[go: up one dir, main page]

KR20130091773A - 음향 트랜스듀서 및 그 음향 트랜스듀서를 이용한 마이크로폰 - Google Patents

음향 트랜스듀서 및 그 음향 트랜스듀서를 이용한 마이크로폰 Download PDF

Info

Publication number
KR20130091773A
KR20130091773A KR1020137017482A KR20137017482A KR20130091773A KR 20130091773 A KR20130091773 A KR 20130091773A KR 1020137017482 A KR1020137017482 A KR 1020137017482A KR 20137017482 A KR20137017482 A KR 20137017482A KR 20130091773 A KR20130091773 A KR 20130091773A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
fixed
membrane
divided
vibrating
Prior art date
Application number
KR1020137017482A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101512583B1 (ko
Inventor
타카시 카사이
쇼부 사토
유키 우치다
이기노 파도바니
필립포 데비드
세바스티아노 콘티
Original Assignee
오므론 가부시키가이샤
에스티마이크로일렉트로닉스 에스.알.엘.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오므론 가부시키가이샤, 에스티마이크로일렉트로닉스 에스.알.엘. filed Critical 오므론 가부시키가이샤
Publication of KR20130091773A publication Critical patent/KR20130091773A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101512583B1 publication Critical patent/KR101512583B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018—Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021—Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/023—Screens for loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/01—Electrostatic transducers characterised by the use of electrets
    • H04R19/016—Electrostatic transducers characterised by the use of electrets for microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor
    • H04R1/083—Special constructions of mouthpieces
    • H04R1/086—Protective screens, e.g. all weather or wind screens
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/11—Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

음향 센서(11)는, 반도체 기판(21)의 윗면에 진동막(22) 및 고정막(23)이 형성되고, 진동막(22)의 진동 전극(220)과 고정막(23)의 고정 전극(230) 사이의 정전 용량의 변화에 의해, 음파를 전기 신호로 변환하여 출력한다. 음향 센서(11)는, 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 적어도 한쪽이 분할되어 있고, 분할된 복수의 전극으로부터 복수의 전기 신호를 각각 출력하고 있다.

Description

음향 트랜스듀서 및 그 음향 트랜스듀서를 이용한 마이크로폰{SOUND TRANSDUCER AND MICROPHONE USING SAME}
본 발명은, 음파를 전기 신호로 변환하는 음향 트랜스듀서(acoustic transducer)와, 그 음향 트랜스듀서를 이용한 마이크로폰에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 제작된 미소 사이즈의 음향 트랜스듀서 등에 관한 것이다.
종래, 휴대 전화기 등에 탑재되는 소형의 마이크로폰으로서 ECM(Electret Condenser Microphone)이 널리 사용되고 있다. 그러나, ECM은 열에 약하고, 또한, 디지털화에의 대응, 소형화, 고기능·다기능화, 전력 절약이라는 점에서, MEMS 마이크로폰의 쪽이 우수하다. 이 때문에, 현재는 MEMS 마이크로폰이 보급되고 있다.
MEMS 마이크로폰은, 음파를 검출하여 전기 신호(검출 신호)로 변환하는 콘덴서형의 음향 센서(음향 트랜스듀서)와, 그 음향 센서에 전압을 인가하는 구동 회로와, 상기 음향 센서로부터의 검출 신호에 대해, 증폭 등의 신호 처리를 행하여 외부로 출력하는 신호 처리 회로를 구비하고 있다. 상기 음향 센서는, MEMS 기술을 이용하여 제조된다. 또한, 상기 구동 회로 및 상기 신호 처리 회로는, 반도체 제조 기술을 이용하여, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)로서 일체로 제조된다.
최근, 마이크로폰은, 큰 소리를 고품질로 검출하여 출력하는 것이 요구되고 있다. 일반적으로, 최대 입력 음압(다이내믹 레인지)은, 고조파 변형율(Total Harmonic Distortion, 이하 「THD」라고 칭한다.)에 의해 제한된다. 이것은, 큰 소리를 마이크로폰으로 검출하려고 하면, 출력 신호에 고조파 변형이 발생하여, 음질을 손상시켜 버리기 때문이다. 따라서, THD를 작게 할 수 있으면, 최대 입력 음압을 크게할 수 있다.
그러나, 일반적인 마이크로폰은, 음파의 검출 감도와 THD가 트레이드 오프의 관계에 있다. 이 때문에, 고감도의 마이크로폰은 THD가 커져서 최대 입력 음압이 작아져 버린다. 이것은, 고감도의 마이크로폰은 출력 신호가 커져서 THD가 발생하기 쉽기 때문이다. 한편, 저감도의 마이크로폰은 THD가 작아지고 최대 입력 음압이 커진다. 그러나, 저감도의 마이크로폰은, 작은 소리를 고품질로 검출하는 것이 곤란하다.
이와 같은 문제점에 대해, 검출 감도가 다른 복수의 음향 센서를 이용한 마이크로폰이 검토되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 내지 4를 참조).
특허 문헌 1·2에는, 복수의 음향 센서를 마련하고, 그 복수의 음향 센서로부터의 복수의 신호를, 음압에 따라 전환 또는 융합시키는 마이크로폰이 개시되어 있다. 특히, 특허 문헌 1에는, 검출 가능한 음압 레벨(SPL)이 20dB 내지 110dB인 고감도의 음향 센서와, 검출 가능한 음압 레벨이 50dB 내지 140dB인 저감도의 음향 센서를 전환하여 이용함에 의해, 검출 가능한 음압 레벨이 20dB 내지 140dB인 마이크로폰이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 3·4에는, 하나의 칩에, 독립한 복수의 음향 센서를 형성한 구성이 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 미국 특허출원 공개 제2009/0316916호 명세서(2009년 12월 24일 공개) 특허 문헌 2 : 미국 특허출원 공개 제2010/0183167호 명세서(2010년 07월 22일 공개) 특허 문헌 3 : 일본국 공개특허 공보「특개2008-245267호 공보(2008년 10월 09일 공개)」 특허 문헌 4 : 미국 특허출원 공개 제2007/0047746호 명세서(2007년 03월 01일 공개)
그러나, 특허 문헌 3·4에 기재된 상기 구성의 경우, 각 음향 센서는, 각각 독립하여 형성되기 때문에, 음향 특성에 편차 및 미스 매칭이 발생하게 된다. 여기서, 음향 특성의 편차란, 칩 사이에서의 음향 센서끼리의 음향 특성의 어긋남을 말한다. 또한, 음향 특성의 미스 매칭이란, 동일 칩 내에서의 복수의 음향 센서끼리의 음향 특성의 어긋남을 말한다.
구체적으로는, 각 음향 센서는, 형성되는 박막의 휘어짐의 편차 등으로 인해, 검출 감도에 관한 칩 사이의 편차가 독립하여 발생한다. 그 결과, 음향 센서 사이의 검출 감도의 차에 관한 칩 사이의 편차가 커진다. 또한, 각 음향 센서는, 백 챔버 및 벤트 홀이 개별적으로 형성되게 되기 때문에, 그 백 챔버 및 벤트 홀에 의해 영향을 받는 주파수 특성, 위상 등의 음향 특성에 칩 내의 미스 매칭이 발생하게 된다.
본 발명은, 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 음파를 복수의 전기 신호로 변환할 수 있음과 함께, 음향 특성에 관한 칩 사이의 편차 및 칩 내의 미스 매칭을 억제할 수 있는 음향 트랜스듀서 등을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서는, 기판의 윗면에 진동막 및 고정막이 형성되고, 그 진동막에서의 진동 전극과 상기 고정막에서의 고정 전극 사이의 정전 용량의 변화에 의해, 음파를 검출하여 전기 신호로 변환하여 출력하는 음향 트랜스듀서에 있어서, 상기 과제를 해결하기 위해, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 적어도 한쪽이 분할되어 있고, 분할된 복수의 전극으로부터 복수의 상기 전기 신호를 각각 출력하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기한 구성에 의하면, 진동 전극 및 고정 전극의 적어도 한쪽이 분할됨에 의해, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극 사이에 복수의 가변 콘덴서가 형성되게 된다. 따라서, 분할된 복수의 전극으로부터 복수의 전기 신호를 각각 출력함에 의해, 음파를 복수의 전기 신호로 변환할 수 있는 음향 트랜스듀서를 실현할 수 있다.
또한, 상기 복수의 가변 콘덴서는, 같은 진동막 및 고정막 내에 형성되게 된다. 따라서, 복수의 진동막 및 고정막을 독립하여 형성하는 종래 기술에 비하여, 각 가변 콘덴서는, 검출 감도에 관한 칩 사이의 편차가 유사한 것이 되고, 그 결과, 상기 가변 콘덴서 사이의 검출 감도의 차에 관한 칩 사이의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 각 가변 콘덴서는, 상기 진동막 및 상기 고정막을 공용하고 있고, 그 결과, 주파수 특성, 위상 등의 음향 특성에 관한 칩 내의 미스 매칭을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 음향 트랜스듀서는, 진동 전극 및 고정 전극의 적어도 한쪽이 분할됨에 의해, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극 사이에 복수의 가변 콘덴서가 형성되게 되기 때문에, 분할된 복수의 전극으로부터 복수의 전기 신호를 각각 출력함에 의해, 음파를 복수의 전기 신호로 변환할 수 있는 음향 트랜스듀서를 실현할 수 있다는 효과를 이룬다. 또한, 상기 복수의 가변 콘덴서가 같은 진동막 및 고정막 내에 형성되기 때문에, 각 가변 콘덴서 사이의 검출 감도의 차에 관한 칩 사이의 편차를 억제함과 함께, 주파수 특성, 위상 등의 음향 특성에 관한 칩 내의 가변 콘덴서의 미스 매칭을 억제한다는 효과를 이룬다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태인 MEMS 마이크로폰에서의 음향 센서의 개략 구성을 도시하는 평면도 및 단면도.
도 2는 상기 MEMS 마이크로폰의 개략 구성을 도시하는 평면도 및 정면도.
도 3은 상기 MEMS 마이크로폰의 회로도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태인 MEMS 마이크로폰에서의 음향 센서의 개략 구성을 도시하는 평면도 및 단면도.
도 5는 본 발명의 또다른 실시 형태인 MEMS 마이크로폰에서의 음향 센서의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 6은 상기 음향 센서의 진동막의 진동량을 도시하는 평면도.
도 7은 본 발명의 또다른 실시 형태인 MEMS 마이크로폰에서의 음향 센서의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 8은 상기 음향 센서의 단면도.
도 9는 상기 음향 센서에서의 진동막의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 10은 상기 음향 센서의 분해 조립도.
도 11은 상기 음향 센서에서의 진동막에 인가되는 음압에 대한 그 진동막의 평균 변위량의 변화를 도시하는 그래프.
도 12는 MEMS 마이크로폰에서의 전형적인 주파수 특성을 도시하는 그래프.
도 13은 본 발명의 다른 실시 형태인 MEMS 마이크로폰의 음향 센서에서의 진동막의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 14는 상기 음향 센서의 분해 조립도.
[실시의 형태 1]
본 발명의 한 실시 형태에 관해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는, 본 실시 형태의 MEMS 마이크로폰의 개략 구성을 도시하고 있고, 동 도면의 (a)는, 상부를 잘라내어 도시하는 평면도이고, 동 도면의 (b)·(c)는, 앞부분을 잘라내어 도시하는 정면도이다. 또한, 동 도면의 (c)는, 동 도면의 (b)의 변형예이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, MEMS 마이크로폰(10)은, 음향 센서(음향 트랜스듀서)(11), ASIC(12), 배선 기판(13) 및 커버(14)를 구비하는 구성이다.
음향 센서(11)는, 음파를 검출하여 전기 신호(검출 신호)로 변환하는 것이고, MEMS 기술을 이용하여 제조되는 MEMS 칩이다. ASIC(12)는, 음향 센서(11)에 전력을 공급하는 전원 기능과, 음향 센서(11)로부터의 전기 신호를 적당하게 처리하여 외부로 출력하는 신호 처리 기능을 갖는 IC이다. ASIC(12)는, 반도체 제조 기술을 이용하여 제조되는 반도체 칩이다. 음향 센서(11) 및 ASIC(12)는, 배선 기판(13)에 배치되고, 커버(14)에 의해 덮여 있다.
배선 기판(13)과 음향 센서(11) 및 ASIC(12)의 전기적 접속은, 전형적으로는 금(Au) 와이어(15)로 행하여지지만, 금 범프 접합 등에 의해 행하여질 수도 있다. 또한, 배선 기판(13)에는, 외부와 전기적으로 접속하기 위한 접속단자(16)가 마련되어 있다. 접속단자(16)는, 외부로부터의 전력 공급, 외부로의 신호 출력 등에 이용된다. 배선 기판(13)은, 전형적으로는 표면 리플로 실장에 의해, 여러가지의 기기에 부착되고, 접속단자(16)에 의해 전기적으로 접속된다.
커버(14)는, 음향 센서(11) 및 ASIC(12)를, 외부로부터의 노이즈, 물리적 접촉 등으로부터 보호하는 기능을 갖는다. 이 때문에, 커버(14)는, 표층 또는 내부에 전자 실드층이 마련되어 있다. 또한, 커버(14)에는, 외부로부터의 음파를 음향 센서(11)에 도달시키기 위해, 관통구멍(17)이 형성되어 있다. 또한, 도 2의 (b)에서는, 관통구멍(17)은 커버(14)의 윗면에 형성되어 있지만, 커버(14)의 측면에 형성되어도 좋고, 동 도면의 (c)에 도시하는 바와 같이, 배선 기판(13)에서, 음향 센서(11)가 마련되어 있는 영역에 형성되어도 좋다.
도 1은, 본 실시 형태에서의 음향 센서(11)의 개략 구성을 도시하고 있고, 동 도면의 (a)는, 평면도이고, 동 도면의 (b)는, 동 도면의 (a)의 A-A선으로 자른면을 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 음향 센서(11)에서는, 반도체 기판(21)의 윗면에, 진동막(22)이 마련되고, 또한, 진동막(22)을 덮도록 고정막(23)이 마련되어 있다. 진동막(22)은, 도전체이고, 진동 전극(220)으로서 기능한다. 한편, 고정막(23)은, 도전체인 고정 전극(230)과, 고정 전극(230)을 보호하기 위한 절연체인 보호막(231)으로 이루어진다. 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)은, 공극을 통하여 대향하고, 콘덴서로서 기능한다.
진동막(22)의 테두리부는, 절연층(30)을 통하여 반도체 기판(21)에 부착되어 있다. 절연층(30)은, 진동막(22)의 테두리부와 반도체 기판(21)과의 사이에 이산적(離散的)이면서 균등하게 배치되어 있다. 이에 의해, 진동막(22)의 테두리부와 반도체 기판(21)과의 사이에는, 공극(벤트 홀)이 존재하게 된다.
또한, 반도체 기판(21)은, 진동막(22)의 중앙부에 대향하는 영역이 개구된 개구부(백 챔버)(31)를 갖고 있다. 또한, 고정막(23)은, 음공(音孔)이 형성되는 음공부(音孔部)(32)를 다수 갖고 있다. 통상, 음공부(32)는, 등간격으로 규칙 올바르게 배열되어 있고, 각 음공부(32)의 음공의 사이즈는 거의 동등하다.
또한, 도 2의 (b)의 경우, 음파는, 관통구멍(17)과 고정막(23)의 음공부(32)를 통과하여 진동막(22)에 도달하게 된다. 또한, 동 도면의 (c)의 경우, 전형적으로는, 관통구멍(17)과 음향 센서(11)의 개구부(31)가 접속되어 있고, 음파는, 관통구멍(17)과 개구부(31)를 통과하여 진동막(22)에 도달하게 된다. 이 경우, 동 도면의 (b)의 경우에 비하여, 개구부(31)의 체적 효과에 의한 감도 및 주파수 특성의 특성 악화를 억제할 수 있다.
상기 구성의 음향 센서(11)에서, 외부로부터의 음파는, 고정막(23)의 음공부(32) 또는 개구부(31)를 통하여 진동막(22)에 도달한다. 이 때, 진동막(22)은, 도달한 음파의 음압이 인가되어 진동하기 때문에, 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 간격(에어 갭)이 변화하여, 진동 전극(220) 및 고정 전극(230) 사이의 정전 용량이 변화한다. 이 정전 용량의 변화를 전압 또는 전류의 변화로 변환함에 의해, 음향 센서(11)는, 외부로부터의 음파를 검출하여 전기 신호(검출 신호)로 변환할 수 있다.
상기 구성의 음향 센서(11)에서는, 고정막(23)에 다수의 음공부(32)를 갖고 있는데, 이 음공부(32)는, 상술한 바와 같이, 외부로부터의 음파를 통과시켜서 진동막(22)에 도달시키는 이외에도, 하기와 같이 기능한다.
(1) 고정막(23)에 도달한 음파가 음공부(32)를 통과하여 가기 때문에, 고정막(23)에 인가되는 음압이 경감된다.
(2) 진동막(22) 및 고정막(23) 사이의 공기가, 음공부(32)를 통하여 출입하기 때문에, 열 잡음(공기의 흔들림)이 경감된다. 또한, 상기 공기에 의한 진동막(22)의 댐핑이 경감되기 때문에, 그 댐핑에 의한 고주파 특성의 열화가 경감된다.
(3) 표면 마이크로 머시닝 기술을 이용하여 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 사이에 공극을 형성하는 경우에, 에칭 홀로서 이용할 수 있다.
또한, 실시예에서는, 반도체 기판(21)은, 두께가 약 400㎛이고, 단결정 실리콘 등으로 생성되는 반도체이다. 진동막(22)은, 두께가 약 0.7㎛이고, 다결정 실리콘 등으로 생성되는 도전체이고, 진동 전극(220)으로서 기능한다. 고정막(23)은, 고정 전극(230)과 보호막(231)으로 이루어진다. 고정 전극(230)은, 두께가 약 0.5㎛이고, 다결정 실리콘 등으로 생성되는 도전체이다. 한편, 보호막(231)은, 두께가 약 2㎛이고, 질화실리콘 등으로 생성되는 절연체이다. 또한, 진동 전극(220)과 고정 전극(230)과의 공극은 약 4㎛이다.
본 실시 형태에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 고정 전극(230)은, 고정막(23)의 중앙부에 마련된 중앙 전극(230a)과, 고정막(23)의 주변부에 마련된 주변 전극(230b)으로 분할되고, 전기적으로 분리되어 있다. 중앙 전극(230a)은, 콘택트부(27a) 및 배선(28a)을 통하여, 접속단자(29a)에 접속된다. 한편, 주변 전극(230b)은, 콘택트부(27b) 및 배선(28b)을 통하여, 접속단자(29b)에 접속된다. 또한, 진동 전극(220)은, 배선(25)을 통하여 접속단자(26)에 접속되어 있다.
이에 의해, 진동 전극(220)과 고정 전극(230)에 의해 기능하는 상기 콘덴서는, 중앙 전극(230a)과 진동 전극(220)의 중앙부에 의해 기능하는 중앙 콘덴서와, 주변 전극(230b)과 진동 전극(220)의 주변부에 의해 기능하는 주변 콘덴서로 분할된다. 따라서, 본 실시 형태의 음향 센서(11)는, 외부로부터의 음파를, 상기 중앙 콘덴서로부터의 전기 신호와, 상기 주변 콘덴서로부터의 전기 신호로 변환할 수 있다.
또한, 진동막(22)은, 테두리부에 고정되어 있기 때문에, 중앙부의 진동 변위가 크고, 주변부의 진동 변위가 작아진다. 이에 의해, 상기 중앙 콘덴서는, 검출 감도가 높은 고감도 콘덴서가 되고, 상기 주변 콘덴서는, 검출 감도가 낮은 저감도 콘덴서가 된다. 따라서, 본 실시 형태의 음향 센서(11)는, 외부로부터의 음파를, 검출 감도가 다른 2개의 전기 신호로 변환할 수 있다. 이에 의해, 하나의 가변 콘덴서만을 포함하는 종래의 음향 센서에 비하여, 검출 가능한 음압 레벨을 확대할 수 있다. 또한, 중앙 전극(230a)은, 주변 전극(230b)에 비하여, 면적이 넓게 되어 있다. 이에 의해, 상기 검출 가능한 음압 레벨을 더욱 확대할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 고정 전극(230)은 분할되어 있지만, 진동막(22) 및 보호막(231)은 공통이다. 따라서, 본 실시 형태의 음향 센서(11)는, 진동막 및 보호막이 각각인 종래의 음향 센서에 비하여, 상기 중앙 콘덴서 및 상기 주변 콘덴서의 검출 감도에 관한 칩 사이의 편차가 유사하게 된다. 그 결과, 상기 중앙 콘덴서 및 상기 주변 콘덴서 사이의 검출 감도의 차에 관한 칩 사이의 편차를 억제할 수 있다.
또한, 상기 중앙 콘덴서 및 상기 주변 콘덴서는, 진동막(22) 및 보호막(231)을 공용하고 있고, 그 결과, 주파수 특성, 위상 등의 음향 특성에 관한 칩 내의 미스 매칭을 억제할 수 있다. 또한, 상기 중앙 콘덴서 및 상기 주변 콘덴서는, 상기 백 챔버, 상기 에어 갭, 및 상기 벤트 홀을 공용하고 있기 때문에, 상기 음향 특성에 관한 칩 내의 미스 매칭을 더욱 억제할 수 있다.
그런데, 특허 문헌 3·4에 기재된 상기 구성의 경우, 하나의 칩에, 독립한 복수의 음향 센서를 형성하는 분만큼, 칩 사이즈가 커진다. 또한, 각 음향 센서로부터 ASIC까지의 배선의 수 및 길이가 증가하기 때문에, 기생 용량·기생 저항이 커져서 각종 특성(예를 들면 검출 감도, SNR(신호대 노이즈비) 등)이 악화하게 된다.
이에 대해, 본 실시 형태에서는, 상기 중앙 콘덴서 및 상기 주변 콘덴서가 진동막(22) 및 고정막(23) 내에 형성되기 때문에, 종래 기술에 비하여, 칩 사이즈의 대형화를 억제할 수 있다. 또한, 배선의 길이를 억제할 수 있기 때문에, 상기 각종 특성의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 진동막(22)이 정지하고 있을 때의 상기 에어 갭이 일정하게 되어 있다. 이에 의해, 상기 중앙 콘덴서 및 상기 주변 콘덴서는, 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 간격이 공통이기 때문에, 상기 음향 특성에 관한 칩 내의 미스 매칭을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 음향 센서(11)의 제조 공정에서의 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 형성을 간소화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 각각이, 균일한 두께로 형성되어 있다. 이에 의해, 제작의 편차에 의한 상기 중앙 콘덴서 및 상기 주변 콘덴서의 검출 감도에 관한 칩 사이의 편차를 더욱 유사시킬 수 있고, 상기 중앙 콘덴서 및 상기 주변 콘덴서 사이의 검출 감도의 차에 관한 칩 사이의 편차를 더욱 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 진동막(22)의 기부가 원형이기 때문에, 진동막의 기부가 사각형인 경우에 비하여, 진동막(22)에 발생한 응력 집중을 경감할 수 있다. 그 결과, 외부 응력 및 내부 응력에 대한 내구성이 높아진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 벤트 홀이 존재하고 있기 때문에, 상기 벤트 홀이 존재하지 않는 구성에 비하여, 진동막(22)의 변위를 크게할 수가 있어서, 검출 감도를 향상할 수 있다. 또한, 반도체 기판(21)이 외력 등으로 비틀어져도, 진동막(22)이 비틀어지기 어렵기 때문에, 음향 특성이 변동하기 어렵게 된다. 또한, 외기압의 변동에 의한 영향을 완화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 음향 센서(11)의 제조 방법은, 종래의 음향 센서의 제조 방법에 비하여, 고정 전극을 형성하기 위한 마스크의 형상이, 중앙 전극(230a) 및 주변 전극(230b)이 분리 형성되도록 변경될 뿐이고, 기타는 마찬가지이다.
즉, 우선, 반도체 기판(21)이 되는 단결정 실리콘 기판의 윗면에, 희생층(SiO2)을 형성한다. 다음에, 그 희생층의 위에, 다결정 실리콘층을 형성하고 에칭을 행함에 의해, 진동막(22)이 형성된다. 다음에, 진동막(22)을 덮도록, 희생층을 재차 형성한다.
다음에, 그 희생층을 덮도록, 다결정 실리콘층 및 질화실리콘층을 형성하고 에칭을 행함에 의해, 고정 전극(230)과 보호막(231)으로 이루어지는 고정막(23)이 형성된다. 여기서, 다결정 실리콘층을, 마스크 패턴 등에 의해, 중앙부 및 주변부로 분리하여 형성함에 의해, 고정 전극(230)이 중앙 전극(230a) 및 주변 전극(230b)으로 분리 형성된다.
다음에, 상기 단결정 실리콘 기판의 에칭을 행함에 의해, 개구부(31)가 형성된다. 그리고, 음공부(32)를 통하여 상기 희생층의 에칭을 행함에 의해, 진동막(22) 및 고정막(23) 사이의 에어 갭이 형성되고, 절연층(30)이 형성되고, 음향 센서(11)가 완성된다.
도 3은, 도 2에 도시하는 MEMS 마이크로폰(10)의 회로도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 음향 센서(11)는, 음파에 의해 용량이 변화하는 저감도 가변 콘덴서(110) 및 고감도 가변 콘덴서(111)를 구비한 구성이다. 저감도 가변 콘덴서(110)가 상기 주변 콘덴서에 대응하고, 고감도 가변 콘덴서(111)가 상기 중앙 콘덴서에 대응한다.
또한, ASIC(12)는, 차지 펌프(120), 저감도용 앰프(121), 고감도용 앰프(122), Σ△(△Σ)형 ADC(Analog-to-Digital Converter)(123·124), 및 버퍼(125)를 구비한 구성이다.
차지 펌프(120)로부터의 고전압(HV)이, 음향 센서(11)의 가변 콘덴서(110·111)에 인가됨에 의해, 가변 콘덴서(110·111)에서 음파가 전기 신호로 변환된다. 저감도 가변 콘덴서(110)에서 변환된 전기 신호는, 저감도용 앰프(121)에서 증폭되고, Σ△형 ADC(123)에서 디지털 신호로 변환된다. 마찬가지로, 고감도 가변 콘덴서(111)에서 변환된 전기 신호는, 고감도용 앰프(122)에서 증폭되고, Σ△형 ADC(124)에서 디지털 신호로 변환된다. Σ△형 ADC(123·124)에서 변환된 디지털 신호는, 버퍼(125)를 통하여 PDM(펄스 밀도 변조) 신호로서 외부로 출력된다.
또한, 도 3의 예에서는, Σ△형 ADC(123·124)에서 변환된 2개의 디지털 신호를 혼재하여, 하나의 데이터선상에 출력하고 있지만, 상기 2개의 디지털 신호를 다른 데이터선상에 출력하여도 좋다.
본 실시 형태에서는, 고정 전극(230)은 분할되고, 진동 전극(220)은 분할되어 있지 않다. 이 경우, 고정 전극(230) 및 진동 전극(220)의 양쪽이 분할되어 있는 경우에 비하여, ASIC(12)와의 접속수가 적어지기 때문에, 생산성이 향상한다. 또한, ASIC(12)와의 접속단자의 수가 적어지기 때문에, 그 접속단자에 기인하는 기생 용량을 작게 하여 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 차지 펌프(120)로부터 인가되는 전압이 하나로 끝나기 때문에, 차지 펌프(120)를 포함하는 ASIC(12)의 사이즈를 작게 할 수 있거나, 제작 비용을 내리거나, 차지 펌프(120)의 작성의 편차에 의한 검출 감도의 차의 편차를 억제하거나 할 수 있다.
[실시의 형태 2]
다음에, 본 발명의 다른 실시 형태에 관해 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 관한 음향 센서(11)의 개략 구성을 도시하고 있고, 동 도면의 (a)는, 평면도이고, 동 도면의 (b)는, 동 도면의 (a)의 B-B선으로 자른 면을 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 4에 도시하는 음향 센서(11)는, 도 1에 도시하는 음향 센서(11)에 비하여, 절연층(30)이 생략되고, 진동막(22)의 테두리가 반도체 기판(21)에 고정되지 않은 점과, 고정막(23)의 보호막(231)부터 진동막(22)에 까지 돌출한 돌기부(232)가, 주변 전극(230b)에 따라 이산적으로 마련되어 있는 점이 다르고, 기타의 구성은 마찬가지이다. 또한, 상기 실시 형태에서 설명한 구성과 같은 기능을 갖는 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
진동막(22)은 반도체 기판(21)에 고정되어 있지 않지만, 진동막(22)(진동 전극(220))과 고정 전극(230)과의 사이에 전압이 인가되면, 정전기력에 의해, 진동막(22)은 돌기부(232)에 지지된다. 이에 의해, 진동막(22)에 인가되는 외부 응력이나 내부 응력의 영향을 경감시킬 수 있다. 또한, 돌기부(232)에 의해, 진동막(22)의 주변부에서의 진동이 규제되기 때문에, 주변 전극(230b)과 진동 전극(220)의 주변부에 의해 기능하는 주변 콘덴서의 검출 감도를 더욱 낮게 할 수 있다. 그 결과, 중앙 콘덴서의 검출 감도와 주변 콘덴서의 검출 감도와의 감도차를 더욱 크게 할 수 있다.
[실시의 형태 3]
다음에, 본 발명의 또다른 실시 형태에 관해 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는, 본 실시 형태에 관한 음향 센서(11)의 개략 구성을 도시하는 평면도이다. 또한, 동 도면에서는, 고정막(23)의 보호막(231)을 생략하고 있다.
도 5에 도시하는 음향 센서(11)는, 도 1에 도시하는 음향 센서(11)에 비하여, 진동막(22)의 형상이 다르고, 이 때문에, 고정막의 형상도 다르다. 또한, 기타의 구성은 마찬가지이다.
도 1에 도시하는 음향 센서(11)의 진동막(22)은, 원형이고, 그 테두리부에서 반도체 기판(21)에 고정되어 있다. 이에 대해, 본 실시 형태의 음향 센서(11)의 진동막(22)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 개략 정방형의 기부를 가지며, 그 모서리부(50)가, 각각 중심부터 외향으로 연재되어 있고, 그 연재부(51)에서 반도체 기판(21)에 고정되어 있다.
도 6은, 상기 구성의 진동막(22)에 소정의 음파가 도달한 경우의 진동막(22)의 진동량을 도시하고 있다. 동 도면에서는, 진동량이 많아짐에 따라 밝게 나타나 있다. 도시하는 바와 같이, 진동막(22)은, 모서리부(50) 및 연재부(51)에서 진동이 적다. 그래서, 본 실시 형태의 고정 전극(230)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 형상이 개략 정방형이고, 중앙부가 중앙 전극(230a)이 되고, 모서리부와 그 모서리부끼리를 연결하는 연결부가 주변 전극(230b)이 된다. 이와 같이, 진동막(22)(진동 전극(220))이 어떤 형상이라도, 중앙 전극(230a)은, 진동막(22)의 중앙 영역에 대향하도록 형성하고, 주변 전극(230b)은, 진동막(22)이 반도체 기판(21)에 고정되는 장소 부근의 영역에 대향하도록 형성하면 좋다.
본 실시 형태에서는, 진동막(22)의 기부가 정방형이기 때문에, 사각형의 칩상의 영역을 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 기부가 원형인 진동막(22)에 비하여, 진동막(22)과 반도체 기판(21)과의 고정 부분을 여러가지로 변경할 수 있기 때문에, 검출 감도를 여러가지로 변경할 수 있다. 또한, 기부가 원형인 진동막(22)에 비하여, 음파가 도달한 때의 진동막(22)이, 개략 평판상으로 변형하고, 또한 고정막(23)에 대해 개략 평행하게 변형하기 때문에, 음압에 의해 전극의 간격이 변화하는 평행 평판 콘덴서에 유사한 콘덴서로서 기능하게 된다. 따라서, 음압에 대한 용량 변화의 선형성이 양호하게 된다.
[실시의 형태 4]
다음에, 본 발명의 또다른 실시 형태에 관해 도 7 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태에 관한 음향 센서(11)의 개략 구성을 도시하는 평면도이고, 도 8은, 도 7의 C-C선으로 자른 면을 화살표 방향으로 본 도면이다. 또한, 도 9는, 본 실시 형태의 음향 센서(11)에서의 진동막(22)의 개략 구성을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 10은, 본 실시 형태에 관한 음향 센서(11)의 분해 조립도이다. 또한, 도 7에서는, 고정막(23)의 보호막(231)은, 반도체 기판(21)과 설치되는 윤곽만 도시되어 있다.
도 7 내지 도 10에 도시하는 음향 센서(11)는, 도 5에 도시하는 음향 센서(11)에 비하여, 진동막(22) 및 고정막(23)이, 상기 기부로부터 측방으로 더욱 연재되어 있는 점과, 고정막(23)의 고정 전극(230)의 분리 형상이 다르고, 기타의 구성은 마찬가지이다.
고정막(23)의 고정 전극(230)은, 주변 전극(230b)에 대신하여, 상기 측방에 연재된 측방 연재부에 연재 전극(230c)이 마련되어 있다. 즉, 고정 전극(230)은, 중앙 전극(230a)과 연재 전극(230c)으로 분할되어 있다. 마찬가지로, 콘택트부(27b), 배선(28b), 및 접속단자(29b)에 대신하여, 콘택트부(27c), 배선(28c), 및 접속단자(29c)가 마련되어 있다. 또한, 진동 전극(220)은, 콘택트부(24) 및 배선(25)을 통하여 접속단자(26)에 접속되어 있다.
진동막(22)은, 상기 기부가 상기 측방 연재부보다도 넓다. 또한, 진동막(22)은, 상기 기부가, 연재부(51)의 선단부에서의 고정부(51a)에서 고정되는 한편, 상기 측방 연재부가, 전후 방향의 단부(52)에서의 고정부(52a)에 고정된다. 진동막(22)의 테두리에서 고정되지 않은 부분은 공극(벤트 홀)으로 되어 있다. 즉, 진동막(22)은, 상기 기부의 영역에 대한 그 기부의 고정부(51a)의 면적비가, 상기 측방 연재부의 영역에 대한 그 측방 연재부의 고정부(52a)의 면적비보다도 작게 되어 있다. 이에 의해, 상기 기부는, 상기 측방 연재부보다도 크게 변위하게 된다. 또한, 도 9의 예에서는, 전방 우측의 고정부(51a)와 전방의 고정부(52a)는 접속하고 있다.
도 11은, 진동막(22)에 인가되는 음압에 대한 진동막(22)의 영역마다의 평균 변위량의 변화를 그래프로 도시하고 있다. 또한, 음압의 단위는 Pa이고, 평균 변위량의 단위는 ㎛이다. 동 도면을 참조하면, 상기 기부의 쪽이 상기 측방 연재부보다도 평균 변위량이 큰 것을 이해할 수 있다. 따라서, 진동막(22)의 상기 기부와, 고정막(23)의 중앙 전극(230a)에 의해 형성된 가변 콘덴서는, 작은 소리를 양호하게 검출할 수 있는 고감도 가변 콘덴서로서 기능한다.
또한, 도 11을 참조하면, 상기 기부의 그래프에서는, 음압에 대한 평균 변위량의 기울기는, 음압이 120Pa에 달할 때까지는 일정하지만, 음압이 120Pa를 초과하면 서서히 작아지고 있음을 이해할 수 있다. 한편, 상기 측방 연재부의 그래프에서는, 음압에 대한 평균 변위량의 경사는, 음압이 200Pa에 달하여도 일정함을 이해할 수 있다. 따라서, 진동막(22)의 상기 측방 연재부와, 고정막(23)의 연재 전극(230c)에 의해 형성된 가변 콘덴서는, 큰 소리를 양호하게 검출할 수 있는 저감도 가변 콘덴서로서 기능한다.
또한, 진동막(22)은, 고정막(23)에서의 중앙 전극(230a) 및 연재 전극(230c)의 경계 영역에 대향하여, 슬릿(221)이 형성되어 있다. 또한, 슬릿(221)은, 상기 경계 영역에 대향하는 영역의 일부에 형성되어 있을 뿐이기 때문에, 상기 기부 및 상기 측방 연재부는, 물리적 및 전기적으로 연결되어 있다.
그런데, 슬릿(221)이 형성되지 않은 경우, 상기 기부와 상기 측방 연재부는 연속하여 있기 때문에, 상기 기부의 변위와 상기 측방 연재부의 변위는 서로에 영향받게 된다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는, 슬릿(221)이 형성되어 있기 때문에, 상기 기부와 상기 측방 연재부가 대부분에서 분단되어, 상기 기부의 변위와 상기 측방 연재부의 변위와의 차가 보다 현저하게 된다.
또한, 개구부(31) 및 상기 에어 갭의 기압이 다른 경우, 개구부(31) 및 상기 에어 갭의 한쪽에서 다른 편에, 슬릿(221)을 이용하여 공기가 흐른 것에 의해, 양자의 대압의 차가를 저감할 수 있다. 따라서, 기압의 변화에 의한 음향 센서(11)의 특성의 변화를 저감할 수 있음과 함께, 바람에 의한 잡음 등, 외부의 유체의 변화에 의한 특성의 변화 및 노이즈 등을 저감할 수 있다.
또한, 슬릿(221)의 폭이 너무 넓으면, 벤틸레이션의 효과가 강해져서, 슬릿(221)을 통한 공기의 빠짐이 지나치게 커져서, 롤-오프 주파수의 저하가 발생하고, 저주파 특성이 악화할 우려가 있다. 이 점에 관해 이하에 상세히 기술한다.
도 12는, MEMS 마이크로폰에서의 전형적인 주파수 특성을 도시하고 있다. 동 도면의 종축은 음파의 주파수(단위 : Hz)이고, 횡축은 상대 감도(단위 : dBr)이다. 동 도면에서, 그래프가 수평인 범위는, 상기 상대 감도가 상기 음파의 주파수에 의존하지 않기 때문에, 음파를 양호하게 검출할 수 있는 범위가 된다. 이 범위의 하한의 주파수가 롤-오프 주파수(froll - off)가 된다.
일반적으로, 롤-오프 주파수(froll - off)는, 벤틸레이션 홀의 음향 저항(Rventholl)과, 백 챔버(개구부(31)) 내의 공기의 컴플라이언스(공기 스프링 정수)(Cbackchamber)에 의존하고, 다음 식으로 표시된다.
froll - off∝1/(Rventholl×Cbackchamber) … (1).
음향 저항(Rventholl)은, 슬릿(221)의 길이에 의해서도 영향을 받지만, 슬릿(221)의 폭이 넓으면 낮아진다. 따라서, 상기 식(1)에서, 롤-오프 주파수(froll -off)가 상승하여 버리고, 그 결과, 저주파 특성이 악화하게 된다. 예를 들면, 슬릿(221) 폭이 1㎛라면 롤-오프 주파수(froll - off)는 50Hz 이하이지만, 10㎛라면 500Hz나 된다. 이 때문에, 슬릿(221) 폭이 10㎛를 초과하면, 저주파 특성이 현저하게 악화하고, 음질이 손상되어 버리게 된다. 따라서, 슬릿(221)의 폭은 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.
[실시의 형태 5]
다음에, 본 발명의 다른 실시 형태에 관해 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한다. 도 13은, 본 실시 형태에 관한 음향 센서(11)에서의 진동막(22)의 개략 구성을 도시하는 평면도이고, 도 14는, 본 실시 형태에 관한 음향 센서(11)의 분해 조립도이다.
본 실시 형태의 음향 센서(11)는, 도 7 내지 도 10에 도시하는 음향 센서(11)에 비하여, 고정 전극(230)의 중앙 전극(230a) 및 연재 전극(230c)이 접속되어 있는 한편, 진동 전극(220)이, 상기 기부 및 상기 측방 연재부에서 중앙 전극(220a) 및 연재 전극(220c)으로 각각 분리하고 있는 점이 다르고, 기타의 구성은 마찬가지이다. 이와 같이, 진동 전극(220)을 분리할 수도 있다. 이 경우, 중앙 전극(220a) 및 연재 전극(220c)이, ASIC(12)의 앰프(121·122)에 접속되게 된다.
본 발명은 상술한 각 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러가지의 변경이 가능하고, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합시켜서 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 음공부(32)는, 단면이 원형이지만, 삼각형, 사각형 등, 임의의 형상으로 하여도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 어느 한쪽을 2개로 분할하고 있지만, 3개 이상으로 분할하여도 좋다. 그러나, 분할된 전극의 수가 증가하면, 그 전극으로부터의 신호를 전달하기 위한 배선, ASIC(12)에서의 상기 신호를 처리하기 위한 전기 회로 등을 늘릴 필요가 있어서, 음향 센서(11) 및 MEMS 마이크로폰(10)의 사이즈가 증대하게 된다. 따라서, 상기 분할된 전극의 수는, 예를 들면 2 등, 적은 쪽이 바람직하다.
또한, 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 양쪽을 분할하여도 좋다. 이 경우, ASIC(12)의 앰프(121·122)의 특성에 응하여, 진동 전극(220) 및 고정 전극(230)의 어느 한쪽이 분할된 전극을 앰프(121·122)에 접속하고, 다른 쪽의 분할된 전극을 단락하면 좋다. 또는, ASIC(12)의 차지 펌프(120)를 복수개 마련하고, 어느 한쪽의 분할된 각각 전극에 접속하고, 다른 쪽의 분할된 전극에 앰프(121·122)를 접속하여도 좋다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 음향 트랜스듀서는, 기판의 윗면에 진동막 및 고정막이 형성되고, 그 진동막에서의 진동 전극과 상기 고정막에서의 고정 전극 사이의 정전 용량의 변화에 의해, 음파를 검출하여 전기 신호로 변환하여 출력하는 음향 트랜스듀서에 있어서, 상기 과제를 해결하기 위해, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 적어도 한쪽이 분할되어 있고, 분할된 복수의 전극으로부터 복수의 상기 전기 신호를 각각 출력하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기한 구성에 의하면, 진동 전극 및 고정 전극의 적어도 한쪽이 분할됨에 의해, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극 사이에 복수의 가변 콘덴서가 형성되게 된다. 따라서, 분할된 복수의 전극으로부터 복수의 전기 신호를 각각 출력함에 의해, 음파를 복수의 전기 신호로 변환할 수 있는 음향 트랜스듀서를 실현할 수 있다.
또한, 상기 복수의 가변 콘덴서는, 같은 진동막 및 고정막 내에 형성되게 된다. 따라서, 복수의 진동막 및 고정막을 독립하여 형성하는 종래 기술에 비하여, 각 가변 콘덴서는, 검출 감도에 관한 칩 사이의 편차가 유사한 것이 되고, 그 결과, 상기 가변 콘덴서 사이의 검출 감도의 차에 관한 칩 사이의 편차를 억제할 수 있다. 또한, 각 가변 콘덴서는, 상기 진동막 및 상기 고정막을 공용하고 있고, 그 결과, 주파수 특성, 위상 등의 음향 특성에 관한 칩 내의 미스 매칭을 억제할 수 있다.
또한, 각 가변 콘덴서는, 검출 가능한 음압 레벨이 다른 것이 바람직하다. 이에 의해, 상기 복수의 가변 콘덴서를 포함하는 음향 센서는, 하나의 가변 콘덴서만을 포함하는 종래의 음향 센서에 비하여, 검출 가능한 음압 레벨을 확대할 수 있다.
각 가변 콘덴서의 검출 가능한 음압 레벨이 다르도록 하려면, 예를 들면, 상기 분할된 복수의 전극의 적어도 2개는, 상기 음파를 검출하는 감도가 다르도록 하면 좋다.
또는, 상기 분할된 복수의 전극의 적어도 2개는, 면적이 다르도록 하면 좋다. 또한, 상기 면적이 다른 전극 중, 넓은 쪽의 전극에 대응하는 상기 진동막의 영역은, 좁은 쪽의 전극에 대응하는 상기 진동막의 영역보다도, 상기 음파에 의한 진동의 진폭의 평균치가 커지도록 하면 좋다. 이 경우, 검출 가능한 음압 레벨을 더욱 상위하게 할 수가 있어서, 검출 가능한 음압 레벨을 더욱 확대시킬 수 있다.
또한, 상기 분할된 전극의 수가 증가하면, 그 전극으로부터의 신호를 전달하기 위한 배선, 그 신호를 처리하기 위한 전기 회로 등을 늘릴 필요가 있어서, 음향 트랜스듀서 및 마이크로폰의 사이즈가 증대하게 된다. 따라서, 상기 분할된 복수의 전극은, 소수로 분할된 소수의 전극, 예를 들면 2개로 분할된 2개의 전극인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 간격은 일정한 것이 바람직하다. 이 경우, 각 가변 콘덴서는, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 간격이 공통이기 때문에, 상기 음향 특성에 관한 칩 내의 미스 매칭을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 상기 음향 트랜스듀서의 제조 공정에서의 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 형성을 간소화할 수 있다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극은, 한쪽이 분할되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 양쪽이 분할되어 있는 경우에 비하여, 외부의 회로와의 접속수가 적어지기 때문에, 생산성이 향상한다. 또한, 외부와의 접속단자의 수가 적어지기 때문에, 그 접속단자에 기인하는 기생 용량을 작게 하여 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 외부의 차지 펌프로부터 인가되는 전압이 하나로 끝나기 때문에, 그 차지 펌프를 포함하는 외부의 회로의 사이즈를 작게 할 수 있거나, 제작 비용을 내리거나, 외부의 차지 펌프의 작성의 편차에 의한 검출 감도의 차의 편차를 억제하거나 할 수 있다.
또한, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 양쪽이 분할되어 있어도, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 한쪽에서의 분할된 전극이 전기적으로 단락하여 있으면, 상술한 바와 마찬가지의 효과를 이룬다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 각각은, 균일한 두께인 것이 바람직하다. 이 경우, 제작의 편차에 의한 상기 각 가변 콘덴서의 검출 감도에 관한 칩 사이의 편차를 더욱 유사시킬 수가 있어서, 상기 가변 콘덴서 사이의 검출 감도의 차에 관한 칩 사이의 편차를 더욱 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동막은, 기부가 사각형이라도 좋다. 일반적으로 칩은 사각형이기 때문에, 상기한 구성의 경우, 칩상의 영역을 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 기부가 원형인 진동막에 비하여, 진동막과 기판과의 고정 부분을 여러 가지로 변경할 수 있기 때문에, 검출 감도를 여러가지로 변경할 수 있다. 또한, 기부가 원형인 진동막에 비하여, 음파가 도달한 때의 진동막이, 개략 평판상으로 변형하고, 또한 고정막에 대해 개략 평행하게 변형하기 때문에, 음압에 의해 전극의 간격이 변화하는 평행 평판 콘덴서에 유사한 콘덴서로서 기능하게 된다. 따라서, 음압에 대한 용량 변화의 선형성이 양호하게 된다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동막은, 기부가 원형이라도 좋다. 이 경우, 기부가 사각형인 진동막에 비하여, 진동막에 발생한 응력 집중을 경감할 수 있기 때문에, 외부 응력 및 내부 응력에 대한 내구성이 높아진다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동막은, 상기 기부로부터 외측으로 연재된 연재부를 구비하고 있고, 그 연재부에서 상기 기판 또는 상기 고정막에 고정되는 것이 바람직하다. 이 경우, 진동막의 변위량을 크게할 수 있다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동막은, 분할된 진동 전극의 경계 영역, 또는, 분할된 고정 전극의 경계 영역에 대향하는 영역에 슬릿이 형성되어도 좋다. 상기 슬릿에 의해, 상기 복수의 가변 콘덴서에 관해, 상기 진동막의 변위량의 차가 커지기 때문에, 검출 감도의 차를 크게 할 수 있다. 또한, 상기 슬릿을 통하여 공기가 출입하기 때문에, 상기 진동막의 진동에 의한 기압의 변동을 억제할 수가 있어서, 그 기압의 변동에 의한 특성의 변동을 억제할 수 있다.
또한, 상기 슬릿의 폭은 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 저주파 특성의 현저한 악화를 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동막 및 상기 기판의 사이에는 공극이 존재하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 공극이 존재하지 않는 구성에 비하여, 진동막의 변위를 크게할 수가 있어서, 검출 감도를 향상할 수 있다. 또한, 상기 기판이 외력 등으로 비틀어져도, 상기 진동막이 비틀어지기 어렵기 때문에, 음향 특성이 변동하기 어렵다. 또한, 외기압의 변동에 의한 영향을 완화할 수 있다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 진동막에 관해, 상기 분할된 복수의 전극에 대응하는 복수의 영역의 적어도 2개는, 상기 기판 또는 상기 고정막에 고정되는 고정 부분의 해당 영역에 대한 면적비가 달라도 좋다.
일반적으로, 진동막에서 음압에 대한 변위는, 상기 고정 부분의 형상에 의해 변화한다. 예를 들면, 상기 고정 부분이 많을수록, 상기 음압에 대한 변위가 작아지고, 검출 감도가 작아진다. 따라서, 상기한 구성의 경우, 상기 복수의 가변 콘덴서는, 상기 면적비가 다름에 의해, 검출 감도를 다르도록 할 수 있다.
본 발명에 관한 음향 트랜스듀서에서는, 상기 기판에는, 상기 진동막의 중앙부에 대향하는 영역에 개구부가 마련되어 있고, 그 개구부로부터 음파가 입사하게 되어 있어도 좋다. 이 경우, 각 가변 콘덴서는, 상기 개구부를 공용하고 있기 때문에, 주파수 특성, 위상 등의 음향 특성에 관한 칩 내의 미스 매칭을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 상기 개구부로부터 음파가 입사하기 때문에, 상기 고정막으로부터 음파가 입사하는 경우에 비하여, 상기 개구부의 체적 효과에 의한 감도 및 주파수 특성의 특성 악화를 억제할 수 있다.
또한, 상기 구성의 음향 트랜스듀서와, 그 음향 트랜스듀서에 전력을 공급함과 함께, 상기 음향 트랜스듀서로부터의 전기 신호를 증폭하여 외부로 출력하는 IC를 구비한 마이크로폰이라면, 상술한 바와 마찬가지의 효과를 이룰 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
이상과 같이, 본 발명에 관한 음향 트랜스듀서는, 같은 진동막 및 고정막 내에, 음파를 복수의 전기 신호로 변환할 수 있는 음향 트랜스듀서를 실현함에 의해, 음향 특성의 편차를 억제할 수 있기 때문에, 임의의 MEMS형 음향 센서에 적용할 수 있다.
10 : MEMS 마이크로폰 11 : 음향 센서
12 : ASIC 13 : 배선 기판
14 : 커버 15 : 금 와이어
16 : 접속단자 17 : 관통구멍
21 : 반도체 기판 22 : 진동막
23 : 고정막 24 : 콘택트부
25 : 배선 26 : 접속단자
27 : 콘택트부 28 : 배선
29 : 접속단자 30 : 절연층
31 : 개구부 32 : 음공부
50 : 모서리부 51 : 연재부
51a : 고정부 52 : 단부
52a : 고정부 110 : 저감도 가변 콘덴서
111 : 고감도 가변 콘덴서 120 : 차지 펌프
121 : 저감도용 앰프 122 : 고감도용 앰프
123·124 : ADC 125 : 버퍼
220 : 진동 전극 220a : 중앙 전극
220c : 연재 전극 221 : 슬릿
230 : 고정 전극 230a : 중앙 전극
230b : 주변 전극 230c : 연재 전극
231 : 보호막 232 : 돌기부

Claims (17)

  1. 기판의 윗면에 진동막 및 고정막이 형성되고, 그 진동막에서의 진동 전극과 상기 고정막에서의 고정 전극 사이의 정전 용량의 변화에 의해, 음파를 검출하여 전기 신호로 변환하여 출력하는 음향 트랜스듀서에 있어서,
    상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 적어도 한쪽이 분할되어 있고,
    분할된 복수의 전극으로부터 복수의 상기 전기 신호를 각각 출력하고,
    상기 기판은, 상기 고정 전극과 대향하는 영역이 개구된 개구부를 구비하고 있으며,
    해당 개구부로부터 음파가 입사하는 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분할된 복수의 전극의 적어도 2개는, 상기 음파를 검출하는 감도가 다른 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분할된 복수의 전극의 적어도 2개는, 면적이 다른 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 면적이 다른 전극 중, 넓은 쪽의 전극에 대응하는 상기 진동막의 영역은, 좁은 쪽의 전극에 대응하는 상기 진동막의 영역보다도, 상기 음파에 의한 진동의 진폭의 평균치가 큰 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 분할된 복수의 전극은, 2개로 분할된 2개의 전극인 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 간격은 일정한 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 전극 및 상기 고정 전극은 한쪽이 분할되고, 다른 쪽이 분할되지 않은 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 전극 및 상기 고정 전극은 양쪽이 분할되어 있고, 상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 한쪽은, 분할된 전극이 전기적으로 단락되어 있는 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 각각은, 균일한 두께인 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 진동막은, 기부가 사각형인 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 진동막은, 기부가 원형인 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 진동막은, 상기 기부로부터 외측으로 연재된 연재부를 구비하고 있고, 그 연재부에서 상기 기판 또는 상기 고정막에 고정되는 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 진동막은, 분할된 진동 전극의 경계 영역, 또는, 분할된 고정 전극의 경계 영역에 대향하는 영역에 슬릿이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 슬릿의 폭은 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 진동막 및 상기 기판의 사이에는 공극이 존재하는 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 진동막에 관해, 상기 분할된 복수의 전극에 대응하는 복수의 영역의 적어도 2개는, 상기 기판 또는 상기 고정막에 고정되는 고정 부분의 해당 영역에 대한 면적비가 다른 것을 특징으로 하는 음향 트랜스듀서.
  17. 기판의 윗면에 진동막 및 고정막이 형성되고, 그 진동막에서의 진동 전극과 상기 고정막에서의 고정 전극 사이의 정전 용량의 변화에 의해, 음파를 검출하여 전기 신호로 변환하여 출력하는 음향 트랜스듀서와, 그 음향 트랜스듀서에 전력을 공급함과 함께, 상기 음향 트랜스듀서로부터의 전기 신호를 증폭하여 외부로 출력하는 IC를 구비하는 마이크로폰에 있어서,
    상기 음향 트랜스듀서는,
    상기 진동 전극 및 상기 고정 전극의 적어도 한쪽이 분할되어 있고,
    분할된 복수의 전극으로부터 복수의 상기 전기 신호를 각각 상기 IC에 출력하고,
    상기 기판은, 상기 고정 전극과 대향하는 영역이 개구된 개구부를 구비하고 있으며,
    해당 개구부로부터 음파가 입사하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
KR1020137017482A 2011-01-07 2011-12-22 음향 트랜스듀서 및 그 음향 트랜스듀서를 이용한 마이크로폰 Expired - Fee Related KR101512583B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011002313A JP5872163B2 (ja) 2011-01-07 2011-01-07 音響トランスデューサ、および該音響トランスデューサを利用したマイクロフォン
JPJP-P-2011-002313 2011-01-07
PCT/JP2011/079843 WO2012093598A1 (ja) 2011-01-07 2011-12-22 音響トランスデューサ、および該音響トランスデューサを利用したマイクロフォン

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130091773A true KR20130091773A (ko) 2013-08-19
KR101512583B1 KR101512583B1 (ko) 2015-04-15

Family

ID=46457458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137017482A Expired - Fee Related KR101512583B1 (ko) 2011-01-07 2011-12-22 음향 트랜스듀서 및 그 음향 트랜스듀서를 이용한 마이크로폰

Country Status (6)

Country Link
US (5) US9936305B2 (ko)
EP (1) EP2663093B1 (ko)
JP (1) JP5872163B2 (ko)
KR (1) KR101512583B1 (ko)
CN (1) CN103329575B (ko)
WO (1) WO2012093598A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101638730B1 (ko) 2015-02-10 2016-07-12 경북대학교 산학협력단 초음파 트랜스듀서, 이를 포함하는 초음파 장치 및 이의 제조 방법
US9693149B2 (en) 2014-09-23 2017-06-27 Hyundai Motor Company Microphone and method for manufacturing the same
US10003889B2 (en) 2015-08-04 2018-06-19 Infineon Technologies Ag System and method for a multi-electrode MEMS device
US10313797B2 (en) 2016-09-09 2019-06-04 Hyundai Motor Company Microphone, manufacturing method and control method thereof

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9380380B2 (en) 2011-01-07 2016-06-28 Stmicroelectronics S.R.L. Acoustic transducer and interface circuit
JP5872163B2 (ja) 2011-01-07 2016-03-01 オムロン株式会社 音響トランスデューサ、および該音響トランスデューサを利用したマイクロフォン
ITTO20120987A1 (it) 2012-11-14 2014-05-15 St Microelectronics Srl Circuito elettronico digitale di interfaccia per un trasduttore acustico, e relativo sistema di trasduzione acustico
US8767512B2 (en) 2012-05-01 2014-07-01 Fujifilm Dimatix, Inc. Multi-frequency ultra wide bandwidth transducer
US9454954B2 (en) * 2012-05-01 2016-09-27 Fujifilm Dimatix, Inc. Ultra wide bandwidth transducer with dual electrode
JP6028479B2 (ja) 2012-09-14 2016-11-16 オムロン株式会社 静電容量型センサ、音響センサ及びマイクロフォン
US9804003B2 (en) * 2012-10-23 2017-10-31 Apple Inc. Electronic devices with environmental sensors
US9660170B2 (en) 2012-10-26 2017-05-23 Fujifilm Dimatix, Inc. Micromachined ultrasonic transducer arrays with multiple harmonic modes
TWM457365U (zh) * 2012-11-09 2013-07-11 Raytrend Technology Corp 具多聲道輸出的靜電式喇叭
US9407231B2 (en) 2013-02-06 2016-08-02 Htc Corporation Apparatus and method of multi-sensor sound recording
JP6237978B2 (ja) 2013-03-13 2017-11-29 オムロン株式会社 静電容量型センサ、音響センサ及びマイクロフォン
US9681234B2 (en) * 2013-05-09 2017-06-13 Shanghai Ic R&D Center Co., Ltd MEMS microphone structure and method of manufacturing the same
JP6179300B2 (ja) 2013-09-13 2017-08-16 オムロン株式会社 音響トランスデューサ、およびマイクロホン
JP6179297B2 (ja) * 2013-09-13 2017-08-16 オムロン株式会社 音響トランスデューサ及びマイクロフォン
ITTO20130901A1 (it) 2013-11-05 2015-05-06 St Microelectronics Srl Interfaccia di espansione dell'intervallo dinamico di un segnale di ingresso, in particolare di un segnale audio di un trasduttore acustico a due strutture di rilevamento, e relativo metodo
CN106105259A (zh) * 2014-01-21 2016-11-09 美商楼氏电子有限公司 提供极高声学过载点的麦克风设备和方法
US9609410B2 (en) 2014-02-20 2017-03-28 Stmicroelectronics S.R.L. Processing circuit for a multiple sensing structure digital microelectromechanical sensor having a broad dynamic range and sensor comprising the processing circuit
US9344808B2 (en) * 2014-03-18 2016-05-17 Invensense, Inc. Differential sensing acoustic sensor
DE112014006684T5 (de) 2014-05-20 2017-02-02 Epcos Ag Mikrofon und Verfahren zum Betrieb eines Mikrofons
US11619983B2 (en) * 2014-09-15 2023-04-04 Qeexo, Co. Method and apparatus for resolving touch screen ambiguities
JP6390423B2 (ja) * 2014-12-26 2018-09-19 オムロン株式会社 音響センサおよび音響センサの製造方法
CN204408625U (zh) * 2015-01-21 2015-06-17 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems麦克风
US20170370768A1 (en) * 2015-01-22 2017-12-28 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Micro-electro-mechanical-systems based acoustic emission sensors
JP6432372B2 (ja) * 2015-02-02 2018-12-05 オムロン株式会社 音響センサ
WO2016153851A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-29 Knowles Electronics, Llc Acoustic device with one or more trim capacitors
US10291973B2 (en) * 2015-05-14 2019-05-14 Knowles Electronics, Llc Sensor device with ingress protection
US9807532B2 (en) * 2015-05-22 2017-10-31 Kathirgamasundaram Sooriakumar Acoustic apparatus, system and method of fabrication
CN106197776B (zh) 2015-05-27 2019-11-05 意法半导体股份有限公司 压力传感器、压力测量设备、制动系统和测量压力的方法
US9560455B2 (en) 2015-06-26 2017-01-31 Stmicroelectronics S.R.L. Offset calibration in a multiple membrane microphone
US9752900B2 (en) * 2015-07-10 2017-09-05 Wyrobek International, Inc. Multi-plate capacitive transducer
RU2619807C1 (ru) * 2016-03-04 2017-05-18 Акционерное общество "Творческо-производственное объединение "Центральная киностудия детских и юношеских фильмов им. М. Горького" Капсюль конденсаторного микрофона
US9731965B1 (en) 2016-03-31 2017-08-15 Stmicroelectronics S.R.L. Dry scribing methods, devices and systems
US10153740B2 (en) * 2016-07-11 2018-12-11 Knowles Electronics, Llc Split signal differential MEMS microphone
IT201600121533A1 (it) 2016-11-30 2018-05-30 St Microelectronics Srl Trasduttore elettroacustico integrato mems con sensibilita' migliorata e relativo processo di fabbricazione
DE102017206744B9 (de) 2017-04-21 2023-01-12 Infineon Technologies Ag Mems package mit hoher wärmekapazität und verfahren zum herstellen selbiger
US10361145B2 (en) * 2017-07-18 2019-07-23 Skyworks Solutions, Inc. Through-mold openings for dual-sided packaged modules with ball grid arrays
US10718801B2 (en) * 2017-08-21 2020-07-21 Cirrus Logic, Inc. Reducing noise in a capacitive sensor with a pulse density modulator
JP1602867S (ko) * 2017-08-24 2018-05-07
WO2019178355A1 (en) * 2018-03-16 2019-09-19 Vesper Technologies, Inc. Transducer system with configurable acoustic overload point
TWI818600B (zh) * 2022-06-27 2023-10-11 國立臺灣大學 用於壓電揚聲器的壓電單元
WO2024223318A1 (en) * 2023-04-24 2024-10-31 Philip Morris Products S.A. Improved youth access prevention for aerosol-generating devices

Family Cites Families (101)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3588382A (en) 1967-10-11 1971-06-28 Northern Electric Co Directional electret transducer
CH533408A (de) 1972-02-02 1973-01-31 Bommer Ag Hörgerät
SE438233B (sv) * 1983-08-19 1985-04-01 Ericsson Telefon Ab L M Elektretmikrofon
SU1582361A1 (ru) 1985-05-06 1990-07-30 Предприятие П/Я Р-6947 Микрофон с измен емой чувствительностью
JPS62213400A (ja) * 1986-03-13 1987-09-19 Sony Corp コンデンサ形マイクロホン
JPH0726887B2 (ja) 1986-05-31 1995-03-29 株式会社堀場製作所 コンデンサマイクロフオン型検出器用ダイアフラム
DK155269C (da) 1986-07-17 1989-07-24 Brueel & Kjaer As Trykgradientmikrofon
SU1670807A1 (ru) 1989-01-09 1991-08-15 Предприятие П/Я Р-6947 Конденсаторный микрофон
JPH03139097A (ja) 1989-10-25 1991-06-13 Hitachi Ltd マイクの収音方式
US5388163A (en) 1991-12-23 1995-02-07 At&T Corp. Electret transducer array and fabrication technique
US5524056A (en) 1993-04-13 1996-06-04 Etymotic Research, Inc. Hearing aid having plural microphones and a microphone switching system
DE4342169A1 (de) * 1993-12-10 1995-06-14 Sennheiser Electronic Elektromechanischer Wandler, wie Mikrofon
US5452268A (en) 1994-08-12 1995-09-19 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Acoustic transducer with improved low frequency response
US5517683A (en) 1995-01-18 1996-05-14 Cycomm Corporation Conformant compact portable cellular phone case system and connector
DE69527790D1 (de) 1995-09-29 2002-09-19 St Microelectronics Srl Digitale mikrophonische Vorrichtung
JPH10126886A (ja) * 1996-10-21 1998-05-15 Hirahiro Toshimitsu ディジタル式電気音響変換器
US5982709A (en) 1998-03-31 1999-11-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Acoustic transducers and method of microfabrication
US6271780B1 (en) 1998-10-08 2001-08-07 Cirrus Logic, Inc. Gain ranging analog-to-digital converter with error correction
US7003127B1 (en) 1999-01-07 2006-02-21 Sarnoff Corporation Hearing aid with large diaphragm microphone element including a printed circuit board
EP1172020B1 (en) 1999-02-05 2006-09-06 Hearworks Pty Ltd. Adaptive dynamic range optimisation sound processor
GB2351169B (en) 1999-06-14 2003-11-19 Nokia Mobile Phones Ltd Audio apparatus
US6449593B1 (en) 2000-01-13 2002-09-10 Nokia Mobile Phones Ltd. Method and system for tracking human speakers
US6873709B2 (en) 2000-08-07 2005-03-29 Apherma Corporation Method and apparatus for filtering and compressing sound signals
US6535460B2 (en) 2000-08-11 2003-03-18 Knowles Electronics, Llc Miniature broadband acoustic transducer
AU2002250080A1 (en) 2001-02-14 2002-08-28 Gentex Corporation Vehicle accessory microphone
JP4296731B2 (ja) 2001-07-18 2009-07-15 株式会社デンソー 静電容量型圧力センサの製造方法
US6944474B2 (en) 2001-09-20 2005-09-13 Sound Id Sound enhancement for mobile phones and other products producing personalized audio for users
US7146016B2 (en) * 2001-11-27 2006-12-05 Center For National Research Initiatives Miniature condenser microphone and fabrication method therefor
DE60336888D1 (de) 2002-01-12 2011-06-09 Oticon As Gegenüber windgeräuschen unempfindliches hörgerät
US20030210799A1 (en) 2002-05-10 2003-11-13 Gabriel Kaigham J. Multiple membrane structure and method of manufacture
EP1385324A1 (en) 2002-07-22 2004-01-28 Siemens Aktiengesellschaft A system and method for reducing the effect of background noise
US7170847B2 (en) 2002-10-17 2007-01-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Means for limiting an output signal of an amplifier stage
US7359504B1 (en) 2002-12-03 2008-04-15 Plantronics, Inc. Method and apparatus for reducing echo and noise
JP4311034B2 (ja) 2003-02-14 2009-08-12 沖電気工業株式会社 帯域復元装置及び電話機
DE10313330B4 (de) 2003-03-25 2005-04-14 Siemens Audiologische Technik Gmbh Verfahren zur Unterdrückung mindestens eines akustischen Störsignals und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2004103020A1 (en) 2003-05-19 2004-11-25 Widex A/S A hearing aid
JP4101785B2 (ja) 2003-09-11 2008-06-18 アオイ電子株式会社 コンデンサーマイクロフォン及びその作製方法
DE102004010863B3 (de) 2004-03-05 2005-10-20 Siemens Audiologische Technik Hörgerät mit mehreren Mikrofonen
WO2006007441A1 (en) 2004-06-16 2006-01-19 Cardo Systems Inc. Wireless communication headset with microphone switching system
JP4585825B2 (ja) * 2004-09-30 2010-11-24 株式会社オーディオテクニカ コンデンサマイクロホン
US7346178B2 (en) 2004-10-29 2008-03-18 Silicon Matrix Pte. Ltd. Backplateless silicon microphone
JP4539450B2 (ja) 2004-11-04 2010-09-08 オムロン株式会社 容量型振動センサ及びその製造方法
FR2884101B1 (fr) 2005-03-30 2007-06-29 Merry Electronics Co Ltd Condensateur de microphone au silicium avec effort minimal du diaphragme
EP1732352B1 (en) 2005-04-29 2015-10-21 Nuance Communications, Inc. Detection and suppression of wind noise in microphone signals
US8072010B2 (en) 2005-05-17 2011-12-06 Knowles Electronics Asia PTE, Ltd. Membrane for a MEMS condenser microphone
JP4641217B2 (ja) 2005-06-08 2011-03-02 株式会社豊田中央研究所 マイクロホンとその製造方法
DE102005032292B3 (de) 2005-07-11 2006-09-21 Siemens Audiologische Technik Gmbh Hörgerät mit reduzierter Windempfindlichkeit und entsprechendes Verfahren
EP1907811B1 (en) 2005-07-22 2012-04-25 STMicroelectronics Srl Integrated pressure sensor with double measuring scale and a high full-scale value
SG130158A1 (en) 2005-08-20 2007-03-20 Bse Co Ltd Silicon based condenser microphone and packaging method for the same
WO2007024909A1 (en) 2005-08-23 2007-03-01 Analog Devices, Inc. Multi-microphone system
EP1771036A3 (en) 2005-09-26 2013-05-22 Yamaha Corporation Capacitor microphone and diaphragm therefor
JP4535046B2 (ja) 2006-08-22 2010-09-01 ヤマハ株式会社 静電容量センサ及びその製造方法
US7856283B2 (en) 2005-12-13 2010-12-21 Sigmatel, Inc. Digital microphone interface, audio codec and methods for use therewith
US7836770B2 (en) 2005-12-20 2010-11-23 Etymotic Research, Inc. Method and system for noise dosimeter with quick-check mode and earphone adapter
DE102006004287A1 (de) 2006-01-31 2007-08-02 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
TW200738028A (en) 2006-02-24 2007-10-01 Yamaha Corp Condenser microphone
TW200746868A (en) 2006-02-24 2007-12-16 Yamaha Corp Condenser microphone
US7676052B1 (en) 2006-02-28 2010-03-09 National Semiconductor Corporation Differential microphone assembly
GB0605576D0 (en) 2006-03-20 2006-04-26 Oligon Ltd MEMS device
JP4770605B2 (ja) 2006-06-26 2011-09-14 ヤマハ株式会社 平衡出力マイクロホンおよび平衡出力マイクロホンの製造方法
WO2008014324A2 (en) 2006-07-25 2008-01-31 Analog Devices, Inc. Multiple microphone system
US7804969B2 (en) 2006-08-07 2010-09-28 Shandong Gettop Acoustic Co., Ltd. Silicon microphone with impact proof structure
KR100892095B1 (ko) 2007-01-23 2009-04-06 삼성전자주식회사 헤드셋에서 송수신 음성신호 처리 장치 및 방법
US20080192963A1 (en) 2007-02-09 2008-08-14 Yamaha Corporation Condenser microphone
JP2008199226A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Yamaha Corp コンデンサマイク装置
US20080192962A1 (en) 2007-02-13 2008-08-14 Sonion Nederland B.V. Microphone with dual transducers
US8644528B2 (en) 2007-02-20 2014-02-04 Case Western Reserve University Microfabricated microphone
US20080205668A1 (en) * 2007-02-26 2008-08-28 Yamaha Corporation Sensitive silicon microphone with wide dynamic range
JP2008263498A (ja) 2007-04-13 2008-10-30 Sanyo Electric Co Ltd 風雑音低減装置、音響信号録音装置及び撮像装置
CN101346014B (zh) 2007-07-13 2012-06-20 清华大学 微机电系统麦克风及其制备方法
JP2009028808A (ja) 2007-07-24 2009-02-12 Rohm Co Ltd Ｍｅｍｓセンサおよびｍｅｍｓセンサの製造方法
JP2009081624A (ja) 2007-09-26 2009-04-16 Rohm Co Ltd 半導体センサ装置
US8045733B2 (en) 2007-10-05 2011-10-25 Shandong Gettop Acoustic Co., Ltd. Silicon microphone with enhanced impact proof structure using bonding wires
US20090095081A1 (en) 2007-10-16 2009-04-16 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device
JP2009098022A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Rohm Co Ltd 半導体装置
JP4946796B2 (ja) 2007-10-29 2012-06-06 ヤマハ株式会社 振動トランスデューサおよび振動トランスデューサの製造方法
JP2009124474A (ja) 2007-11-15 2009-06-04 Yamaha Corp 静電型スピーカ
US8467559B2 (en) 2008-02-20 2013-06-18 Shandong Gettop Acoustic Co., Ltd. Silicon microphone without dedicated backplate
JP5218432B2 (ja) * 2008-02-20 2013-06-26 オムロン株式会社 静電容量型振動センサ
US8223981B2 (en) 2008-05-23 2012-07-17 Analog Devices, Inc. Wide dynamic range microphone
JP5006364B2 (ja) 2008-07-28 2012-08-22 アオイ電子株式会社 指向性マイクロフォン
JP4419103B1 (ja) 2008-08-27 2010-02-24 オムロン株式会社 静電容量型振動センサ
US20100117485A1 (en) 2008-11-13 2010-05-13 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Piezoelectric transducers with noise-cancelling electrodes
US8284958B2 (en) 2008-12-22 2012-10-09 Nokia Corporation Increased dynamic range microphone
IT1392742B1 (it) 2008-12-23 2012-03-16 St Microelectronics Rousset Trasduttore acustico integrato in tecnologia mems e relativo processo di fabbricazione
IT1395550B1 (it) 2008-12-23 2012-09-28 St Microelectronics Rousset Trasduttore acustico integrato in tecnologia mems e relativo processo di fabbricazione
US8233637B2 (en) 2009-01-20 2012-07-31 Nokia Corporation Multi-membrane microphone for high-amplitude audio capture
US8175293B2 (en) 2009-04-16 2012-05-08 Nokia Corporation Apparatus, methods and computer programs for converting sound waves to electrical signals
EP2252077B1 (en) 2009-05-11 2012-07-11 STMicroelectronics Srl Assembly of a capacitive acoustic transducer of the microelectromechanical type and package thereof
JP5491080B2 (ja) * 2009-06-18 2014-05-14 国立大学法人 東京大学 マイクロフォン
WO2011001195A1 (en) 2009-06-29 2011-01-06 Nokia Corporation Temperature compensated microphone
JP5588745B2 (ja) 2010-05-27 2014-09-10 オムロン株式会社 音響トランスデューサ、および該音響トランスデューサを利用したマイクロフォン
US9549252B2 (en) 2010-08-27 2017-01-17 Nokia Technologies Oy Microphone apparatus and method for removing unwanted sounds
TWI437555B (zh) 2010-10-19 2014-05-11 Univ Nat Chiao Tung 空間前處理目標干擾比權衡之濾波裝置及其方法
JP5872163B2 (ja) * 2011-01-07 2016-03-01 オムロン株式会社 音響トランスデューサ、および該音響トランスデューサを利用したマイクロフォン
ITTO20120987A1 (it) 2012-11-14 2014-05-15 St Microelectronics Srl Circuito elettronico digitale di interfaccia per un trasduttore acustico, e relativo sistema di trasduzione acustico
US9380380B2 (en) 2011-01-07 2016-06-28 Stmicroelectronics S.R.L. Acoustic transducer and interface circuit
US8351625B2 (en) 2011-02-23 2013-01-08 Omron Corporation Acoustic sensor and microphone
US9036838B2 (en) 2013-07-11 2015-05-19 Merry Electronics (Shenzhen) Co., Ltd. Dual-diaphragm acoustic transducer
US8934649B1 (en) 2013-08-29 2015-01-13 Solid State System Co., Ltd. Micro electro-mechanical system (MEMS) microphone device with multi-sensitivity outputs and circuit with the MEMS device
JP6179300B2 (ja) 2013-09-13 2017-08-16 オムロン株式会社 音響トランスデューサ、およびマイクロホン

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9693149B2 (en) 2014-09-23 2017-06-27 Hyundai Motor Company Microphone and method for manufacturing the same
KR101638730B1 (ko) 2015-02-10 2016-07-12 경북대학교 산학협력단 초음파 트랜스듀서, 이를 포함하는 초음파 장치 및 이의 제조 방법
US10003889B2 (en) 2015-08-04 2018-06-19 Infineon Technologies Ag System and method for a multi-electrode MEMS device
KR101875529B1 (ko) * 2015-08-04 2018-07-06 인피니온 테크놀로지스 아게 다중-전극 mems 디바이스를 위한 시스템 및 방법
US10462579B2 (en) 2015-08-04 2019-10-29 Infineon Technologies Ag System and method for a multi-electrode MEMS device
US10313797B2 (en) 2016-09-09 2019-06-04 Hyundai Motor Company Microphone, manufacturing method and control method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US9936305B2 (en) 2018-04-03
US20130294622A1 (en) 2013-11-07
CN103329575B (zh) 2016-08-10
EP2663093A4 (en) 2016-07-13
US20160157023A1 (en) 2016-06-02
US10484798B2 (en) 2019-11-19
US20140191343A1 (en) 2014-07-10
US20180176693A1 (en) 2018-06-21
JP2012147115A (ja) 2012-08-02
WO2012093598A1 (ja) 2012-07-12
CN103329575A (zh) 2013-09-25
US9363608B2 (en) 2016-06-07
US10405107B2 (en) 2019-09-03
US20180295454A1 (en) 2018-10-11
KR101512583B1 (ko) 2015-04-15
EP2663093B1 (en) 2019-06-26
US9843868B2 (en) 2017-12-12
EP2663093A1 (en) 2013-11-13
JP5872163B2 (ja) 2016-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5872163B2 (ja) 音響トランスデューサ、および該音響トランスデューサを利用したマイクロフォン
JP5252104B1 (ja) 静電容量型センサ、音響センサ及びマイクロフォン
US9380380B2 (en) Acoustic transducer and interface circuit
US9143870B2 (en) Microphone system with mechanically-coupled diaphragms
JP6237978B2 (ja) 静電容量型センサ、音響センサ及びマイクロフォン
US9374644B2 (en) Acoustic transducer and microphone
JP6028479B2 (ja) 静電容量型センサ、音響センサ及びマイクロフォン
JP5928163B2 (ja) 静電容量型センサ、音響センサ及びマイクロフォン
US20160142829A1 (en) Integrated package forming wide sense gap micro electro-mechanical system microphone and methodologies for fabricating the same
CN114885264B (zh) 一种麦克风组件及电子设备
KR20130012587A (ko) 음향 트랜스듀서, 및 그 음향 트랜스듀서를 이용한 마이크로폰
US10158943B2 (en) Apparatus and method to bias MEMS motors
JP4737535B2 (ja) コンデンサマイクロホン
CN114697842A (zh) 微机电系统声传感器和组件

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0105 International application

Patent event date: 20130704

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20140710

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20150202

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20150409

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20150409

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180328

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20180328

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190328

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20190328

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210324

Start annual number: 7

End annual number: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20220329

Start annual number: 8

End annual number: 8

PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20240120