[发明专利]静电容量型传感器、声音传感器及传声器

说明书

在硅基板(12)的上方配置有用狭缝(17)分割开的隔膜(13a、13b)。在基板(12)的上面设置有背板(18)，将隔膜(13a、13b)覆盖，在其下面，与隔膜(13a、13b)相对配置有固定电极板(19)。固定电极板(19)被分离成两个区域成为第一固定电极板(19a)和第二固定电极板(19b)。在第一固定电极板(19a)和第二固定电极板(19b)之间，设置有势垒电极(34)，将两固定电极板(19a、19b)分隔开。在背板(18)及固定电极板(19a、19b)上，开设有多个声孔(24)。

技术领域

本发明涉及静电容量型传感器、声音传感器及传声器。具体而言，本发明涉及通过由振动电极板(隔膜)和固定电极板组成的电容器构造构成的静电容量型传感器。另外，本发明涉及将声音振动转换为电信号而输出的声音传感器、使用该声音传感器的传声器。本发明尤其涉及使用MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术制作的微小尺寸的静电容量型传感器及声音传感器。

背景技术

作为便携式电话等所搭载的小型的传声器，迄今为止广泛使用驻极体电容式传声器(Electret Condenser Microphone)。但是，驻极体电容式传声器耐热性弱，另外，在数字化的对应、小型化、高功能、多功能化、省电方面，不及MEMS传声器。因此，目前，MEMS传声器正在普及。

MEMS传声器具备检测声音振动并转换为电信号(检测信号)的声音传感器(声音换能器)、对该声音传感器施加电压的驱动电路、对来自声音传感器的检测信号进行放大等信号处理并向外部输出的信号处理电路。MEMS传声器所使用的声音传感器是利用MEMS技术制造的静电容量型的声音传感器。另外，上述驱动电路及上述信号处理电路利用半导体制造技术一体制造成ASIC(Application Specific Integrated Circuit)。

最近，传声器要求以高灵敏度检测从小声压至大声压的声音。一般地，传声器的最大输入声压受总谐波失真率(Total Harmonic Distortion)限制。这是因为若要用传声器检测大声压的声音，则输出信号产生总谐波失真，会损害音质及精度。因此，如果能够减小总谐波失真率，就能够增大最大输入声压，扩大传声器的检测声压范围(以下，称为动态范围)。

但是，在一般的传声器中，声音振动的检测灵敏度的提高和总谐波失真率的降低存在折衷的关系。因此，在能检测小音量(小声压)的声音的高灵敏度的传声器中，进入大音量的声音时，输出信号的总谐波失真率变大，因此，最大检测声压被限制。这是因为高灵敏度的传声器的输出信号变大，易产生总谐波失真。相反地，当通过降低输出信号的总谐波失真而使最大检测声压增大时，传声器的灵敏度就会变差，以高品质检测小音量的声音就很困难。其结果是，在一般的传声器中难以维持从小音量(小声压)至大音量(大声压)的声音的宽的动态范围。

在这种技术的背景之下，作为实现具有宽的动态范围的传声器的方法，正在研究利用检测灵敏度不同的多个声音传感器的传声器。作为这种传声器，例如有专利文献1－4中公开的传声器。

在专利文献1、2中，公开了如下的传声器，即，设有多个声音传感器，根据声压切换或融合来自多个声音传感器的多个信号。在这种传声器中，例如通过切换可检测的声压等级(SPL)约为30dB－115dB的高灵敏度的声音传感器和可检测的声压等级约为60dB－140dB的低灵敏度的声音传感器进行使用，能构成可检测的声压等级约为30dB－140dB的传声器。另外，在专利文献3、4中公开了在一个芯片上形成有独立的多个声音传感器的传声器。