[发明专利]声音传感器

说明书

技术领域

本发明涉及声音传感器，具体而言，涉及使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术制造的MEMS方式的声音传感器。

背景技术

作为静电电容方式的声音传感器，具有专利文献1公开的传感器。在专利文献1的声音传感器中，通过使薄膜的膜片和设于背板的固定电极膜隔开微小的气隙而相对，构成电容器。而且，当通过声振动使膜片振动时，因该振动而使膜片与固定电极膜的间隙距离发生变化，因此，通过检测此时的膜片与固定电极膜之间的静电电容的变化，检测声振动。

在这种静电电容方式的声音传感器中，在其制造工序及使用中，往往将膜片固着在固定电极膜上(以下将膜片的一部分或大致整体固着在固定电极膜上消除缝隙的状态、或其现象称作粘附)。当膜片粘附于固定电极膜上时，防碍膜片的振动，因此，存在不能通过声音传感器检测声振动的问题。

在声音传感器上产生粘附的原因如下(专利文献2中详述)。在声音传感器的制造工序、例如保护层蚀刻后的清洗工序中，水分会浸入膜片与固定电极膜之间的气隙。另外，在声音传感器的使用中，会在膜片与固定电极膜之间的气隙因湿气或水润湿而也浸入水分。另一方面，声音传感器的缝隙距离仅为数μm，而且，膜片的膜厚仅为1μm程度，弹性较弱。因此，当水分浸入气隙时，因其毛细管力乃至表面张力而使膜片吸附在固定电极膜上(将其称作粘附的第一阶段)，水分蒸发后，因作用于膜片与固定电极膜之间的分子间力或表面张力、静电力等而保持膜片的粘附状态(将其称作粘附的第二阶段)。

另外，也有大的音压或落下冲击对膜片作用而大幅位移的膜片附着于固定电极膜上、或膜片带上静电而附着于固定电极膜上，引起粘附的第一阶段的情况。

为了防止上述那种膜片的粘附，具有在固定电极膜的与膜片相对的面上设有多个挡块(突起)的声音传感器。这种声音传感器例如公开于专利文献3中。

图1及图2是表示具有挡块的声音传感器的平面图及剖面图。另外，图1及图2中，为了容易进行与本发明实施方式1的比较，作为与实施方式1的声音传感器相同的方式进行表示。在该声音传感器11中，背室15从硅基板12的上表面贯通下表面，并且以覆盖背室15的上表面的方式在硅基板12的上表面配置有由多晶硅构成的薄膜状的膜片13。另外，在硅基板12的上表面，以覆盖膜片13的方式固定有顶盖状的背板14。背板14为在由SiN构成的板部19的下表面设有由多晶硅构成的固定电极膜20的结构。在膜片13与固定电极膜20之间形成有微小的气隙，通过膜片13和固定电极膜20构成电容器。在背板14整体上开设有多个用于使声振动通过的声孔18。另外，在背板14中与膜片13相对的区域的整个下表面大致等间隔地设有形成同一长度且同一直径的突起状的多个挡块22。

根据这种声音传感器11，即使在膜片13大幅位移的情况下，通过挡块22的前端面与膜片13抵接，也能够防止膜片13过于接近背板14，可以防止膜片13的粘附。

专利文献1：日本特许第4338395号公报

专利文献2：日本特开2008-301430号公报

专利文献3：日本特开2006-157863号公报

已知粘附的第二阶段的膜片13与背板14之间的保持力同膜片13与背板14的接触面积相关。即，即使在背板14上设置挡块22，当挡块22的直径大时，膜片13和挡块22的接触面积也会增大，膜片13的保持力也增大。因此，即使在背板14上设置挡块22，在挡块22的直径大的情况下，也难以引起粘附。

因此，为了防止膜片13的粘附，优选在背板14上设置挡块22，同时尽可能地减小挡块22的直径，减小膜片13与背板14的接触面积。

但是，在实际使用时的落下事故或落下试验中，在声音传感器11落下时，膜片13与挡块22发生冲突，对膜片13施加机械的负荷。因此，当挡块22的直径细时，声音传感器11落下而膜片13与挡块22发生冲突时，会对膜片13施加大的机械负荷，膜片13容易破损。

因此，在现有的声音传感器中，防止粘附的性能和落下耐性为彼此相反的关系，不能制作满足两个特性的装置。另外，专利文献2中公开有一种使挡块的间隔根据设置挡块的区域的不同而不同的方法，但这种方法中不能得到同时满足防止粘附的性能和落下耐性的装置。

发明内容

本发明是鉴于上述的技术课题而作出的，其目的在于提供一种可防止膜片的粘附，因传感器的落下时的冲击也不易使膜片破损的声音传感器。