静电容量型换能器系统、静电容量型换能器及声音传感器技术方案

本发明专利技术涉及静电容量型换能器系统、静电容量型换能器及声音传感器，提供能够通过更可靠或更容易的构成而提高静电容量型换能器系统的SN比的技术。一种静电容量型换能器系统，具有固定电极膜和基板这两个固定电极、和以在其与固定电极膜及基板之间经由空隙而与两者对置的方式配设的振动电极膜，由固定电极膜和振动电极膜构成第一电容器，且由基板和振动电极膜构成第二电容器，该静电容量型换能器系统具备将振动电极膜的变形转换成第一电容器和第二电容器的静电容量的变化的声音传感器、对向第一电容器及第二电容器的供给电压和/或来自第一电容器和第二电容器各自的信号进行处理的ASIC，将来自第一电容器和第二电容器的信号以相互抵消的方式进行加减。 1

Electrostatic capacity transducer system, electrostatic capacity transducer and sound sensor

The invention relates to an electrostatic capacity type transducer system, an electrostatic capacity type transducer and a sound sensor, which provides a technology to improve the SN ratio of an electrostatic capacity type transducer system by a more reliable or easier composition. A system of electrostatic capacity type transducer with fixed electrode membrane and substrate, two fixed electrodes, and a vibrating electrode film arranged in a way between the fixed electrode membrane and the substrate via a gap between the two. The first electric container is composed of a fixed electrode film and a vibrating electrode film, and a substrate and a vibrating electrode membrane are formed. As a second capacitor, the electrostatic capacitive transducer system has a sound sensor that converts the deformation of a vibratory electrode film into a change in the electrostatic capacity of the first capacitor and the second capacitor, the supply voltage to the first capacitor and the two capacitor, and / or the signals from the first capacitor and the second capacitor. The ASIC of the theory adds and subtract signals from the first capacitor and the second capacitor in the form of mutual cancellation. One

【技术实现步骤摘要】
静电容量型换能器系统、静电容量型换能器及声音传感器
本专利技术涉及静电容量型换能器系统、静电容量型换能器及、声音传感器。更具体而言，涉及通过使用MEMS技术形成的由振动电极膜和背板构成的电容器结构而构成的静电容量型换能器系统、静电容量型换能器及声音传感器。
技术介绍
目前，作为小型的麦克风，有时使用利用了被称为ECM(ElectretCondenserMicrophone)的声音传感器的麦克风。但是，ECM易受热影响，此外，由于在向数字化的对应或者小型化这一点上，利用了使用MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)技术制造的静电容量型换能器的麦克风(以下也称为MEMS麦克风。)较优越，因此，近年来，正在采用MEMS麦克风(例如，参照专利文献1)。在如上所述的静电容量型换能器中，有使用MEMS技术来实现使接受压力而振动的振动电极膜经由空隙与固定有电极膜的背板对置配置的方式的静电容量型换能器。这种静电容量型换能器的方式例如通过在半导体基板上形成振动电极膜及覆盖振动电极膜的牺牲层后，在牺牲层上形成背板，之后去除牺牲层这样的工序可以实现。MEMS技术像这样应用了半导体制造技术，所以能够获得极小的静电容量型换能器。另外，在这种静电容量型换能器中，考虑例如基于在半导体基板和振动电极膜之间的空气的布朗运动的噪声等一些噪声的原因，有时会阻碍SN比的提高。与此相反，准备两个麦克风，通过减去来自两者的输出信号而消除噪声分量的技术是公知的(例如，参照专利文献2或专利文献3)。但是，在上述技术中，在噪声源存在于麦克风的外部的情况下，能够消除噪声，但在麦克风的内部存在噪声的原因的情况下，由于在各麦克风中独立地产生噪声，因此，难以有效地消除噪声。此外，将多个振动电极板并排配置于一个半导体基板上的静电容量型换能器的构成是公知的(例如，参照专利文献3)。在这种情况下，信号的合计值成为来自各换能器的信号之和，与此相反，利用噪声的合计值成为来自各换能器的噪声值的平方和的平方根的特性，能够实现SN比的提高。但是，在该技术中，存在作为静电容量型换能器的尺寸会增大的麻烦。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011－250170号公报专利文献2：美国专利第6714654号说明书专利文献3：美国专利申请公开第2008/144874号说明书专利文献4：美国专利申请公开第2013/236037号说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术是鉴于如上所述的状况而专利技术的，其目的在于，提供一种能够通过更可靠或者更简单的构成，提高静电容量型换能器系统、静电容量型换能器或声音传感器的SN比的技术。用于解决课题的技术方案为了解决上述课题，本专利技术提供一种静电容量型换能器系统，其特征在于，具有第一固定电极和第二固定电极这两个固定电极、和以在其与所述第一固定电极及所述第二固定电极之间经由空隙而与两者对置的方式配设的振动电极，由所述第一固定电极和所述振动电极构成第一电容器，并且，由所述第二固定电极和所述振动电极构成第二电容器，该静电容量型换能器系统具备：静电容量型换能器，其将所述振动电极的变形转换成所述第一电容器和所述第二电容器的静电容量的变化；以及控制部，其处理向所述第一电容器及所述第二电容器的供给电压和/或基于所述第一电容器和所述第二电容器的静电容量的变化的信号，其中，基于所述第一电容器和所述第二电容器各自的静电容量的变化的信号向相互抵消的方向进行加减。一般而言，有时采用通过减去基于两个电容器各自的静电容量的变化的信号而消除噪声的方法，但该情况下，考虑到总噪声由各电容器的噪声的平方和的平方根来特定，难以有效地消除噪声。与此相反，在本专利技术中，使用共通的振动电极构成第一电容器和第二电容器这两个电容器，所以，通过将基于第一电容器和第二电容器的静电容量的变化的信号向相互抵消的方向进行加减，能够更可靠地消除噪声。由此，能够提高作为静电容量型换能器系统的SN比。另外，在此，所谓将基于第一电容器和第二电容器的静电容量的变化的信号向相互抵消的方向进行加减，例如在基于第一电容器和第二电容器的静电容量的变化的信号相互具有同极性的情况下，是从该信号的一方减去另一方的意思。此外，在基于第一电容器和第二电容器的静电容量的变化的信号相互具有反极性的情况下，是将两信号相加的意思。此外，在本专利技术中，也可以是，以基于所述第一电容器的静电容量的变化的信号的电平和基于所述第二电容器的静电容量的变化的信号的电平互不相同，且所述第一电容器的噪声电平和所述第二电容器的噪声电平相同的方式，来决定所述第一固定电极、所述第二固定电极及所述振动电极的、电极面积、电极位置、电极间间隙、供给电压、增益的至少一个值。在此，基于由固定电极和振动电极构成的电容器的静电容量的变化的信号受电极面积、电极位置、电极间间隙、供给电压、增益等影响。利用该特性，在本专利技术中，以基于第一电容器的静电容量的变化的信号的电平和基于第二电容器的静电容量的变化的信号的电平互不相同，第一电容器的噪声电平和第二电容器的噪声电平相同的方式，决定第一固定电极、第二固定电极及振动电极的、电极面积、电极位置、电极间间隙、供给电压、增益的至少一个值。据此，在将基于第一电容器和第二电容器各自的静电容量的变化的信号向相互抵消的方向进行加减时，噪声被消除，信号虽然电平降低，但是优先被留下来。其结果是，能够提高作为静电容量型换能器系统而获得的信号的SN比。此外，在本专利技术中，也可以是，所述第一固定电极是具有开口的半导体基板，所述第二固定电极是形成于背板上的固定电极膜，所述背板具有以与所述半导体基板的开口对置的方式配设并且空气可通过的声孔，所述振动电极是以与所述背板和所述半导体基板各自经由空隙而对置的方式配设于所述背板和所述半导体基板之间的振动电极膜。据此，能够使基于第一电容器和第二电容器各自的静电容量的变化的信号的极性自动地颠倒。因此，只将基于第一电容器和第二电容器各自的静电容量的变化的信号相加，即可消除噪声。其结果是，能够更容易地提高来自静电容量型换能器系统的信号的SN比。此外，在本专利技术中，也可以是，所述半导体基板通过离子注入等使表面成为导电性、或者由导电性材料形成。据此，在MEMS的制造工序中，无需追加成膜工序，就能够更容易地形成第一固定电极。另外，在本专利技术中，也可以是，在所述半导体基板的与所述振动电极膜对置的部分的表面形成有固定电极膜。据此，能够以更高的自由度调节第一固定电极的形状或者面积。此外，在本专利技术中，也可以是，在所述振动电极膜上设置有在该振动电极膜向所述半导体基板侧变形时与该半导体基板接触的止动件，在该止动件的所述半导体基板侧的前端设置有由绝缘体构成的绝缘部。据此，即使有时振动电极膜的止动件和半导体基板接触，也可避免在两者之间产生电短路。此外，在本专利技术中，也可以是，基于所述第一电容器的静电容量的变化的信号的信号线和基于所述第二电容器的静电容量的变化的信号的信号线被电连接，从而基于所述第一电容器和所述第二电容器各自的静电容量的变化的信号向相互抵消的方向进行加减。据此，能够提高向控制部输入之前的来自静电容量型换能器的输出信号本身的SN比，能够减轻控制部的负担。此外，在本专利技术中，也可以是，基于所述第一电容器的静电容量的变化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电容量型换能器系统，其特征在于，

【技术特征摘要】
2016.12.08 JP 2016-2381411.一种静电容量型换能器系统，其特征在于，具有第一固定电极和第二固定电极这两个固定电极、和以在其与所述第一固定电极及所述第二固定电极之间经由空隙而与两者对置的方式配设的振动电极，由所述第一固定电极和所述振动电极构成第一电容器，并且，由所述第二固定电极和所述振动电极构成第二电容器，该静电容量型换能器系统具备：静电容量型换能器，其将所述振动电极的变形转换成所述第一电容器和所述第二电容器的静电容量的变化；以及控制部，其对向所述第一电容器及所述第二电容器的供给电压和/或基于所述第一电容器和所述第二电容器的静电容量的变化的信号进行处理，其中，基于所述第一电容器和所述第二电容器的静电容量的变化的信号向相互抵消的方向进行加减。2.根据权利要求1所述的静电容量型换能器系统，其特征在于，以基于所述第一电容器的静电容量的变化的信号的电平和基于所述第二电容器的静电容量的变化的信号的电平互不相同，且所述第一电容器的噪声电平和所述第二电容器的噪声电平相同的方式，来决定所述第一固定电极、所述第二固定电极及所述振动电极的、电极面积、电极位置、电极间间隙、供给电压、增益的至少一个值。3.根据权利要求1或2所述的静电容量型换能器系统，其特征在于，所述第一固定电极是具有开口的半导体基板，所述第二固定电极是形成于背板上的固定电极膜，所述背板具有以与所述半导体基板的开口对置的方式配设并且空气可通过的声孔，所述振动电极是以与所述背板和所述半导体基板各自经由空隙而对置的方式配设于所述背板和所述半导体基板之间的振动电极膜。4.根据权利要求3所述的静电容量型换能器系统，其特征在于，所述半导体基板的表面为导电性、或者所述半导体基板由导电性材料形成。5.根据权利要求3所述的静电容量型换能器系统，其特征在于，在所述半导体基板的与所述振动电极膜对置的部分的表面形成有固定电极膜。6.根据权利要求3～5中任一项所述的静电容量型换能器系统，其特征在于，在所述振动电极膜上设置有在该振动电极膜向所述半导体基板侧变形时与该半导体基板接触的止动件，在该止动件的所述半导体基板侧的前端设置有由绝缘体构成的绝缘部。7.根据权利要求1～6中任一项所述的静电容量型换能器系统，其特征在于，基于所述第一电容器的静电容量的变化的信号的信号线和基于所述第二电容器的静电容量的变化的信号的信号线被电连接，从而基于所述第一电容器和所述第二电容器各自的静电容量的变化的信号向相互抵消的方向进行加减。8.根据权利要求1～6中任一项所述的静电容量型换能器系统，其特征在于，基于所述第一电容器的静电容量的变化的信号和基于所述第二电容器的静电容量的变化的信号在所述控制部向相互抵消的方向进行加减运算。9.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：内田雄喜，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP