[发明专利]声响转换器及麦克风

说明书

技术领域

本发明涉及声响转换器及麦克风。具体而言，本发明涉及通过由振动电极板(振动膜)和固定电极板构成的电容器构造而构成的静电容量型声响转换器。另外，本发明涉及使用了该声响转换器的麦克风。特别是，本发明涉及采用MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术制作的微小尺寸的声响转换器。

背景技术

近年来，要求麦克风以高灵敏度检测从较小的声压到较大的声压的声音。通常，麦克风的最大输入声压受谐波失真率(Total Harmonic Distortion)限制。这是由于，如果要利用麦克风检测较大的声音，则在输出信号中产生谐波失真，破坏音质及精度。因此，如果能够减小谐波失真率，则能够增加最大输入声压并扩大麦克风的检测声压区域(以下，称为动态范围)。

但是，在一般的麦克风中，声响振动的检测灵敏度的提高和谐波失真率的降低处于折衷的关系，从小音量(小声压)到大音量(大声压)的声音难以具有宽广的动态范围。

在这种技术背景下，作为实现具有宽广的动态范围的麦克风的方法，提出有使用图1(A)及图1(B)那样构造的声响传感器的方法。图1(A)是现有例的声响传感器11的剖面图，图1(B)是除掉该背板19的状态的平面图。

在该声响传感器11中，在具有空洞13的基板12的上方配置有由缝隙17分割的第一振动膜16a和第二振动膜16b。第一振动膜16a具有较大的面积，利用锚固件18a被支承在基板12的上面。第二振动膜16b具有较小的面积，利用锚固件18b被支承在基板12的上面。在基板12的上面，以覆盖两振动膜16a、16b的方式设有背板19，且在基板12的下面，与第一振动膜16a和第二振动膜16b相对而配置有第一固定电极板20a和第二固定电极板20b。在背板19及固定电极板20a、20b上开设有多个声孔21。

在该声响传感器11中，利用相互相对的第一振动膜16a和第一固定电极板20a构成能够检测小音量(小声压)的声音的高灵敏度的第一声响传感部14。另外，利用相互相对的第二振动膜16b和第二固定电极板20b构成能够检测大音量(大声压)的声音的低灵敏度的第二声响传感部15。而且，将来自声响传感器11的输出根据音量切换成来自第一声响传感部14的输出和来自第二声响传感部15的输出，以高灵敏度检测从较小的声压到较大的声压的声音。作为这种声响传感器，具有例如专利文献1公开的传感器。

专利文献1：(日本)特开2012－147115号公报

但是，在这种静电容量型的声响传感器11中，当对振动膜16a、16b施加较大的压力时，有时振动膜16a、16b及背板19破损。作为对振动膜16a、16b施加较大的压力的方式，具有在例如声响传感器11的落下试验的情况下对振动膜16a、16b施加从空洞13进入的空气压力的情况、使组装有声响传感器11的手机等设备落下的情况、对组装有声响传感器11的手机的通话口较强地吹入气息的情况、用指尖等扣敲通话口的情况等。在这些情况下，有时对振动膜16a、16b施加数百Pa以上的压力(声响传感器的最大测定声压为200Pa)。

例如图2表示在壳体22上安装的声响传感器11。在壳体22上，与声响传感器11的空洞13对应而开设有声音导入孔23，成为声响振动通过声音导入孔23进入声响传感器11内且被第一振动膜16a及第二振动膜16b感知的构造。在使该声响传感器11与壳体22一起掉落到地板24上的情况下，通过从声音导入孔23进入的空气流使空洞13内的空气压变高，由于该压力负荷，振动膜16a、16b大幅度变形。

这样，如果对振动膜16a、16b施加较大的压力P，则如图3(A)～图3(C)所示，由于压力P而使振动膜16a、16b大幅度挠曲，振动膜16a、16b与背板19碰撞而使背板19也发生变形。在此，图3(A)是沿图1(B)的X1－X1线的概略剖面图，图3(B)是沿X2－X2线的概略剖面图，图3(C)是沿X3－X3线的概略剖面图。其结果，由于大幅度变形或由于碰撞时的冲击，有时振动膜16a、16b或背板19破损或产生龟裂，在声响传感器11的破损耐性上存在问题。特别是如图3(C)所示，在大音量用的第二振动膜16b中，在大声压时，为了进行最佳驱动而减小面积，为了提高刚性而急剧地变形，产生较大的失真而容易破损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静电容量型声响转换器，通过维持声响振动检测时的频率特性，且抑制施加了较大的空气压时的振动电极板(振动膜)的变形，能够避免应力集中或振动电极板及背板的破损。