静电容量式传感器、声音传感器以及麦克风的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种静电容量式传感器、声音传感器以及麦克风。具体而言，本发明涉及一种由电容器结构构成的静电容量式传感器，该电容器结构由振动电极板(隔膜:diaphragm)和固定电极板构成。另外，本发明涉及一种将声音振动转换为电信号并输出的声音传感器(声音变换器)、以及使用该声音传感器的麦克风。
【背景技术】
[0002]图1是示出在以往的声音传感器上使用的隔膜的形状的俯视图。图1的声音传感器没有用于支撑隔膜12的脚片，在基板11的上表面利用固定构件14支撑隔膜12的角部下表面。
[0003]但是，在如图1的隔膜支撑结构中，由于固定构件附近的隔膜的刚性较高，所以当受到声音振动时的隔膜的位移量较小，难以制造高灵敏度的声音传感器。
[0004]另外，在专利文献I中披露的声音传感器(麦克风)中，将隔膜的外周部下表面的整周固定于基板上表面，沿着固定部分的内侧在隔膜上开设有多个小孔。但是，即使是这样的声音传感器，由于隔膜的整周都被固定，所以当受到声音振动时的隔膜的位移量较小，难以制造高灵敏度的声音传感器。
[0005]因此，以往提出了一种声音传感器，该声音传感器为了增大隔膜的位移量，提高灵敏度，从隔膜向外侧伸出有脚片(梁)，利用固定构件支撑脚片的端部。作为这样的声音传感器，有例如专利文献2中记载的声音传感器、专利文献3中记载的声音传感器。
[0006]图2中的㈧是利用固定构件对设于隔膜的脚片进行支撑的声音传感器的概略俯视图。但是，在图2中的(A)中，去除背板、固定电极板，还露出了隔膜。
[0007]在图2中的㈧所示的声音传感器中，以覆盖在基板11开设的腔(未图示)的方式，在基板11的上表面配置矩形的隔膜12。脚片13从隔膜12的角部沿着对角方向向外伸出。在腔的边缘，基板11的上表面设有4个固定构件14，脚片13的顶端部下表面分别由固定构件14支撑。因此，隔膜12的结构为:由刚性小的脚片13支撑于基板11的上表面，通过声音振动而在上下方向上产生大的位移。
[0008]但是，如图2中的(A)那样，在脚片13从隔膜12向外侧伸出的结构的情况下，在脚片13与脚片13之间的区域，即在图2中的⑶中用阴影表示的区域不存在隔膜12，没有有效利用该区域。因此，与隔膜的面积相比较，基板的面积增大，在使声音传感器小型化方面，成为不利因素。或者，若是相同的基板尺寸，则隔膜的面积减小，声音传感器的灵敏度下降。
[0009]在如图2中的(A)的支撑结构的隔膜12中，若想要增大该隔膜12的面积，则例如图3那样，考虑使隔膜12向脚片13与脚片13之间的区域伸出。但是，若是如图3的隔膜12，则延伸至脚片13与脚片13之间的部分12a被隔膜12的脚片13所支撑的部分(图2中的(A)的原本是隔膜12的部分)支撑为悬臂梁状。因此，伸出部分12a容易受到隔膜12固有的翘曲的影响，容易向上方或者下方反折。由于这样的反折的方向、程度因生产工序的波动而产生，所以如图3的结构的隔膜成为使声音传感器的灵敏度等出现波动的原因。另夕卜，根据情况，有反折的部分12a碰撞基板11或者背板的危险。
[0010]另外，为了增大隔膜12的面积，只要缩短脚片13的长度即可。但是，若缩短脚片13的长度，则由于脚片13的刚性升高，隔膜12的位移量减小，声音传感器的灵敏度下降。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:美国专利申请公开第2012/0033831号说明书(US2012/0033831A1)
[0014]专利文献2:美国专利申请公开第2010/0158279号说明书(US2010/0158279A1)
[0015]专利文献3:美国专利申请公开第2009/0190782号说明书(US2009/0190782A1)
【发明内容】
[0016]发明要解决的问题
[0017]本发明的目的在于，提供一种能够既使传感器尺寸小型化，又提高灵敏度的声音传感器等静电容量式传感器。
[0018]用于解决问题的手段
[0019]本发明的静电容传感器的特征在于，具有:基板，至少具有在上表面开设的空腔，振动电极板，以覆盖所述空腔的上表面的方式形成于所述基板的上方，多个固定构件，隔开间隔地配置在所述振动电极板的外周部，能够将所述振动电极板固定于静止构件，固定电极板，配置为与所述振动电极板相向；当从与所述基板的上表面垂直的方向观察时，位于相邻的固定构件之间的振动电极板的外缘在整个长度范围内位于切线的外侧，该切线为在远离所述振动电极板的中心的一侧与相邻的固定构件的边缘外切的切线，在所述振动电极板的靠近所述固定构件的区域设有一个或者两个以上的开口。
[0020]此处，开口是指，如在上下方向上贯通的通孔、狭缝，周围被隔膜包围的开口，不包括缺口。另外，就从与所述基板的上表面垂直的方向观察时，位于相邻的固定构件之间的振动电极板的外缘的全长位于在远离所述振动电极板的中心的一侧与相邻的固定构件的边缘外切的切线的外侧指，位于相邻的固定构件之间的振动电极板的外缘不位于在远离所述振动电极板的中心的一侧与相邻的固定构件的边缘外切的切线的内侧，另外振动电极板的外缘不与该切线相交。但是，设于振动电极板的内侧的通孔或者狭缝等封闭的开口也可以与所述切线相切或者相交。另外，靠近所述固定构件的位置是指，例如只要与所述固定构件的位置相距如下的距离的位置，该距离与所述固定构件的尺寸大致相同或者是2倍左右即可。
[0021]在本发明的静电容量式传感器中，由于能够不必放松振动电极板的边缘，使振动电极板扩展至固定构件间的区域，所以能够增大振动电极板的面积，能够提高传感器的灵敏度。另外，由于在固定构件的附近，在振动电极板上设有开口，所以能够减小由振动电极板的固定构件支撑的部分的刚性，能够增大振动电极板的位移量，能够提高传感器的灵敏度。另一方面，由于如现有技术的传感器那样，用于支撑振动电极板的脚片不向外侧突出，所以能够缩小传感器的尺寸。因此，若采用本发明的静电容量式传感器，则能够制造灵敏度高且尺寸小的静电容量式传感器。
[0022]本发明的静电容量式传感器的一个实施方式的特征在于，在所述开口的外周边缘中的与第一特定线段的垂直距离最大的部分弯曲，该第一特定线段是连结该开口的附近的固定构件与所述振动电极板的中心的线段。虽然与连结固定构件与所述振动电极板的中心的线段的垂直距离最大的部分容易集中应力，但是若弯曲该部分，则能够缓和应力集中。
[0023]本发明的静电容量式传感器的另一个实施方式的特征在于，所述开口是开环状的狭缝。若采用这样的实施方式，则由于隔膜的一部分堵塞被狭缝包围的区域，所以能够防止低频音的灵敏度下降。
[0024]本发明的静电容量式传感器的又一个实施方式的特征在于，所述狭缝在所述振动电极板的中央部侧中断。若采用这样的实施方式，则由于被狭缝包围的区域与振动电极板的中央部一起产生位移，能够对静电容的变化有贡献，提高传感器的灵敏度。
[0025]另外，优选地，所述狭缝的中断的部分中的所述狭缝的端部彼此之间的间隔小于从第二特定线段到所述狭缝的外周边缘的最大的垂直距离，该第二特定线段是连结该狭缝的附近的固定构件与所述振动电极板的中心的线段。
[0026]本发明的静电容量式传感器的又一个实施方式的特征在于，所述狭缝的端部向被所述狭缝包围的区域的内侧弯曲。若采用这样的实施方式，则能够缓和狭缝42的顶端部分的应力集中，能够提尚振动电极板的强度。
[0027]本发明的静电容量式传感器的又一个实施方式的特征在于，从与所述基板的上表面垂直的方向观察，所述开口具有关于将所述固定构件与所述振动电极板的中心连接形成的直线对称的形状。若采用这样的实施方式，则能够防止在开口的两侧产生不均匀的应力。
[0028]另外，优选设于靠近某固定构件的区域的多个所述开口配置于该固定构件的周围。
[0029]本发明的静电容量式传感器的又一个实施方式的特征在于，从与所述基板的上表面垂直的方向观察，所述振动电极板的开口设于不与所述空腔重合的位置。若采用这样的实施方式，则能够防止振动电极板与基板上表面之间的声阻抗过小，在低音处的灵敏度下降。
[0030]另外，在本发明的静电容量式传感器中，所述静止构件可以是所述基板，所述振动电极板通过固定构件固定于所述基板的上方。此时，振动电极板可以通过固定构件固定于所述基板的上方，也可以固定于所述基板的上表面设置的绝缘膜或者保护膜的上方。或者，在以覆盖所述振动电极板的方式，在所述基板的上方形成有背板的情况下，所述静止构件可以是是所述背板，所述振动电极板能够通过固定构件固定于所述背板的下表面。另外，所述静止构件还可以是所述固定电极板，所述振动电极板能够通过固定构件固定于所述固定电极板。
[0031]其中，在振动电极板通过固定构件固定于基板的上表面的情况下，也可以通过贯通所述固定构件的内部的导电部来导通所述振动电极板与所述基板。若采用这样的实施方式，则由于可以不从振动电极板伸出引出线以及引回布线，所以能够缩小传感器尺寸。
[0032]本发明的声音传感器利用本发明的静电容量式传感器，在所述背板以及所述固定电极板上形成有用于使声音振动通过的多个声孔。若采用本发明的声音传感器，则能够制造对声音的灵敏度高，且传感器尺寸也小的声音传感器。
[0033]本发明的声音传感器的一个实施方式的特征在于，位于所述开口的上方的所述声孔的开口面积比位于所