[发明专利]振动换能器

说明书

技术领域

本发明进一步涉及诸如用作MEMS传感器的微型电容式传声器这样的振动换能器。

本申请要求日本专利申请No.2007-256908和日本专利申请No.2007-280315的优先权，这些申请的全部内容通过引用合并于此。

背景技术

通常，已经在如下的各种文献中开发和披露了各种类型的电容式传声器：

专利文献1：日本专利申请，公开号No.H09-508777

专利文献2：日本专利申请，公开号No.2004-506394

专利文献3：美国专利号No.4,776,019

非专利文献1：由Japanese Institute of Electrical Engineers(日本电气工程师学会)出版的标题为“MSS-01-34”的文章。

公知的是微型电容式传声器(称为MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem：微机电系统)传声器)通过半导体装置制造过程生产。电容式传声器的典型地实例通过在基板上沉积薄膜从而形成隔膜和板来生产，该隔膜和板用作在基板上彼此稍微隔开的相对电极。当隔膜由于声波而振动时，它们的位移使得静电电容变化，于是该静电电容变化被转化为电信号。

在隔膜、板和基板之间的距离非常小且可能设置成几微米(μm)。在制造期间当冲击施加到隔膜，或当隔膜意外地接触板或基板时，可能会发生粘附(或静摩擦(stiction))现象——隔膜被固定到板或基板上。为了改善灵敏度，有必要降低隔膜的刚度；然而，粘附现象会因隔膜刚度的降低而频繁地发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种诸如微型电容式传声器这样的振动换能器，其在制造过程中防止隔膜贴附到板或基板且由此改善灵敏度。

在本发明的第一方面中，一种振动换能器包括：基板；隔膜，其使用具有导电特性的沉积膜形成，且该隔膜具有从中心部分沿径向方向延伸的多个臂；板，其使用具有导电特性的沉积膜形成；多个隔膜支承件，使用沉积膜形成并连结所述多个臂，以便以隔膜和基板之间的规定间隙将隔膜支承在基板上方；以及多个隔膜凸块，形成为从所述多个臂上突起，以便防止隔膜意外地粘到基板或板上。当隔膜相对于板振动时，它们之间的静电电容变化，以便检测施加到隔膜上的压力变化。替代隔膜凸块，可以形成多个板凸块，这些板凸块从所述板的周边部分上突起，以便防止隔膜意外地粘到板上。

在振动换能器中，隔膜的周边部分以环状的方式连结基板，以致从中心部分沿径向方向延伸的臂被隔膜支承件所支承。与周边部分仅以环状的方式连结基板的隔膜的其他结构相比，该隔膜的刚度降低，由此改善了灵敏度。通常，振动幅度沿从中心到末端(或固定端)的方向变小，从而隔膜的固定端难以粘到基板。从这方面考虑，可能需要对刚度降低的隔膜的臂提供一些对策。即，多个凸起(即隔膜凸块或板凸块)被额外地形成，从而防止隔膜意外地粘到基板或板。该显著的结构可以在改善振动换能器灵敏度的同时可靠地防止粘附现象的发生。

隔膜的臂的末端可以被容易地弯曲或弯折并由此意外地粘到基板或板。由此，优选的是，凸起形成在隔膜的臂的末端附近。

膜(一个或多个)的刚度可以在对应于凸起的指定区域中局部地增大。当凸起被形成并沿着隔膜的臂中的具有相对较大间隔的多条线直线地排列时，隔膜的臂的刚度可能以条纹状(striped)的方式不规律地分布，其中具有相对较高的刚度的一个区域和具有相对较低的刚度的另一区域可以沿径向方向交替地出现在隔膜的臂中。即，隔膜的臂在某些区域可以被容易地弯曲，这些区域每一个都具有相对较低的刚度。当臂被意外地弯曲时，隔膜可以容易地粘到基板或板。为了妥善处理这个缺陷，凸起有必要优选地以这样的方式排列在隔膜的臂中，即连接一个凸起和沿径向方向与其靠近的突起的线相对于隔膜的周向方向倾斜。这防止了臂的刚度以条纹状的方式分布。优选的是，凸起以Z字形排列；由此防止臂的刚度以条纹状的方式分布。Z字形排列与格状排列不同，其中所有的突起沿着径向方向和周向方向都均匀地分布。换句话说，当突起沿着在周向方向上的两条线排列并定位在网格状的点处时，其他凸起以这样的方式形成，即它们中的至少一个并不沿径向方向与沿两条线排列的凸起中的至少一个排列。

在上文中，优选的是，每一个凸起不具有可能会损坏基板或板的尖锐的末端。当板没有足够的硬度时，板可能会由于突起的“尖锐的”末端的冲击而容易地破裂或损坏。