(57)【要約】【課題】ダイアフラムのスティック耐性と破損耐性を高める。【解決手段】空洞３５を有する基板３２の上には、ダイアフラム３３が配設される。ダイアフラム３３の外周から延出した脚片３６は、アンカー３８によって基板３２に固定される。ダイアフラム３３の上方は、固定電極板４０を保持したバックプレート３４によって覆われる。バックプレート３４の下面には、ダイアフラム３３に向けて複数のストッパ４３ａ、４３ｂが突出している。ストッパは、突出長が異なる２種類のストッパからなり、ダイアフラム３３の固定部近傍又はダイアフラム３３の外周部と対向する領域に設けたストッパ４３ｂは、それ以外の領域に設けられたストッパ４３ａよりも突出長が長くなっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極を有するバックプレートと、
前記バックプレートと空隙を介して対向する、可動電極としてのダイアフラムと、
前記バックプレートの前記空隙側の面と前記ダイアフラムの前記空隙側の面のうち少なくとも一方の面から突出した、第１の突出長を有する第１のストッパと、第２の突出長を有する第２のストッパとを少なくとも備え、
前記第１のストッパは、前記ダイアフラム上の第１の位置に対応する位置に設けられ、前記第２のストッパは、前記ダイアフラム上の第２の位置に対応する位置に設けられ、前記第１の位置におけるダイアフラムの変位量は、前記第２の位置におけるダイアフラムの変位量よりも大きく、前記第１のストッパの突出長は前記第２のストッパの突出長よりも短い、ことを特徴とする静電容量型トランスデューサ。
【請求項２】
前記固定電極は、前記ダイアフラムと対向する領域が１つの平面を構成していることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項３】
前記第１の位置は、前記ダイアフラムの外周部にあり、
前記第２の位置は、前記ダイアフラムの中央部にあることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項４】
前記第１の位置は、前記ダイアフラム上に定めた円の内側にあり、前記第２の位置は、前記円の外側にあることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項５】
前記第１のストッパおよび前記第２のストッパを含む複数のストッパを備え、
前記ダイアフラムの中心から前記ダイアフラムの固定箇所までの距離をＲとするとき、前記ダイアフラムの中心を中心とする半径Ｒ／２の領域に対応する第１の領域の内部には前記第１のストッパを含む複数のストッパを設け、前記領域の外部に対応する第２の領域には前記第２のストッパを含む複数のストッパを設け、第１の領域における最も短いストッパの突出長が第２の領域における最も長いストッパの突出長よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項６】
前記ダイアフラムは、その外周全体又は外周の一部を固定され、
前記第１のストッパは前記ダイアフラムの中央の近傍に設けられ、前記第２のストッパは前記ダイアフラムの固定部分の近傍に設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項７】
前記第１の位置は、前記ダイアフラムの変位が大きな領域にあり、
前記第１のストッパは、前記第１の位置に対向する位置において前記バックプレートから突出し、
前記第２の位置は、前記ダイアフラムの変位が小さな領域にあり、
前記第２のストッパは、前記第２の位置に対向する位置において前記バックプレートから突出していることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項８】
前記第１の位置は、前記ダイアフラムの変位が大きな領域にあり、
前記第１のストッパは、前記第１の位置において前記ダイアフラムから突出し、
前記第２の位置は、前記ダイアフラムの変位が小さな領域にあり、
前記第２のストッパは、前記第２の位置において前記ダイアフラムから突出していることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項９】
前記第１のストッパ及び前記第２のストッパを含む複数のストッパが前記バックプレートから突出し、
前記複数のストッパの先端が、前記ダイアフラムのある変形状態における前記ダイアフラムの形状に沿って並ぶように、前記ストッパの突出長が選ばれていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１０】
前記第２のストッパは、前記第１のストッパよりも太いことを特徴とする、請求項１又は２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１１】
前記第１のストッパ及び前記第２のストッパを含む複数のストッパを備え、
前記第２のストッパの近傍におけるストッパの数密度は、前記第１のストッパの近傍におけるストッパの数密度よりも大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の静電容量型トランスデューサ。
【請求項１２】
請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の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音響振動を通過させるためのアコースティックホールが開口されていることを特徴とする音響センサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の音響センサと、前記音響センサからの信号を増幅して外部に出力する回路部とを備えたマイクロフォン。
【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に関する。より具体的には、静電量型の音響センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量トランスデューサの一種として、たとえばマイクロフォンに用いられる音響センサがある。音響センサは、ダイアフラム（振動電極板）と固定電極板とが微小ギャップ（空隙）を隔てて対向した構造となっている。このダイアフラムは、膜厚１μｍ程度の薄膜によって形成されているので、音圧を受けるとその振動に感応して微小振動する。そして、振動電極板が振動すると振動電極板と対向電極板とのギャップ距離が変化するので、そのときの振動電極板と対向電極板の間の静電容量の変化を検出することにより音響振動が検出される。
【０００３】
このような構造の音響センサでは、図１（Ａ）に示すように、ダイアフラム１１が大きく撓んで固定電極板１２に接触したとき、ダイアフラム１１が固定電極板１２に固着して戻らなくなることがある（このような現象をスティックと呼ぶ。）。ダイアフラムが大きく撓んでスティックを起こす場合としては、たとえばダイアフラムに大音響が加わった場合、落下耐久試験において落下させた音響センサのダイアフラムに大きな圧縮空気圧（風圧）が加わった場合、音響センサに強く息を吹き込んだ場合がある。また、音響センサの製造工程においてスティックが生じる場合もある。
【０００４】
こうしてダイアフラムが固定電極板にスティックすると、ダイアフラムの振動が妨げられるので、音響センサによって音響振動を検出することができなくなる。そのため、このようなスティックを防止する必要があり、その対策として特許文献１に開示された音響センサでは、固定電極板のダイアフラムと対向する面に多数の突起状をしたストッパを設けている。ストッパは、一般的に固定電極板全体に等間隔に配置されており、ストッパをできるだけ細くすれば、ダイアフラムと固定電極板（あるいは、ストッパ）との接触面積が小さくなり、ダイアフラムのスティックが起こりにくくなる。
【０００５】
しかしながら、音響センサにおいて、ストッパを設けることによってダイアフラムのスティックが起きないようにするには、ストッパどうしの間隔を調整しなければならない。図１（Ｂ）〜図１（Ｄ）はそれぞれ、ストッパ１３どうしの間隔が大きすぎる場合と、適切な場合と、小さすぎる場合とにおけるダイアフラム１１の様子を模式的に表した図である。図１（Ｃ）はストッパ１３どうしの間隔ｄが適切な場合を表している。この場合には、ダイアフラム１１が固定電極板１２にくっついたとしても、図１（Ｃ）に２点鎖線で示すように、ストッパ１３とダイアフラム１１との接触面積が小さいためスティックを起こしにくく、図１（Ｃ）に実線で示すように、ダイアフラム１１は自己の弾性復元力によって元の状態に戻る。
【０００６】
これに対し、図１（Ｂ）のように、ストッパ１３どうしの間隔ｄが適切な間隔よりも狭い場合には、ストッパ１３が細くて先端の面積が小さくてもストッパ１３の先端面の微小化には限度があるので、ストッパ全体としては先端面の面積の合計値は大きなものとなる。そのため、この場合には、ダイアフラム１１がほぼ全体あるいは広い領域にわたってストッパ１３の先端面にくっつき、ダイアフラム１１がストッパ１３にスティックする。
【０００７】
図１（Ｄ）のように、ストッパ１３どうしの間隔ｄが適切な間隔よりも広い場合には、ダイアフラム１１がストッパ１３に当接しても、隣接するストッパ１３間にダイアフラム１１の一部が落ち込んで固定電極板１２に接触する。こうしてダイアフラム１１が固定電極板１２にくっついた状態では、接触箇所は１箇所であっても接触面積はストッパ１３の先端面積に比較してかなり大きくなるので、ダイアフラム１１が固定電極板１２にスティックすることになる。
【０００８】
この結果、従来の音響センサでは、ストッパどうしの間隔が大きすぎても、小さすぎてもスティックが発生しやすくなり、適切な間隔となるようにストッパ１３を設ける必要がある。
【０００９】
また、ストッパの長さ（突出長）は、ダイアフラムの破損しにくさ（破損耐性）とスティックの起こりにくさ（スティック耐性）に影響する。この点を図２により説明する。図２の音響センサでは、固定電極板１２を保持するバックプレート１４からストッパ１３が突出している。
【００１０】
ストッパが短い場合には、図２（Ａ）に示すように、非変形時のダイアフラム１１とストッパ１３の間隔が広くなるので、ダイアフラム１１の変形が大きくなる。そのため、ダイアフラム１１がストッパ１３に当たっているときの弾性復元力が大きく、ダイアフラム１１がスティックしにくい。その反面、ストッパ１３の長さが短い場合には、ダイアフラム１１とストッパ１３の間隔が広くなるので、ダイアフラム１１に過大な圧力が加わったときにダイアフラム１１が大きく変形し、ダイアフラム１１が破損しやすくなる。特に、ダイアフラム１１が大きく変形したときには、ダイアフラム１１の固定部分の近傍で破損が起こりやすい。
【００１１】
また、ストッパが長い場合には、図２（Ｂ）に示すように、非変形時のダイアフラム１１とストッパ１３の間隔が狭くなるので、ダイアフラム１１の最大変位量が小さくなり、ダイアフラム１１が破損しにくくなる。その反面、ストッパ１３が長い場合には、ダイアフラム１１とストッパ１３の間隔が狭くなるので、ダイアフラム１１がストッパ１３に当たっているときの弾性復元力が小さく、ダイアフラム１１がスティックしやすくなる。
【００１２】
従って、従来のようなストッパ構造では、ストッパどうしの間隔が適切であっても、スティック耐性を高くしたいという要求と、ダイアフラムの破損耐性を高めたいという要求とがトレードオフの関係にあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１５７８６３号公報
【特許文献２】特開２０１０−７４５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記従来例の有する課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、スティック耐性を高くしたいという要求とダイアフラムの破損耐性を高めたいという要求とを両立させることの可能な静電容量型トランスデューサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る静電容量型トランスデューサは、固定電極を有するバックプレートと、前記バックプレートと空隙を介して対向する、可動電極としてのダイアフラムと、前記バックプレートの前記空隙側の面と前記ダイアフラムの前記空隙側の面のうち少なくとも一方の面から突出した、第１の突出長を有する第１のストッパと、第２の突出長を有する第２のストッパとを少なくとも備え、前記第１のストッパは、前記ダイアフラム上の第１の位置に対応する位置に設けられ、前記第２のストッパは、前記ダイアフラム上の第２の位置に対応する位置に設けられ、前記第１の位置におけるダイアフラムの変位量は、前記第２の位置におけるダイアフラムの変位量よりも大きく、前記第１のストッパの突出長は前記第２のストッパの突出長よりも短いことを特徴としている。
【００１６】
本発明に係る静電容量型トランスデューサによれば、ダイアフラムの変位量が比較的大きな第１の位置に対応する位置には、突出長の比較的小さな第１のストッパを設け、ダイアフラムの変位量が比較的小さな第２の位置に対応する位置には、突出長の比較的大きな第２のストッパを設けている。従って、ダイアフラムの変位が比較的大きな第１の位置に対応する位置では突出長の比較的短い第１のストッパを設けているので、第１のストッパに当たった状態におけるダイアフラムの変位が大きくてその弾性復帰力も大きく、ダイアフラムがストッパにスティックしにくくなる。また、ダイアフラムの変位が比較的小さな第２の位置に対応する位置では突出長が比較的大きな第２のストッパを設けているので、ダイアフラムの変位の小さな箇所（すなわち、ダイアフラムの固定位置の近傍のように応力が集中しやすい箇所）に高負荷の圧力が加わる場合には、その箇所に第２のストッパが当たるようにでき、その結果ダイアフラムの破損を防ぐことが可能になる。
【００１７】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのある実施態様は、前記固定電極が、前記ダイアフラムと対向する領域が１つの平面を構成していることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係る静電容量型トランスデューサの別な実施態様は、前記第１の位置が、前記ダイアフラムの外周部にあり、前記第２の位置が、前記ダイアフラムの中央部にあることを特徴としている。
【００１９】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのさらに別な実施態様は、前記第１の位置が、前記ダイアフラム上に定めた円の内側にあり、前記第２の位置が、前記円の外側にあることを特徴としている。
【００２０】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのさらに別な実施態様は、前記第１のストッパおよび前記第２のストッパを含む複数のストッパを備え、前記ダイアフラムの中心から前記ダイアフラムの固定箇所までの距離をＲとするとき、前記ダイアフラムの中心を中心とする半径Ｒ／２の領域に対応する第１の領域の内部には前記第１のストッパを含む複数のストッパを設け、前記領域の外部に対応する第２の領域には前記第２のストッパを含む複数のストッパを設け、第１の領域における最も短いストッパの突出長が第２の領域における最も長いストッパの突出長よりも小さいことを特徴としている。
【００２１】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのさらに別な実施態様は、前記ダイアフラムが、その外周全体又は外周の一部を固定され、前記第１のストッパは前記ダイアフラムの中央の近傍に設けられ、前記第２のストッパは前記ダイアフラムの固定部分の近傍に設けられていることを特徴としている。
【００２２】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのさらに別な実施態様は、前記第１の位置は、前記ダイアフラムの変位が大きな領域にあり、前記第１のストッパは、前記第１の位置に対向する位置において前記バックプレートから突出し、前記第２の位置は、前記ダイアフラムの変位が小さな領域にあり、前記第２のストッパは、前記第２の位置に対向する位置において前記バックプレートから突出していることを特徴としている。
【００２３】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのさらに別な実施態様は、前記第１の位置が、前記ダイアフラムの変位が大きな領域にあり、前記第１のストッパが、前記第１の位置において前記ダイアフラムから突出し、前記第２の位置が、前記ダイアフラムの変位が小さな領域にあり、前記第２のストッパが、前記第２の位置において前記ダイアフラムから突出していることを特徴としている。
【００２４】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのさらに別な実施態様は、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパを含む複数のストッパが前記バックプレートから突出し、前記複数のストッパの先端が、前記ダイアフラムのある変形状態における前記ダイアフラムの形状に沿って並ぶように、前記ストッパの突出長が選ばれていることを特徴としている。
【００２５】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのさらに別な実施態様は、前記第２のストッパが、前記第１のストッパよりも太いことを特徴としている。突出長の長い第２のストッパではダイアフラムの第２のストッパに接触する部分に応力が集中するが、第２のストッパを太くすることによってダイアフラムとの接触面積を大きくし、接触面における応力を分散させることが可能になる。
【００２６】
本発明に係る静電容量型トランスデューサのさらに別な実施態様は、前記第１のストッパ及び前記第２のストッパを含む複数のストッパを備え、前記第２のストッパの近傍におけるストッパの数密度が、前記第１のストッパの近傍におけるストッパの数密度よりも大きいことを特徴としている。突出長の長い第２のストッパではダイアフラムの第２のストッパに接触する部分に応力が集中するが、第２のストッパの数密度を大きくすることによって接触面積を大きくし、接触面における応力を分散させることが可能になる。
【００２７】
本発明に係る静電容量型トランスデューサは、前記バックプレートに音響振動を通過させるためのアコースティックホールを開口しておくことにより音響センサとして用いることができる。また、本発明に係る音響センサは、回路部とともにマイクロフォンとして用いることができる。
【００２８】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ダイアフラムに高負荷が加わった場合でも、ダイアフラムがストッパにスティクしにくくなり、スティック耐性が向上する。さらに、ダイアフラムに高負荷が加わった場合に、ダイアフラムに大きな応力が集中するのを防ぐことができ、静電容量型トランスデューサの破壊耐性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（Ａ）は、従来の音響センサにおいてダイアフラムが固定電極板にスティックしている様子を示す概略断面図である。図１（Ｂ）は、ストッパどうしの間隔が狭い音響センサを示す概略断面図である。図１（Ｃ）は、ストッパどうしの間隔が適切な音響センサを示す概略断面図である。図１（Ｄ）は、ストッパどうしの間隔が広い音響センサを示す概略断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、ストッパの短い音響センサを示す概略断面図である。図２（Ｂ）は、ストッパの長い音響センサを示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１に係る音響センサの平面図である。
【図４】図４は、図３に示した音響センサの概略断面図である。
【図５】図５は、図３に示した音響センサにおいて、基板の上面に設けられたダイアフラムを示す平面図である。
【図６】図６は、ダイアフラムが撓んでいるときの変位量の分布を示す図である。
【図７】図７は、突出長が短いストッパと突出長が長いストッパの境界を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態１による音響センサの作用効果を説明するための図である。
【図９】図９は、別な従来例による音響センサの断面図である。
【図１０】図１０は、ダイアフラムの１／４の部分と、ダイアフラム上のＡ〜Ｄ点を示す図である。
【図１１】図１１は、ダイアフラムの中心からの距離と撓んでいるダイアフラムの弾性復元力との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、ダイアフラムとストッパとの間隔とダイアフラムの弾性復元力との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、異なる形状のダイアフラムとストッパの位置を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）は、円形のダイアフラム上におけるＡ〜Ｄ点を示す図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のダイアフラムにおける、その中心からの距離と撓んでいるダイアフラムの弾性復元力との関係を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）は、実施形態１による音響センサの製造工程を示す断面図である。
【図１６】図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、図１５（Ｄ）の続図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態２による音響センサを示す概略断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態３による音響センサを示す概略断面図である。
【図１９】図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）は、実施形態３による音響センサの製造工程の一部を示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態３の変形例を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態４による音響センサを示す断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施形態５におけるダイアフラムとストッパの配置を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態６による音響センサを示す概略断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施形態７による音響センサを示す概略断面図である。
【図２５】図２５（Ａ）は、本発明の実施形態８による音響センサを示す概略断面図である。図２５（Ｂ）は、図２５（Ａ）の一部を拡大して示す図である。図２５（Ｃ）は、比較例の一部を拡大して示す図である。
【図２６】図２６は、本発明に係る音響センサを内蔵したボトムポート型のマイクロフォンを示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
【００３２】
（実施形態１）
図３〜図５を参照して本発明の実施形態１による音響センサ３１の構造を説明する。図３は本発明の実施形態１の音響センサ３１を示す平面図である。図４は、音響センサ３１の概略断面図である。図５は、基板３２の上面に形成されたダイアフラム３３（可動電極）の形状を表した平面図である。
【００３３】
この音響センサ３１は、ＭＥＭＳ技術を利用して作製された静電容量型トランスデューサである。音響センサ３１においては、図４に示すように、シリコン基板等の基板３２の上面に可動電極、すなわちダイアフラム３３が形成されており、微小なエアギャップ（空隙）を介してダイアフラム３３の上方にバックプレート３４が設けられている。
【００３４】
基板３２には、表面から裏面に貫通した空洞３５が開口されている。この空洞３５は、音響センサ３１の使用形態によって、バックチャンバとなり、あるいはフロントチャンバとなるものである。空洞３５の壁面は、テーパー状に傾いていてもよく、基板３２の上面に垂直な面となっていてもよい。
【００３５】
ダイアフラム３３は、導電性を有するポリシリコン薄膜によって形成されている。ダイアフラム３３は、図５に示すように、略矩形状に形成されていて、そのコーナーからはそれぞれ対角方向へ向けて水平に脚片３６が延出している。ダイアフラム３３は、空洞３５の上面を覆うようにして基板３２の上面に配置され、脚片３６の下面がアンカー３８により支持されている。よって、ダイアフラム３３は、基板３２の上面から浮かせた状態で基板３２の上面に配置されている。
【００３６】
空洞３５の周囲においてダイアフラム３３の下面と基板３２の上面との間には、図４に示すように、音響振動又は空気を通過させるための高さ方向に狭い隙間、すなわちベントホール３７が形成されている。ベントホール３７は、脚片３６と脚片３６の間において、ダイアフラム３３が基板３２の上面と向かい合っている部分に沿って形成されている。
【００３７】
基板３２の上面には、ＳｉＮからなるバックプレート３４が設けられている。バックプレート３４は、略矩形ドーム状に形成されていて、その空洞部分でダイアフラム３３を覆っている。バックプレート３４の下面には、ダイアフラム３３と対向するようにして、ポリシリコンからなる固定電極板４０（固定電極）が設けられている。このバックプレート３４と固定電極板４０によって固定電極構造物が構成されている。
【００３８】
固定電極板４０の下面とダイアフラム３３の上面との間には微小なエアギャップ（空隙）が形成されている。固定電極板４０とダイアフラム３３は互いに対向しており、音響振動を検知して電気信号に変換するための可変コンデンサを構成している。
【００３９】
バックプレート３４及び固定電極板４０のほぼ全体には、上面から下面に貫通するようにして孔、すなわち音響振動を通過させるためのアコースティックホール４１が多数穿孔されている。図３に示すように、アコースティックホール４１は規則的に配列されている。図示例では、アコースティックホール４１は、互いに６０°又は１２０°の角度を成す３方向に沿って三角形状に配列されており、各アコースティックホール４１の中心は一定のピッチで規則的に並んでいる。
【００４０】
図４に示すように、バックプレート３４の下面には、円柱状をした微小な突起、すなわちストッパ４３ａ、４３ｂが多数設けられており、各ストッパ４３ａ、４３ｂは固定電極板４０を貫通して下方へ（すなわち、ダイアフラム３３と固定電極板４０の間のエアギャップへ向けて）突出している。ストッパ４３ａ、４３ｂは、バックプレート３４と同じくＳｉＮによって形成されており、絶縁性を有している。
【００４１】
また、図３及び図５に示すように、ダイアフラム３３の脚片３６からはリード４４が延出されており、リード４４は電極パッド４５と電気的に導通している。同様に、固定電極板４０からはリード４６が延出されており、リード４６は電極パッド４７と電気的に導通している。
【００４２】
この音響センサ３１は上記のような構造を有し、音響振動によってダイアフラム３３が振動すると、ダイアフラム３３と固定電極板４０との間の静電容量が変化することで、音響振動を電気信号に変換して出力する。
【００４３】
また、この音響センサ３１は、ストッパに特徴を有している。ストッパ４３ａ、４３ｂは、ダイアフラム３３が固定電極板４０に固着する現象（図１（Ｂ）及び（Ｄ）参照）を防ぐために設けられており、そのためにストッパ４３ａ、４３ｂは適度の間隔でほぼ規則的に配置されている。ストッパ４３ａは、ダイアフラム３３の変位が比較的大きな領域に対向する領域に設けてあり、ストッパ４３ｂよりも突出長が短い。ストッパ４３ｂは、ダイアフラム３３の変位が比較的小さな領域に対向する領域に設けてあり、ストッパ４３ａよりも突出長が長い。
【００４４】
図６は、ダイアフラム３３が圧力を受けて変形しているときの変位量の分布を区分的に表している。これはシミュレーションにより求めたものである。図６では、ドットの密度が大きい領域ほど変位が大きい。図６から分かるように、アンカー３８によって固定されている脚片３６とその近傍で変位が最も小さい。また、隣り合ったアンカー３８どうしの間に位置する４箇所の縁部分３９でも変位がかなり小さくなっている。これに対し、ダイアフラム３３の中央部へ向かうほどダイアフラム３３の変位は大きくなっており、ダイアフラム３３の中心部では変位が最も大きくなっている。従って、図４に示すように、音響センサ３１では、脚片３６及びその近傍（ダイアフラム３３のコンプライアンスが小さな領域）に対向する領域では、突出長の長いストッパ４３ｂを設けてあり、それ以外の領域（ダイアフラム３３のコンプライアンスが大きな領域）に対向する領域では突出長の短いストッパ４３ａを設けている。また、ダイアフラム３３の強度や変形具合によっては、脚片３６の間の縁部分３９に対向する領域にも突出長の長いストッパ４３ｂを設けていてもよい。特に、図７に示すように、ダイアフラム３３の外周部の全体に突出長の長いストッパ４３ｂを設けてもよい。具体的に言うと、図７の例では、ダイアフラム３３の中央を中心とする円Ｃ１の内側には短いストッパ４３ａを設けてあり、円Ｃ１の外側には長いストッパ４３ｂを設けている。なお、この円Ｃ１は、突出長の異なるストッパを設けるために仮に定めた円である。
【００４５】
この音響センサ３１によれば、ダイアフラム３３の変位量が大きな箇所では短いストッパ４３ａを設けてあり、ダイアフラム３３の変位量が小さな箇所では長いストッパ４３ｂを設けているので、ダイアフラム３３のスティックを防止性能を向上させると同時にダイアフラム３３の破損耐性を向上させることができる。この理由を図８により具体的に説明する。
【００４６】
図８は、音響センサ３１のダイアフラム３３に高負荷が加わった場合（例えば、落下衝撃試験などで音響センサ３１を落下させた場合、音響センサ３１に強く息が吹き込まれた場合、音響センサ３１に強い風が吹き付けた場合、音響センサ３１に大音響が加わった場合）を表している。ダイアフラム３３のスティックは、ダイアフラム３３の変位量が大きな中央部で起こるが、バックプレート３４の中央部ではストッパ４３ａの長さが短くなっているので、ダイアフラム３３の中央部ではストッパ４３ａとの距離が比較的大きい。そのため、ダイアフラム３３に高負荷が加わってダイアフラム３３がストッパ４３ａの先端に接触したとき、ダイアフラム３３が大きく変形しているのでダイアフラム３３の弾性復元力Ｐ１が大きく、ダイアフラム３３はストッパ４３ａから離れやすくてスティックしにくくなる。
【００４７】
また、ストッパ４３ｂがストッパ４３ａと同じように短い場合には、ダイアフラム３３に高負荷が加わってダイアフラム３３が大きく変形した場合には、アンカー３８によって固定されている部分の近傍が大きく変形して応力が集中し、ダイアフラム３３が破損したり亀裂が生じたりするおそれがある（図２（Ａ）参照）。しかし、この実施形態の音響センサ３１では、ストッパ４３ｂの長さを長くしているので、ダイアフラム３３に高負荷が加わってダイアフラム３３が大きく変形しようとしたときには、図８に示すように、ダイアフラム３３がストッパ４３ｂに当ってダイアフラム３３の固定部分近傍の変形が抑えられる。その結果、ダイアフラム３３の固定部分近傍やアンカー３８に亀裂が生じたり、破損したりするのが防がれる。この結果、本実施形態の音響センサ３１によれば、従来例において問題となっていたダイアフラム３３におけるスティック耐性と破損耐性を両立させることができる。
【００４８】
また、ストッパ４３ａが短くて、ダイアフラム３３の中央部ではダイアフラム３３とストッパ４３ａとの距離が大きくなっているので、ダイアフラム３３の変位量を大きくでき、音響センサ３１におけるダイナミックレンジを広くすることができる。
【００４９】
上記作用効果から分かるように、ストッパ４３ｂは、ダイアフラム３３が大きく変形してその固定部分近傍に亀裂や疲労が生じるよりも前にダイアフラム３３がストッパ４３ｂに当たるだけの長さを必要とする。一方、ストッパ４３ｂによってダイアフラム３３の固定部分近傍を固定してはならないので、変形していないダイアフラム３３とストッパ４３ｂの先端との間には適度のギャップを必要とする。
【００５０】
また、ストッパ４３ｂの突出長は、ダイアフラム３３がストッパ４３ａとストッパ４３ｂに当接した状態において、ダイアフラム３３の固定部近傍における弾性復元力Ｐ２が、ダイアフラム３３の中央部における弾性復元力Ｐ１とほぼ同等になるように定めることが望ましい。
【００５１】
なお、特許文献２に開示された音響センサでは、図９に示すように、固定電極板１２の上面から測ったストッパ１３の先端の高さが、ダイアフラム１１の外周部で低く、ダイアフラム１１の中央部で高くなっている。しかし、特許文献２の音響センサでは、ダイアフラム１１の外周部でも中央部でもストッパ１３の突出長は同じ長さとなっている。そのため、ストッパ１３の先端の高さを、ダイアフラム１１の外周部で低く、ダイアフラム１１の中央部で高くするためには、バックプレート１４の外周部に中央部よりも低い段差部１５を形成しなければならない。その結果、段差部１５ではバックプレート１４とダイアフラム１１の間隔が狭くなるので、熱雑音の影響によって音響センサのＳ／Ｎ比が悪くなりやすい。また、段差部１５ではバックプレート１４とダイアフラム１１の間隔が狭いので、バックプレート１４とダイアフラム１１の接触面積が広くなり、音響センサの製造プロセス中や高温・高湿試験においてダイアフラム１１のスティックが発生しやすくなる。また、バックプレート１４にステップ状の屈曲部分が生じるので、高負荷の圧力が加わったとき、ステップ状の屈曲部分に応力が集中し、バックプレート１４が破損する原因となる可能性がある。さらに、ステップ状の屈曲部分が生じるので、アコースティックホールを配置する面積が小さくなる。特許文献２の音響センサでは、これらの問題が生じるおそれがあるが、本実施形態の音響センサ３１では、ストッパ４３ａ、４３ｂの突出長を異ならせているので、バックプレート３４に段差部を設ける必要がなく、引用文献２の音響センサのような問題を回避することができる。
【００５２】
つぎに、ストッパ４３ａを設ける領域とストッパ４３ｂを設ける領域との境界について説明する。いま、ダイアフラム３３の中心Ｏから脚片３６の固定点Ｑ（アンカー３８の端）までの距離がＲ（たとえば、４００μｍ）で、ストッパの突出長が全体において一定である音響センサを考える。図１０は、この音響センサにおけるダイアフラム３３の１／４の部分を示す図であって、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点は、ダイアフラム３３の中心Ｏと固定点Ｑを結ぶ対角線上において、中心Ｏからの距離ＸがそれぞれＲ／４、Ｒ／２、３Ｒ／４、７Ｒ／８の点を示す。図１１は、ダイアフラム３３の中心Ｏと固定点Ｑを結ぶ対角線上において、中心Ｏから測った距離Ｘと弾性復元力との関係を示す図である（シミュレーションによる）。弾性復元力は、ダイアフラムを撓ませて中心Ｏから半径Ｒ／４０の領域をストッパに当接させたときの各部の弾性復元力をシミュレーションにより求めたものである。図１１の丸印は、すべてのストッパの突出長を同じにした音響センサにおいて、短いストッパＳ１（たとえば、突出長が１μｍのストッパ）を設けたサンプルの場合を示す。図１１の四角印は、すべてのストッパの突出長を同じにした音響センサにおいて、ストッパＳ１の１.５倍の突出長を有するストッパＳ２を設けたサンプルの場合を示す。図１１の三角印は、すべてのストッパの突出長を同じにした音響センサにおいて、ストッパＳ１の２.５倍の突出長を有するストッパＳ３を設けたサンプルの場合を示す。また、図１１の縦軸は、弾性復元力を比率で表わしている。この弾性復元力の比率とは、各ストッパＳ１、Ｓ２、Ｓ３を有する音響センサにおける各弾性復元力Ｆを、ストッパＳ１を有する音響センサの中心Ｏにおける弾性復元力Ｆoに対する比Ｆ／Ｆoで表したものである。
【００５３】
図１１から分かるように、ストッパＳ１〜Ｓ３のいずれのサンプルの場合も、中心Ｏからの距離ＸがＲ／２の点（Ｂ点）を超えると急に弾性復元力が大きくなる。したがって、ダイアフラム３３のスティック耐性をより高めるとともにダイアフラム３３の破壊強度をより高めるためには、点Ｏを中心として半径がＲ／２を超えた領域で、ストッパの突出長を長くすることが好ましい。
【００５４】
図１２は、ダイアフラムとストッパの間隔を０.５μｍから２.５μｍまで変化させたときの、図１０のＣ点とＤ点におけるそれぞれの弾性復元力（ストッパＳ１を有する音響センサの中心Ｏにおける弾性復元力を１とする比率）を求めたものである。また、図１２に示す破線は、弾性復元力の好ましい範囲を示す。この範囲は、ストッパＳ１を有するサンプルの弾性復元力と同等の弾性復元力を持たせたうえで、ストッパの突出長を長くしてダイアフラムの強度を向上させることのできる範囲である。したがって、図１２によれば、ダイアフラムと突出長の長いストッパ４３ｂの間隔は、０.７５μｍ以上１.９５μｍ以下であることが望ましい。もっとも、点ＯからＲ／２よりも大きな距離の領域での弾性復元力が１よりも大きければよいので、場合によっては、ダイアフラムと突出長の長いストッパ４３ｂの間隔が１.９５μｍ以上であってもよい。
【００５５】
なお、ダイアフラムは上記のような略矩形状のものに限らず、たとえば円板状のダイアフラムであってもよい。図１３は、円板状のダイアフラム３３とダイアフラム３３に対向するストッパ４３ａ、４３ｂの配置を示した図である。円板状のダイアフラム３３からは脚片３６が延出しており、脚片３６の端がアンカー３８によって固定されている。したがって、ダイアフラム３３は脚片３６によって片持ち状に支持されている。このような片持ち状のダイアフラム３３が変位するときには、脚片３６及びその近傍領域に応力が集中するので、脚片３６及びその近傍領域にストッパ４３ｂを設け、ストッパの突出長を長くすることが好ましい。あるいは、図１３に示す円Ｃ２の内側に短いストッパ４３ａを設け、円Ｃ２の外側に長いストッパ４３ｂを設けてもよい。
【００５６】
図１４（Ａ）は、外周を固定された円板状のダイアフラム３３を示す。図１４（Ｂ）に示す丸印は、ダイアフラム３３の全体にストッパＳ１を対向させた場合において、ダイアフラム３３の中心Ｏと縁（固定点）Ｑを結ぶ半径上の各点における弾性復元力の大きさを表す。図１４（Ｂ）に示す四角印は、ダイアフラム３３の全体にストッパＳ２を対向させた場合である。図１４（Ｂ）に示す三角印は、ダイアフラム３３の全体にストッパＳ３を対向させた場合である。ただし、いずれの場合も、ダイアフラム３３の半径をＲとして、半径Ｒ／４０の領域がストッパに密着した変位状態を考える。
【００５７】
図１４（Ｂ）によれば、円板状のダイアフラム３３の場合も、略矩形状のダイアフラム３３の場合と同様、円板状のダイアフラム３３の半径をＲとして、半径Ｒ／２の円よりも内側に短いストッパ４３ａを設け、その外側に長いストッパ４３ａを設ければよいことがわかる（図１１参照）。
【００５８】
（実施形態１の製造方法）
つぎに、実施形態１による音響センサ３１の製造方法を、図１５及び図１６により説明する。図１５及び図１６では、いずれも製造工程途中の音響センサの一部を拡大して示す。
【００５９】
まず、図１５（Ａ）に示すように、基板３２（Ｓｉ基板）の上面全体に酸化膜５２（ＳｉＯ２）を堆積させる。ついで、図１５（Ｂ）に示すように、酸化膜５２の上にポリシリコン膜５３を堆積させ、ポリシリコン膜５３をエッチングすることによって酸化膜５２の上面にダイアフラム３３を形成する（エッチングのためのマスクの形成及び剥離の工程は説明を省略する。以下、同様）。
【００６０】
図１５（Ｃ）に示すように、酸化膜５２及びダイアフラム３３の上面全体にＳｉ酸化膜からなる第１犠牲層５４を堆積させる。ついで、短いストッパ４３ａを設けようとする位置で、ダイアフラム３３が露出するまで第１犠牲層５４をエッチングし、第１犠牲層５４にリセス５５を設ける。リセス５５を設ける際には、ダイアフラム３３がエッチングストップ層として働くので、リセス５５の深さは第１犠牲層５４の膜厚によって決まる。このとき同時に、ダイアフラム３３を囲む領域（バックプレート３４が基板３２に接する領域）に沿って、酸化膜５２が露出するまで第１犠牲層５４をエッチングし、第１犠牲層５４に比較的広い環状の開口５６をあける。
【００６１】
図１５（Ｄ）に示すように、第１犠牲層５４の上にＳｉ酸化膜からなる第２犠牲層５７を堆積させる。このとき、リセス５５が設けられている位置では、第２犠牲層５７に凹部５８が生じる。ダイアフラム３３の上方で長いストッパ４３ｂを設けようとする箇所では、第２犠牲層５７及び第１犠牲層５４をダイアフラム３３が露出するまでエッチングし、第２犠牲層５７及び第１犠牲層５４に貫通孔５９をあける。貫通孔５９をあける際には、ダイアフラム３３がエッチングストップ層として働くので、貫通孔５９の深さは第１犠牲層５４と第２犠牲層５７の膜厚の和によって決まる。また、開口５６の設けられた領域では、第２犠牲層５７及び酸化膜５２を基板３２が露出するまでエッチングし、第２犠牲層５７及び酸化膜５２に開口５６よりも幅の狭い溝６０を設ける。
【００６２】
さらに、図１６（Ａ）に示すように、第２犠牲層５７の上にＳｉ酸化膜からなる第３犠牲層６１を堆積させ、第３犠牲層６１をエッチングすることによって溝６０の内部に堆積した第３犠牲層６１を除去する。このとき、凹部５８の設けられていた箇所では、第３犠牲層６１に凹部６２が生じ、貫通孔５９の設けられていた箇所では、第３犠牲層６１に凹部６３が生じる。また、第３犠牲層６１の上面にポリシリコン膜６４を堆積させ、ポリシリコン膜６４をエッチングによりパターニングして固定電極板４０を形成する。
【００６３】
図１６（Ｂ）に示すように、第３犠牲層６１及び固定電極板４０の上にシリコン窒化膜６５を堆積させてバックプレート３４を形成する。このとき凹部６２内に堆積したシリコン窒化膜６５によってバックプレート３４の下面に短いストッパ４３ａが形成され、凹部６３内に堆積したシリコン窒化膜６５によってバックプレート３４の下面に長いストッパ４３ｂが形成される。また、シリコン窒化膜６５が溝６０内に堆積することによりバックプレート３４の支持部分が形成される。さらに、バックプレート３４をエッチングすることにより、バックプレート３４に多数のアコースティックホール４１を開口する。
【００６４】
この後、図１６（Ｃ）に示すように、アコースティックホール４１からバックプレート３４の下面側へエッチャントを導入して第３犠牲層６１、第２犠牲層５７及び第１犠牲層５４を除去し、バックプレート３４と基板３２の間に空隙部分を形成する。ただし、ダイアフラム３３の脚片３６の下面に第１犠牲層５４を一部残した状態でエッチングを停止し、残った第１犠牲層５４によってアンカー３８を形成する。図示しないが、さらに基板３２を下面側からエッチングすることによって基板３２に空洞３５を設け、音響センサ３１を完成する。
【００６５】
上記のような製造方法によれば、音響センサ３１の製造工程を増やすことなく、突出長の異なる複数種類のストッパを備えた音響センサ３１を作製することができる。しかも、短いストッパ４３ａの突出長は、第１犠牲層５４の膜厚で決まり、長いストッパ４３ｂの突出長は、第１犠牲層５４と第２犠牲層５７の膜厚の和で決まるので、設計も容易になる。
【００６６】
（実施形態２）
図１７は、本発明の実施形態２による音響センサ７１を示す断面図である。この実施形態では、ストッパ４３ｂの太さ（直径）をストッパ４３ａの太さよりも大きくしている。突出長の長いストッパ４３ｂを設けた場合には、ダイアフラム３３のストッパ４３ｂに接触する部分に応力が集中するので、ストッパ４３ｂの直径を大きくすることによって接触面積を大きくし、接触面における応力を分散させることが望ましい。
【００６７】
（実施形態３）
図１８は、本発明の実施形態３による音響センサ８１を示す断面図である。この実施形態では、ダイアフラム３３の中央部に対向する領域に短いストッパ４３ａを設け、ダイアフラム３３の外周領域に対向する箇所に長いストッパ４３ｂを設け、中央部と外周領域に挟まれた環状の領域にストッパ４３ａよりも長く、かつストッパ４３ｂよりも短いストッパ４３ｃを設けている。ストッパの突出長を３種類に増やすことにより、ダイアフラム３３の大変形時における接触箇所を増やすことができ、それによってストッパ４３ａ、４３ｂ、４３ｃやアンカー３８に集中する応力を分散させることができ、ストッパ４３ａ、４３ｂ、４３ｃやダイアフラム３３、アンカー３８などの破損を防止することができる。
【００６８】
図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）は、３種類の突出長のストッパ４３ａ、４３ｂ、４３ｃを有する音響センサ８１の製造工程の一部を示している。図１９（Ａ）は、ダイアフラム３３の上に第１犠牲層５４、第２犠牲層５７及び第３犠牲層６１を形成した段階を示す。この段階の音響センサを作製するまでの工程は、図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）の工程と同じである。ただし、第１犠牲層５４のリセス５５と第２犠牲層５７の凹部５８は、ストッパ４３ａを設けようとする箇所だけでなく、ストッパ４３ｃを設けようとする箇所にも形成する。
【００６９】
図１９（Ａ）の工程では、溝６０内の第３犠牲層６１を除去すると同時に、ストッパ４３ｃを設けようとする箇所において凹部５８内の第３犠牲層６１をエッチング除去し、第３犠牲層６１に孔８２を開口する。この結果、ストッパ４３ｃを設けようとする箇所には、ストッパ４３ａを設けようとする箇所の凹部６２よりも深い孔８２が生じている。
【００７０】
図１９（Ｂ）及び図１９（Ｃ）は、工程としては図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）と同じである。すなわち、図１９（Ｂ）に示すように、第３犠牲層６１及び固定電極板４０の上にシリコン窒化膜６５を堆積させてバックプレート３４を形成する。このとき凹部６２内に堆積したシリコン窒化膜６５によって短いストッパ４３ａが形成され、孔８２内に堆積したシリコン窒化膜６５によってストッパ４３ｃが形成され、凹部６３内に堆積したシリコン窒化膜６５によってストッパ４３ｂが形成される。また、バックプレート３４には多数のアコースティックホール４１が開口される。
【００７１】
この後、図１９（Ｃ）に示すように、第３犠牲層６１、第２犠牲層５７及び第１犠牲層５４を除去し、バックプレート３４と基板３２の間に空隙部分を形成する。ただし、ダイアフラム３３の脚片３６の下面に第１犠牲層５４を一部残した状態でエッチングを停止し、残った第１犠牲層５４によってアンカー３８を形成する。図示しないが、さらに基板３２を下面側からエッチングすることによって基板３２に空洞３５を設け、音響センサ３１を完成する。
【００７２】
なお、ストッパの突出長をさらに４段階にすることもできる。たとえば、図２０に示すように、円Ｃ３の内側には最も短いストッパ４３ａを設け、円Ｃ３と円Ｃ２の間の領域にはストッパ４３ａよりも長いストッパ４３ｄを設け、円Ｃ２と円Ｃ１の間の領域にはストッパ４３ｄよりも長いストッパ４３ｃを設け、円Ｃ１の外側には最も長いストッパ４３ａよりも長いストッパ４３ｂを設けてもよい。
【００７３】
（実施形態４）
図２１に示す音響センサ９１では、ストッパ４３の突出長を次第に変化させている。図２１においては、過度の応力集中が生じない程度にダイアフラム３３が上方へ変位したときの、ダイアフラム３３の上面の形状を２点鎖線で表わしている。各ストッパ４３は、その先端が２点鎖線のダイアフラム形状の上に位置するように突出長を次第に変化させている。このような実施形態によれば、ダイアフラム３３に高負荷が加わった場合、ダイアフラム３３を自然な形状のままでストッパ４３によって支えることができるので、ダイアフラム３３やアンカー３８に応力集中が生じにくく、破壊耐性をより一層向上させることができる。
【００７４】
（実施形態５）
図２２は、本発明の実施形態５による音響センサを説明するための図である。図２２は、ダイアフラム３３と、バックプレート３４に設けたストッパ４３ａ、４３ｂの配置を示す図である。この実施形態では、外周部（円Ｃ１の外側）に設けたストッパ４３ｂの数密度を内側（円Ｃ１の内側）に設けたストッパ４３ａの数密度よりも大きくしている。突出長の長いストッパ４３ｂを設けた場合には、ダイアフラム３３のストッパ４３ｂに接触する部分に応力が集中するので、ストッパ４３ｂの数密度を大きくすることによって接触面積を大きくし、接触面における応力を分散させている。
【００７５】
（実施形態６）
図２３は、本発明の実施形態６による音響センサ１０１を示す概略断面図である。この実施形態では、固定電極板４０の上方にダイアフラム３３を設けている。基板３２の上面には平板状のバックプレート３４を設けている。バックプレート３４の上面には、固定電極板４０が形成されている。空洞３５の上方において、バックプレート３４及び固定電極板４０には複数のアコースティックホール４１が開口されている。また、バックプレート３４の上方には、固定電極板４０と対向させるようにしてダイアフラム３３が配設されている。ダイアフラム３３は、バックプレート３４の縁に設けられたアンカー部３８ａによって支持されている。バックプレート３４の上面からは上方へ向けてストッパ４３ａ、４３ｂが突出しており、外周部のストッパ４３ｂは中央部のストッパ４３ａよりも突出長が大きくなっている。
【００７６】
（実施形態７）
図２４は、本発明の実施形態６による音響センサ１１１を示す概略断面図である。この実施形態では、基板３２の上面にプレート１１２が設けられている。プレート１１２の上面には上バックプレート３４ａが形成され、プレート１１２の下面には下バックプレート３４ｂが形成され、上バックプレート３４ａと下バックプレート３４ｂの間には空洞が形成されている。バックプレート３４と下バックプレート３４ｂの間には、エアギャップを介してダイアフラム３３が設けられている。上バックプレート３４ａの下面には固定電極板４０が設けられている。また、上バックプレート３４ａには多数のアコースティックホール４１が開口され、上バックプレート３４ａの中央部からはダイアフラム３３に向けて短いストッパ４３ａが突出し、上バックプレート３４ａの外周部からはダイアフラム３３に向けて長いストッパ４３ｂが突出している。下バックプレート３４ｂにも多数のアコースティックホール４１が開口され、下バックプレート３４ｂの中央部からはダイアフラム３３に向けて短いストッパ４３ａが突出し、下バックプレート３４ｂの外周部からはダイアフラム３３に向けて長いストッパ４３ｂが突出している。
【００７７】
この音響センサ１１１によれば、ダイアフラム３３の上方へ向かう過大な変位を制限するだけでなく、ダイアフラム３３の下方へ向かう過大な変位も制限することができるので、音響センサ１１１の破壊耐性がより向上する。
【００７８】
（実施形態８）
図２５（Ａ）は、本発明の実施形態８による音響センサ１２１を示す概略断面図である。この実施形態では、基板３２の上面に平板状のバックプレート３４を設けている。バックプレート３４の上面には、固定電極板４０が形成されている。空洞３５の上方において、バックプレート３４及び固定電極板４０には複数のアコースティックホール４１が開口されている。また、バックプレート３４の上方には、固定電極板４０と対向させるようにしてダイアフラム３３が配設されている。ダイアフラム３３は、バックプレート３４の縁に設けられたアンカー部３８ａによって支持されている。ダイアフラム３３の下面からは下方へ向けてストッパ４３ａ、４３ｂが突出しており、ダイアフラム３３の変位量の大きな領域（例えば、ダイアフラム３３の外周部）には短いストッパ４３ａを設け、ダイアフラム３３の変位量の小さな領域（例えば、ダイアフラム３３中央部の）には長いストッパ４３ｂを設けている。また、ストッパ４３ａ、４３ｂの端面と対向する箇所では、固定電極板４０に開口を設けてあり、ストッパ４３ａ、４３ｂがバックプレート３４に当接しても、ストッパ４３ａ、４３ｂが固定電極板４０に触れないようにしている。
【００７９】
図２５（Ｃ）に示すように、ストッパ４３ａ、４３ｂをバックプレート３４に設けている場合には、ストッパ４３ａ、４３ｂが絶縁性材料によって形成されるので、ストッパ４３ａ、４３ｂが帯電しやすくなり、音響センサの感度に影響を与えるおそれがある。これに対し、図２５（Ｂ）のようにストッパ４３ａ、４３ｂを導電体材料であるダイアフラム３３に設けていれば、ストッパ４３ａ、４３ｂが帯電しにくくなり、音響センサ１２１の感度の変化を防止することができる。
【００８０】
（マイクロフォンへの応用）
図２６は、本発明に係る音響センサ、たとえば実施形態１の音響センサ３１を内蔵したボトムポート型のマイクロフォン１３１の概略断面図である。このマイクロフォン１３１は、回路基板１３２とカバー１３３からなるパッケージ内に音響センサ３１と回路部である信号処理回路１３５（ＡＳＩＣ）とを内蔵したものである。音響センサ３１と信号処理回路１３５は、回路基板１３２の上面に実装されている。回路基板１３２には、音響センサ３１内に音響振動を導き入れるための音導入孔１３４が開口されている。音響センサ３１は、空洞３５の下面開口を音導入孔１３４に合わせ、音導入孔１３４を覆うようにして回路基板１３２の上面に実装されている。したがって、音響センサ３１の空洞３５がフロントチャンバとなり、パッケージ内の空間がバックチャンバとなる。
【００８１】
音響センサ３１と信号処理回路１３５は、ボンディングワイヤ１３６によって接続されている。さらに、信号処理回路１３５は、ボンディングワイヤ１３７によって回路基板１３２に接続されている。なお、信号処理回路１３５は、音響センサ３１へ電源を供給する機能や、音響センサ３１の容量変化信号を外部へ出力する機能を有する。
【００８２】
回路基板１３２の上面には、音響センサ３１及び信号処理回路１３５を覆うようにしてカバー１３３が取り付けられる。パッケージは電磁シールドの機能を有しており、外部からの電気的な外乱や機械的な衝撃から音響センサ３１や信号処理回路１３５を保護している。
【００８３】
こうして、音導入孔１３４から空洞３５内に入った音響振動は、音響センサ３１によって検出され、信号処理回路１３５によって増幅及び信号処理された後に出力される。このマイクロフォン１３１では、パッケージ内の空間をバックチャンバとしているので、バックチャンバの容積を大きくでき、マイクロフォン１３１を高感度化することができる。
【００８４】
なお、このマイクロフォン１３１においては、パッケージ内に音響振動を導き入れるための音導入孔１３４をカバー１３３の上面に開口していてもよい。この場合には、音響センサ３１の空洞３５がバックチャンバとなり、パッケージ内の空間がフロントチャンバとなる。
【符号の説明】
【００８５】
３１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１      音響センサ
３２      基板
３３      ダイアフラム
３４      バックプレート
３５      空洞
３６      脚片
３８      アンカー
３９      縁部分
４０      固定電極板
４１      アコースティックホール
４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ      ストッパ
【図１】
2015177325.tif 000003
【図２】
2015177325.tif 000004
【図３】
2015177325.tif 000005
【図４】
2015177325.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015177325.tif 000010
【図９】
2015177325.tif 000011
【図１０】
2015177325.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015177325.tif 000015
【図１４】
2015177325.tif 000016
【図１５】
2015177325.tif 000017
【図１６】
2015177325.tif 000018
【図１７】
2015177325.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2015177325.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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