声响转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将声响振动转换成电信号或将电信号转换成声响振动的声响转换器，特别是涉及使用MEMS技术制造的声响传感器或扬声器等声响转换器。
【背景技术】
[0002]图1是表示使用MEMS技术制造的以往的声响传感器的一部分的剖面图。该声响传感器11中，在硅基板13的上面设有具有导电性的隔膜14 (振动电极膜)。硅基板13具有上下贯通的后室12。该后室12的上面被隔膜14覆盖。另外，在硅基板13的上面，以包围隔膜14的方式形成有穹顶状的保护膜15。在保护膜15的与隔膜14面对面的位置形成有固定电极膜16。利用隔膜14和固定电极膜16构成用于将声响振动转换成电信号的电容器。在保护膜15及固定电极膜16上开设有多个用于使声响振动(声音)通过的声孔17。
[0003]在图1所示的声响传感器11中，在硅基板13和隔膜14面对面的区域，与硅基板13的上面平行地形成有隔膜14。特别是在与硅基板13的上面平行且与后室12的上面开口的边缘正交的方向上，硅基板13与隔膜14之间的间隙(以下，将该间隙称为通风孔18)的高度一定。例如专利文献I中公开有这种声响传感器。
[0004]声响传感器的通风孔作为从声孔进入并向后室脱离的声响振动的声阻发挥作用，为了确保在低音域的灵敏度而具有重要的作用。另一方面，通风孔内的空气具有作为粘性流体的特性，故而通风孔也作为噪声(热杂音)的产生源而发挥作用。
[0005]通风孔的噪声主要是存在于隔膜的缘部与硅基板的上面之间的间隙(通风孔)的空气的粘性引起的机械阻力(将其称为膜阻尼效应)所导致的。即，在隔膜要向从基板剥离的方向(上方向)位移的情况下，由于通风孔内的空气的粘性，产生阻碍隔膜向上方移动的阻力。相反，在隔膜要向按压基板的方向(下方向)位移的情况下，产生妨碍隔膜向下方移动的阻力。由于此时的机械阻力成分而产生的噪声是通风孔的噪声。
[0006]在图1那样的声响传感器11中，如果要抑制通风孔18中的噪声的产生，则只要按照图2A中实线所示的隔膜14那样，将隔膜14从硅基板13的上面剥离而增大通风孔18的高度H即可。或者，也可以按照图2B中实线表示的隔膜14那样，将隔膜14的边缘向中心方向拉入而缩短隔膜14和硅基板13的上面的重叠长度(通风孔18的宽度W)。
[0007]但是，无论在增大通风孔18的高度H的情况还是在缩短通风孔18的宽度W的情况下，通风孔18的声阻都变小。因此，声响振动容易通过通风孔18而向后室12泄露，且声响传感器11的灵敏度在低音域降低。图3是表示声响传感器的灵敏度的图，横轴表示声响振动的频率(振动数)，纵轴表示灵敏度。图3中虚线所示的曲线为隔膜14处于图2A或图2B中由虚线所示的位置时的灵敏度一频率特性(以下，称为频率特性)时，若按照图2A中实线表示那样地增大通风孔18的高度H，则如图3中实线表示的频率特性那样，声响传感器的灵敏度在低音域(低频音域)降低。即使如图2B中实线所示那样缩短通风孔18的宽度W的情况下，如图3中实线表示的频率特性那样，声响传感器的灵敏度在低音域也降低。即，若要降低声响传感器的噪声，则灵敏度在低音域降低，在频率特性中，平坦的区域变窄。
[0008]与之相反，为了使声响传感器的频率特性良好(即，频率特性中，为了扩大平坦的区域)，只要将隔膜14接近硅基板13的上面并缩小通风孔18的高度H，且增大通风孔18中的声阻即可。或者也可以增长通风孔18的宽度W来增大声阻。但是，在该情况下，在通风孔18中产生的噪声增加，且声响传感器的S/N比变差。
[0009]这样，在以往的声响传感器中，降低噪声并得到高S/N比和即使在低音域也得到大致平坦的频率特性处于折衷关系，而难以兼得。图4是表示图1那样的声响传感器的S/N比(纵轴)和衰减频率的关系的图。一般而言，衰减频率fr是指，灵敏度比频率为IkHz时的灵敏度低一 3dB的部位的频率，衰减频率fr越小，灵敏度平坦的区域向低音域侧伸展，频率特性越良好。图4中，当缩小衰减频率时，S/N比降低，当增大S/N比时，衰减频率变大，表示低音域中的灵敏度降低。
[0010]接着，图5A是表示使用MEMS技术制造的以往的另一声响传感器的一部分的剖面图。图5B是表示图5A的声响传感器使用的隔膜的一部分的放大立体图。该声响传感器21中，在隔膜14的下面设有多个止动件22。该止动件22防止隔膜14的缘部附着于硅基板13的上面而不能动作。例如专利文献2中公开有这种声响传感器。
[0011 ] 根据该声响传感器21，止动件22与硅基板13的上面的距离比隔膜14的缘部下面与硅基板13的上面的距离小，因此，认为利用止动件22可提高声阻，并提高低音域中的声响传感器21的灵敏度。但是，该止动件22用于防止隔膜14附着于硅基板13上，而成为较细柱状的方式，仅能隔开间隔而稀疏地设置。因此，在止动件22上，防止声响振动穿过通风孔18的效果消失，且未确认到增大声阻并提高声响传感器21的灵敏度的效果。
[0012]专利文献1:(日本)特开2010 - 056745号公报
[0013]专利文献2:国际公开第2002/015636号小册子(W02002/015636)(特表2004 —506394号公报)
【发明内容】
[0014]本发明是鉴于上述那样的技术课题而设立的，其目的在于提供一种能够抑制通风孔中的噪声的产生，且使低音域的频率特性更平坦的声响转换器。
[0015]本发明的声响转换器具备:基板，其具有在上面开设的空洞；振动电极膜，其以如下方式形成，即，覆盖所述空洞而配设在所述基板的上方，在所述空洞的周围，在与所述基板的上面之间形成间隙，在所述间隙，所述间隙中的一部分比所述间隙的其它部分变窄，且变窄的所述间隙的一部分线状地延伸；固定电极膜，其隔开空隙而配设在所述振动电极膜的上方。
[0016]在此，线状地延伸的部分不限于直线状延伸的情况，也可以弯曲或折曲。另外，不限于一方向，也可以分支成两个方向以上进行延伸。
[0017]在本发明的声响转换器中，在基板上面和振动电极膜下面面对面的间隙，所述间隙的间隔在该线状延伸的部分比所述间隙中的剩余部分变窄，故而能够在所述间隙中间隔变窄的部分增大声阻，能够抑制低音域中的灵敏度降低。另外，由于所述间隙的间隔在剩余部分变大，故而能够降低噪声并提高S/N比。因此，根据本发明的声响转换器，能够制作S/N比高且频率特性良好的声响转换器。
[0018]在所述声响转换器中，为了增大声阻，优选形成于所述基板上面和所述振动电极膜下面之间的间隙的间隔变窄的部分向与所述振动电极膜的端缘正交的方向以外的方向延伸。特别是，如果形成于所述基板上面和所述振动电极膜下面之间的间隙的间隔变窄的部分向与所述振动电极膜的端缘平行的方向延伸，则在增大声阻而使频率特性良好的方面具有显著的效果。
[0019]本发明的声响转换器的一方面，与所述空洞的上面的开口边缘中的所述间隙的间隔相比，所述振动电极膜的端缘中的所述间隙的间隔一方较窄。根据该方面，只要使振动电极膜的与所述基板面对面的部分变形即可，故而振动电极膜的加工容易。
[0020]本发明的声响转换器的另一方面，所述振动电极膜的与所述基板上面面对面的部分的截面弯曲，以使所述振动电极膜的端缘接近所述基板的上面。根据该方面，通过控制振动电极膜的内部应力，能够容易地使振动电极膜的与所述基板上面面对面的部分变形，声响转换器的制造容易。
[0021]另外，所述振动电极膜也可以将所述振动电极膜的与所述基板上面面对面的部分的截面折曲，以使其端缘接近所述基板的上面。另