(57)【要約】【課題】  小型軽量化が容易で、かつ防振性能に優れ、ローコストに製造可能なシリコンマイク向けの圧力センサを提供する。【解決手段】  シリコン板１２の端部は枠体１９とされ、この枠体１９の接合面２７でシリコンマイク（圧力センサ）１０の外装ケース２８に固着される。こうしたシリコン板１２の枠体１９とダイヤフラム部１７との境界領域には、シリコン板１２を構成するシリコン基材の一部を薄肉化した弾性部（振動吸収構造）２９が形成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部の厚みを減じたダイヤフラム部を有するシリコン板を有し、前記ダイヤフラム部の変位に基づいて圧力を検出する圧力センサであって、
前記シリコン板の周縁部に振動吸収構造が一体に形成されていることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記シリコン板を取り囲む枠体を有するとともに、前記振動吸収構造が前記シリコン板と前記枠体との間に設けられた弾性部および／またはダンパ部を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記シリコン板と前記枠体とが１つのシリコン基材からなり、前記シリコン板と前記枠体との境界領域は前記シリコン基材の一部を薄肉化して形成されるとともに、この薄肉化された前記境界領域を前記弾性部としたことを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
バネ構造の電気接続接点を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラム部の変位に基づいて圧力を検出する圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン板の一部の厚みを減じてダイヤフラム部を形成し、このダイヤフラム部の変位に基づいて圧力を検出する圧力センサが知られている。こうした圧力センサを用いて、音声などの空気振動をダイヤフラム部の変位として捉え、電気信号に変換する、いわゆるシリコンマイクも従来から利用されていた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、音声などによって振動するダイヤフラムをゴム材などの防振部材で支持するシリコンマイクが記載されている。こうした従来のシリコンマイクでは、ダイヤフラムはケースに固着された支持フレームによって支持される構造を成している。
【特許文献１】特開２００３−２８９５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された従来のシリコンマイク（圧力センサ）では、ダイヤフラムを支持するゴム材などの防振部材が必要な防振性能を維持するためにある程度の大きさが必要になり、これらを組み込んだマイクロホンの外形が大きくなってしまうという問題があった。また、ダイヤフラムにゴム材などの防振部材を被せる工程が必要であり、防振部材自体のコストもかかるため、マイクロホンのコストダウンの妨げとなっていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、小型軽量化が容易で、かつ防振性能に優れ、ローコストに製造可能なシリコンマイク向けの圧力センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、一部の厚みを減じたダイヤフラム部を有するシリコン板を有し、前記ダイヤフラム部の変位に基づいて圧力を検出する圧力センサであって、前記シリコン板の周縁部に振動吸収構造が一体に形成されていることを特徴とする圧力センサが提供される。
【０００７】
前記圧力センサは、前記シリコン板を取り囲む枠体を有するとともに、前記振動吸収構造が前記シリコン板と前記枠体との間に設けられた弾性部および／またはダンパ部を有していればよい。
【０００８】
また、前記圧力センサは、前記シリコン板と前記枠体とが１つのシリコン基材からなり、前記シリコン板と前記枠体との境界領域は前記シリコン基材の一部を薄肉化して形成されるとともに、この薄肉化された前記境界領域を前記弾性部とすればよい。そして、バネ構造の電気接続接点を更に備えているのも好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧力センサによれば、振動吸収構造が枠体に加わった振動を厚みを減じたバネ構造によって受け止めて緩衝し、振動が直接ダイヤフラム部に伝わらないようにする役割りを果たす。こうした振動吸収構造により、圧力センサに衝撃が加わっても、振動吸収構造で緩衝され、ダイヤフラム部に大きな衝撃が加わることが防止される。
【００１０】
また、こうした振動吸収構造は、シリコン板を構成するシリコン基材の一部をバネ状に薄肉化して形成するので、従来のようにシリコン板の外側に振動吸収構造としてのゴム部材などを被せる場合と比較して、大幅に圧力センサを小型軽量化することが可能であり、かつ、シリコン板の外側にゴム部材などを被せる工程も無いので、少ない工程でローコストに振動吸収構造を有する圧力センサを製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。図１は、本発明の圧力センサであるシリコンマイクの一例を示す断面図である。シリコンマイク（圧力センサ）１０は、ガラス基板１１（絶縁層）と、このガラス基板１１の第１面１１ａに一部が接合されたシリコン板１２とから概略構成されている。
【００１２】
ガラス基板１１の一部には、第１面１１ａから第２面１１ｂに向けて貫通する２つのコンタクトホール１３，１４が形成され、これらコンタクトホール１３，１４内には、例えばメタル材が充填された導通部２１，２２が形成されている。また、ガラス基板１１の下面１１ｂには、導通部２１，２２にそれぞれ接合される接片２３，２４が形成されている。こうした接片２３，２４は、例えばメタル膜から構成されれば良い。
【００１３】
ガラス基板１１の上面１１ａには、ガラス基板１１のほぼ中心付近に広がる固定電極１５が形成される。この固定電極１５は一端が導通部２２に接続され、接片２４との間で導電可能にされる。こうした固定電極１５は、例えばメタル膜から構成されれば良い。
【００１４】
シリコン板１２は、接合部２５，２６でガラス基板１１の第１面１１ａに接合される。このうち、接合部２５では、導通部２１とシリコン板１２とが導電可能に接合され、シリコン板１２と接片２３との間で導電可能にされる。
【００１５】
シリコン板１２の中心付近には、このシリコン板１２の厚みを１０μｍ程度まで減じた可撓性電極を成すダイヤフラム部１７が形成されている。こうしたダイヤフラム部１７は、ガラス基板１１に広がる固定電極１５との間で一定の間隔を空けて形成されており、ダイヤフラム部１７と固定電極１５との間には、一定の静電容量を持つ空間１８が区画される。この空間１８内は、例えば外気であったり、圧力センサの用途によっては、真空や不活性ガスが充填された環境にされればよい。
【００１６】
シリコン板１２の端部は枠体１９とされ、この枠体１９の接合面２７でシリコンマイク（圧力センサ）１０の外装ケース２８に固着される。こうしたシリコン板１２の枠体１９とダイヤフラム部１７との境界領域には、シリコン板１２を構成するシリコン基材の一部を薄肉化した弾性部（振動吸収構造）２９が形成される。
【００１７】
こうした弾性部（振動吸収構造）２９は、外装ケース２８に固着された枠体１９に加わった振動を、厚みを減じたバネ構造によって受け止めて緩衝し、振動が直接ダイヤフラム部１７に伝わらないようにする役割りを果たす。こうした弾性部２９により、シリコンマイク１０の外装ケース２８に衝撃が加わっても、弾性部２９で緩衝され、ダイヤフラム部１７に大きな衝撃が加わることが防止される。
【００１８】
また、こうした弾性部（振動吸収構造）２９は、シリコン板１２を構成するシリコン基材の一部をバネ状に薄肉化して形成するので、従来のようにシリコン板の外側に振動吸収構造としてのゴム部材などを被せる場合と比較して、大幅にシリコンマイク１０を小型軽量化することが可能であり、かつ、シリコン板の外側にゴム部材などを被せる工程も無いので、少ない工程でローコストにシリコンマイク１０を製造することが可能になる。
【００１９】
ガラス基板１１の下面１１ｂには、シリコンマイク１０を制御する各種部品が実装された実装基板３１が設けられている。こうした実装基板３１の配線パターン（図示せず）と、ガラス基板１１の下面１１ｂに形成された接片２３，２４とは、導電バネ（電気接続接点）３２，３３によって導通可能に接続される。これにより、ダイヤフラム部１７はガラス基板１１の導通部２１から接片２３を経て導電バネ３２を介して実装基板３１に電気的に接続される。また、固定電極１５はガラス基板１１の導通部２２から接片２４を経て導電バネ３３を介して実装基板３１に電気的に接続される。
【００２０】
こうした導電バネ（電気接続接点）３２，３３の弾性力によって、実装基板３１に加わった振動を緩衝し、振動が直接ダイヤフラム部１７に伝わらないようにする役割を果たすとともに、シリコンマイク１０と実装基板３１との間隔が振動等で変動しても、ダイヤフラム部１７や固定電極１５は常に実装基板３１との間で断線することなく導通状態が保たれる。
【００２１】
以上のような構成のシリコンマイク（圧力センサ）１０は、固定電極１５と、これに対面するダイヤフラム部１７と、これらの間に広がる気密に封止された空間１８によって、一定の静電容量を持つコンデンサが形成される。そして、ダイヤフラム部１７に音声などの空気振動が加わると、薄膜であるダイヤフラム部１７は振動に応じて湾曲し、固定電極１５とダイヤフラム部１７との距離が変化する。
【００２２】
ダイヤフラム部１７に加わる空気振動によってダイヤフラム部１７と固定電極１５の距離が変化すると、固定電極１５とダイヤフラム部１７との間の静電容量が変化する。この変化量をダイヤフラム部１７と導通される接片２３と、固定電極１５と導通される接片２４から、それぞれ導電バネ３２，３３を介して検出回路（図示せず）で検出することによって、シリコンマイク（圧力センサ）１０にかかる音声などの空気振動を音声信号として検出することができる。
【００２３】
このような、シリコンマイク（圧力センサ）１０を製造するにあたっては、シリコンマイクのシリコン板１２を構成するシリコン基材の第１面と第２面の両側に所定のパターンでマスク層を形成してエッチングを行い、シリコン基材の一部の厚みを選択的に減じることによって、ダイヤフラム部１７や弾性部（振動吸収構造）２９を形成すれば良い。
【００２４】
シリコン板に一体に形成される弾性部（振動吸収構造）としては、上述した図１に示す実施形態以外にも、例えば、図２に示すように、シリコン板４１の枠体４２と、ダイヤフラム部４３との境界領域を斜めに接続する薄いバネ板形状の弾性部（振動吸収構造）４４であってもよい。
【００２５】
また、シリコン板に一体に形成される弾性部（振動吸収構造）としては、例えば、図３に示すように、シリコン板５１の枠体５２と、ダイヤフラム部５３との境界領域に、ダンパーを設けた弾性部（振動吸収構造）５４であってもよい。こうしたダンパー形態の弾性部（振動吸収構造）５４は、シリコン板５１の厚みを減じた部分に、ダンパー樹脂、例えばアルファゲル（ジェルテック社製）、スリーボンド３１６７（商品名）などを充填することによって実現される。なお、こうしたシリコン板５１の厚みを減じた部分にダンパー樹脂を充填した後、シリコン板５１の厚みを減じた部分を除去して、ダイヤフラム部５３がダンパーによる弾性部５４を介して枠体５２に支持されるような構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の圧力センサの一例であるシリコンマイクを示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  シリコンマイク（圧力センサ）
１１  ガラス基板（絶縁層）
１２  シリコン板
１５  固定電極
１７  ダイヤフラム部
１９  枠体
２９  弾性部（振動吸収構造）
３２，３３  導電バネ（電気接続接点）
【図１】
2006153804.tif 000003
【図２】
2006153804.tif 000004
【図３】
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