聲響轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將聲響振動轉(zhuǎn)換成電信號或?qū)㈦娦盘栟D(zhuǎn)換成聲響振動的聲響轉(zhuǎn)換器，特別是涉及使用MEMS技術(shù)制造的聲響傳感器或揚(yáng)聲器等聲響轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1是表示使用MEMS技術(shù)制造的以往的聲響傳感器的一部分的剖面圖。該聲響傳感器11中，在硅基板13的上面設(shè)有具有導(dǎo)電性的隔膜14 (振動電極膜)。硅基板13具有上下貫通的后室12。該后室12的上面被隔膜14覆蓋。另外，在硅基板13的上面，以包圍隔膜14的方式形成有穹頂狀的保護(hù)膜15。在保護(hù)膜15的與隔膜14面對面的位置形成有固定電極膜16。利用隔膜14和固定電極膜16構(gòu)成用于將聲響振動轉(zhuǎn)換成電信號的電容器。在保護(hù)膜15及固定電極膜16上開設(shè)有多個用于使聲響振動(聲音)通過的聲孔17。
[0003]在圖1所示的聲響傳感器11中，在硅基板13和隔膜14面對面的區(qū)域，與硅基板13的上面平行地形成有隔膜14。特別是在與硅基板13的上面平行且與后室12的上面開口的邊緣正交的方向上，硅基板13與隔膜14之間的間隙(以下，將該間隙稱為通風(fēng)孔18)的高度一定。例如專利文獻(xiàn)I中公開有這種聲響傳感器。
[0004]聲響傳感器的通風(fēng)孔作為從聲孔進(jìn)入并向后室脫離的聲響振動的聲阻發(fā)揮作用，為了確保在低音域的靈敏度而具有重要的作用。另一方面，通風(fēng)孔內(nèi)的空氣具有作為粘性流體的特性，故而通風(fēng)孔也作為噪聲(熱雜音)的產(chǎn)生源而發(fā)揮作用。
[0005]通風(fēng)孔的噪聲主要是存在于隔膜的緣部與硅基板的上面之間的間隙(通風(fēng)孔)的空氣的粘性引起的機(jī)械阻力(將其稱為膜阻尼效應(yīng))所導(dǎo)致的。即，在隔膜要向從基板剝離的方向(上方向)位移的情況下，由于通風(fēng)孔內(nèi)的空氣的粘性，產(chǎn)生阻礙隔膜向上方移動的阻力。相反，在隔膜要向按壓基板的方向(下方向)位移的情況下，產(chǎn)生妨礙隔膜向下方移動的阻力。由于此時的機(jī)械阻力成分而產(chǎn)生的噪聲是通風(fēng)孔的噪聲。
[0006]在圖1那樣的聲響傳感器11中，如果要抑制通風(fēng)孔18中的噪聲的產(chǎn)生，則只要按照圖2A中實線所示的隔膜14那樣，將隔膜14從硅基板13的上面剝離而增大通風(fēng)孔18的高度H即可?；蛘撸部梢园凑請D2B中實線表示的隔膜14那樣，將隔膜14的邊緣向中心方向拉入而縮短隔膜14和硅基板13的上面的重疊長度(通風(fēng)孔18的寬度W)。
[0007]但是，無論在增大通風(fēng)孔18的高度H的情況還是在縮短通風(fēng)孔18的寬度W的情況下，通風(fēng)孔18的聲阻都變小。因此，聲響振動容易通過通風(fēng)孔18而向后室12泄露，且聲響傳感器11的靈敏度在低音域降低。圖3是表示聲響傳感器的靈敏度的圖，橫軸表示聲響振動的頻率(振動數(shù))，縱軸表示靈敏度。圖3中虛線所示的曲線為隔膜14處于圖2A或圖2B中由虛線所示的位置時的靈敏度一頻率特性(以下，稱為頻率特性)時，若按照圖2A中實線表示那樣地增大通風(fēng)孔18的高度H，則如圖3中實線表示的頻率特性那樣，聲響傳感器的靈敏度在低音域(低頻音域)降低。即使如圖2B中實線所示那樣縮短通風(fēng)孔18的寬度W的情況下，如圖3中實線表示的頻率特性那樣，聲響傳感器的靈敏度在低音域也降低。即，若要降低聲響傳感器的噪聲，則靈敏度在低音域降低，在頻率特性中，平坦的區(qū)域變窄。
[0008]與之相反，為了使聲響傳感器的頻率特性良好(即，頻率特性中，為了擴(kuò)大平坦的區(qū)域)，只要將隔膜14接近硅基板13的上面并縮小通風(fēng)孔18的高度H，且增大通風(fēng)孔18中的聲阻即可?；蛘咭部梢栽鲩L通風(fēng)孔18的寬度W來增大聲阻。但是，在該情況下，在通風(fēng)孔18中產(chǎn)生的噪聲增加，且聲響傳感器的S/N比變差。
[0009]這樣，在以往的聲響傳感器中，降低噪聲并得到高S/N比和即使在低音域也得到大致平坦的頻率特性處于折衷關(guān)系，而難以兼得。圖4是表示圖1那樣的聲響傳感器的S/N比(縱軸)和衰減頻率的關(guān)系的圖。一般而言，衰減頻率fr是指，靈敏度比頻率為IkHz時的靈敏度低一 3dB的部位的頻率，衰減頻率fr越小，靈敏度平坦的區(qū)域向低音域側(cè)伸展，頻率特性越良好。圖4中，當(dāng)縮小衰減頻率時，S/N比降低，當(dāng)增大S/N比時，衰減頻率變大，表示低音域中的靈敏度降低。
[0010]接著，圖5A是表示使用MEMS技術(shù)制造的以往的另一聲響傳感器的一部分的剖面圖。圖5B是表示圖5A的聲響傳感器使用的隔膜的一部分的放大立體圖。該聲響傳感器21中，在隔膜14的下面設(shè)有多個止動件22。該止動件22防止隔膜14的緣部附著于硅基板13的上面而不能動作。例如專利文獻(xiàn)2中公開有這種聲響傳感器。
[0011 ] 根據(jù)該聲響傳感器21，止動件22與硅基板13的上面的距離比隔膜14的緣部下面與硅基板13的上面的距離小，因此，認(rèn)為利用止動件22可提高聲阻，并提高低音域中的聲響傳感器21的靈敏度。但是，該止動件22用于防止隔膜14附著于硅基板13上，而成為較細(xì)柱狀的方式，僅能隔開間隔而稀疏地設(shè)置。因此，在止動件22上，防止聲響振動穿過通風(fēng)孔18的效果消失，且未確認(rèn)到增大聲阻并提高聲響傳感器21的靈敏度的效果。
[0012]專利文獻(xiàn)1:(日本)特開2010 - 056745號公報
[0013]專利文獻(xiàn)2:國際公開第2002/015636號小冊子(W02002/015636)(特表2004 —506394號公報)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明是鑒于上述那樣的技術(shù)課題而設(shè)立的，其目的在于提供一種能夠抑制通風(fēng)孔中的噪聲的產(chǎn)生，且使低音域的頻率特性更平坦的聲響轉(zhuǎn)換器。
[0015]本發(fā)明的聲響轉(zhuǎn)換器具備:基板，其具有在上面開設(shè)的空洞；振動電極膜，其以如下方式形成，即，覆蓋所述空洞而配設(shè)在所述基板的上方，在所述空洞的周圍，在與所述基板的上面之間形成間隙，在所述間隙，所述間隙中的一部分比所述間隙的其它部分變窄，且變窄的所述間隙的一部分線狀地延伸；固定電極膜，其隔開空隙而配設(shè)在所述振動電極膜的上方。
[0016]在此，線狀地延伸的部分不限于直線狀延伸的情況，也可以彎曲或折曲。另外，不限于一方向，也可以分支成兩個方向以上進(jìn)行延伸。
[0017]在本發(fā)明的聲響轉(zhuǎn)換器中，在基板上面和振動電極膜下面面對面的間隙，所述間隙的間隔在該線狀延伸的部分比所述間隙中的剩余部分變窄，故而能夠在所述間隙中間隔變窄的部分增大聲阻，能夠抑制低音域中的靈敏度降低。另外，由于所述間隙的間隔在剩余部分變大，故而能夠降低噪聲并提高S/N比。因此，根據(jù)本發(fā)明的聲響轉(zhuǎn)換器，能夠制作S/N比高且頻率特性良好的聲響轉(zhuǎn)換器。
[0018]在所述聲響轉(zhuǎn)換器中，為了增大聲阻，優(yōu)選形成于所述基板上面和所述振動電極膜下面之間的間隙的間隔變窄的部分向與所述振動電極膜的端緣正交的方向以外的方向延伸。特別是，如果形成于所述基板上面和所述振動電極膜下面之間的間隙的間隔變窄的部分向與所述振動電極膜的端緣平行的方向延伸，則在增大聲阻而使頻率特性良好的方面具有顯著的效果。
[0019]本發(fā)明的聲響轉(zhuǎn)換器的一方面，與所述空洞的上面的開口邊緣中的所述間隙的間隔相比，所述振動電極膜的端緣中的所述間隙的間隔一方較窄。根據(jù)該方面，只要使振動電極膜的與所述基板面對面的部分變形即可，故而振動電極膜的加工容易。
[0020]本發(fā)明的聲響轉(zhuǎn)換器的另一方面，所述振動電極膜的與所述基板上面面對面的部分的截面彎曲，以使所述振動電極膜的端緣接近所述基板的上面。根據(jù)該方面，通過控制振動電極膜的內(nèi)部應(yīng)力，能夠容易地使振動電極膜的與所述基板上面面對面的部分變形，聲響轉(zhuǎn)換器的制造容易。
[0021]另外，所述振動電極膜也可以將所述振動電極膜的與所述基板上面面對面的部分的截面折曲，以使其端緣接近所述基板的上面。另