(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトレットコンデンサと、前記エレクトレットコンデンサから得られる信号を増幅して出力する機能をもつ半導体素子とが内蔵され、前記エレクトレットコンデンサの静電容量の変化によって所定の物理量を検出可能であるとともに、光検出機能を備えたエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記半導体素子が光電変換部を具備し、前記光電変換部に光を導くことによって光電変換による電気信号を生じさせ、その電気信号を、前記半導体素子から、前記エレクトレットコンデンサの静電容量の変化により生じた電気信号と区別して出力し、前記エレクトレットコンデンサを構成する振動板に音を導くための音孔の少なくとも一部が前記半導体素子の前記光電変換部と重なりを有するように配置されたエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項２】
請求項１に記載のエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記振動板が光透過性材料により形成され、前記音孔ならびに前記振動板を経由して光が前記半導体素子の前記光電変換部に導かれるエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項３】
エレクトレットコンデンサと、前記エレクトレットコンデンサから得られる信号を増幅して出力する機能をもつ半導体素子とが内蔵され、前記エレクトレットコンデンサの静電容量の変化によって所定の物理量を検出可能であるとともに、光検出機能を備えたエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記半導体素子が光電変換部を具備し、前記光電変換部に光を導くことによって光電変換による電気信号を生じさせ、その電気信号を、前記半導体素子から、前記エレクトレットコンデンサの静電容量の変化により生じた電気信号と区別して出力し、
前記半導体素子は実装基板上に実装され、また、前記実装基板の少なくとも一部が光透過性の材料で形成され、かつ、前記半導体素子の前記光電変換部は、前記実装基板の前記光透過性の材料からなる部分から入射する光を受光しうるように配置されたエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項４】
請求項２記載のエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
光透過性のフィルタをさらに設け、このフィルタ、前記音孔、ならびに前記振動板を経由して前記半導体素子の前記光電変換部に、光が入射されるようにしたエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項５】
請求項３記載のエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記半導体素子の前記光電変換部に、前記実装基板の前記光透過性の材料からなる部分からの光以外の光が入射するのを防止するように、遮光性を有するフィルタが設けられるエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか記載のエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記半導体素子は、実装基板にベアチップ実装されたエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか記載のエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記半導体素子は、その少なくとも一部が光透過性の材料からなるモールド材によりモールドされているエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項８】
請求項１記載のエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記エレクトレットコンデンサを構成する振動板の少なくとも一部が光透過性材料により形成されたエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項９】
請求項１記載のエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記エレクトレットコンデンサはＭＥＭＳチップで構成されたエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【請求項１０】
請求項９記載のエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、
前記半導体素子は前記ＭＥＭＳチップを構成する基板上に集積化されたエレクトレットコンデンサ型複合センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音・振動・圧力・加速度等の物理量ならびに光（という物理量）を単体で検出することが可能なエレクトレットコンデンサ型複合センサ（マイクロホンを含む）に関する。
【背景技術】
【０００２】
音・振動・圧力・加速度等の物理量、ならびに、光という物理量を検出可能な、多変量検出センサは、例えば、特許文献１に記載されている。
この特許文献１に記載されている多変量検出センサでは、エレクトレットコンデンサと光センサを組み合わせて利用する。
すなわち、音・振動・圧力・加速度などの物理量は静電容量の変化を電圧に変換するなどし、これに基づいて各パラメータの物理量を検出する。また、光という物理量に関しては、エレクトレットコンデンサ型センサとは別のセンサを用いて検出している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５４１９９号公報（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、以下の２つの不都合が生じる場合がある。
（１）従来構造のエレクトレットコンデンサ型センサ単体では、音・振動・圧力は検出できるが、同時に光を検出することができない。
（２）したがって、光も検出する場合には、別のセンサを組み合わせて使用する必要がある。例えば、光を熱量に変換し、これを圧力に換算するセンサを設け、その圧力の値をエレクトレットコンデンサ型センサにより検出して出力することができる。しかし、この場合、光から熱に変換することは非常に変換効率が悪く、少量の光の検出は困難である。また、構造が複雑化、大型化する傾向も生じる。
【０００５】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、単体のセンサによって、音・振動・圧力・加速度と共に光も検出することができる、小型、薄型、軽量の複合センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のエレクトレットコンデンサ型複合センサは、エレクトレットコンデンサと、このエレクトレットコンデンサから得られる信号を増幅して出力する機能をもつ半導体素子とが内蔵され、前記エレクトレットコンデンサの静電容量の変化によって所定の物理量を検出可能であり、さらに光も検出可能であるエレクトレットコンデンサ型複合センサであって、前記半導体素子は光電変換部を具備し、その光電変換部に光を導くことによって光電変換による電気信号を生じさせ、その電気信号を、前記半導体素子から、前記エレクトレットコンデンサの静電容量の変化により生じた電気信号と区別して出力し、前記エレクトレットコンデンサを構成する振動板に音を導くための音孔の少なくとも一部が前記半導体素子の前記光電変換部と重なりを有するように配置されたことを特徴とする。
【０００７】
エレクトレットコンデンサ型センサでは、エレクトレットコンデンサの静電容量の変化を電気信号（電流、電圧）に変換し、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の出力段の半導体素子により増幅して出力するのが通常である。本発明では、この半導体素子に着目し、この半導体素子の一部に光反応部（ＰＮ接合、ＰＩＮ接合のように、光電変換によって光起電力を生じさせる機能的な半導体面）を設け、これによって、光の同時検出を可能とする。また、エレクトレットコンデンサの静電容量を十分に小さく設定することによって、そのエレクトレットコンデンサによる電圧変化のレベルを十分に小さくすることができる。一方、光照射によって生じる光起電力の電圧レベルを十分に大きく設定すれば、エレクトレットコンデンサによる電圧変化のレベルと光起電力の電圧レベルとは区別可能である。すなわち、特別な識別作業をすることなく、各々の信号を独立のパラメータとして検出することが可能となる。また、半導体素子の一部を光検出用のセンサとして兼用するため、部品点数の増加がなく、センサ全体の構造の複雑化、大型化を招くことがない。
【０００８】
また、本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、前記振動板が光透過性材料により形成され、前記音孔ならびに前記振動板を経由して光が前記半導体素子の前記光電変換部に導かれるものを含む。
【０００９】
エレクトレットコンデンサ型センサに必須の要素である音孔を、光導入孔としても利用し、かつ、振動板（振動膜）を光透過性材料で構成し、光を、音孔と振動板を経由して、無理なく半導体素子の光電変換部に導くものである。これによって、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出することができ、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することが可能である。
【００１０】
本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、前記半導体素子は実装基板上に実装され、また、前記実装基板の少なくとも一部が光透過性の材料にて形成され、かつ、前記半導体素子の前記光電変換部は、前記実装基板の前記光透過性の材料からなる部分から入射する光を受光し得る位置に配置される。
【００１１】
実装基板の少なくとも一部を光透過性の材料にて構成し、実装基板側から光を入射させるようにしたものである。この構成によれば、実装基板の材料を選定することによって、光の透過度を調節し、実装基板側からの光を基板を通過して光を検出することができ、その検出感度を調節することができる。また実装基板のレイアウトによっても光の透過度を変えることができ、検出感度を調節することができる。この結果、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することができる。
【００１２】
本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、光透過性のフィルタをさらに設け、このフィルタ、前記音孔ならびに前記振動板を経由して前記半導体素子の前記光電変換部に、光が入射されるようにしたものを含む。
この構成によれば、フィルタによって、異物の侵入を防ぐことができ、また、フィルタの通気度・光透過度を調整することによって、音響特性・光検出特性の検出感度を調節することが可能となる。この結果、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出可能となり、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することが可能となる。
【００１３】
また、本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、前記半導体素子の前記光電変換部に、前記実装基板の前記光透過性の材料からなる部分からの光以外の光が入射するのを防止するための、遮光性を有するフィルタが設けられたものを含む。
この構成によれば、フィルタによって異物の侵入を防ぐことができる。また、フィルタによって、不要な光（すなわち、実装基板側から入射する光以外の光であり、具体的には、音孔側から侵入する光である）が光電変換部に到達するのを阻止することができる。これによって、実装基板（プリント基板等）側からの光のみを確実に検出することができる。従って実装基板側からの光であるかどうかなど、光入射方向の検知も可能である。この結果、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出することができ、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することができる。
【００１４】
また、本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、前記半導体素子は、実装基板にベアチップ実装されたものを含む。
この構成によれば、半導体素子の光反応面など、光電変換部に、効率よく光を検出することができる。また、モールド樹脂が必要でない分、小型化が可能である。したがって、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することができる。
【００１５】
また、本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、前記半導体素子は、その少なくとも一部が光透過性の材料からなるモールド材によりモールドされたものを含む。
この構成によれば、光透過性のモールド部分量またはモールド材料の光透過性の透過度を適切に調整することで光検出を行い、光検出の感度を制御することができる。結果、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することができる。
【００１６】
また、本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、前記エレクトレットコンデンサを構成する振動板の少なくとも一部が光透過性材料により形成されたものを含む。
この構成によればケースまたは電極の孔から進入した光が振動板を通して、半導体素子まで光を透過することができる。また、振動板の光透過度を導体材料の膜厚量を制御するなどして調整することによって、光検出感度を調整することができる。この結果、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することができる。
【００１７】
また、本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、エレクトレットコンデンサをＭＥＭＳチップで構成したものを含む。
この構成によれば、更なる小型化を図ることが可能となる。
【００１８】
また、本発明は、上記エレクトレットコンデンサ型複合センサにおいて、半導体素子を前記ＭＥＭＳチップを構成する基板上に集積化したものを含む。
この構成により、さらなる小型化をはかることができるとともに、半導体素子とＭＥＭＳチップとの接続も不要となり、半導体素子の光電変換部の大面積化をはかることができ感度の向上をはかることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、従来のコンデンサ型センサ単体では検出できなかった光のパラメータを、静電容量の値ではなく、電流値（あるいは電圧値）から検出できるようになる。
また、光を検出する際、コンデンサ部の静電容量(又は電圧)の値から独立した特性値である半導体素子の電流値を取得することで正確に且つ他のパラメータとの識別作業が不要であり、容易に光を検出することが可能となる。
また、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持可能である。
【００２０】
また、音孔を、光導入孔としても利用し、かつ、振動板（振動膜）を光透過性材料で構成することによって、光を、音孔と振動板を経由して、無理なく半導体素子の光電変換部に導くことが可能となる。
また、実装基板の少なくとも一部を光透過性の材料にて構成し、実装基板側から光を入射させるようにすることによって、実装基板にて光の透過度を調節することができ、その検出感度を調節することもできる。また、実装基板のレイアウトによっても光の透過度を変えることができ、検出感度を調節することが可能となる。
【００２１】
また、音孔または半導体素子を覆うような光透過性のフィルタを設けることによって、異物の侵入を防ぐことができる。また、フィルタの通気度、光透過度を調整することによって、音響特性・光検出特性の検出感度を調節することが可能となる。
また、実装基板側から光を入射させる場合、不要光を阻止するための遮光性のフィルタを設けることによって、実装基板側からの光のみを確実に検出することができるようになる。従って実装基板側からの光であるかどうかなど、光入射方向の検知も可能となり、また、異物の侵入を防ぐことも可能となる。
【００２２】
また、半導体素子をベアチップ実装することによって、半導体素子の光電変換部（光反応面）に、効率よく光を検出することができる。また、モールド樹脂が必要でない分、小型化が可能となる。
【００２３】
また、半導体素子に透明モールドパッケージを適用することによって、光検出感度を調整することが可能となる。すなわち、光透過性のモールド部分量またはモールド材料の光透過性の透過度を適切に調整することによって、光検出感度を、最適化することができる。
【００２４】
また、振動板（振動膜）を透明化することによって、その振動板を経由して、半導体素子まで光を無理なく透過することができ、また、振動板の光透過度を導体材料の蒸着量を制御するなどして膜厚を調整することによって、光検出感度を調整することも可能となる。
本発明によって、コンデンサ型センサの内部の振動板の変位量により検出できる音・振動・加速度などに加え、半導体素子中の光起電力による電流値等を取得して光も検出できるようになり、音・振動・圧力・加速度・光を単体で検出可能な、小型、薄型かつ軽量の複合センサを実現することができる。
【００２５】
また、エレクトレットコンデンサをＭＥＭＳチップで構成することによって、更なる小型化を図ることが可能となる。
【００２６】
さらにまた、半導体素子を前記ＭＥＭＳチップを構成する基板上に集積化することにより、さらなる小型化をはかることができるとともに、半導体素子とＭＥＭＳチップとの接続も不要となり、半導体素子の光電変換部を多く露出することができ感度の向上をはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明のエレクトレットコンデンサ型複合センサの構成の一例（音孔ならびに光透過性の振動板を介して光を導く構成）を示す断面図である。
図示されるように、図１のエレクトレットコンデンサ型複合センサは、ケース１１と、電極２１と、孔部（音孔かつ光導入孔）２２と、スペーサ（ギャップ部）３１と、振動板（振動膜）４１と、振動板リング（振動板保持部）４２と、プリント基板（実装基板）６と、半導体素子６１と、を有する。
【００２８】
そして、半導体素子６１の表面の一部には、光電変換部（光電変換機能をもつ光反応面）６２が設けられ、かつ、孔部２２の一部が光電変換部６２と重なりを有しており、また、振動板（振動膜）４１が光透過性を有している。これにより、孔部（音孔）２２と振動板４１を経由して、光を、無理なく光反応面６２に導くことができるようになっている。
【００２９】
振動板（振動膜）４１を透明化することによって、半導体素子まで光を導くことができるようになると共に、振動板４１の光透過度を導体材料の膜厚（蒸着量）を制御するなどして調整することによって、光検出感度を調整することも可能となる。
【００３０】
ケース１１は、プリント基板６と接続している。スペーサ（ギャップ形成部）３１を挟んで、振動板（振動膜）４１と電極２１上のエレクトレットフィルム２３でコンデンサを形成している。ここでは、コンデンサ部の静電容量は、５pF〜２０pF程度に設定するようにギャップ・振動板面積を構成している。また、エレクトレット部の着電電位は、約−３００Vとしている。ただし、これらの数値は一例であり、その数値に限定されるものではない。
【００３１】
ケース１１は、センサの骨格として、コンデンサのマイナス電極・シールドとしての機能を有する。振動板（振動膜）４１は、振動板リング４２に接着剤にて貼り付けており、一定のテンションを保っている。
振動板（振動膜）４１はＮｉやＡｌなどの導体層（金属蒸着により得られる蒸着膜など）振動板リング４２と電気的導通をとっている。
ケース１１と振動板リング４２は、絶縁材１２によって絶縁されている。プリント基板５１は振動板リングと電気的導通をとっている。
【００３２】
また、半導体素子６１としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ：例えば、ＪＦＥＴ）を使用しており、ＦＥＴの表面には、光電変換部６２を露出させている。ＦＥＴのゲートと振動板リング４２が電気的に導通するようにパターンレイアウトを施している。
また、ＦＥＴのソース（マイナス）とケース１１も導通が取られている。
【００３３】
また、半導体素子６１のプリント基板（実装基板）６への実装構造としては、ベアチップ実装を採用している。図１では、半導体素子６１は、バンプ電極（不図示）を用いてプリント基板（実装基板）６に実装され（フリップチップ実装）、接着剤Ｐにより固定されている。なお、半導体素子の実装方法は、これに限定されるものではなく、図９や図１０に示されるような実装方式も採用することができる。
【００３４】
図９は、半導体素子の実装方法の一例（ＴＡＢ）を示す要部断面図である。図９において、図１と共通する部分には同じ参照符号を付してある。図示されるように、半導体素子６１の表面には、金属端子２０１が設けられており、この金属端子２０１は、テープキャリアのインナーリード２０２を介して、プリント基板６上の出力端子２０３に電気的に接続されている。
半導体素子をベアチップ実装することによって、半導体素子の光電変換部を多く露出することができ、効率よく光を検出することができる。また、モールド樹脂が必要でない分、小型化が可能となる。
【００３５】
図１０は、半導体素子の実装方法の他の例（透明モールドパッケージを採用した例）を示す要部断面図である。図１０において、図１と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
図示されるように、半導体素子６１は、タブ吊りリード３０２上に載置されており、この半導体素子６１は、ボンディングワイヤ３０３を介して、アウターリード３０１に電気的に接続されている。半導体素子６１は、透明モールド樹脂（例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と酸無水物を主成分とする樹脂）４００によって封止されている。
【００３６】
透明モールドパッケージを適用することによって、光検出感度を調整することが可能となる。すなわち、光透過性のモールド部分量またはモールド材料の光透過性の透過度を適切に調整することによって、光検出感度を、最適化することができる。
以上のように構成されたエレクトレットコンデンサ型複合センサについて、図４〜図８を用いてその動作を具体的に説明する。
【００３７】
図４は、本発明のエレクトレットコンデンサ型複合センサを用いた、多変量検出回路の構成を示す回路図である。
図示されるように、多変量検出回路（以下、単に検出回路という場合がある）は、エレクトレットコンデンサ型複合センサ１００と、電圧源Vdssと、負荷抵抗Rdと、電流計Idsと、電圧計Vdsと、直流成分をカットするコンデンサCdvとを有している。
【００３８】
外部の音や振動などの入力によりエレクトレットコンデンサ型複合センサ１００の内部の振動板（振動膜）４１の振れによって変化した静電容量によるコンデンサ部の電圧の変化がＦＥＴ（半導体素子６１）のゲート部に入力される。
ＦＥＴ（半導体素子６１）のゲート部に入力された電圧の変化により、図４の検出回路中の電流値が変化することで、負荷抵抗Rdでの電圧降下量が変化する。その結果、図４の検出回路に出力される電圧を、電圧計Vdsより読み取ることで、音・振動・圧力・加速度などの値を検出することができる。
【００３９】
図５は、図４の多変量検出回路における、音検出特性の一例を示す図である。図５は、１ｋＨｚの音を入力した場合の電圧データを示している。電圧の周波数・変化量などは入力された音圧によって、変化する。
【００４０】
図７は、図４の多変量検出回路における、音の入力周波数と出力電圧との関係を示す図である。かなり広い周波数帯域に渡って、フラットな電圧特性が得られているのがわかる。
また、図４の検出回路では、外部からの光の入力によりＦＥＴ（半導体素子６１）の表面の光反応部６２に光が入射されることによって、ＦＥＴ内部に光起電力が発生し、ＦＥＴに流れる電流値が変化し、電流値を電流計Idsを読み取ることで光を検出できる。または電圧計Vdsと並列に直流電圧を読み取れるように回路を構成し、その電圧を読み取ることでも光を検出することができる。
【００４１】
図６は、図４の多変量検出回路における、光検出特性を示す図である。
図６では、光入力量がステップ的に変化した場合の電流データを示す。図６では、例えば１１０μＡの電流が時間軸４秒まで、２２５μＡの電流が時間軸5秒から入力されたと読み取ることができる。図８の照度-電流曲線によると、この１１０μＡの電流値は５０lxに、２２５μＡの電流値は５０００lxに相当することがわかる。従って50lx程度の光が時間軸４秒まで、5000lx程度の光が時間軸5秒から入力されたと読み取ることができる。ここで光量と電流値との関係は、検出回路またはコンデンサ型複合センサの構成（光電変換効率）によって決定されるものである。
【００４２】
図８は、図４の多変量検出回路における、入力光量と電流値の関係を示す特性図である。この図から、照度に応じて、電流量が右肩上がりに増大することがわかる。
ここで、重要なことは、コンデンサ部の静電容量の設定値を５〜20pFに設定していることから、コンデンサ部での電圧変化に対して、光起電力の電圧が十分大きく設定されており、したがって、静電容量の変化により生じた電気信号と、光照射によって生じた電気信号は、特別な識別処理をしなくてもそれぞれ独立のパラメータとして、容易に検出することが可能である、ということである。
【００４３】
本発明によって、コンデンサ型複合センサの内部の振動板の変位量により検出できる音・振動・加速度などに加え、半導体素子中の光起電力による電流値等を取得して光も検出できるようになり、音・振動・圧力・加速度・光を単体で検出可能な、小型、薄型かつ軽量の複合センサを実現することができる。従って、セキュリティー用品に使われるセンサ、例えば、家の防犯システムにおいて、音や光を検出するセンサとして用い、このコンデンサ型複合センサを用い、この複合センサの出力によってカメラや警報器具が作動するようなシステムなどに特に有効である。例えば、音と光と両方を検出した場合にのみ信号を出力するなど、適宜選択して使用することにより、誤動作の低減などの効果もある。また、ゲーム機のボタンやセンサーなども適用可能であり、小型でかつ低コスト化が実現可能となる。
【００４４】
なお、このコンデンサ型センサを用いて圧力・加速度を測定するには、振動板４１とエレクトレット電荷保持部であるエレクトレットフィルム２３の両端の容量すなわち、図４の等価回路図から明らかなように、圧力、加速度の検出に対して、圧力、加速度の物理量が振動板の変位よるコンデンサ容量の変化から検出されることから、ＦＥＴ（半導体素子）６１のゲート・ソース間の容量を検出するか、あるいはＦＥＴ（半導体素子）６１のソース・ドレイン間の電圧を検出することで測定可能である。
【００４５】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明のエレクトレットコンデンサ型複合センサの構成の他の例（プリント基板側から光を導く構成）を示す断面図である。図２において、図１と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
【００４６】
図２の構成が、図１と異なる点は、プリント基板６の少なくとも一部が光透過性を有しており、かつ、半導体素子６１の光電変換部６２が、半導体素子６１の表面に設けられていることである。これによって、プリント基板６側からの光を、半導体素子６１の光電変換部６２に無理なく導くことができる。
【００４７】
この構成によれば、プリント基板６の材料を選定・作成することで、光の透過度を調節し、基板側からの光を基板を通過して光を検出することができ、その検出感度を調節することができる。また、プリント基板のレイアウトによっても光の透過度を変えることができ、検出感度を調節することができる。この結果、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することができる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明のエレクトレットコンデンサ型複合センサの構成の他の例（孔部２２を覆うフィルタを設けた構成）を示す断面図である。図３において、図１と共通する部分には同じ参照符号を付してある。
図３の構成が図１と異なる点は、孔部２２を覆うようなフィルタ８１が設けられていることである（その他の点は、図１と同様である）。
【００４９】
フィルタ８１を設けたことによって、異物の侵入を防ぐことができる。また、フィルタ８１の通気度・光透過度を調整することによって、音響特性・光検出特性の検出感度を調節することも可能となる。
この結果、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を精度よく検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することができる。
【００５０】
なお、図２のセンサ（プリント基板側から光を導く構成をもつセンサ）において、図３と同様に、孔部２２を覆うような位置において、遮光性をもつフィルタを設けることもできる。この場合、そのフィルタは、異物侵入を防ぐと共に、孔部２２からの光の進入を遮断する働きをする。これによって、プリント基板６側からの光のみを正確に検出することができる。従って実装基板側からの光であるかどうかなど、光入射方向の検知も可能となる。その結果、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持することが可能となる。
【００５１】
なお、以上の説明では複合センサを、ＦＥＴを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンで構成した例で説明したが、その他の半導体素子を用いたコンデンサ型センサ、コンデンサ型マイクロホン、ＭＥＭＳセンサまたはＭＥＭＳマイクロホンについても同様に実施可能である。
以上説明したように、本発明によれば、従来のコンデンサ型センサ単体では検出できなかった光のパラメータを、静電容量の値ではなく、電流値（あるいは電圧値）から検出できるようになる。
【００５２】
また、光を検出する際、コンデンサ部の静電容量(又は電圧)の値から独立した特性値である半導体素子の電流値を取得することで正確に且つ他のパラメータとの識別作業が不要であり、容易に光を検出できる。
また、光検出を含めコンデンサ型センサ単体で音・振動・圧力・加速度の物理量を検出でき、かつ、従来のコンデンサ型センサの部品点数を増加させること無く、小型・薄型の状態を保持できる。
【００５３】
また、音孔を、光導入孔としても利用し、かつ、振動板（振動膜）を光透過性材料で構成することによって、光を、音孔と振動板を経由して、無理なく半導体素子の光電変換部に導くことが可能となる。
また、実装基板の少なくとも一部を光透過性の材料にて構成し、実装基板側から光を入射させるようにすることによって、実装基板にて光の透過度を調節することができ、その検出感度を調節することもできる。また、実装基板のレイアウトによっても光の透過度を変えることができ、検出感度を調節することが可能となる。
【００５４】
また、音孔または半導体素子を覆うような光透過性のフィルタを設けることによって、異物の侵入を防ぐことができる。また、フィルタの通気度、光透過度を調整することによって、音響特性・光検出特性の検出感度を調節することが可能となる。
また、実装基板側から光を入射させる場合、不要光を阻止するための遮光性のフィルタを設けることによって、実装基板側からの光のみを確実に検出することができるようになる。光入射方向の検知も可能となり、また、異物の侵入を防ぐことも可能となる。あるいは、遮光性のケースで被覆し、光ファイバなどの導光体を介して光をセンサに導くようにすることも可能である。これにより、センサの誤動作の低減を図ることが出来る。また音孔に代えて、やわらかいフィルムなどの振動体で構成した音伝達部を適用することも可能である。
【００５５】
また、半導体素子をベアチップ実装することによって、半導体素子の光電変換部を多く露出することができ、効率よく光を検出することができる。また、モールド樹脂が必要でない分、小型化が可能となる。
また、半導体素子に透明モールドパッケージを適用することによって、光検出感度を調整することが可能となる。すなわち、光透過性のモールド部分量またはモールド材料の光透過性の透過度を適切に調整することによって、光検出感度を、最適化することができる。
【００５６】
また、振動板（振動膜）を透明化することによって、その振動板を経由して、半導体素子まで光を無理なく透過することができ、また、振動板の光透過度を導体材料の蒸着量を制御するなどして膜厚を調整することによって、光検出感度を調整することも可能となる。
本発明によって、コンデンサ型センサの内部の振動板の変位量により検出できる音・振動・加速度などに加え、半導体素子中の光起電力による電流値等を取得して光も検出できるようになり、音・振動・圧力・加速度・光を単体で検出可能な、小型、薄型かつ軽量の複合センサを実現することができる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
図１１は、本発明のエレクトレットコンデンサ型複合センサの音響センサとしてＭＥＭＳチップを用いた構成を示す断面図である。図１１において、図１と共通する部分には同じ参照符号を付した。
図１１に示すように、本実施の形態のエレクトレットコンデンサ型複合センサは、振動板及びエレクトレットフィルムの機能を有した音響センサをシリコン基板（チップ）上に形成して構成したＭＥＭＳチップ６３で構成したことを特徴とするもので、配線パターンの形成されたプリント基板６上に、光電変換部６２を有する半導体素子６１とともに搭載されている。そしてこの外側は孔部（音孔）２２を形成したケース１１で覆われている。ここではＭＥＭＳチップ６３と光電変換部を有する半導体チップ６１とはボンディングワイヤ３０３によって電気的に接続されている。
また、ノイズ対策としてケース１１はプリント基板６を介して半導体素子６１とＭＥＭＳチップ６３のマイナス極と電気的に導通を取るほうが望ましい。また、音や光の信号を検出できる範囲で孔部（音孔）２２はケース１１かプリント基板６のどちらかに配置されていればよい。
【００５８】
この構成により、更なる小型化が可能となる。
また、このＭＥＭＳチップを構成するシリコンチップ表面にＰＮ接合を形成し光電変換部を作りこむことにより、複合センサの１チップ化が可能となり、更なる小型化が可能となる。また、半導体素子とＭＥＭＳチップとの接続も不要となり、半導体素子の光電変換部の大面積化をはかることができ感度の向上をはかることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、音・振動・圧力・加速度・光を単体で検出可能な、小型、薄型かつ軽量の複合センサを実現するという効果を奏し、したがって、エレクトレットコンデンサ型複合センサとして、セキュリティシステムやゲーム機などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１のエレクトレットコンデンサ型複合センサの構成の一例（音孔ならびに光透過性の振動板を介して光を導く構成）を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態２のエレクトレットコンデンサ型複合センサの構成の他の例（プリント基板側から光を導く構成）を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態３のエレクトレットコンデンサ型複合センサの構成の他の例（孔部２２を覆うフィルタを設けた構成）を示す断面図
【図４】本発明のエレクトレットコンデンサ型複合センサを用いた、多変量検出回路の構成を示す回路図
【図５】図４の多変量検出回路における、音検出特性の一例を示す図
【図６】図４の多変量検出回路における、光検出特性を示す図
【図７】図４の多変量検出回路における、音の入力周波数と出力電圧との関係を示す図
【図８】図４の多変量検出回路における、入力光量と電流値の関係を示す特性図
【図９】半導体素子の実装方法の一例（ＴＡＢ方式を採用した例）を示す要部断面図
【図１０】半導体素子の実装方法の他の例（透明モールドパッケージを採用した例）を示す要部断面図
【図１１】本発明の実施の形態４のエレクトレットコンデンサ型複合センサの構成の他の例（ＭＥＭＳチップを用いた構成）を示す断面図
【符号の説明】
【００６１】
６  プリント基板（実装基板）
１１  ケース
１２  絶縁材
２１  電極
２２  孔部（音孔）
２３  エレクトレットフィルム
４１  振動板（振動膜）
４２  振動板リング
３１  スペーサ（ギャップ部）
６１  半導体素子（ＦＥＴ等）
６２  光電変換部
６３  ＭＥＭＳチップ
８１  透光性フィルタ
１００  エレクトレットコンデンサ型複合センサ
２０１  半導体素子の端子
２０２  チップキャリアのインナーリード
２０３  プリント基板上の端子
３０１  アウターリード
３０２  タブ吊りリード
３０３  ボンディングワイヤ
４００  透明モールド樹脂（透明モールド封止体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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