[发明专利]振动传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动传感器(vibration transducer)并且特别涉及微型振动传感器，例如用做MEMS(微机电系统，Micro-Electro-Mechanical Systems)传感器的电容式麦克风(condenser microphone)。

背景技术

通常，利用半导体器件制造工艺制造的各种类型的微型电容式麦克风被已知并且被公开在例如专利文档1和专利文档2的各种文档中。

专利文档1：日本未审专利申请公开No.2001-78297

专利文档2：日本未审专利申请公开No.2004-537182

用于传播声波的通孔(through-hole)形成在微型电容式麦克风的外壳中。在专利文档1和专利文档2中公开的电容式麦克风中，通孔由织物和由聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)以及烧结金属构成的膜封闭。织物和膜阻挡光、湿气以及灰尘；因此，它们提高电容式麦克风的环境抵抗性(environmentalresistance)。

织物(在专利文件1中被公开)不阻挡湿气。当封装的通孔由如专利文档2中公开的聚四氟乙烯以及烧结金属构成的膜封闭时，传输通过该膜的声波的能量会大大地被衰减，从而降低电容式麦克风的灵敏度。

发明内容

本发明的目标之一是提供例如电容式麦克风的微型振动传感器，其在不引起灵敏度降低的情况下提高了环境抵抗性。

本发明的振动传感器(例如，电容式麦克风)由外壳、振动变换管芯(vibration conversion die)(例如，麦克风管芯)以及屏障振膜(barrierdiaphragm)构成，其中外壳由密封材料构成并且具有通孔，振动变换管芯以密封方式在平面图中围绕通孔的指定位置处被连接到外壳的内表面，屏障振膜的外缘被连接到与指定位置相对的外壳的外表面。由密封材料构成的屏障振膜具有大于通孔的截面面积的振动面积。此外，允许屏障振膜振动的空间形成在屏障振膜和外壳的外表面之间。

因为振动变换管芯由外壳和屏障振膜以密封方式封闭，所以可能为振动变换管芯阻挡湿气。前述空间允许屏障振膜在屏障振膜和外壳的外表面之间振动，从而屏障振膜将非常小的波和振动传送到布置在封装内的振动变换管芯。振动传感器的灵敏度随着形成在屏障振膜和振动变换管芯之间的腔的刚度的变高而增加。腔的刚度表征具有特定形状的弹性物质的弹性模量(elasticmodulus)，其等效地代表填充腔的媒介(例如，空气)的弹性模量。优选屏障振膜和外壳的外表面之间的空间的容量尽可能减小，从而允许屏障振膜在其中振动。也就是，优选振动变换管芯被连接到外壳的内表面以封闭通孔。为此，振动变换管芯在平面图中围绕通孔的指定位置处被连接到外壳的内表面上，其中外壳的通孔的开口面积应该小于振动变换管芯的底面积。当如专利文档2中所公开的，膜延伸通过具有恒定截面面积的通孔时，膜的振动面积变为小于振动变换管芯的底面积，其中必须增加膜的刚度。当利用具有高的刚度的膜将波和振动传送到振动变换管芯时，灵敏度必定大大降低。设计本发明使得屏障振膜的外缘在平面图中围绕通孔的指定位置处被连接到外壳的外表面，其中屏障振膜的振动面积充分大于外壳的通孔的截面面积。与专利文档2的教导中膜的振动面积与外壳的通孔的截面面积基本相等相对比，本发明允许屏障振膜易于对发生在振动传感器的外部空间中的波和振动以高灵敏度来振动。简而言之，本发明在不降低其灵敏度的情况下，提高了微型振动传感器(或微型电容式麦克风)的环境抵抗性。

优选屏障振膜和外壳的外表面之间的距离沿振动轴到屏障振膜的外缘的方向逐渐减小。在轴向对称振动范围内，屏障振膜的位移沿从振动轴到基本与屏障振膜的外缘相对应的振动端终端的方向减小。为此，通过沿从振动轴到屏障振膜的外缘的方向逐渐减小屏障振膜和外壳的外表面之间的距离，可能在不减小屏障振膜的振动振幅的情况下减小屏障振膜和振动变换管芯之间的空间的容量。

优选从外壳的外表面朝向屏障振膜突出的至少一个凸起形成在位于屏障振膜对面的外壳的外表面的指定区域处。由于从外壳的外表面朝向屏障振膜突出的凸起的形成，可能基本防止屏障振膜附着并且固定在外壳的外表面上，即使当相对高的压力(可能超过额定压力)被施加到屏障振膜从而其意外地接触外壳的外表面时。