(57)【要約】【課題】過大な圧力が音響センサに作用した場合に、筐体内の圧力の上昇を抑制し、上昇した圧力による振動電極膜の過剰な変形を抑制することのできる技術を提供する。【解決手段】基板２３と、空気の通過が可能な音孔２７ａを有するバックプレート２７と、バックプレート２７に対向するように配設された振動電極膜２５と、上記の基板２３、バックプレート２７、振動電極膜２５を収納するとともに、空気の流入が可能な圧力孔を有するパッケージと、を備える静電容量型トランスデューサにおいて、振動電極膜２５が変形しバックプレート２７に接近した際に、振動電極膜２５とバックプレート２７との間の隙間および音孔２７ａを通過する空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）する突出部２７ｃをさらに備える。【選択図】図５
2018098615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する半導体基板と、
前記半導体基板の開口に対向するように配設され固定電極として機能するとともに空気の通過が可能な音孔を有するバックプレートと、
前記バックプレートとの間に空隙を介して該バックプレートに対向するように配設された振動電極膜と、
前記基板、バックプレート及び振動電極膜を収納するとともに、空気の流入が可能な圧力孔を有する筐体と、
を備え、
前記振動電極膜の変形を該振動電極膜と前記バックプレートの間の静電容量の変化に変換し、音圧を検出する音響センサにおいて、
前記バックプレートの音孔、前記バックプレートと前記振動電極膜の間の隙間、前記振動電極膜と前記半導体基板の間の隙間及び、前記半導体基板の開口の少なくともいずれかを含んで、前記圧力孔から前記筐体内に流入した流体が、前記筐体内において前記振動電極膜を挟んで前記圧力孔と反対側の空間に移動する流路が形成され、
前記圧力孔から前記筐体内に流体が流入することで前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記流路の少なくとも一部を遮断する流路遮断部をさらに備えることを特徴とする音響センサ。
【請求項２】
前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方に設けられ、前記振動電極膜が変形して前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方と当接することで、前記バックプレートにおける少なくとも一部の前記音孔を閉塞させる突出部であることを特徴とする、請求項１に記載の音響センサ。
【請求項３】
前記突出部は、前記バックプレートにおける全面の前記音孔を閉塞させることを特徴とする、請求項２に記載の音響センサ。
【請求項４】
前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、
前記突出部は、前記バックプレートにおける、前記振動電極膜の振動部の外周に対向する部分に配置された前記音孔を閉塞させることを特徴とする、請求項２に記載の音響センサ。
【請求項５】
前記突出部は、平面視において前記バックプレートにおける前記音孔の周囲を囲う筒状の形状を有することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項６】
前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、
前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方に設けられ、前記振動電極膜において少なくとも前記振動部の一部を囲むようにまたは、前記バックプレートにおいて少なくとも前記振動電極膜の振動部の一部に対向する部分を囲むように形成され、前記振動電極膜が変形して前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方と当接することで、前記振動電極膜と前記バックプレートとの間の隙間および／または前記バックプレートの音孔を通過する空気の流路の少なくとも一部を遮断する壁部であることを特徴とする、請求項１に記載の音響センサ。
【請求項７】
前記バックプレートには、固定電極膜及び前記流路遮断部が設けられ、
前記固定電極膜は、前記バックプレートにおける前記流路遮断部の先端以外の部分にのみ設けられることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項８】
前記振動電極膜または前記バックプレートの一方には、前記振動電極膜及び前記バックプレートが互いに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方に当接するストッパがさらに設けられ、
前記流路遮断部の高さは、前記ストッパの高さ以上であることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の音響センサ。
【請求項９】
前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、
前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記半導体基板の一方に設けられ、前記半導体基板において少なくとも前記開口を囲むようにまたは、前記振動電極膜において少なくとも前記半導体基板の開口部に対向する部分を囲むように形成され、前記振動電極膜が変形して前記半導体基板に接近した際に、前記振動電極膜または前記半導体基板の他方と当接することで、前記振動電極膜と前記半導体基板との間の隙間および／または前記半導体基板の開口を通過する空気の流路の少なくとも一部を遮断する壁部であることを特徴とする、請求項１に記載の音響センサ。
【請求項１０】
前記振動電極膜または前記半導体基板の一方には、前記振動電極膜及び前記半導体基板が互いに接近した際に、前記振動電極膜または前記半導体基板の他方に当接するストッパがさらに設けられ、
前記壁部の高さは、前記ストッパの高さ以上であることを特徴とする請求項９に記載の音響センサ。
【請求項１１】
表面に開口を有する半導体基板と、
前記半導体基板の開口に対向するように配設されるとともに空気の通過が可能な音孔を有するバックプレートと、
前記バックプレートとの間に空隙を介して該バックプレートに対向するように配設された振動電極膜と、
前記基板、バックプレート及び振動電極膜を収納するとともに、空気の流入が可能な圧力孔を有する筐体と、
を備え、
前記振動電極膜の変形を該振動電極膜と前記バックプレートの間の静電容量の変化に変換し、音圧を検出する音響センサにおいて、
前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記半導体基板の開口または前記バックプレートの音孔を通過する流体の流れを阻害する流路阻害部をさらに備えることを特徴とする音響センサ。
【請求項１２】
空気の流入が可能な圧力孔を有する筐体に収納されて使用される静電容量型トランスデューサであって、
開口を有する半導体基板と、
前記半導体基板の開口に対向するように配設され固定電極として機能するとともに空気の通過が可能な音孔を有するバックプレートと、
前記バックプレートとの間に空隙を介して該バックプレートに対向するように配設された振動電極膜と、
を備え、
前記振動電極膜の変形を該振動電極膜と前記バックプレートの間の静電容量の変化に変換し、
前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜と前記半導体基板または前記バックプレートとの間の隙間を通過する流体の流路および／または、前記半導体基板の開口または前記バックプレートの音孔を通過する
流体の流路の、少なくとも一部を遮断する流路遮断部をさらに備えることを特徴とする静電容量型トランスデューサ。
【請求項１３】
前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方に設けられ、前記振動電極膜が変形して前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方と当接することで、前記バックプレートにおける少なくとも一部の前記音孔を閉塞させる突出部であることを特徴とする、請求項１２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１４】
前記突出部は、前記バックプレートにおける全面の前記音孔を閉塞させることを特徴とする、請求項１３に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１５】
前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、
前記突出部は、前記バックプレートにおける、前記振動電極膜の振動部の外周に対向する部分に配置された前記音孔を閉塞させることを特徴とする、請求項１３に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１６】
前記突出部は、平面視において前記バックプレートにおける前記音孔の周囲を囲う筒状の形状を有することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１７】
前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、
前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方に設けられ、前記振動電極膜において少なくとも前記振動部の一部を囲むようにまたは、前記バックプレートにおいて少なくとも前記振動電極膜の振動部の一部に対向する部分を囲むように形成され、前記振動電極膜が変形して前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方と当接することで、前記振動電極膜と前記バックプレートとの間の隙間および／または前記バックプレートの音孔を通過する空気の流路の少なくとも一部を遮断する壁部であることを特徴とする、請求項１２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１８】
前記バックプレートには、固定電極膜及び前記流路遮断部が設けられ、
前記固定電極膜は、前記バックプレートにおける前記流路遮断部の先端以外の部分にのみ設けられることを特徴とする請求項１３から１７のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１９】
前記振動電極膜または前記バックプレートの一方には、前記振動電極膜及び前記バックプレートが互いに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方に当接するストッパがさらに設けられ、
前記流路遮断部の高さは、前記ストッパの高さ以上であることを特徴とする請求項１３から１７のいずれか一項に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項２０】
前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、
前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記半導体基板の一方に設けられ、前記半導体基板において少なくとも前記開口を囲むようにまたは、前記振動電極膜において少なくとも前記半導体基板の開口部に対向する部分を囲むように形成され、前記振動電極膜が変形して前記半導体基板に接近した際に、前記振動電極膜または前記半導体基板の他方と当
接することで、前記振動電極膜と前記半導体基板との間の隙間および／または前記半導体基板の開口を通過する空気の流路の少なくとも一部を遮断する壁部であることを特徴とする、請求項１２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項２１】
前記振動電極膜または前記半導体基板の一方には、前記振動電極膜及び前記半導体基板が互いに接近した際に、前記振動電極膜または前記半導体基板の他方に当接するストッパがさらに設けられ、
前記壁部の高さは、前記ストッパの高さ以上であることを特徴とする請求項２０に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項２２】
空気の流入が可能な圧力孔を有する筐体に収納されて使用される静電容量型トランスデューサであって、
表面に開口を有する半導体基板と、
前記半導体基板の開口に対向するように配設されるとともに空気の通過が可能な音孔を有するバックプレートと、
前記バックプレートとの間に空隙を介して該バックプレートに対向するように配設された振動電極膜と、
を備え、
前記振動電極膜の変形を該振動電極膜と前記バックプレートの間の静電容量の変化に変換し、
前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記半導体基板の開口または前記バックプレートの音孔を通過する流体の流れを阻害する流路阻害部をさらに備えることを特徴とする静電容量型トランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型トランスデューサを筐体に収納した音響センサ及び、該音響センサにおける静電容量型トランスデューサに関する。より具体的には、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動電極膜とバックプレートからなるコンデンサ構造によって構成された静電容量型トランスデューサを筐体に収納した音響センサ及び、当該静電容量型トランスデューサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、小型のマイクロフォンとしてＥＣＭ（Electret Condenser Microphone）と
呼ばれる音響センサを利用したものが使用される場合があった。しかし、ＥＣＭは熱に弱く、また、デジタル化への対応や小型化といった点で、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造される静電容量型トランスデューサを利用したマイクロフォン（以下、ＭＥＭＳマイクロフォンともいう。）の方が優れていることから、近年では、ＭＥＭＳマイクロフォンが採用されつつある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上記のような音響センサにおいては、圧力を受けて振動する振動電極膜を、電極膜が固定されたバックプレートに空隙を介して対向配置させた形態をＭＥＭＳ技術を用いて実現した静電容量型トランスデューサを収納したものがある。このような静電容量型トランスデューサの形態は、例えば、シリコン基板の上に振動電極膜、および振動電極膜を覆うような犠牲層を形成した後、犠牲層の上にバックプレートを形成し、その後に犠牲層を除去するといった工程により実現できる。ＭＥＭＳ技術はこのように半導体製造技術を応用しているので、極めて小さい静電容量型トランスデューサを得ることが可能である。
【０００４】
一方で、ＭＥＭＳ技術を用いて作製した静電容量型トランスデューサは、薄膜化した振動電極膜やバックプレートで構成されるため、過大な圧力が作用した場合等に振動電極膜が大きく変形し、破損してしまう虞があった。このような不都合は、例えば圧力孔を有する筐体（パッケージ）に静電容量型トランスデューサが収納された状態で、筐体内に、大音圧が加わった場合の他、実装工程で筐体の圧力孔にエアブローされた場合や、当該筐体内に収納された状態の静電容量型トランスデューサが落下した場合にも生じ得る。これは、上記の筐体に収納された状態の静電容量型トランスデューサを含むスマートフォン等の携帯電子機器に対し、大音圧が加わったりエアブローされたりした場合や、当該機器を落下させた場合も同様である。
【０００５】
より詳細には、落下衝突やエアガンの使用などに起因して静電容量型トランスデューサに空気を取り入れる圧力孔から圧縮空気が流入すると、振動電極膜がバックプレート側または基板側（圧力孔とは反対側）に大きく変形する（この時点で、振動電極膜がバックプレートまたは基板と接触することで、振動電極膜が損傷する場合もある。）。さらに、圧力孔から静電容量型トランスデューサに侵入した空気は、振動電極膜を変形させつつ、振動電極膜と半導体基板またはバックプレートの間の隙間および／または、半導体基板の開口またはバックプレートの音孔を通過して筐体内により深く侵入し、筐体内の圧力を上昇させる。そして、上昇した筐体内の圧力により、圧縮空気の流入が終わると、今度は、筐体内の圧力に起因して振動電極膜が圧力孔側に過剰に変形して損傷する場合がある。
【０００６】
これに対し、ダイアフラムの変位を機械的に抑制することでダイアフラムの過剰な変形による損傷を防止する技術が公知である（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この技術においては、ダイアフラムの変形は抑制できるが、圧力の上昇自体を抑制することはできないため、ダイアフラムと変形抑制部材との接触によってダイアフラムの一部に応
力が集中し、これによりダイアフラムが損傷する危険性があった。
【０００７】
また、ダイアフラムにおける基板側に支え構造を配置することで、過大な圧力によってダイアフラムが基板と衝突し損傷することを防止する技術も公知である（例えば、特許文献３を参照）。しかしながら、この技術においては支え構造を配置することで構造が複雑で生産性が低下し、製品コストが上昇する場合があった。また、ダイアフラム下の支え構造と、ダイアフラムとの間に存在する空気のブラウン運動がノイズの原因となる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２５０１７０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００３１４７６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１５／０２５６９２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような状況を鑑みて発明されたものであり、特に、音響センサの圧力孔から流入した圧縮空気によって静電容量型トランスデューサを収納した筐体の内圧が上昇し、当該圧力に起因して振動電極膜が圧力孔側に過剰に変形して損傷することを防止するものである。すなわち、本発明の目的は、過大な圧力が音響センサに作用した場合に、筐体内の圧力の上昇を抑制し、上昇した圧力による、静電容量型トランスデューサの振動電極膜の過剰な変形を抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、開口を有する半導体基板と、
前記半導体基板の開口に対向するように配設され固定電極として機能するとともに空気の通過が可能な音孔を有するバックプレートと、
前記バックプレートとの間に空隙を介して該バックプレートに対向するように配設された振動電極膜と、
前記基板、バックプレート及び振動電極膜を収納するとともに、空気の流入が可能な圧力孔を有する筐体と、
を備え、
前記振動電極膜の変形を該振動電極膜と前記バックプレートの間の静電容量の変化に変換し、音圧を検出する音響センサにおいて、
前記バックプレートの音孔、前記バックプレートと前記振動電極膜の間の隙間、前記振動電極膜と前記半導体基板の間の隙間及び、前記半導体基板の開口の少なくともいずれかを含んで、前記圧力孔から前記筐体内に流入した流体が、前記筐体内において前記振動電極膜を挟んで前記圧力孔と反対側の空間に移動する流路が形成され、
前記圧力孔から前記筐体内に流体が流入することで前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記流路の少なくとも一部を遮断する流路遮断部をさらに備えることを特徴とする音響センサである。
【００１１】
ここで、音響センサに過大な圧力が作用した場合には、圧力孔から音響センサの筐体に侵入した空気は、筐体に収納された静電容量型トランスデューサの振動電極膜を変形させつつ、振動電極膜と半導体基板またはバックプレートの間の隙間および／または、半導体基板の開口またはバックプレートの音孔を通過して筐体内により深く侵入し、筐体内における特に振動電極膜に対し圧力孔の反対側の領域の圧力を上昇させる。そして、上昇した筐体内の圧力により、その後、振動電極膜が圧力孔側に過剰に変形してしまう。これに対し本発明は、前記バックプレートの音孔、前記バックプレートと前記振動電極膜の間の隙
間、前記振動電極膜と前記半導体基板の間の隙間及び、前記半導体基板の開口の少なくともいずれかを含んで、前記圧力孔から前記筐体内に流入した流体が、前記筐体内において前記振動電極膜を挟んで前記圧力孔と反対側の空間に移動する流路が形成され、前記圧力孔から前記筐体内に流体が流入することで前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記流路の少なくとも一部を遮断する流路遮断部をさらに備えることとした。すなわち、本発明によれば、音響センサに過大な圧力が作用した場合に、筐体に収納された静電容量型トランスデューサの振動電極膜と半導体基板またはバックプレートとの間の隙間および／または、半導体基板の開口またはバックプレートの音孔を空気が通過して筐体内における特に振動電極膜に対し圧力孔の反対側の領域の圧力が増加することを抑制し、当該圧力に起因して振動電極膜が過剰に変形してしまうことを抑制できる。その結果、音響センサに過大な圧力が作用した場合に振動電極膜が破損してしまうことを抑制できる。なお、ここでいう遮断とは、流体の通過を完全に遮る場合の他、流体の一部の通過を残す場合をも含む。
【００１２】
また、本発明においては、前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方に設けられ、前記振動電極膜が変形して前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方と当接することで、前記バックプレートにおける少なくとも一部の前記音孔を閉塞させる突出部であってもよい。
【００１３】
筐体における圧力孔の位置が、振動電極膜に対してバックプレートと反対側に配置された構成においては、音響センサに過大な圧力が作用した場合には、静電容量型トランスデューサにおける振動電極膜は半導体基板側でなくバックプレート側に大きく変形する。このような場合には、空気は振動電極膜とバックプレートの間の隙間および／またはバックプレートの音孔を通過して筐体内により深く侵入し、筐体内の圧力を上昇させる。これに対し本発明においては、振動電極膜が変形してバックプレートに接近した際に、バックプレートに設けられた突出部が、振動電極膜と当接することで、バックプレートにおける少なくとも一部の音孔を閉塞させることとした。
【００１４】
これによれば、音響センサに過大な圧力が作用した場合に、筐体の圧力孔から侵入した空気が静電容量型トランスデューサにおけるバックプレートの音孔を通過して筐体内により深く侵入し筐体内の圧力が上昇すること抑制できる。その結果、上昇した圧力によって振動電極膜が圧力孔側に過剰に変形することを抑制し、振動電極膜の破損を回避することが可能となる。
【００１５】
また、本発明においては、前記突出部は、前記バックプレートにおける全面の前記音孔を閉塞させるようにしてもよい。これによれば、音響センサに過大な圧力が作用した場合に、より確実に、空気が静電容量型トランスデューサにおけるバックプレートの音孔を通過して筐体内により深く侵入し、筐体内の圧力が上昇すること抑制できる。
【００１６】
また、本発明においては、前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板に固定する固定部とを含んで形成され、前記突出部は、前記バックプレートにおける、前記振動電極膜の振動部の外周に対向する部分に配置された前記音孔を閉塞させるようにしてもよい。ここで、音響センサに過大な圧力が作用し、静電容量型トランスデューサにおける振動電極膜がバックプレート側に大きく変形した場合には、圧力孔から侵入した空気は先ず、振動電極膜の振動部の外周から振動電極膜とバックプレートの間の隙間に侵入し、その後、バックプレートの音孔を通過して筐体内により深く侵入し、筐体内の圧力を上昇させる。従って、突出部が、バックプレートにおける、振動電極膜の振動部の外周に対向する部分に配置された音孔を閉塞するようにすれば、振動電極膜の振動部の外周付近に配置された音孔を空気が通過することを抑制できるとともに、振動電極膜とバックプレートの隙間の中央部に向かう空気の流動を抑制できる。その結果、バック
プレート全体における音孔を空気が通過することを、より効率的に抑制でき、筐体内の圧力が上昇し当該圧力に起因して振動電極膜が破損することを、より効率的に抑制できる。
【００１７】
また、本発明においては、前記突出部は、平面視において前記バックプレートにおける前記音孔の周囲を囲う筒状の形状を有するようにしてもよい。これによれば、振動電極膜が変形してバックプレートに接近した際に、個々の筒状の突出部と振動電極膜とによってバックプレートにおける個々の音孔囲うことで、より確実に当該音孔を閉塞させることができる。その結果、音響センサに過大な圧力が作用した場合に、空気がバックプレートの音孔を通過して筐体内により深く侵入し、筐体内の圧力が上昇することをより確実に抑制できる。
【００１８】
また、本発明においては、前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方に設けられ、前記振動電極膜において少なくとも前記振動部の一部を囲むようにまたは、前記バックプレートにおいて少なくとも前記振動電極膜の振動部の一部に対向する部分を囲むように形成され、前記振動電極膜が変形して前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方と当接することで、前記振動電極膜と前記バックプレートとの間の隙間および／または前記バックプレートの音孔を通過する空気の流路の少なくとも一部を遮断する壁部であってもよい。
【００１９】
この場合は、振動電極膜がバックプレートに接近した際に、突出部がバックプレートにおける個々の音孔を閉塞させるのではなく、バックプレートにおいて少なくとも振動電極膜の振動部の一部に対向する部分を囲むように形成された壁部によって、バックプレートにおける全てまたは、少なくとも一部の音孔を閉塞する。これにより、より効率的にバックプレートの音孔を通過する空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）することができる。また、同時に、より効率的に振動電極膜とバックプレートとの間の隙間を通過する空気の流路も遮断することができる。
【００２０】
また、本発明においては、前記バックプレートには、固定電極膜及び前記流路遮断部が設けられ、前記固定電極膜は、前記バックプレートにおける前記流路遮断部の先端以外の部分にのみ設けられるようにしてもよい。すなわち、流路遮断部（例えば、上記の突出部や壁部）の先端には固定電極膜を形成しないことで、流路遮断部がバックプレート、半導体基板、振動電極膜等に当接した際に、電気的なショートが発生することを防止できる。
【００２１】
また、本発明においては、前記固定電極膜または前記バックプレートの一方には、前記固定電極膜及び前記バックプレートが互いに接近した際に、前記固定電極膜または前記バックプレートの他方に当接するストッパがさらに設けられ、前記流路遮断部の高さは、前記ストッパの高さ以上としてもよい。
【００２２】
これによれば、振動電極膜またはバックプレートに設けられた流路遮断部の高さを、振動電極膜とバックプレートが接近した際に両者のスティックを防止するためのストッパの高さより高くすることができる。その結果、ストッパによって、流路遮断部が振動電極膜またはバックプレートに当接することが妨げられることを回避できる。従って、音響センサに過大な圧力が作用した場合に筐体内の圧力が増加し、当該圧力に起因して振動電極膜が過剰に変形してしまうことをより確実に抑制でき、その際に振動電極膜が破損してしまうことを抑制できる。
【００２３】
また、本発明においては、前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、前記
流路遮断部は、前記振動電極膜または前記半導体基板の一方に設けられ、前記半導体基板において少なくとも前記開口を囲むようにまたは、前記振動電極膜において少なくとも前記半導体基板の開口に対向する部分を囲むように形成され、前記振動電極膜が変形して前記半導体基板に接近した際に、前記振動電極膜または前記半導体基板の他方と当接することで、前記振動電極膜と前記半導体基板との間の隙間および／または前記半導体基板の開口を通過する空気の流路の少なくとも一部を遮断する壁部であってもよい。
【００２４】
ここでは、音響センサに圧力が作用した場合に、振動電極膜がバックプレートとは反対側の半導体基板側に変形する構成を前提としている。この場合には、振動電極膜または半導体基板の一方に流路遮断部としての壁部を設け、半導体基板において少なくとも開口を囲むようにまたは、振動電極膜において少なくとも半導体基板の開口に対向する部分を囲むように形成する。これにより、振動電極膜が変形して半導体基板に接近した際に、壁部が振動電極膜または半導体基板の他方と当接することで、振動電極膜と半導体基板との間の隙間および／または半導体基板の開口を通過する空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）することが可能となる。その結果、静電容量型トランスデューサに過大な圧力が作用した場合に、より確実に、空気が半導体基板の開口を通過して筐体内の圧力が上昇すること抑制でき、当該圧力に起因して振動電極膜が過剰に変形し破損することを回避できる。なお、この場合も、前記振動電極膜または前記半導体基板の一方には、前記振動電極膜及び前記半導体基板が互いに接近した際に、前記振動電極膜または前記半導体基板の他方に当接するストッパがさらに設けられ、前記壁部の高さを、前記ストッパの高さ以上とすることで、流路遮断部が振動電極膜またはバックプレートに当接することがストッパによって妨げられることを回避できる。
【００２５】
また、本発明は、開口を有する半導体基板と、
前記半導体基板の開口に対向するように配設されるとともに空気の通過が可能な音孔を有するバックプレートと、
前記バックプレートとの間に空隙を介して該バックプレートに対向するように配設された振動電極膜と、
前記基板、バックプレート及び振動電極膜を収納するとともに、空気の流入が可能な圧力孔を有する筐体と、
を備え、
前記振動電極膜の変形を該振動電極膜と前記バックプレートの間の静電容量の変化に変換し、音圧を検出する音響センサにおいて、
前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記半導体基板の開口または前記バックプレートの音孔を通過する流体の流れを阻害する流路阻害部をさらに備えることを特徴とする音響センサであってもよい。
【００２６】
このことによっても、音響センサに過大な圧力が作用した場合に、半導体基板の開口またはバックプレートの音孔を空気が通過して筐体内の圧力が増加し、当該圧力に起因して振動電極膜が過剰に変形してしまうことを抑制できる。その結果、音響センサに過大な圧力が作用した場合に振動電極膜が破損してしまうことを抑制できる。
【００２７】
また、本発明は、空気の流入が可能な圧力孔を有する筐体に収納されて使用される静電容量型トランスデューサであって、
開口を有する半導体基板と、
前記半導体基板の開口に対向するように配設され固定電極として機能するとともに空気の通過が可能な音孔を有するバックプレートと、
前記バックプレートとの間に空隙を介して該バックプレートに対向するように配設された振動電極膜と、
を備え、
前記振動電極膜の変形を該振動電極膜と前記バックプレートの間の静電容量の変化に変換し、
前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜と前記半導体基板または前記バックプレートとの間の隙間を通過する流体の流路および／または、前記半導体基板の開口または前記バックプレートの音孔を通過する流体の流路の、少なくとも一部を遮断する流路遮断部をさらに備えることを特徴とする静電容量型トランスデューサであってもよい。
【００２８】
本発明における静電容量型トランスデューサによれば、筐体に収納され音響センサとして使用された場合に、音響センサに過大な圧力が作用した場合に、筐体に収納された静電容量型トランスデューサの振動電極膜と半導体基板またはバックプレートとの間の隙間および／または、半導体基板の開口またはバックプレートの音孔を空気が通過して筐体内における特に振動電極膜に対し圧力孔の反対側の領域の圧力が増加することを抑制し、当該圧力に起因して振動電極膜が過剰に変形してしまうことを抑制できる。その結果、音響センサに過大な圧力が作用した場合に静電容量型トランスデューサの振動電極膜が破損してしまうことを抑制できる。
【００２９】
また、その場合に、前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方に設けられ、前記振動電極膜が変形して前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方と当接することで、前記バックプレートにおける少なくとも一部の前記音孔を閉塞させる突出部であるようにしてもよい。
【００３０】
また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、前記突出部は、前記バックプレートにおける全面の前記音孔を閉塞させることとしてもよい。
【００３１】
また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、前記突出部は、前記バックプレートにおける、前記振動電極膜の振動部の外周に対向する部分に配置された前記音孔を閉塞させるようにしてもよい。
【００３２】
また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、前記突出部は、平面視において前記バックプレートにおける前記音孔の周囲を囲う筒状の形状を有するようにしてもよい。
【００３３】
また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方に設けられ、前記振動電極膜において少なくとも前記振動部の一部を囲むようにまたは、前記バックプレートにおいて少なくとも前記振動電極膜の振動部の一部に対向する部分を囲むように形成され、前記振動電極膜が変形して前記バックプレートに接近した際に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方と当接することで、前記振動電極膜と前記バックプレートとの間の隙間および／または前記バックプレートの音孔を通過する空気の流路の少なくとも一部を遮断する壁部であることとしてもよい。
【００３４】
また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、前記バックプレートには、固定電極膜及び前記流路遮断部が設けられ、前記固定電極膜は、前記バックプレートにおける前記流路遮断部の先端以外の部分にのみ設けられることとしてもよい。
【００３５】
また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、前記振動電極膜または前記バックプレートの一方には、前記振動電極膜及び前記バックプレートが互いに接近した際
に、前記振動電極膜または前記バックプレートの他方に当接するストッパがさらに設けられ、前記流路遮断部の高さは、前記ストッパの高さ以上であることとしてもよい。
【００３６】
また、また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、前記振動電極膜は、圧力が作用する板状の振動部と該振動部を前記半導体基板または前記バックプレートに固定する固定部とを含んで形成され、前記流路遮断部は、前記振動電極膜または前記半導体基板の一方に設けられ、前記半導体基板において少なくとも前記開口を囲むようにまたは、前記振動電極膜において少なくとも前記半導体基板の開口部に対向する部分を囲むように形成され、前記振動電極膜が変形して前記半導体基板に接近した際に、前記振動電極膜または前記半導体基板の他方と当接することで、前記振動電極膜と前記半導体基板との間の隙間および／または前記半導体基板の開口を通過する空気の流路の少なくとも一部を遮断する壁部であることとしてもよい。
【００３７】
また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、前記振動電極膜または前記半導体基板の一方には、前記振動電極膜及び前記半導体基板が互いに接近した際に、前記振動電極膜または前記半導体基板の他方に当接するストッパがさらに設けられ、前記壁部の高さは、前記ストッパの高さ以上であることとしてもよい。
【００３８】
また、本発明に係る静電容量型トランスデューサにおいて、空気の流入が可能な圧力孔を有する筐体に収納されて使用される静電容量型トランスデューサであって、
表面に開口を有する半導体基板と、
前記半導体基板の開口に対向するように配設されるとともに空気の通過が可能な音孔を有するバックプレートと、
前記バックプレートとの間に空隙を介して該バックプレートに対向するように配設された振動電極膜と、
を備え、
前記振動電極膜の変形を該振動電極膜と前記バックプレートの間の静電容量の変化に変換し、
前記振動電極膜が変形し前記半導体基板または前記バックプレートに接近した際に、前記半導体基板の開口または前記バックプレートの音孔を通過する流体の流れを阻害する流路阻害部をさらに備えることとしてもよい。
【００３９】
なお、上述した、課題を解決するための手段は適宜組み合わせて使用することが可能である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば過大な圧力が音響センサに作用した場合に、筐体内の圧力の上昇を抑制し、上昇した圧力に起因する静電容量型トランスデューサの振動電極膜の過剰な変形を抑制することができる。その結果、過大な圧力が作用した場合の音響センサの耐性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ＭＥＭＳ技術により製造された従来の音響センサの一例を示した斜視図である。
【図２】従来の音響センサの内部構造の一例を示した分解斜視図である。
【図３】音響センサに過大な圧力が急激に作用した場合の不都合について説明するための図である。
【図４】音響センサに過大な圧力が急激に作用した場合に対する従来の対策について説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１における振動電極膜及びバックプレート付近の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例１における突出部の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例２における振動電極膜及びバックプレート付近の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例２における振動電極膜及びバックプレート付近の別の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例３における振動電極膜及びバックプレート付近の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例４における振動電極膜及びバックプレート付近の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例における突出部・壁部の先端の状態及び、ストッパと突出部・壁部の高さの関係について説明するための図である。
【図１２】音響センサに過大な圧力が急激に作用した場合の不都合について説明するための第２の図である。
【図１３】本発明の実施例５における振動電極膜及びバックプレート付近の構成を示す図である。
【図１４】圧力孔がパッケージの天井面に設けられている場合における振動電極膜及びバックプレート付近の構成を示す図である。
【図１５】本発明の変形例における振動電極膜及びバックプレート付近の構成を示す図である。
【図１６】本発明の振動電極膜の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
＜実施例１＞
以下、本願発明の実施形態について図を参照しながら説明する。以下に示す実施形態は、本願発明の一態様であり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、以下においては、静電容量型トランスデューサを音響センサとして用いる場合について説明する。しかしながら、本発明に係る静電容量型トランスデューサは、振動電極膜の変位を検出するものであれば、音響センサ以外のセンサとしても利用できる。例えば、圧力センサの他、加速度センサや慣性センサ等として使用しても構わない。また、センサ以外の素子、例えば、電気信号を変位に変換するスピーカ等として使用しても構わない。また、以下の説明におけるバックプレート、振動電極膜、バックチャンバー、半導体基板等の配置は一例であり、同等の機能を有せばこれらに限られない。例えば、バックプレートと振動電極膜の配置が逆転していても構わない。
【００４３】
図１は、ＭＥＭＳ技術により製造された従来の音響センサ１の一例を示した斜視図である。また、図２は、音響センサ１の内部構造の一例を示した分解斜視図である。音響センサ１は、バックチャンバー２が設けられたシリコン基板（以下、単に基板ともいう）３の上面に、絶縁膜４、振動電極膜（ダイアフラム）５、およびバックプレート７を積層した積層体である。バックプレート７は、固定板６に膜８を成膜した構造を有しており、固定板６のシリコン基板３側に固定電極膜８が配置されたものである。バックプレート７の固定板６には多数の穿孔としての音孔が全面的に設けられている（図２に示す固定板６の網掛けの各点が個々の音孔に相当する）。また、固定電極膜８の四隅のうち１つには、出力信号を取得するための固定電極パッド１０が設けられている。
【００４４】
ここで、シリコン基板３は、例えば単結晶シリコンで形成することができる。また、振動電極膜５は、例えば導電性の多結晶シリコンで形成することができる。振動電極膜５は、略矩形状の薄膜であり、振動する略四辺形の振動部１１の四隅に固定部１２が設けられている。そして、振動電極膜５は、バックチャンバー２を覆うようにシリコン基板３の上面に配置され、アンカー部としての４つの固定部１２においてシリコン基板３に固定され
ている。振動電極膜５の振動部１１は、音圧に感応して上下に振動する。
【００４５】
また、振動電極膜５は、４つの固定部１２以外の箇所においては、シリコン基板３にも、バックプレート７にも接触していない。よって、音圧に感応してより円滑に上下に振動可能になっている。また、振動部１１の四隅にある固定部１２のうちの１つに振動膜電極パッド９が設けられている。バックプレート７に設けられている固定電極膜８は、振動電極膜５のうち四隅の固定部１２を除いた振動する部分に対応するように設けられている。振動電極膜５のうち四隅の固定部１２は音圧に感応して振動せず、振動電極膜５と固定電極膜８との間の静電容量が変化しないためである。
【００４６】
音響センサ１に音が届くと、音が音孔を通過し、振動電極膜５に音圧を加える。すなわち、この音孔により、音圧が振動電極膜５に印加されるようになる。また、音孔が設けられることにより、バックプレート７と振動電極膜５との間のエアーギャップ中の空気が外部に逃げ易くなり、熱雑音が軽減され、ノイズを減少することができる。
【００４７】
音響センサ１においては、上述した構造により、音を受けて振動電極膜５が振動し、振動電極膜５と固定電極膜８との間の距離が変化する。振動電極膜５と固定電極膜８との間の距離が変化すると、振動電極膜５と固定電極膜８との間の静電容量が変化する。よって、振動電極膜５と電気的に接続された振動膜電極パッド９と、固定電極膜８と電気的に接続された固定電極パッド１０との間に直流電圧を印加しておき、上記静電容量の変化を電気的な信号として取り出すことにより、音圧を電気信号として検出することができる。
【００４８】
次に、上記の従来の音響センサ１において生じ得る不都合について説明する。図３は、音響センサ１に過大な圧力が作用した場合について記載した模式図である。図３に示すように、過大な圧力が音響センサ１に作用した場合には、当該圧力が筐体としてのパッケージ１０６の底面に設けられた圧力孔１０６ａから振動電極膜１０５に作用する。そうすると、振動電極膜１０５がバックプレート１０７側（圧力孔１０６ａと反対側）へ大きく変形し、振動電極膜１０５がバックプレート１０７に接触する。その際に振動電極膜１０５が破損してしまう場合もある。
【００４９】
さらに、上記の過程において圧力孔１０６ａから流入した空気は、振動電極膜１０５とバックプレート１０７の隙間を通過し、さらにバックプレート１０７の音孔１０７ａを通過して筐体内により深く侵入して圧縮される。このことによりパッケージ１０６内の圧力が上昇するので、空気の流入が終わるとパッケージ１０６内の圧力の上昇に起因して、今度は振動電極膜１０５がバックプレート１０７とは逆側（圧力孔１０６ａ側）に大きく変形し、その際に振動電極膜１０５が破損してしまう場合があった。このような不都合は、例えば音響センサ１に過大な空気圧が作用した場合の他、音響センサ１が落下した場合等にも生じ得る。
【００５０】
特に、上記のパッケージ１０６内の圧力の上昇に起因する不都合に対し、図４に示すような対策が考えられる。すなわち、図４（ａ）に示すように、バックプレート１０７における、振動電極膜１０５の端部付近に対向する部分について音孔１０７ａを無くすことで、圧力孔１０６ａから過大な圧力が作用した際に、空気が音孔１０７ａを介してバックプレート１０７を通過し難くすることができる。
【００５１】
しかしながら、この場合には、振動電極膜１０５の端部付近において振動電極膜１０５とバックプレート１０７の間に空気が滞留するため、この空気のブラウン運動によるノイズが発生し易くなる不都合がある。また、図４（ｂ）に示すように、バックプレート１０７のストッパ１０７ｂを無くすことで、振動電極膜１０５がバックプレート１０７側に変形した際に、振動電極膜１０５とバックプレート１０７を全面密着させ、空気が音孔１０
７ａを介してバックプレート１０７を通過し難くすることができる。しかしながら、この場合には、振動電極膜１０５とバックプレート１０７が密着したまま離れなくなって、スティックが発生してしまう虞がある。
【００５２】
そこで、上記のような不都合に対し本実施例においては、バックプレートに、音孔の周囲を囲うように振動電極膜側に筒状に突出した突出部を設けることとした。すなわち、振動電極膜がバックプレート側に変形した際には、振動電極膜が上記突出部の先端に当接することで音孔を閉塞し、空気が音孔を通過してバックプレートを通過することを抑制することとし、これによりパッケージ内の圧力の上昇を抑制するようにした。
【００５３】
図５は、本実施例におけるバックプレート２７及び、振動電極膜２５付近の構造を説明するための図である。図５（ａ）は過大な圧力が作用する前の状態を示す断面図、図５（ｂ）は過大な圧力が作用した状態を示す断面図、図５（ｃ）は平面図を示す。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）は図５（ｃ）に示されるＸ−Ｘ断面による断面図である。図５において、２３は基板、２９は振動膜電極パッド、３０は固定電極パッド、３１は振動電極膜２５における振動部、３２は振動電極膜２５における固定部である。図５（ａ）に示すように、バックプレート２７の音孔２７ａのうち、振動電極膜２５の端部に近いものの周囲を囲うように、バックプレート２７に筒状の突出部２７ｃを設ける。
【００５４】
そうすれば、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、振動電極膜２５が突出部２７ｃと当接して音孔２７ａを閉塞し、振動電極膜２５の端部に近い領域に関しては、音孔２７ａを空気が通過してパッケージの内圧が上昇することを抑制できる。また、突出部２７ｃの存在により、空気がバックプレート２７と振動電極膜２５の隙間に侵入し難くなり、振動電極膜２５の中央部に近い領域に配置された音孔２７ａに空気が到達し難くなり、当該領域における音孔２７ａを空気が通過してパッケージの内圧が上昇することを抑制できる。
【００５５】
なお、突出部２７ｃは、図５（ｃ）に破線で示す、振動電極膜２５の振動部３１の周囲を囲む領域Ａにおける音孔２７ａに対して設けてもよいし、さらに振動部３１の中央部に広がった領域における音孔１７ａに対して設けてもよい。また、振動部３１の全領域における音孔２７ａに対して設けてもよい。加えて、突出部２７ｃは、上記した領域における音孔２７ａのうちの全ての音孔２７ａに対して設けてもよいし、抜粋された一部の音孔２７ａに対して設けても構わない。突出部２７ｃを設ける領域の大きさ及び、当該領域において突出部２７ｃを設ける音孔２７ａの数については、音響センサ１に過大な圧力が作用した場合のパッケージ内の圧力の上昇の度合いや、スティックの発生度合い等に基づき、適宜決定すればよい。
【００５６】
図６には、音孔２７ａ及び突出部２７ｃの拡大図を示す。図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）はＹ−Ｙ断面図である。図６（ａ）に示すように突出部２７ｃは、平面視において音孔２７ａの周囲を囲うように設けられており、音孔２７ａが円形の場合には円筒状の形状を有する。なお、本実施例においては、図６（ｃ）に平面図を示すように、筒状の突出部２７ｃを、壁状の壁部２７ｅで繋げてもよい。これにより、さらに確実に、空気がバックプレート２７と振動電極膜２５の隙間及び、音孔２７ａを通過してパッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。なお、突出部２７ｃ及び壁部２７ｅは、本発明における流路遮断部及び流路阻害部に相当する。
【００５７】
＜実施例２＞
次に、実施例２として、音響センサ１に過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、空気が音孔２７ａを通過し難くするために、バックプレート２７における、振動電極膜２５の振動部３１に対向する部分を囲むように壁部を設け
た例について説明する。
【００５８】
図７は、本実施例におけるバックプレート２７及び、振動電極膜２５付近の構造を説明するための図である。図７（ａ）は過大な圧力が作用する前の状態を示す断面図、図７（ｂ）は過大な圧力が作用した状態を示す断面図、図７（ｃ）は平面図を示す。なお、図７（ａ）、図７（ｂ）は図７（ｃ）に示されるＸ−Ｘ断面による断面図である。本実施例では、図７（ａ）に示すように、バックプレート２７における、振動電極膜２５の振動部３１に対向する部分であって音孔２７ａが分布する領域を囲むように、壁部２７ｄを設ける。
【００５９】
そうすれば、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、振動電極膜２５の振動部３１が壁部２７ｄの先端と当接し、バックプレート２７における音孔２７ａが分布する領域への空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）する。その結果、音孔２７ａを空気が通過してパッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。なお、壁部２７ｄは、図７（ｃ）において、全ての音孔２７ａを包含する領域Ｂを囲むように設けてもよいし、一部の音孔２７ａが、壁部２７ｄに囲まれる領域の外側に分布しても構わない。また、壁部２７ｄは、図８（ｃ）に示すように、固定部３２を含めた、振動電極膜２５の全体を囲むように設けても構わない。
【００６０】
＜実施例３＞
次に、突出部を振動電極膜に設けた例について説明する。図９は、本実施例におけるバックプレート２７及び、振動電極膜２５付近の構造を説明するための図である。図９（ａ）は過大な圧力が作用する前の状態を示す断面図、図９（ｂ）は過大な圧力が作用した状態を示す断面図、図９（ｃ）は平面図を示す。なお、図９（ａ）、図９（ｂ）は図９（ｃ）に示されるＸ−Ｘ断面による断面図である。本実施例では、図９（ａ）に示すように、振動電極膜２５の振動部３１の端部付近において、対向するバックプレート２７に配置された個々の音孔２７ａを閉塞可能な位置に突出部２５ａを設ける。すなわち、平面視において、個々の音孔２７ａを包含するような断面を有する柱状の突出部２５ａを設ける。
【００６１】
そうすれば、図９（ｂ）に示すように、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、バックプレート２７の音孔２７ａのうち、特に空気の流路となり易い、振動電極膜２５の振動部３１の端部付近に対向する部分に配置された音孔２７ａを、振動電極膜２５に設けられた突出部２５ａによって閉塞することができる。その結果、振動電極膜２５の振動部３１の端部付近に対向する部分に配置された音孔２７ａを閉塞することができるとともに、振動電極膜２５とバックプレート２７の隙間を、振動電極膜２５の中央部側に流入する空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）することができる。従って、より効率的に、音孔２７ａを空気が通過してパッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。
【００６２】
なお、振動電極膜２５において突出部２５ａは、図９（ｃ）に破線で示す、振動電極膜２５の振動部３１の周囲を囲む領域Ａに対向する音孔２７ａに対して設けてもよいし、さらに振動部３１の中央部に広がった領域に対向する音孔２７ａに対して設けてもよい。また、振動部３１の全領域に対向する（すなわち、バックプレート２７に配置された全ての）音孔２７ａに対して設けてもよい。加えて、突出部２５ａは、上記した領域に対向する音孔２７ａのうちの全ての音孔２７ａに対して設けてもよいし、抜粋された一部の音孔２７ａに対して設けても構わない。突出部２５ａを設ける領域の大きさ及び、当該領域において突出部２５ａを設ける音孔２７ａの数については、音響センサ１に過大な圧力が作用した場合のパッケージ内の圧力の上昇の度合いや、スティックの発生度合い等に基づき、適宜決定すればよい。
【００６３】
なお、本実施例においては、振動電極膜２５に、対向するバックプレート２７における個々の音孔２７ａを閉塞可能な柱状の突出部２５ａを設けることとしたが、突出部２５ａは、複数の音孔２７ａを閉塞可能な柱状の形状を有するようにしてもよい。あるいは、例えば、振動電極膜２５の振動部３１の少なくとも一部の領域を囲むように壁部を設け、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、この壁部で囲まれた領域に対向する音孔２７ａを閉塞可能としても構わない。
【００６４】
＜実施例４＞
次に、本発明を、振動電極膜２５に孔２５ｂが設けられた構造に適用した場合について説明する。このような構造は、音響センサ１の低周波数領域の感度を低下させる目的で採用される場合がある。ここで、図１０には、振動電極膜２５に孔２５ｂが設けられた構造における、突出部２５ｃの構造について示す。このような場合には、図１０（ａ）に示すように、孔２５ｂの周囲を囲うように筒状の突出部２５ｃを振動電極膜２５に設けてもよい。こうすれば、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、振動電極膜２５の突出部２５ｃがバックプレート２７と当接し、振動電極膜２５における孔２５ｂによる空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）し、孔２５ｂを空気が通過してパッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。
【００６５】
また、図１０（ｂ）に示すように、バックプレート２７に、平面視において孔２５ｂを包含する断面を有する突出部２７ｅを設けてもよい。こうすれば、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、バックプレート２７の突出部２７ｅが振動電極膜２５と当接し、振動電極膜２５における孔２５ｂによる空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）し、孔２５ｂを空気が通過してパッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。
【００６６】
あるいは、図１０（ｃ）に示すように、バックプレート２７に、平面視において孔２５ｂより若干小さい断面を有する突出部２７ｆを設けてもよい。こうすれば、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、バックプレート２７の突出部２７ｆが振動電極膜２５における孔２５ｂ内に侵入して空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）し、孔２５ｂを空気が通過してパッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。また、この場合には、突出部が振動電極膜２５と当接することでスティックが発生するリスクを低減させることが可能である。なお、図１０に示した例では、直接的には振動電極膜２５における孔２５ｂを通過する空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）しているが、これにより、間接的に、振動電極膜２５とバックプレート２７との間の隙間を通過する流体の流路および／または、バックプレート２７の音孔を通過する流体の流路の、少なくとも一部を遮断することとなる。
【００６７】
なお、上記した各実施例においては、バックプレート側に設けられた突出部や壁部の先端等、振動電極膜と接触する部分には固定電極膜は設けないものとする（図１１（ａ）参照）。これにより、過大な圧力が音響センサ１に作用した際に、例えば図１１（ａ）に示した壁部２７ｄと振動電極膜２５とが接触した場合にも、振動電極膜２５とバックプレート２７の間で電気的なショートが生じないようにすることが可能である。
【００６８】
また、図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）には、バックプレート２７に設けられた壁部２７ｄと、ストッパ２７ｂの高さの関係について示している。図１１（ｂ）においては、壁部２７ｄの高さがストッパ２７ｂより高くなっている。また、図１１（ｃ）においては、壁部２７ｄの高さはストッパ２７ｂと同等となっている。これらの場合においては、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合に、ストッパ２７ｂより壁部２７ｄが先に、あるいは同時に振動電極膜２５に到達する。よって、より確実に、壁部２７ｄと振動電極膜２５とを当接させることが可能となる。その結果、過大な圧力が
音響センサ１に作用した場合に、より確実に、音孔２７ａを空気が通過してパッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。
【００６９】
一方、図１１（ｄ）に示すように、壁部２７ｄの高さがストッパ２７ｂより低い場合には、過大な圧力が作用し振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した際に、ストッパ２７ｂが壁部２７ｄより先に振動電極膜２５に到達してしまい、壁部２７ｄと振動電極膜２５とを確実に当接させることが困難となる。その結果、過大な圧力が音響センサ１に作用した場合に、確実に、音孔２７ａを空気が通過することによるパッケージ内の圧力上昇を抑制することが困難となる。
【００７０】
上記より、本実施例においては、図１１（ｂ）に示すように、壁部２７ｄの高さをストッパ２７ｂより高くするか、図１１（ｃ）に示すように、壁部２７ｄの高さをストッパ２７ｂと同等とすることが望ましい。このことは、バックプレート２７に突出部が設けられた場合にも同様である。
【００７１】
＜実施例５＞
次に、本発明を、パッケージ１０８において圧力孔１０８ｂが、底面側（振動電極膜に対して基板側）でなく、天井面側（振動電極膜に対して基板と反対側）にある構成に適用した場合について説明する。ここで、この構成において過大な圧力が音響センサ１０１に作用した場合の一般的な不都合について図１２を用いて説明する。この構成において過大な圧力が音響センサ１に作用した際には、圧力がパッケージ１０８の天井面に設けられた圧力孔１０８ｂからバックプレート１０７の音孔１０７ａを介して振動電極膜１０５に作用する。そうすると、振動電極膜１０５にバックプレート１０７とは逆側（基板１０３側）への大きな変形が生じ、振動電極膜１０５が基板１０３に接触する。この時点で振動電極膜１０５が破損する場合がある。
【００７２】
さらに、上記の過程において圧力孔１０８ｂから流入した空気は、振動電極膜１０５と基板１０３の隙間を通過し、さらに基板１０３の開口を通過して筐体内により深く侵入して圧縮される。このことによりパッケージ１０８内の圧力が上昇するので、空気の流入が終わると今度は振動電極膜１０５がバックプレート１０７側に大きく変形し、バックプレート１０７に接触する。その際に振動電極膜１０５が破損してしまう場合もあった。
【００７３】
上記のような不都合に対応し、本実施例では、パッケージにおいて圧力孔が、振動電極膜に対して基板側でなく、基板とは反対側にある場合には、振動電極膜の基板側に壁部を設け、空気が基板におけるバックチャンバーの開口を通過してパッケージ内の圧力が上昇し難くなるようにした。
【００７４】
図１３は、本実施例におけるバックプレート２７及び、振動電極膜２５付近の構造を説明するための図である。図１３（ａ）は過大な圧力が作用する前の状態を示す断面図、図１３（ｂ）は過大な圧力が作用した状態を示す断面図、図１３（ｃ）は平面図を示す。なお、図１３（ａ）、図１３（ｂ）は図１３（ｃ）に示されるＸ−Ｘ断面による断面図である。図１３（ａ）に示すように、本実施例においては、振動電極膜２５における、基板２３に対向する部分にバックチャンバー２２を囲むように、壁部２５ｄを設ける。
【００７５】
そうすれば、過大な圧力が作用し振動電極膜２５が基板２３側に変形した場合に、図１３（ｂ）に示すように、振動電極膜２５の壁部２５ｄが基板２３の上面と当接し、バックチャンバー２２への空気の流路を遮断（空気の流れを阻害）し、パッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。なお、壁部２５ｄは、図１３（ｃ）において二点鎖線で示すように、平面視において略正方形のバックチャンバー２２の開口を囲むように設けられる。なお、この場合には壁部２５ｄは平面視において閉曲線となるが、その一部に隙間を有し
ていてもよい。また、本実施例において、振動電極膜２５と基板２３との間でスティックを発生させないために振動電極膜２５における基板２３側の面にストッパ（不図示）が設けられることがあるが、この場合には、壁部２５ｄの高さをストッパの高さと同等以上にすることが望ましい。これにより、過大な圧力が作用し振動電極膜２５が基板２３側に変形した場合に、より確実に振動電極膜２５の壁部２５ｄを基板２３の上面と当接させ、パッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。
【００７６】
なお、圧力孔がパッケージの天井面に設けられている場合には、図１３及び図１４（ａ）に示すように、バックプレート２７が、振動電極膜２５の天井面側（すなわち、圧力孔側）に配置される構成の他、図１４（ｂ）に示すように、振動電極膜３５が、バックプレート３７の天井面側（すなわち、圧力孔側）に配置される構成が考えられる。図１４（ｂ）に示すような場合については、壁部３７ｄを、バックプレート３７における音孔３７ａが配置される領域を囲むように設けてもよい。また、図示は省略するが、音孔３７ａを囲うようにバックプレート３７に筒状の突出部を設けてもよい。さらに、振動電極膜３５に、音孔３７ａを閉塞するような突出部を設けても構わない。
【００７７】
＜変形例＞
上記の実施例においては、突出部や壁部は、バックプレートや振動電極膜の表面に凸形状を付与することによって形成することを前提として説明した。しかしながら、突出部や壁部を、バックプレートや振動電極膜に曲げ形状を付与することにより形成しても構わない。
【００７８】
図１５には、そのような変形例における、バックプレート及び振動電極膜の付近の断面図を示す。図１５（ａ）は、バックプレート２７の斜めに形成された側面に曲げ形状を付与して壁部２７ｆを形成した例である。この例では、音響センサ１に過大な圧力が作用し、振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合には、振動部３１の端面が壁部２７ｆに近づくことで、空気がバックプレート２７と振動電極膜２５の隙間に流入する際の流路を遮断（流れを阻害）し、空気が音孔２７ａを通過することを抑制する。結果として、パッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。
【００７９】
なお、この変形例では、振動電極膜２５がバックプレート２７側に曲げ形状を付与した場合に、振動部３１の端面が壁部２７ｆに近づくことで、空気がバックプレート２７と振動電極膜２５の隙間に流入する際の流路を遮断（流れを阻害）した。これに対し、壁部２７fに、振動電極膜２５のより中央側にまで曲げ形状を広げ、振動電極膜２５がバックプ
レート２７側に変形した場合に、振動電極膜２５のバックプレート２７側の表面が壁部２７ｆに当接することで、空気がバックプレート２７と振動電極膜２５の隙間に流入する際の流路を遮断（流れを阻害）してもよい。
【００８０】
次に、図１５（ｂ）は、振動電極膜２５の突出部２５ｅを、振動電極膜２５における振動部３１の端部の一部に曲げ形状を付与することによって形成した例である。この例においても、音響センサ１に過大な圧力が作用し、振動電極膜２５がバックプレート２７側に変形した場合には、突出部２５ｅがバックプレート２７の音孔２７ａを閉塞することで、空気がバックプレート２７と振動電極膜２５の隙間に流入する際の流路を遮断（流れを阻害）し、空気が音孔２７ａを通過することを抑制する。結果として、パッケージ内の圧力が上昇することを抑制できる。
【００８１】
なお、上記の実施例においては、音響センサ１に過大な圧力が作用して空気が圧力孔から流入する例について説明したが、本発明は音響センサ１が空気中以外の雰囲気で使用される場合にも適用可能である。すなわち、本発明における流路遮断部及び流路阻害部は、空気以外の流体の流路を遮断し、または、流れを阻害しても構わない。
【００８２】
また、上記の実施例においては、振動電極膜の振動部の形状が略正方形でありその周囲に固定部が形成された例について説明したが、振動電極膜の振動部の形状は図１６に示すような円形またはその他の形状であっても構わない。例えば、図１６（ａ）に示すように、固定部５２は、振動電極膜４５における円形の振動部５１の周囲に放射状に延伸するように一つ以上設けられた構造もよいし、図１６（ｂ）に示すように、振動電極膜４５における円形の振動部５１の外周部分が直接、基板４３（または不図示のバックプレート）に固定される固定部５２として機能しても構わない。なお、振動電極膜４５における円形の振動部５１の外周部分の全周が固定部５２として機能する場合には、振動部５１と基板４３の間から空気が流入することはないため、振動部５１に孔が形成されていることが本発明の前提となる。
【符号の説明】
【００８３】
１、１０１・・・音響センサ
２、２２・・・バックチャンバー
３、２３、４３、１０３・・・基板
５、２５、３５、４５、１０５・・・振動電極膜
７、２７、３７、１０７・・・バックプレート
７ａ、２７ａ、３７ａ、１０７ａ・・・音孔
２７ｂ・・・ストッパ
２５ａ、２５ｃ、２５ｅ、２７ｃ、２７ｅ、２７ｆ・・・突出部
２５ｄ、２７ｄ、２７ｆ・・・壁部
１１、３１、５１・・・振動部
１２、３２、５２・・・固定部
１０６・・・パッケージ
１０６ａ、１０６ｂ・・・圧力孔
【図１】
2018098615.tif 000003
【図２】
2018098615.tif 000004
【図３】
2018098615.tif 000005
【図４】
2018098615.tif 000006
【図５】
2018098615.tif 000007
【図６】
2018098615.tif 000008
【図７】
2018098615.tif 000009
【図８】
2018098615.tif 000010
【図９】
2018098615.tif 000011
【図１０】
2018098615.tif 000012
【図１１】
2018098615.tif 000013
【図１２】
2018098615.tif 000014
【図１３】
2018098615.tif 000015
【図１４】
2018098615.tif 000016
【図１５】
2018098615.tif 000017
【図１６】
2018098615.tif 000018