(57)【要約】マイクロホン１の膜２が開示され、膜２は第１部分Ａ１と、第２部分Ａ２と、要素Ｅ１、Ｅ２とを具え、要素Ｅ１、Ｅ２は第１部分Ａ１と第２部分Ａ２とを連結する。第２部分Ａ２は、第１部分Ａ１に対して遊休位置近傍で動作するように配置され、その動作は膜２に直角な動作方向ｄｍの直進成分を少なくとも含む。要素Ｅ１、Ｅ２は、第２部分Ａ２の外縁に実質的に沿って配置され、そして遊休位置近傍の動作方向ｄｍへの動作のバネ定数を決定するために設けられている。【選択図】図３ａ
2008541644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホン用の膜であって、
第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを連結する複数の要素とを具え、
前記第２部分は、前記第１部分に対して遊休位置近傍で動作するように配置され、前記動作は、前記膜に直角な動作方向の直動成分を少なくとも含み
前記要素は、前記第２部分の外縁に実質的に沿って配置され、そして
前記要素は、前記遊休位置近傍の前記動作のバネ定数を決定するために設けられている、膜。
【請求項２】
請求項１に記載の膜であって、前記遊休位置での前記第１部分の内部の平面引張応力および平面圧縮応力を決定するために前記要素が追加して設けられている、膜。
【請求項３】
請求項１に記載の膜であって、少なくとも三つの前記要素を具えている、膜。
【請求項４】
請求項１に記載の膜であって、前記要素が螺旋状に配置されている、膜。
【請求項５】
請求項１に記載の膜であって、
少なくとも一つの前記要素が他の螺旋状に配置された前記要素と対称的な形状とされ、
または少なくとも一つの前記要素が他の螺旋状に配置された前記要素と逆向きに配置されている、膜。
【請求項６】
請求項１に記載の膜であって、前記膜は半導体からなり、
前記第１部分と、前記第２部分と、前記複数の要素とが矩形構造のみからなり、
そして前記構造は前記半導体の結晶格子と整列している、膜。
【請求項７】
請求項１に記載の膜であって、前記第１部分と、前記第２部分と、前記複数の要素とが、実質的に同一の厚みであり、かつ同一素材であり、平坦なダイ上に延在している、膜。
【請求項８】
請求項１に記載の膜であって、前記第１部分、前記第２部分、および前記複数の要素の間にスリットがガスケットとして設けられている、膜。
【請求項９】
請求項１に記載の膜であって、膜の最大振幅が膜の厚みに満たない、膜。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか記載の膜を具える、マイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロホン用の膜に関し、その膜は第１部分と、第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを連結する複数の要素とを具え、前記第２部分は遊休位置（アイドル位置）周辺で前記第１部分に対して動作方向に動作するように配置される。さらに、本発明は前述の膜を具えるマイクロホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
原理上、コンデンサマイクロホンは薄い膜またはダイヤフラムを具え、それらは背極（バックプレート）に近接して搭載される。薄い膜はその端縁で固定され、音圧がその膜に作用すると屈曲できるようにされている。その膜および背極は一緒にコンデンサを形成し、コンデンサの静電容量はその膜の前記屈曲に従って変化する。マイクロホンの使用中、コンデンサは、一般的に分極電圧またはバイアス電圧と呼ばれる直流（ＤＣ）電圧を用いて帯電される。音圧の変化により静電容量が変化すると、音圧に比例する交流（ＡＣ）電圧が直流電圧に重ね合わされ、その交流電圧がマイクロホンの出力信号として用いられる。
【０００３】
ますます小さくなる電子デバイスのサイズは、いわゆるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ；マイクロマシン技術）マイクロホンまで至り、それはマイクロホンの小型化に関して今日可能な技術的境界線を明確にする。これらのマイクロホンは、特殊な製造工程に対して特別な要求および必要性を有する。マイクロマシン化されたマイクロホンは通常、標準（サイズ）のマイクロホンより低い電圧用のものとして開発されており、普通は１０Ｖ以下の電圧用とされ、そのことが空隙も非常に小さいことの理由であり、通常は５μｍ未満の空隙で、許容可能なマイクロホンの検出感度に十分な電界強度を得る。しかし、電界強度が一定の上限を超えると膜が背極に当接して回路の短絡を起こすので、電圧は任意の値に増加することができない。確かに、この現象は膜の剛性にも依存し、剛性は使用材料の厚さおよびヤング率と共に増加する。一方、高電圧でも平坦な膜が、高感度または低ノイズレベルの各々のために望まれる。従って、マイクロホンの設計とは、常に所望の感度と膜のつぶれの脅威との間の均衡点を見出すことを意味する。従って、前述の空隙および分極電圧の具体的な値は、ＭＥＭＳマイクロホンの大きさを説明するための一例としての機能を果たすのみである。
【０００４】
図１ａは、従来技術にかかるＭＥＭＳマイクロホン１の断面を示す。初めに、シリコンダイ３が導電層で被覆され、その導電層が膜２’を形成する。この被覆の後に空洞（キャビティ）がダイ３にエッチング形成され、それによって膜２’を解放する。この構造の上には、穴５を具える背極４が設置され、絶縁体６が膜２’を背極４から電気的に分離する。任意的に、膜２’は絶縁体で作られる。この場合には、膜２’の上または下の導電層が電極として用いられる。この導電層は電磁気的障害に対する遮蔽物の役割も果たし得る。
【０００５】
使用時には、分極電圧が膜２’および導電体の背極３に加えられ、これにより、機械的な負荷を加えられて膜２’が曲げられる。図１ｂに太線で示す膜２’は、分極電圧によりシステムにバイアスをかけた後の遊休位置ＩＤＬを示す。音波により引き起こされる、膜２’の前または後ろの空気圧の変化は、膜２’の更なる屈曲をもたらす。中央の上側または下側の細線は、所定の音圧での膜２’の上死点ＵＤＣおよび下死点ＬＤＣを示す。ここで、直進動作は伴っていないことに注意しなければならない。膜２’の三つの位置はより良い視覚化のために分離されている。実際には、膜２’の外方領域は固定されていて動くことができず、膜２’が屈曲しているだけである。
【０００６】
背極３の穴５は必要な換気装置の役割を果たす。そうでなければ、膜２’の上方への動きが膜２’と背極３との間の空気を圧縮し、その圧縮空気が膜２’の動きを妨げる。
【０００７】
この従来技術の構造はいくつかの欠点を有し、第一に製造工程の結果として生じる膜２’の内部の特定の応力がある。不幸にも、この応力は予測および調整ができないため、膜２’の遊休位置も同様に不明である。結果として、一組の二つの異なるマイクロホンの間には感度に大きなばらつきができる。従って、膜２’は一組の小穴を外周領域に有し、それにより膜２’の内部応力を減らしている。図２ａは、その膜２’の平面図を示し、その左上角には穴５を有する背極４が、また下右角には穴７を有する膜２’が示されている。図２ｂは、図１ａおよび図１ｂに示すものと非常に類似しているマイクロホン１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図を示す。もちろん、穴７の大きさは一定の直径を上回ることはない。そうしなければ、これらの穴７を介した換気能力が高すぎてマイクロホン１の感度を減少させてしまうからである。それゆえ、いくつかの解決策では、これらの穴７は異なる材料で再び塞がれ、その材料は膜２’の内部の応力に影響を与えずに穴７を塞ぐものとされる。
【０００８】
第二に、その構造に起因して膜２’は異なる空気圧が作用した場合に屈曲するのみであるということがある。中央領域は外方領域より多くのＡＣ信号を提供する（ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅ）から、外方領域は事実上役に立たない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、第１段落で述べたタイプの膜および、前述した欠点を取り除いた第２段落で述べたタイプのマイクロホンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、冒頭に記載した膜が開示され、ここで、
前記第２部分は、前記第１部分に対して遊休位置近傍で動作するように配置され、前記動作は少なくとも前記膜に直角な動作方向の直動成分を含み、
前記複数の要素は、前記第２部分の外縁に実質的に沿って配置され、そして
前記複数の要素は、前記遊休位置近傍の前記動作のバネ定数を決定するために具えられている。
【発明の効果】
【００１１】
この方法によれば、マイクロホンの感度の改善が二つの相乗効果により達成される。第一に、前記第２部分の前記実質的な直進動作により、膜の中央部だけで無く外方領域もＡＣ信号を大いに提供するから、感度が劇的に増加する。本発明の文中の「少なくとも直動成分を含み」という語は、膜の若干の回転または若干の傾動、および膜の若干の屈曲のいずれも除外しない。膜への差圧の付加は、常にある量の屈曲をもたらすが、そのことは本発明にかかる膜にとっては本質的要素ではなく、または少なくとも唯一の効果ではない。膜の第２部分は非常に厚くでき、それにより機械的に安定し得る。従って、類似した薄い従来技術の膜の場合とは対照的に、被覆工程での変化は膜の機械的動作に大きな影響を与えない。膜の法線方向軸周りの膜の回転動作はマイクロホンの静電容量に影響を与えないから、本発明にかかる膜にとってはそのような回転動作は無視して良い。しかし、この記述は後で、非円形の第２部分（領域）のための観点に取り入れられる。複数の膜を用いる場合は、傾動も起こり得る。しかし、この効果は一定の限界に保たれる。というのは先と同様に、膜の特定の部分が他の部分より著しく多くのＡＣ信号を提供するからである。
【００１２】
第二に、感度を劇的に増加させる効果は、第１部分（領域）と第２部分（領域）とを接続する複数の要素の特別な配置による。通常、そのような要素は、もし存在するのであればだが、第２部分から第１部分に向けて放射状に突出する。これは例えば、図２ａに示す配置のような場合であり、この場合には、穴の間の部分が第１および第２部分を接続する要素のように解釈される。更なる例は、２００３年７月１７日に公開された米国特許出願公開第２００３／０１３３５８８号明細書に示されている。この文献では、前記要素が前記第２部分の角から放射状に突出している。
【００１３】
一方、２００３年５月３０日に公開された国際公開第０３／０４５１１０号パンフレットは、膜の第１および第２部分を接続する、接線方向に配置された要素を開示するが、しかし、前記要素は遊休位置周辺での膜の直進動作のバネ定数を決定するために備えられたのではない。バイアス電圧を用いて膜は突起部上に引かれ、その突起部が膜と背極との間の空隙を決める。音圧が膜に加えられた場合に、その膜は図１ｂに示す膜と同様に屈曲する。
【００１４】
本発明の文中の「外縁に実質的に沿って」という語は、要素の有効な部分は第２部分と平行に配置され、または接線方向から大きく逸脱しない角度を持って配置されるということを意味する。好適には、その角度は４５°未満である。より好適には、その角度は３０°未満である。さらに好適には、その角度は１０°未満である。「有効な部分」とは、好適には一要素の全長の５０％を上回る部分を意味する。より好適には、一要素の全長の７０％を上回る部分を意味する。最も好適には、一要素の全長の９０％を上回る部分を意味する。
【００１５】
結論として、本発明は最小サイズの膜で最大の出力をもたらすという膜を提供する。
【００１６】
前記遊休位置での前記第２部分の平面引張および／または圧縮応力の決定のために前記要素が追加して備えられた場合には、特別な利点となる。ここでその要素は、前記第２部分から接線方向に突出するアームに特に設けられて、膜に直角な動きのバネ定数、および前記遊休位置での前記第２部分の内部の平面引張および圧縮応力を決定する。前者は膜に直角な方向に屈曲することによる。また、後者は膜の平面内で屈曲することによる。アームの高さ、幅および長さの変更により、双方の機能が独立に達成される。この要素を特別な形状とすることで、より複雑な挙動が達成される。
【００１７】
前記膜が少なくとも三つの連結要素を具える場合には、有利である。この方法によれば、程度の差はあるが膜の直進動作が達成される。少なくとも、傾斜する傾向は大幅に減少する。しかし、本発明はどんな数の複数の連結要素とも相関している点に注意しなければならない。
【００１８】
更なる利点は、前記要素が螺旋状に配置された場合に生じる。発明の文中の「螺旋」とは、円形構造のものだけでなく、前記膜の第２部分のどの形状を選んでも良い。つまり、全ての要素は同じ方法で配置され、換言すれば、全ての要素は時計回りまたは反時計回りに突出する。前記要素が屈曲する前記動作において第１部分の平面上の要素の突出が短くされているから、前記動作方向への第２部分の動作は常に回転成分を含む。したがって、全体として第２部分は螺旋運動に従って動く。この点において、先と同様に膜または第２部分のそれぞれの屈曲は除外されないことに留意しなければならない。
【００１９】
追加的な利点は、少なくとも一つの要素が他の螺旋配置された要素に関して対称形状の場合、または少なくとも一つの要素が他の螺旋配置された要素に関して逆の配置の場合にある。この手段は著しくまたは完全に膜の回転傾向を減らす。そのような回転は、特に螺旋配置された要素だけを有する膜が励起された場合に明白に生ずる。このことは、第１部分と前記要素との間および第２部分と前記要素との間の自由空間が比較的大きく、そして程度の差はあるが第２部分が環状の場合には、軽微な問題であるが、しかし小さなスリットが膜の回転の可能性を劇的に減らすような小さな構造にとっては、大きな問題となり得る。
【００２０】
さらに、膜が半導体よりなる場合には、本発明の膜の別の有利な実施態様が達成される。半導体層の製造は良く知られている工程である。従って、膜を比較的容易に製造することができる。
【００２１】
前記第１部分、前記第２部分、および前記複数の要素が角型構造だけから成り、そして前記構造が前記半導体の結晶格子と整列している場合には特別な利点を有する。結晶格子のために、エッチングが容易なものとして角型構造が好まれる。従って、膜の構造は半導体の結晶格子と整列すべきである。
【００２２】
さらに別の有利な本発明の実施態様が膜によって達成され、そこでは、前記第１部分と、前記第２部分と、前記複数の要素とが実質的に同一の厚み、同一素材で、平坦なダイに存在する。この方法によれば、単に一定厚みの層が基板上に設置される。膜の形状は最終的にエッチングをして作られる。エッチング工程は全ての構造部分に同じ時間がかかるから、エッチング工程にとっても、層が一定厚みであることは利点となる。
【００２３】
前記第１部分、前記第２部分、および前記複数の要素の間にスリットがあり、それらのスリットはガスケットとして設けられている場合、それは更なる利点となる。前記第１部分と前記要素との間、および前記第２部分と前記要素との間の自由空間が原理的に換気を可能とするから、そのサイズは一定の限界を上回るべきではない。前記スリットは通常、空気圧の遅い変化が前記スリットにより妨害されずに均一化され、一方でスリットは早い変化に対する障壁として働くので、到着した音波に対してハイパスフィルタを形成する。スリットを細くすればする程、換気に対する抵抗が高くなる。従って、スリットのサイズは所望の膜またはマイクロホンのそれぞれの特性に応じて選択し得る。回転しない膜を仮定すれば、これらのスリットは膜の動作全体に渡って換気に対し同じ断面積を有する。従って、通風する空気のためのスリットの長さを変化させると、前記スリットの流体抵抗は膜の振幅とともに直線的に変化する。
【００２４】
最後に、膜の最大振幅が膜の厚み未満の場合に利点がある。前記スリットの断面積の劇的な増加を避け、ひいては前述のハイパス特性の著しい変化を避けるために、膜の最大振幅は膜の厚みを上回るべきではない。膜の厚みに対して振幅を低減すれば、音響挙動への影響を低減できる。しかし、特定の周波数でのマイクロホンの感度は何れにしても音圧に依存し、それは前に定めた物理的事情のせいである。空気圧差が加えられた場合に膜が大きく屈曲しないと仮定すれば、特定の空気圧差または特定の音圧での膜の最大振幅はそれぞれ、膜の前記第１および第２部分を連結する要素の剛性に依存する。
【００２５】
この点において、膜に関して記載された利点も加えて多様な膜の実施態様が、発明にかかる膜を具える発明にかかるマイクロホンに適用できることに留意しなければならない。本発明のこれらのおよび他の態様は、以下に記載された実施例を参照することで明らかになり、そして理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、限定されない実施例の形で、図示された実施態様を参照して非常に詳細に以下に記載される。
【００２７】
図は概要を描いたものであり、現実の縮尺比ではなく、そして異なる図中の同一符号は対応する要素を示す。真の発明概念から逸脱することなく代替的で、しかし均等の本発明の実施例が可能であり、そして本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定されるということは、当業者にとって明確である。
【００２８】
図３ａは、本発明にかかる膜２の第１実施例の平面図を示し、膜２は、第１部分Ａ１と、第２部分Ａ２と、二つの要素Ｅ１、Ｅ２とを具え、二つの要素Ｅ１、Ｅ２は有効長ｌを有して、前記第１部分Ａ１と前記第２部分Ａ２とを連結している。二つの要素Ｅ１、Ｅ２は螺旋状に配置され、そして第２部分Ａ２から反時計回りに突出する。第２部分Ａ２は幅ｇと長さｈとを有する。この構造は二つのＵ字状スリットＳ１、Ｓ２をエッチングすることにより製造され、スリットＳ１、Ｓ２は第２部分Ａ２を第１部分Ａ１から解放すると同時に、二つの要素Ｅ１、Ｅ２を形成する。要素Ｅ１、Ｅ２の大部分が第２部分Ａ２に平行に配置されることは容易に見てとれる。最後に、図３ａに動作方向ｄｍが示され、その動作方向ｄｍは平坦な膜２から直角に突出する方向である。
【００２９】
図３ｂは、二つのスリットＳ１、Ｓ２をエッチングした後に、図に矢印で示されるｘ方向への平面引張応力σｘおよびｙ方向への平面引張応力σｙが膜２の内部に生じている場合の、図３ａの膜２を示し、第２部分Ａ２が第１部分Ａ１から解放される時に、二つの要素Ｅ１、Ｅ２のみならず第２部分Ａ２も図示のように変形するが、これは構造が内部応力によって小さくなるからである（要素Ｅ１、Ｅ２に作用しているｘ方向の力Ｆｘも参照のこと）。同時に第２部分Ａ２が、第１部分Ａ１に対して向きを変える。その結果、平面引張応力σｘ、σｙが特定の限界まで減少し、その限界は二つの要素Ｅ１、Ｅ２の機械的剛性に依存する。要素Ｅ１、Ｅ２の剛性は要素Ｅ１、Ｅ２の形状によって十分に定まるから、前記限界は容易に決定され得る。簡単に言うと、要素Ｅ１、Ｅ２を短くまた太くする程、剛性が高まり、そして応力限界が高まる。二つのスリットＳ１、Ｓ２を形成するエッチング工程は機械的に十分制御されるので、その結果、膜２の音響挙動は高度に再現性がある。
【００３０】
図３ｃはダイ３上で遊休（アイドル）位置にある図３ａの膜２のＣ−Ｃ’線に沿う横断面を示す。背極および絶縁体は簡素化の目的で省略されている。容易に見てとれるように、膜２は一定厚みｄの層よりなる。
【００３１】
図３ｄはダイ３上で励起位置にある図３ａの膜２のＣ−Ｃ’線に沿う横断面を示す。第２部分Ａ２は振幅ｓで動作方向ｄｍへ向かって上方へ動いている。二つの要素Ｅ１、Ｅ２は幅ｂを有し、その結果、同様に上方へ屈曲する（要素Ｅ１、Ｅ２の端部に作用する動作方向ｄｍの力Ｆｍ参照のこと）。動作方向ｄｍのバネ定数は先と同様に二つの要素Ｅ１、Ｅ２の形状により十分に決定される。要素Ｅ１、Ｅ２を短くまた太くする程、バネ定数が高まる。第２部分Ａ２が動作方向ｄｍへ動いた場合、第１部分Ａ１の平面上の要素Ｅ１、Ｅ２の突出は短くなる。従って、動作方向ｄｍへの第２部分Ａ２の制御された直進動作とともに、法線方向軸周りの回転が生ずる。さらに、第２部分Ａ２は空気圧により一定の範囲まで上方に屈曲し得る。しかし、第２部分Ａ２は比較的堅いと仮定されているので、この効果は図３ｄには示されていない。最後に、第２部分Ａ２は二点のみで支持されているので、容易に傾くことができる。
【００３２】
以下の近似式が、動作方向ｄｍのバネ定数、並びに結果として生じる膜２の第２部分Ａ２の内部の平面引張および／または圧縮応力σｘ、σｙを求めるために計算される。双方の場合において、要素Ｅ１、Ｅ２は単純な屈曲棒のように作用すると仮定される。バネ定数の計算のために、要素Ｅ１、Ｅ２の単独での屈曲ひいては第２部分Ａ２の振幅ｓが以下の数式（１）で定義される。
【数１】
2008541644.tif 000003
ここで、Ｆｍは屈曲を引き起こす動作方向への力、ｌは要素Ｅ１、Ｅ２の単独での有効長、Ｅは使用材料のヤング率、そしてＩは要素Ｅ１、Ｅ２の単独での慣性モーメントである。バネ定数は要素Ｅ１、Ｅ２の両方に起因する力Ｆｍと振幅ｓとの間の比で定義され、以下の数式（２）のようになる。
【数２】
2008541644.tif 000004
【００３３】
動作方向ｄｍへの動作に関して、対応する慣性モーメントは以下の数式（３）のようになる。
【数３】
2008541644.tif 000005
従って、動作方向ｄｍへの動きのバネ定数は数式（４）で得られる。
【数４】
2008541644.tif 000006
【００３４】
以下において、結果として生じる第２部分Ａ２の内部の平面引張応力が計算され、そこではｘ方向の応力σｘのみを考慮した大まかな近似がされており、その平面引張応力は以下の数式（５）で定義される。
【数５】
2008541644.tif 000007
ここで、ｈはｘ方向への第２部分Ａ２の長さ、Δｈはその縮み、σ０はスリットＳ１、Ｓ２のエッチング前のｘ方向の内部応力、そしてσｘは第２部分Ａ２の解放後のｘ方向への応力である。従って、縮みΔｈの方程式は以下の数式（６）のように得られる。
【数６】
2008541644.tif 000008
【００３５】
全縮みΔｈの半分は要素Ｅ１、Ｅ２の単独でのｘ方向への屈曲と等しく、以下の数式（７）のようになる。
【数７】
2008541644.tif 000009
【００３６】
要素Ｅ１、Ｅ２に単独に作用するｘ方向の力は数式（８）のようになる。
【数８】
2008541644.tif 000010
従って、以下の数式（９）〜（１２）の方程式が得られる。
【数９】
2008541644.tif 000011
2008541644.tif 000012
2008541644.tif 000013
2008541644.tif 000014
【００３７】
対応する慣性モーメントは数式（１３）のようになる。
【数１０】
2008541644.tif 000015
従って、ｘ方向への応力は、数式（１４）のようになる。
【数１１】
2008541644.tif 000016
分母（分数の除数）が常にｌより大きいので、内部応力σｘが減少することは明らかである。動作方向のバネ定数、および結果として生じる平面引張および／または圧縮応力のために数式（４）、（１４）を対比すると、以下のようになる。
【数１２】
2008541644.tif 000017
2008541644.tif 000018
当業者は、そこに更にバネ定数Ｆｍ／ｓおよび応力σｘの独立した定義について独立した変数があることが容易に理解できる。しかし、上記の式は大まかな近似を示すだけである。実際には、引っ張り、圧縮、屈曲、せん断、およびねじりが、要素Ｅ１、Ｅ２または第２部分Ａ２にそれぞれ重ね合わされ得て、その結果として機械的負荷の正確な計算が複雑化される。従って、有限要素法を基礎としたコンピュータモデルを前記計算のために使用することは有用である。
【００３８】
図４は、本発明にかかる膜２の他の実施例を示し、この膜２は第１部分Ａ１と、第２部分Ａ２と、四つの要素Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４とを具え、四つの要素Ｅ１〜Ｅ４は前記第１部分Ａ１と前記第２部分Ａ２とを連結している。本実施例において四つの要素Ｅ１〜Ｅ４は、螺旋状に配置されて第２部分Ａ２から時計周りに突出する。先の実施例と同様に、その構造はスリットをエッチングすることにより作られ、本実施例においては四つのスリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４がエッチングされている。この図および更に他の図においてスリットは比較的小さいと推定され、そのため単線のみで示している。
【００３９】
図５は、膜２の一実施例を示し、この膜２は図４に示されるものと非常に似ている。唯一異なる点は、第１要素Ｅ１’が他の要素Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４と逆に配置されており、換言すれば、第１要素Ｅ１’は第２部分Ａ２から反時計回りに突出している。その結果、第２部分Ａ２が動作方向ｄｍに動いた場合に第２部分Ａ２が回転する傾向は劇的に減少し、その劇的な減少は空気の換気に程度の差はあるが安定した状態をもたらす。
【００４０】
図６は、膜２の更に別の実施例を示す。本実施例では第１部分Ａ１と第２部分Ａ２とが、第２部分Ａ２から時計回りに突出する四つの要素Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、および第２部分Ａ２から反時計周りに突出する四つの要素Ｅ１’、Ｅ２’、Ｅ３’、Ｅ４’により連結されている。この方法によれば、動作方向ｄｍへの動作による第２部分Ａ２の回転が避けられる。その構造は八つのスリットＳ１〜Ｓ８により作られる。角で交差する一対の要素（例えばＥ１とＥ１’）または長い側面にある一対の要素（例えばＥ１とＥ２’）も、単独の対称形状の要素として見ることができることに留意しなければならない。
【００４１】
図７は、膜２の一実施例を示し、この膜２は図６に示すものと非常に類似している。唯一異なる点は、図６に示す実施例と対比してＬ字状のスリットＳ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８の外側に直線スリットＳ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７が配置されていることである。
【００４２】
図８は、本発明を円形状の膜２に適用したものを示す。ここで、第１部分Ａ１と第２部分Ａ２とは三つの要素Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３で連結され、要素Ｅ１〜Ｅ３は第２部分Ａ２から時計回りに突出している。要素Ｅ１〜Ｅ３は互いに１２０°ずれている。三つのスリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３が、図示の構造をエッチングするのに必要である。動作方向ｄｍへの動作による第２部分Ａ２の回転は、この特別な場合には、構造がスリットの端部に当接する角を持たないことを意味する円形構造に起因して、支障をより少なくする。
【００４３】
最後に、図９は、多角形状の構造に適用した本発明を示す。図９に六角形の膜２を示す。ここで、第１部分Ａ１と第２部分Ａ２とは、第２部分Ａ２から時計周りに突出する六つの要素Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、および第２部分Ａ２から反時計回りに突出する六つの要素Ｅ１’、Ｅ２’、Ｅ３’、Ｅ４’、Ｅ５’、Ｅ６’により連結されている。この方法によれば、先の実施例と同様に動作方向ｄｍへの動作による第２部分Ａ２の回転が阻止される。ここでは簡素化の目的でスリットに参照符号は付されていない。先の実施例と同様に、角で交差する一対の要素（例えばＥ１、Ｅ１’）または長側面にある一対の要素（例えばＥ１’とＥ２）は、単独の対称構造の要素のように見ることができる。
【００４４】
本発明は、たとえ対照的な実施例が図示されているとしても、もちろん細長い形状にも適用できることに留意しなければならない。従って、本発明の範囲はそれぞれ、四角形、円形、または等辺多角形だけでなく、一般的な長方形、楕円形、または不規則な多角形の膜または第２部分にも及ぶ。ある形状の選択は、多くの場合デバイス中の自由空間と同様に目的にも依存し、そのデバイスは発明にかかるマイクロホンに確保されているものである。
【００４５】
最後に、上述の実施例は発明を限定するというよりはむしろ説明し、そして当業者は添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲から逸脱することなく多くの他の実施例を設計することが可能である。特許請求の範囲において、括弧でくくられたどの参照記号も特許請求の範囲を限定するように解釈されない。「具える」および「備える」並びにそれに類似する語は、どの請求項または明細書全体に記載された以外の他の要素または工程の存在を排除するものではない。要素の単数形の言及はその要素の複数形の言及を排除せず、そして複数形の言及は単数形の言及を排除しない。装置の請求項中に列挙された複数の手段のうちいくつかは、ハードウェアの同一の品目により具体化され得る。特定の手段は互いに異なる従属項で記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが利点として用いることができないことを示さない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１ａ】従来技術にかかるＭＥＭＳコンデンサマイクロホンを示す横断面図である。
【図１ｂ】図１ａの膜の屈曲を示す参考図である。
【図２ａ】応力解放構造を有する従来技術にかかる膜を示す平面図である。
【図２ｂ】図２ａの膜の横断面を示す横断面図である。
【図３ａ】二つの螺旋連結要素を有する本発明にかかる膜を示す平面図である。
【図３ｂ】応力解放後の図３ａの膜を示す平面図である。
【図３ｃ】不使用状態にある図３ａの膜の横断面を示す横断面図である。
【図３ｄ】励起位置にある図３ａの膜の横断面を示す横断面図である。
【図４】四つの螺旋連結要素を有する本発明にかかる膜を示す平面図である。
【図５】逆配置された連結要素を有する膜を示す平面図である。
【図６】対称形状の連結要素を有する膜を示す平面図である。
【図７】対称形状の連結要素を有する他の膜を示す平面図である。
【図８】円形の本発明にかかる膜を示す平面図である。
【図９】六角形の本発明にかかる膜を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  マイクロホン
２、２’  膜
３  ダイ
４  背極
５  穴
６  絶縁体
７  穴
Ａ１  第１部分
Ａ２  第２部分
Ｅ１〜Ｅ６  要素
Ｅ１’〜Ｅ６’  要素
Ｓ１〜Ｓ８  スリット
ｄｍ  動作方向
【図１ａ】
2008541644.tif 000019
【図１ｂ】
2008541644.tif 000020
【図２ａ】
2008541644.tif 000021
【図２ｂ】
2008541644.tif 000022
【図３ａ】
2008541644.tif 000023
【図３ｂ】
2008541644.tif 000024
【図３ｃ】
2008541644.tif 000025
【図３ｄ】
2008541644.tif 000026
【図４】
2008541644.tif 000027
【図５】
2008541644.tif 000028
【図６】
2008541644.tif 000029
【図７】
2008541644.tif 000030
【図８】
2008541644.tif 000031
【図９】
2008541644.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成19年12月3日(2007.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
請求項１に記載の膜であって、前記遊休位置での前記第２部分の内部の平面引張応力および平面圧縮応力を決定するために前記要素が追加して設けられている、膜。
【国際調査報告】
2008541644.tif 000033
2008541644.tif 000034