电容式转换器及音响传感器制造技术

本发明专利技术提供一种在对音响传感器作用过大的压力的情况下，即使振动电极膜向任意方向发生变形，也能够抑制振动电极膜的过度变形，避免振动电极膜的破损的技术。本发明专利技术的电容式转换器具备：背板(37)，其以与基板的开口相对的方式配设；振动电极膜(35)，其在与背板(37)之间经由空隙而与背板(37)相对地配设，还具备：压力释放孔(35b)，其为设于振动电极膜(35)的贯通孔；凸部(37b)，其利用与背板(37)相同的部件与背板(37)一体设置，在振动电极膜(35)变形前的状态下侵入压力释放孔(35b)；压力释放流路，其为通过压力释放孔(35b)与凸部(37b)的间隙而形成的空气的流路，凸部(37b)具有将其前端侧和背板(37)上的凸部(37b)的相反侧连通的凸部孔(37c)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电容式转换器及音响传感器
本申请涉及一种电容式转换器及具有该电容式转换器的音响传感器。更具体地，本专利技术涉及一种由电容器构造构成的电容式转换器及音响传感器，所述电容器由使用MEMS技术形成的振动电极膜和背板构成。
技术介绍
目前，作为小型麦克风，有时使用利用了称为ECM(ElectretCondenserMicrophone)的音响传感器的麦克风。但是，ECM不耐热，而且，在数字化应对或小型化方面，利用了使用MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)技术制造的电容式转换器的麦克风(以下，均称为MEMS麦克风)更为优异，因此，近年来，正在采用MEMS麦克风(例如，参照专利文献1)。在上述的电容式转换器中，有时使用MEMS技术实现将受到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相对配置的方式。这种电容式转换器的方式能够通过如下工序实现，例如，在硅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，之后除去牺牲层。MEMS技术由于这样地应用半导体制造技术，故而能够得到极小的电容式转换器。另一方面，使用MEMS技术制作的电容式转换器由薄膜化的振动电极膜或背板构成，因此，在作用过大压力的情况等下，振动电极膜大幅变形，可能会发生破损。这种不良情况除了在例如在电容式转换器内施加大声压的情况下产生以外，还可在安装工序中吹气的情况或该电容式转换器落下的情况下产生。对此，考虑如下措施，即，在振动电极膜上设置释放压力的孔，在作用过大的压力时，从该孔释放压力，但在该措施中，有时导致特别是低音区域中的灵敏度降低等、作为电容式转换器的频率特性的恶化。另外，具有振动电极膜和将该振动电极膜用狭缝划分而分离的作为一区域的柱塞部(プラグ部)，柱塞部相对于背板或基板由支承构造支承成与振动电极膜的其它部分高度相同的MEMS转换器的专利技术是众所周知的。在该专利技术中，振动电极膜响应膜两侧的压力差而进行位移，与柱塞部之间的流动路径扩大，由此，释放过大的压力(例如，参照专利文献2)。另外，在将音响振动转换为振动电极膜和背板上的固定电极膜之间的电容的变化而进行检测的音响传感器中，也有如下技术，即，在振动电极膜变形前，与背板一体设置的凸部成为侵入设置于振动电极膜的压力释放孔的状态，在振动电极膜受到过大的压力而向背板的相反侧变形时，通过解除凸部向压力释放孔的侵入，增大空气流路的流路面积，由此释放施加于振动电极膜的压力。但是，在上述的振动电极膜受到过大压力而向背板的相反侧变形时，通过解除凸部向压力释放孔的侵入，增大空气流路的流路面积的技术中，与背板一体设置的凸部的形状多成为圆柱状或随着离开背板而直径变小的圆锥状。因此，在音响传感器中从振动电极膜侧作用压力的情况下，振动电极膜向背板侧移动，故而空气流路的流路面积一定或变小，有时难以释放压力。专利文献1：日本特开2011－250170号公报专利文献2：美国专利第8737171号说明书
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述状况而专利技术的，其目的在于提供一种在过大的压力作用于音响传感器的情况下，即使振动电极膜向任意方向变形，也能够抑制振动电极膜的过量变形，避免振动电极膜的破损的技术。为了解决上述课题，本专利技术第一方面的电容式转换器具备：基板，其在表面具有开口；背板，其以与所述基板的开口相对的方式配设；振动电极膜，其在与所述背板之间经由空隙而与该背板相对地配设，所述电容式转换器将所述振动电极膜的变形转换成该振动电极膜与所述背板之间的电容的变化，所述电容式转换器还具备：压力释放孔，其为设于所述振动电极膜的贯通孔；凸状部分，其利用与所述背板相同的部件与该背板一体设置，在所述振动电极膜变形前的状态下，侵入所述压力释放孔；压力释放流路，其为通过所述压力释放孔与所述凸状部分的间隙形成的空气的流路，所述凸状部分具有将该凸状部分的前端侧和所述背板上的该凸状部分的相反侧连通的贯通孔。据此，在电容式转换器的内部，在从振动电极膜侧或背板侧的任一侧作用了压力的情况下，通过使与该压力相关的空气的一部分在设于凸状部分的贯通孔通过，能够不影响振动电极膜的变形而排出至背板及振动电极膜的相反侧。由此，能够提高电容式转换器对压力的耐性。另外，由于能够降低作为电容式转换器的频率特性中特别是低频区域的灵敏度，故而能够更容易地实现耐风噪声等噪声的电容式转换器。另外，即使在被吸进电容式转换器的空气中混入有异物的情况下，也能够降低该异物与振动电极膜或凸部、压力释放孔附近接触的概率，能够提高对异物的耐性。另外，在本专利技术中，也可以是，在所述凸状部分侵入到所述压力释放孔的状态下，从与所述振动电极膜垂直的方向观察，所述贯通孔包含于所述压力释放孔。据此，从与振动电极膜垂直的方向观察，能够将通过贯通孔的空气的出入限定在压力释放孔的内部，因此，能够抑制在设于凸状部分的贯通孔通过的空气对与振动电极膜接触的空气的动作带来影响。其结果，能够尽量降低在设于凸状部分的贯通孔通过的空气对作为电容式转换器的灵敏度或频率特性的影响。另外，在本专利技术中，所述贯通孔的截面形状也可以为圆形。由此，能够缓和凸状部分上的贯通孔周边的应力集中，能够相对提高凸状部分的强度。另外，在本专利技术中，所述贯通孔的截面的宽度也可以为1μm以上且50μm以下。如果贯通孔的截面的宽度(在贯通孔的截面为圆形的情况下为直径)在该范围内，则在一般尺寸的MEMS电容式转换器中，能够得到实用上充分的灵敏度和频率特性，另外，通过半导体工序能够良好地形成贯通孔。另外，本专利技术第二方面的音响传感器，具有上述的电容式转换器，将声压转换为所述振动电极膜与所述背板之间的电容的变化而进行检测。由此，能够提高音响传感器对压力的耐性。另外，能够降低音响传感器的频率特性中低频区域的灵敏度，能够实现耐风噪声等噪声的音响传感器。另外，能够提高音响传感器对异物的耐性。此外，上述的用于解决课题的方案可适当组合使用。根据本专利技术，电容式转换器能够良好地维持检测压力时的频率特性，同时在过大的压力作用于音响传感器的情况下，即使振动电极膜向任意方向变形，也能够抑制振动电极膜的过度变形，避免振动电极膜的破损。结果，能够更良好地维持电容式转换器的性能，同时提高可靠性。附图说明图1是表示通过MEMS技术制造的现有的音响传感器之一例的立体图；图2是表示现有的音响传感器的内部构造之一例的分解立体图；图3是用于对过大的压力急剧作用于音响传感器的情况进行说明的图；图4是用于对目前对于过大的压力急剧作用于音响传感器的情况的措施进行说明的图；图5是用于对目前对于过大的压力急剧作用于音响传感器的情况的措施的其它例进行说明的图；图6用于对目前对于过大的压力急剧作用于音响传感器的情况的措施中的压力释放孔及凸部的作用进行说明的图；图7是用于对目前对于过大的压力急剧作用于音响传感器的情况的措施中的压力释放孔及凸部的作用进行说明的图；图8是表示本专利技术的实施例1中的凸部的剖视图；图9是用于对本专利技术的实施例1中的背板及振动电极膜的作用进行说明的图；图10是表示与使用具有现有的凸部的背板的情况和使用具有本专利技术实施例1中的凸部的背板的情况相关的压缩空气试验的结果的图；图11是形成于实施例2中的背板的凸部和设于振动电极膜的压力释放孔的剖视图；图12是形成于实施例3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式转换器，其具备：基板，其在表面具有开口；背板，其以与所述基板的开口相对的方式配设；振动电极膜，其在与所述背板之间经由空隙而与该背板相对地配设，所述电容式转换器将所述振动电极膜的变形转换成该振动电极膜与所述背板之间的电容的变化，所述电容式转换器的特征在于，还具备：压力释放孔，其为设于所述振动电极膜的贯通孔；凸状部分，其利用与所述背板相同的部件与该背板一体设置，在所述振动电极膜变形前的状态下，侵入所述压力释放孔；压力释放流路，其为通过所述压力释放孔与所述凸状部分的间隙形成的空气的流路，所述凸状部分具有将该凸状部分的前端侧和所述背板上的该凸状部分的相反侧连通的贯通孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.10 JP 2016-0473071.一种电容式转换器，其具备：基板，其在表面具有开口；背板，其以与所述基板的开口相对的方式配设；振动电极膜，其在与所述背板之间经由空隙而与该背板相对地配设，所述电容式转换器将所述振动电极膜的变形转换成该振动电极膜与所述背板之间的电容的变化，所述电容式转换器的特征在于，还具备：压力释放孔，其为设于所述振动电极膜的贯通孔；凸状部分，其利用与所述背板相同的部件与该背板一体设置，在所述振动电极膜变形前的状态下，侵入所述压力释放孔；压力释放流路，其为通过所述压力释放孔与所述凸状部分的间...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠井隆，中河佑将，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP