聲換能器以及麥克風(fēng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聲換能器和麥克風(fēng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在近年的便攜式電話等中普遍使用MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems，微機(jī)電系統(tǒng))麥克風(fēng)。
[0003]MEMS麥克風(fēng)是如下的一種麥克風(fēng)，該麥克風(fēng)將利用MEMS技術(shù)制造的聲換能器與用于進(jìn)行該聲換能器的輸出的放大等的ASIC(Applicat1n Specific IntegratedCircuit，專用集成電路)一起容置于殼體內(nèi)。
[0004]如圖1A所示，已知作為MEMS麥克風(fēng)用的聲換能器，在具有空洞32a的基板32的上方，配置有覆蓋空洞32a的振動(dòng)電極板(隔板:diaphragm)33，以與振動(dòng)電極板33相向的方式配置固定電極板39。
[0005]這種聲換能器具有如下的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)電極板33的位于基板32上的部分的振動(dòng)可以傳播至振動(dòng)電極板33的中央部。因此，圖1A所示的聲換能器的基板32與振動(dòng)電極板33之間的空間內(nèi)的聲阻抗有時(shí)很高，會(huì)成為聲音噪聲的原因。
[0006]而且，若事先將振動(dòng)電極板33的位于基板32上的部分與振動(dòng)電極板33的中央部之間物理分離，則能夠防止振動(dòng)電極板33的位于基板32上的部分的振動(dòng)直接地傳播至振動(dòng)電極板33的中央部。因此，如圖1B示意地所示，開發(fā)出了一種聲換能器，在該聲換能器的振動(dòng)電極板33上以圍繞振動(dòng)電極板33的中央部的方式設(shè)置多個(gè)狹縫37。
[0007]專利文獻(xiàn)1:美國專利第5452268號(hào)說明書
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本專利第5218432號(hào)公報(bào)
[0009]即使是就按照基板32、固定電極板39、振動(dòng)電極板33的順序排列而成的聲換能器而言，以使振動(dòng)電極板33的中央部更容易振動(dòng)等作為目的，也會(huì)圍繞振動(dòng)電極板33的中央部設(shè)置多個(gè)狹縫37。
[0010]而且，關(guān)于以圍繞振動(dòng)電極板33的中央部的方式設(shè)置有多個(gè)狹縫37的聲換能器，如圖2A所示，可知當(dāng)狹縫37的穿透阻抗變小時(shí)，可聽范圍(可聽頻帶)內(nèi)的本底噪聲向高頻側(cè)偏移。此外，狹縫37的穿透阻抗是指當(dāng)聲音(空氣的振動(dòng))通過狹縫37時(shí)受到的阻抗。
[0011]此外，如圖2B所示，當(dāng)狹縫37的穿透阻抗過小時(shí)，對(duì)于低頻側(cè)頻率的靈敏度特性下降，在有些情況下對(duì)于低頻頻率無法實(shí)現(xiàn)足夠的靈敏度特性。
[0012]因此，優(yōu)選地，聲換能器的狹縫37的穿透阻抗較大。
[0013]狹縫37的穿透阻抗能夠通過減小狹縫37的寬度或者增加振動(dòng)電極板33的厚度來增大。但是，由于工藝上的限制較大，所以通過減小寬度帶來的狹縫37的穿透阻抗的增大是有限的。另外，當(dāng)增加振動(dòng)電極板33的厚度時(shí)，由于振動(dòng)電極板33變硬(變得難以振動(dòng))，所以聲換能器的靈敏度下降。因此，為了增大狹縫37的穿透阻抗而增加振動(dòng)電極板33的厚度并不是優(yōu)選方案。
[0014]另外，在圖3A中，考慮如下的一種情況，在這種情況下，狹縫37以具有如箭頭的粗細(xì)之差所示的穿透阻抗的方式形成于振動(dòng)電極板33上。
[0015]當(dāng)使用聲換能器時(shí)，在振動(dòng)電極板33與固定電極板39之間施加電壓。因此，即使是在上述情況下，如圖3B示意地所示，有時(shí)因振動(dòng)電極板33與固定電極板39間的靜電引力導(dǎo)致狹縫37的兩側(cè)的內(nèi)側(cè)表面偏離，因此，狹縫37的穿透阻抗會(huì)下降。
[0016]另外，如圖3C示意地所示，有時(shí)因振動(dòng)電極板33的各部分的應(yīng)力導(dǎo)致振動(dòng)電極板33的狹縫37附近的部分翹曲，因此，狹縫37的穿透阻抗也會(huì)下降。
[0017]如此，在振動(dòng)電極板33上設(shè)置有狹縫37的聲換能器有時(shí)因振動(dòng)電極板的變形導(dǎo)致狹縫37的穿透阻抗下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]因此，本發(fā)明的課題是提供一種在振動(dòng)電極板上設(shè)置有狹縫的類型的聲換能器，該聲換能器的狹縫的穿透阻抗較之于現(xiàn)有技術(shù)更大，且，在振動(dòng)電極板發(fā)生翹曲等的情況下的狹縫的穿透阻抗的下降率較之于現(xiàn)有技術(shù)更低。
[0019]另外，本發(fā)明的另一課題是提供一種更高性能的麥克風(fēng)，該麥克風(fēng)具有在振動(dòng)電極板上設(shè)置有狹縫的類型的聲換能器。
[0020]為了解決上述問題，本發(fā)明的聲換能器具有固定電極板以及振動(dòng)電極板，振動(dòng)電極板與所述固定電極板隔著空隙相向，具有用于使聲音通過的狹縫；所述振動(dòng)電極板具有阻抗增大部，該阻抗增大部以當(dāng)從所述狹縫的寬度方向觀察時(shí)彼此重合的方式具有一對(duì)以上的高阻抗表面來增大所述狹縫的聲音的穿透阻抗，該高阻抗表面是構(gòu)成所述狹縫的寬度方向的側(cè)表面的表面，并且該高阻抗表面的厚度超過所述振動(dòng)電極板的中央部分的厚度。
[0021]S卩，本發(fā)明的聲換能器的狹縫的寬度方向的一個(gè)側(cè)表面(內(nèi)側(cè)表面；以下，表述為第一側(cè)表面)的一個(gè)以上的地方是高阻抗表面，該高阻抗表面的厚度(振動(dòng)電極板的厚度方向的長度)超過所述振動(dòng)電極板的中央部分的厚度。另外，狹縫的寬度方向的另一個(gè)側(cè)面(以下，表述為第二側(cè)表面)具有如下的形狀，該形狀在與第一側(cè)表面的各高阻抗表面相對(duì)應(yīng)的位置具有高阻抗表面。就具有如這樣的形狀的第一側(cè)表面以及第二側(cè)表面的狹縫而言，與在各部分的膜厚均勻的振動(dòng)電極板上簡單地形成的狹縫(側(cè)表面的各部分的厚度(高度)與振動(dòng)電極板的厚度相同的狹縫；以下，表述為現(xiàn)有的狹縫)相比，當(dāng)聲音通過時(shí)聲音接觸的部分的平均長度更長。即，具有第一側(cè)面以及第二側(cè)面的狹縫與現(xiàn)有的狹縫相比，穿透阻抗(聲音的通過阻抗)變得更大。另外，在振動(dòng)電極板產(chǎn)生翹曲等的情況下，具有上述結(jié)構(gòu)的狹縫的穿透阻抗的下降率變得低于現(xiàn)有的狹縫(參照?qǐng)D16)。因此，若采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，能夠得到如下的聲換能器，該聲換能器的狹縫的穿透阻抗較之于現(xiàn)有技術(shù)更大，且，在振動(dòng)電極板產(chǎn)生翹曲等的情況下，狹縫的穿透阻抗的下降率較之于現(xiàn)有技術(shù)更低。
[0022]本發(fā)明的聲換能器可以通過“所述阻抗增大部的靠所述狹縫側(cè)的各表面具有方波形狀”的方式實(shí)現(xiàn)(參照?qǐng)D9、圖16)，也可以通過“沿著所述狹縫的長度方向延伸的單個(gè)的所述高阻抗表面構(gòu)成所述阻抗增大部的靠所述狹縫側(cè)的各表面”的方式實(shí)現(xiàn)(參照?qǐng)D10A?圖10C)。一般地，具有前者的結(jié)構(gòu)的聲換能器能夠比具有后者的結(jié)構(gòu)的聲換能器更容易制造。因此，根據(jù)制造的容易程度的觀點(diǎn)，優(yōu)選事先將阻抗增大部的狹縫側(cè)的各表面的形狀設(shè)置為方波形狀。
[0023]另外，就采用具有多對(duì)高阻抗表面的阻抗增大部的情況下的狹縫的穿透阻抗而言，在阻抗增大部的長度相等的情況下，“高阻抗表面的狹縫的長度方向的長度”X “高阻抗表面的數(shù)量”的值越大就越大。而且，若將阻抗增大部的狹縫側(cè)的各表面設(shè)置為具有矩形波形狀(占空比為50%的方波形狀)，則能夠簡單地增加高阻抗表面的數(shù)量。因此，為了使得容易增加高阻抗表面的數(shù)量，也可以將阻抗增大部的狹縫側(cè)的各表面的形狀設(shè)置為矩形波形狀。
[0024]此外，能夠通過各種各樣的方法來形成如下的振動(dòng)電極板，該振動(dòng)電極板具有狹縫和阻抗增大部，該阻抗增大部的狹縫側(cè)的各表面具有方波形狀。例如，該振動(dòng)電極板能夠通過以下的步驟制造。首先，形成設(shè)置有狹縫用結(jié)構(gòu)的板狀構(gòu)件，該狹縫用結(jié)構(gòu)的長邊方向的剖面具有方波形狀。下一步，去除形成的板狀構(gòu)件的狹縫用結(jié)構(gòu)的短邊方向的中央部。
[0025]本發(fā)明的聲換能器中的阻抗增大部從振動(dòng)電極板突出，但是若高阻抗化部向固定電極板側(cè)突出，則存在高阻抗化部容易沖撞固定電極板的危險(xiǎn)或者聲換能器的靈敏度下降的危險(xiǎn)。因此，優(yōu)選地，本發(fā)明的聲換能器事先構(gòu)成為“所述阻抗增大部從所述振動(dòng)電極板向所述固定電極板的相反側(cè)突出”。
[0026]本發(fā)明的聲換能器通常通過在振動(dòng)電極板上以圍繞振動(dòng)電極板的中央部的方式設(shè)置有多個(gè)狹縫的方式實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，可以僅使多個(gè)狹縫中的一部分狹縫滿足上述條件(一并設(shè)置有阻抗增大部)，也可以使全部的狹縫都滿足上述條件。另外，當(dāng)在振動(dòng)電極板的靠狹縫外側(cè)的區(qū)域上不存在固定電極板時(shí)，能夠得到靈敏度更高的聲換能器。因此，本發(fā)明的聲換能器可以通過“在所述振動(dòng)電極板上以圍繞所述振動(dòng)電極板的中央部的方式設(shè)置有多個(gè)所述狹縫，當(dāng)從所述振動(dòng)電極板的法線方向觀察時(shí)，所述固定電極板收攏于由所述多個(gè)狹縫劃定的區(qū)域內(nèi)”的方式實(shí)現(xiàn)，或者也可以通過“所述狹縫具有圍繞所述振動(dòng)電極板的中央部的形狀，當(dāng)從所述振動(dòng)電極板的法線方向觀察時(shí)，所述固定電極板收攏于由所述狹縫劃定的區(qū)域內(nèi)”的方式實(shí)現(xiàn)。
[0027]本發(fā)明的聲換能器可以通過“所述振動(dòng)電極板的周邊部通過一個(gè)以上的支撐構(gòu)件固定于所述基板”的方式實(shí)現(xiàn)，也可以通過將振動(dòng)電極板的周邊部直接地固定于基板的方式實(shí)現(xiàn)。在通過具有前者的結(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的聲換能器的情況下，為了防止因振動(dòng)電極板的靠狹縫的外側(cè)的部分的變形導(dǎo)致狹縫擴(kuò)大，能夠事先做到“在所述一個(gè)以上的支撐構(gòu)件中包含:將所述振動(dòng)電極板的所述狹縫的外側(cè)的部分固定于所述基板的支撐構(gòu)件”。
[0028]通常，本發(fā)明的聲換能器的所述固定電極板以及所述振動(dòng)電極板直接地或者間接地安裝于基板，該基板具有在第一表面?zhèn)乳_口的空洞，但是通過各狹縫的至少一部分不位于基板上的方式，靈敏度、信噪比提高。因此，也可以通過“所述固定電極板