバックチャンバー２の開口部の縁との間は、梁１５の長さ分だけ離間する。このため、例えば、図５に示されるように、振動部８ａに過大な圧力が加わって振動部８ａがバックチャンバー２側へ押圧されても、振動部８ａがバックチャンバー２の開口部の縁に接触し、梁１５が大きく変形することはない。したがって、応力の集中しやすい梁１５や固定部１２ａの応力集中が緩和され、振動電極膜４およびバックプレート５の耐衝撃性能の改善が図られる。

図６は、固定部１２ａ付近の変形例を示した図である。上記実施形態に係る音響センサ１は、例えば、図６に示されるように、振動電極膜４を吊り下げる部位を、スペーサ１６の代わりにバックプレート５の一部が形成してもよい。スペーサ１６を例えば酸化シリコン膜で形成する場合、スペーサ１６の形状がウェットエッチングの時間に左右されるため、スペーサ１６の形状が一意に定まらない可能性がある。この点、例えば、酸化シリコン膜よりも耐食性、耐摩耗性に優れる窒化シリコン膜を使って形成されるバックプレート５の一部に、振動電極膜４を吊り下げる部位をスペーサ１６の代わりに設ければ、振動電極膜４が意図しない形状のスペーサ１６によって固定されることがない。

振動電極膜４を吊り下げる部位をバックプレート５の一部が形成する場合、例えば、図６に示されるように、バックプレート５の下側の面のうち、固定部１２ａ，１２ｂに対向する部位に、下方へ向けて突出する突出部１９を形成し、スペーサ１６の代わりとすることができる。突出部１９は、様々な形状のものを適用可能であるが、バックプレート５の形成に用いる窒化シリコン膜の成膜性や、バックプレート５の膜厚、固定部１２ａ，１２ｂの固定部分の面積の確保といった各種の観点に鑑みれば、例えば、図６に示されるように、円筒状のものが好ましい。

図７は、固定部１２ａ付近を補強する場合の変形例を示した図である。上記実施形態あるいは変形例に係る音響センサ１は、例えば、図７に示すように、固定部１２ａにおいて、バックプレート５における振動電極膜４が固定された側と反対側に、金属膜からなる補強部２０を設けてもよい。振動電極膜４を吊り下げるバックプレート５には、振動電極膜４の荷重がスペーサ１６あるいは突出部１９を介して加わる。そこで、バックプレート５の固定部１２ａや固定部１２ｂといった適宜の箇所に、金属膜からなる補強部２０を設ければ、振動電極膜４を吊り下げている部分のバックプレート５の強度が高くなる。なお、補強部２０は、金属膜の代わりにポリシリコンで形成してもよい。

なお、補強部２０を設ける箇所に円筒状の突出部１９が設けられている場合、補強部２０は、例えば、図７に示されるように、円筒状の突出部１９の内外に形成される。よって、例えば、補強部２０を形成する前の突出部１９の下部に、バックプレート５の上面側と振動電極膜４の固定部１２ａとを連通する孔が設けられていれば、金属膜からなる補強部２０が突出部１９の下部の孔を通じて振動電極膜４と電気的に繋がる。この場合、補強部２０は、振動電極膜４の端子として機能することができる。

なお、補強部２０は、固定部１２ａや固定部１２ｂといった適宜の箇所に設けることが可能であるが、音圧を受けて振動する振動部８ａ，８ｂの面内において均一に静電容量が変化し、音を良好に検出できるようにするには、バックプレート５と振動部８ａ，８ｂの非対称な反りが抑制されるように、補強部２０同士が互いに振動部８ａ，８ｂの中心部分を中心として対称に配置されることが好ましい。

図８は、梁１５の変形例を示した図である。梁１５は、バックプレート５と振動部８ａとの間で固定部１２ａを介して相互に作用し合う応力を緩和する役割を司る部位であるため、よって、梁１５は適宜な剛性を有するように調整されていることが好ましい。よって、梁１５は、例えば、振動部８ａから固定部１２ａへ至るまで一定の横幅を呈する図８（Ａ）のような形態であってもよいが、図８（Ａ）の形態よりも更に剛性を低くしたい場合は以下のような形態を採用してもよい。すなわち、例えば、図８（Ｂ）に示すように、振動部８ａから固定部１２ａへ至るまでの間の横幅を細くして剛性を低下させてもよい。また、例えば、図８（Ｃ）に示すように、梁１５に孔を多数設けて剛性を低下させてもよい。また、例えば、図８（Ｄ）に示すように、梁１５を長くして剛性を低下させてもよい。

ところで、上記実施形態や各変形例の音響センサ１は、２つの振動部８ａ，８ｂを有していたが、本願で開示する音響センサはこのような形態に限定されるものではない。図９は、振動電極膜４がスリット１０によって２分割されていない音響センサを示した図の一例である。上記実施形態や各変形例の音響センサ１は、例えば、図９に示されるように、スリットによって２分割されていない振動電極膜４’を備える音響センサ１’とすることもできる。

本変形例に係る音響センサ１’は、図９に示されるように、上面視略正方形の振動部８’を有する振動電極膜４’を備えている。そして、振動電極膜４’は、振動部８’の縁のうち四隅の角から各々突き出る梁１５’の突端に固定部１２’（「突端固定部」の一例である）を有している。固定部１２’がバックプレート５’に固定されることにより、振動電極膜４’は、バックプレート５’から吊り下げられた形態となる。また、バックプレート５’の縁は、固定部１２ａ’の周囲を取り囲むように形成されている。

本変形例に係る音響センサ１’も上記実施形態や各変形例の音響センサ１と同様、固定部１２’が梁１５’の突端にあり、更に固定部１２’の周囲を取り囲んでいるバックプレート５’の袋小路部分に固定部１２’が固定されるため、バックプレート５’の変形による振動電極膜４’への影響を最小限に抑えることができ、振動電極膜４’およびバックプレート５’の耐衝撃性能を改善することができる。

ところで、上記実施形態や各変形例の音響センサ１，１’は、矩形の振動部８ａ，８ｂ，８’を有していたが、本願で開示する音響センサはこのような形態に限定されるものではない。図１０は、振動部が円形の音響センサを示した図の一例である。上記実施形態や各変形例の音響センサ１，１’は、例えば、図１０に示されるように、円形の振動部８”を有する振動電極膜４”を備えた音響センサ１”とすることもできる。振動部８”が円形であっても、振動部８”の縁から突き出る梁１５”の突端の固定部１２”がバックプレート５”に固定され、振動電極膜４”がバックプレート５”に吊り下げられており、更にバックプレート５”が固定部１２”の周囲を取り囲むように形成されていれば、上記実施形態や各変形例の音響センサ１，１’と同様、振動電極膜４”およびバックプレート５”の耐衝撃性能を改善することができる。

以下、上記実施形態や各変形例に係る音響センサ１，１’，１”の効果を検証したので、その結果を以下に示す。

＜検証１＞
図１１は、振動部の固定部分の形状と強度との関係を示した比較結果の一例であり、振動部に音圧を加えて亀裂が生じた時の音圧の大きさを比較して示したものである。図１１に示す比較例Ａは、振動電極膜をシリコン基板に固定した場合の強度を示している。また、図１１に示す比較例Ｂは、振動電極膜をバックプレートに吊り下げるように固定した場合の強度を示している。また、実施例は、上記実施形態に係る振動部８ｂのように、振動電極膜をバックプレートに吊り下げる固定部分を、より面積の小さい一群の固定部によって形成した場合の強度を示している。

例えば、主に大音量の音を検知する振動部８ｂのように、面積の比較的小さい振動部は、面積の大きい振動部に比べると小型なので剛性が高くなる。よって、振動部の面積が小さくなって振動部自体の剛性が高まると、振動部に亀裂が生じやすくなる。したがって、図１１に示す比較例Ａと比較例Ｂおよび実施例とを比較すると明らかなように、シリコン基板より剛性の低いバックプレートに振動部を固定した比較例Ｂおよび実施例は、バックプレートに吊り下げられている振動部がバックプレートの変形に追従できるため、剛性の高いシリコン基板に振動部を固定した比較例Ａに比べて約２倍程度の耐衝撃性能を呈する
ことが判る。また、振動部をバックプレートに吊り下げる固定部分を、より面積の小さい一群の固定部によって形成した実施例は、固定部が分割されていない比較例２よりもやや高い耐衝撃性能を呈することが判る。実施例が比較例２よりも強度が高い理由は、固定部の分割により、固定部分に生じる応力が緩和されるためと推定される。

１，１’，１”・・音響センサ：２・・バックチャンバー：３・・シリコン基板：４，４’，４”・・振動電極膜：５，５’，５”・・バックプレート：７ａ，７ｂ・・固定電極膜：８ａ，８ｂ，８’，８”・・振動部：９ａ，９ｂ・・引出配線：１０・・スリット：１１ａ，１１ｂ・・固定電極パッド：１２ａ，１２ｂ，１２’，１２”・・固定部：１３ａ，１３ｂ・・固定部群：１４・・連絡部：１５，１５’・・梁：１６・・スペーサ：１７・・縁：１８・・袋小路部分：１９・・突出部：２０・・補強部

Claims

半導体基板の表面に対向するように配設された固定板と該固定板に設けられた固定電極膜からな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ように配設された振動電極膜と、
を備え、
音響振動を前記振動電極膜と前記固定電極膜の間の静電容量の変化に変換して検出する音響センサにおいて、
前記振動電極膜は、音圧に感応して振動する板状の振動部を有し、前記振動部の縁から突き出る梁の突端に設けられた突端固定部を少なくとも一部に有する一又は複数の固定部からなる固定手段によって前記バックプレートに固定されており、
前記バックプレートの縁は、少なくとも前記突端固定部の周囲の一部を取り囲むように形成されており、
前記固定手段のうちの少なくとも一つの固定部において、前記バックプレートにおける前記振動電極膜が固定された側と反対側には補強部が設けられたことを特徴とする音響センサ。
半導体基板の表面に対向するように配設された固定板と該固定板に設けられた固定電極膜からな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ように配設された振動電極膜と、
を備え、
音響振動を前記振動電極膜と前記固定電極膜の間の静電容量の変化に変換して検出する音響センサにおいて、
前記振動電極膜は、音圧に感応して振動する板状の振動部を有し、前記振動部の縁から突き出る梁の突端に設けられた突端固定部を少なくとも一部に有する一又は複数の固定部からなる固定手段によって前記バックプレートに固定されており、
前記バックプレートの縁は、少なくとも前記突端固定部の周囲の一部を取り囲むように形成されており、
前記固定手段の全ての前記固定部において、前記バックプレートにおける前記振動電極膜が固定された側と反対側には補強部が設けられたことを特徴とする音響センサ。
前記補強部のうちの少なくとも一つは、前記振動電極膜と導通しており前記振動電極膜
の端子の機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載の音響センサ。
前記固定部のうちの少なくとも一つについて、前記固定部が、より面積の小さい一群の分割固定部により形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の音響センサ。
前記振動電極膜は、平面視において複数領域に分割されるとともに、該分割された領域毎に前記振動部が形成され、
前記振動部のうち少なくとも一部の振動部の面積は、他の振動部の面積より小さく形成され、
前記他の振動部より面積の小さい振動部は、縁に一箇所以上設けられた固定部において前記バックプレートに固定されたことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の音響センサ。