特開 2023-171205 ＭＥＭＳマイクロフォン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023171205

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】ＭＥＭＳマイクロフォン

(51)【国際特許分類】

   H04R 19/04 20060101AFI20231124BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

H04R19/04

B81B3/00

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195993

(22)【出願日】2022-12-07

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-09-07

(31)【優先権主張番号】202221236854.6

(32)【優先日】2022-05-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】522235504

【氏名又は名称】エーエーシー カイタイ テクノロジーズ （ウーハン） カンパニーリミテッド

(71)【出願人】

【識別番号】511027518

【氏名又は名称】エーエーシーアコースティックテクノロジーズ（シンセン）カンパニーリミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＡＣ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100199819

【弁理士】

【氏名又は名称】大行 尚哉

(74)【代理人】

【識別番号】100087859

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 秀治

(72)【発明者】

【氏名】趙転転

(72)【発明者】

【氏名】王凱傑

(72)【発明者】

【氏名】張叡

【テーマコード（参考）】

3C081

5D021

【Ｆターム（参考）】

3C081AA01

3C081BA03

3C081BA29

3C081BA44

3C081BA45

3C081BA48

3C081BA53

3C081CA13

3C081DA03

3C081EA21

5D021CC17

(57)【要約】

【課題】本発明は、ＭＥＭＳマイクロフォンを提供する。
【解決手段】バックチャンバーが形成された基板と、前記基板に設けられ、基板に接続された容量システムとを備え、前記容量システムが、基板の上部に位置する振動板と、前記振動板と間隔をあけて設けられたバックプレートとを有するＭＥＭＳマイクロフォンであって、振動方向において前記容量システムと間隔をあけて設けられたバリア構造をさらに備える。本発明は、振動方向において容量システムと間隔をあけて設けられたバリア構造により、小さな音圧下で振動板とバックプレートの動きに影響を与えないように確保し、マイクロフォンの性能に影響を与えないようにしつつ、大きな音圧下で振動板とバックプレートの歪みを阻害し、振動板とバックプレートが大きく変形して破断することによるマイクロフォンの不具合を抑制することができる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バックチャンバーが形成された基板と、前記基板に設けられ、基板に接続された容量システムとを備え、前記容量システムが、基板の上部に位置する振動板と、前記振動板と間隔をあけて設けられたバックプレートとを有するＭＥＭＳマイクロフォンであって、
振動方向において前記容量システムと間隔をあけて設けられたバリア構造をさらに備える、
ことを特徴とするＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項2】

前記バリア構造は、前記容量システムにおける前記振動板に背向するバックプレートの一面に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項3】

前記バリア構造は、外枠部と、前記外枠部に連なって内向きに延びる複数の梁部とを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項4】

前記バリア構造は、内向きに延びる四つの梁部からなる一つの十字形構造を有する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項5】

前記バリア構造の外枠部の外側エッジの振動方向への投影は、前記容量システムの外側エッジの振動方向への投影と重なっている、
ことを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項6】

前記バリア構造の外枠部と前記容量システムとの間には、前記外枠部と完全に重なっているガスケットがさらに設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項7】

前記バリア構造は、中央に補強部が設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項8】

前記バリア構造は、前記容量システムにおける前記バックプレートに背向する振動板の一面に、振動方向において間隔をあけて設けられている、
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気音響分野に関し、特に、信頼性の高いＭＥＭＳ（微小電気機械システム）マイクロフォンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の容量型ＭＥＭＳマイクロフォンチップは、主に容量部と基板部から構成されている。チップ構造は、図１に示すように、主にバックチャンバーを有する基板構造と、基板の上部に位置する振動板および固定バックプレートとを備え、振動板と固定バックプレートとが容量システムを構成している。音圧が振動板に作用すると、振動板のバックプレートに正対する面とバックプレートに背向する面の両面には圧力差があり、振動板をバックプレートに近づけたりバックプレートから遠ざけたり運動させ、振動板とバックプレートの間の静電容量の変化を引き起こし、音声信号から電気信号への変換を実現する。これは、容量型ＭＥＭＳマイクロフォンの動作原理である。

【0003】

音圧が大きいと、振動板とバックプレートが貼り合わされて変形し続け、音圧が十分に大きいと、振動板とバックプレートの変形が大きくなり過ぎて、振動板とバックプレートが固定位置で破断し、マイクロフォンの不具合を招いた。

【0004】

そのため、新たな信頼性の高いＭＥＭＳマイクロフォンを提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の問題に基づき、本発明は、新たな信頼性の高いＭＥＭＳマイクロフォンチップ構造を提供する。具体的には、本発明の技術案は以下の通りである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

バックチャンバーが形成された基板と、前記基板に設けられ、基板に接続された容量システムとを備え、前記容量システムが、基板の上部に位置する振動板と、前記振動板と間隔をあけて設けられたバックプレートとを有するＭＥＭＳマイクロフォンであって、振動方向において前記容量システムと間隔をあけて設けられたバリア構造をさらに備えるＭＥＭＳマイクロフォンである。

【0007】

1つの改良として、前記バリア構造は、前記容量システムにおける前記振動板に背向するバックプレートの一面に設けられている。

【0008】

1つの改良として、前記バリア構造は、外枠部と、前記外枠部に連なって内向きに延びる複数の梁部とを有する。

【0009】

1つの改良として、前記バリア構造は、内向きに延びる四つの梁部からなる一つの十字形構造を有する。

【0010】

1つの改良として、前記バリア構造の外枠部の外側エッジの振動方向への投影は、前記容量システムの外側エッジの振動方向への投影と重なっている。

【0011】

1つの改良として、前記バリア構造の外枠部と前記容量システムとの間には、前記外枠部と完全に重なっているガスケットがさらに設けられている。

【0012】

1つの改良として、前記バリア構造は、中央に補強部が設けられている。

【0013】

1つの改良として、前記バリア構造は、前記容量システムにおける前記バックプレートに背向する振動板の一面に、振動方向において間隔をあけて設けられている。

【発明の効果】

【0014】

本発明の有益な効果は、以下の通りである。

【0015】

本発明によるＭＥＭＳマイクロフォンは、従来技術に比べて、振動方向において容量システムと間隔をあけて設けられたバリア構造により、小さな音圧下で振動板とバックプレートの動きに影響を与えないように確保し、マイクロフォンの性能に影響を与えないようにしつつ、大きな音圧下で振動板とバックプレートの歪みを阻害し、振動板とバックプレートが大きく変形して破断することによるマイクロフォンの不具合を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、従来技術におけるＭＥＭＳマイクロフォンの斜視図である。

【図2】図２は、図１に示すＭＥＭＳマイクロフォンのＡ―Ａ線に沿った断面図である。

【図3】図３は、本発明の実施例１に係るＭＥＭＳマイクロフォンの斜視図である。

【図4】図４は、図３に示すＭＥＭＳマイクロフォンのＢ―Ｂ線に沿った断面図である。

【図5】図５は、図４に示す丸輪Ｃ部分の拡大図である。

【図6】図６は、本発明の実施例１におけるバリア構造を示す図である。

【図7】図７は、本発明の実施例２におけるバリア構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の上記目的、特徴及び利点をより明確にかつ理解しやすくするために、以下、具体的な実施形態を組み合わせて本発明を詳細に説明し、これによって、本発明の上記及びその他の目的、特徴及び利点がより明確になる。

【0018】

明らかに、記載された実施例は、全ての実施例ではなく、本発明の一部の実施例に過ぎない。当業者が本発明における実施例に基づいて進歩的な労働をしない前提に得られた他の全ての実施例は、本発明の保護範囲に含まれるものとする。

【0019】

実施例１
図３～図４を参照して、ＭＥＭＳマイクロフォン２００は、主に基板１と、容量システム２とを備える。基板１は、例えばシリコン基板を用いて、エッチングによりバックチャンバー３が形成されている。容量システム２は、基板１の上面に設けられ、トランジション層４を介して基板１と絶縁接続されるものであり、この容量システム２は、振動板２１と、振動板２１と間隔をあけて設けられたバックプレート２２とを有する。通常、バックプレート２２には、貫通孔２２１も開設されており、貫通孔２２１は、音の伝達を容易にする。

【0020】

具体的には、本実施例では、振動方向においてこの容量システム２と間隔をあけて設けられたバリア構造５がある。具体的には、バリア構造５は、振動板２１に背向するバックプレート２２の一面に設けられている。実際の運用において、小さな音圧下で振動板２１とバックプレート２２の動きに影響を与えないように確保し、マイクロフォンの性能に影響を与えないようにしつつ、大きな音圧下で振動板２１とバックプレート２２の歪みを阻害し、振動板２１とバックプレート２２が大きく変形して破断することによるマイクロフォンの不具合を抑制することができる。

【0021】

さらに、バリア構造５は、外枠部５１と、この外枠部５１に連なって内向きに延びる複数の梁部５２とを有しており、これにより、振動板２１とバックプレート２２との変形を効果的に抑制している。

【0022】

さらに、図６を参照して、バリア構造５は、内向きに延びる四つの梁部５２からなる一つの十字形構造を有するが、他の実施可能な形態では、梁部５２の数は、５、６、７などであってもよい。バリア構造５の形状は、本発明の実施例に示すものに限られない。

【0023】

改良の一つとして、バリア構造５の大きさを小さくし、ＭＥＭＳマイクロフォン２００の小型化を維持するために、バリア構造５の外枠部５１のエッジの振動方向への投影は、容量システム２の外側エッジの振動方向への投影と重なっている。

【0024】

改良の一つとして、図５を参照して、バリア構造５の外枠部５１とバックプレート２２との間には、さらにガスケット６が設けられている。バリア構造５とバックプレート２２との間には一定の距離があるため、小さな音圧の作用下で振動板２１とバックプレート２２の動きに影響を与えないように確保し、マイクロフォンの性能に影響を与えないようにすることができる。大きさな音圧の作用下で、また振動板２１とバックプレート２２の歪みに対して阻害作用を果たすことができ、これにより、振動板２１とバックプレート２２が大きく変形して破断することによるマイクロフォンの不具合を抑制することができる。

【0025】

他の実施可能な形態では、バリア構造５は、バックプレート２２に背向する振動板２１の一面に間隔をあけて設けられてもよい。振動板２１のバックプレート２２から離反する大きな変形に対して抑制作用を奏する。

【0026】

実施例２
図７を参照して、実施例２は、実施例１のＭＥＭＳマイクロフォン２００とほぼ同様の構成を有するが、バリア構造５の中央に補強部５３が設けられている点が異なる。この補強部５３は、円形、矩形、三角形等の異なる形状とすることができる。この補強部５３は、振動板２１とバックプレート２２の歪みに対する阻害作用を強め、変形を抑制する。

【0027】

また、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンは、前記バリア構造の形状が本発明の実施例に示すものに限られない。

【0028】

本発明によるＭＥＭＳマイクロフォンは、振動方向において容量システムと間隔をあけて設けられたバリア構造により、小さな音圧下で振動板とバックプレートの動きに影響を与えないように確保し、マイクロフォンの性能に影響を与えないようにしつつ、大きな音圧下で振動板とバックプレートの歪みを阻害し、振動板とバックプレートが大きく変形して破断することによるマイクロフォンの不具合を抑制することができる。

【0029】

以上は、本発明の実施形態に過ぎない。当業者にとって、本発明の創造思想から逸脱することなく、改良を行うこともできるが、これらの改良はいずれも本発明の保護範囲に含まれるとここで指摘すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-06-08

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バックチャンバーが形成された基板と、前記基板に設けられ、基板に接続された容量システムとを備え、前記容量システムが、基板の上部に位置する振動板と、前記振動板と間隔をあけて設けられたバックプレートとを有するＭＥＭＳマイクロフォンであって、
振動方向において前記容量システムと間隔をあけて設けられたバリア構造をさらに備え、
前記バリア構造は、外枠部と、前記外枠部に連なって内向きに延びる複数の梁部とを有する、
ことを特徴とするＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項2】

前記バリア構造は、前記容量システムにおける前記振動板に背向するバックプレートの一面に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項3】

前記バリア構造は、内向きに延びる四つの梁部からなる一つの十字形構造を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項4】

前記バリア構造の外枠部の外側エッジの振動方向への投影は、前記容量システムの外側エッジの振動方向への投影と重なっている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項5】

前記バリア構造の外枠部と前記容量システムとの間には、前記外枠部と完全に重なっているガスケットがさらに設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項6】

前記バリア構造は、中央に補強部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。

【請求項7】

前記バリア構造は、前記容量システムにおける前記バックプレートに背向する振動板の一面に、振動方向において間隔をあけて設けられている、
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。