特開 2023-174480 ＭＥＭＳ素子

(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】P2023174480

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】ＭＥＭＳ素子

(51)【国際特許分類】

   H04R 19/00 20060101AFI20231130BHJP

   H04R 7/10 20060101ALI20231130BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

H04R19/00

H04R7/10

B81B3/00

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022206865

(22)【出願日】2022-12-23

(31)【優先権主張番号】17/826,185

(32)【優先日】2022-05-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(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】100128347

【弁理士】

【氏名又は名称】西内 盛二

(72)【発明者】

【氏名】ボイド，ユアン

(72)【発明者】

【氏名】カーギル，スコット

【テーマコード（参考）】

3C081

5D016

5D021

【Ｆターム（参考）】

3C081AA13

3C081BA22

3C081BA44

3C081BA45

3C081BA46

3C081BA48

3C081BA77

3C081EA03

3C081EA21

5D016BA06

5D016HA03

5D021CC02

5D021CC19

(57)【要約】

【課題】本発明はＭＥＭＳ素子を開示する。
【解決手段】ＭＥＭＳ素子は、バックチャンバが貫通するベースと、ベースに接続されかつバックチャンバを覆い、対向して設置された上ダイアフラム及び下ダイアフラムを含み、上ダイアフラムと下ダイアフラムとの間に収容空間が形成される振動膜と、収容空間内に設置される対極と、上ダイアフラムと下ダイアフラムとの間に設置される複数の支持部材とを備え、支持部材の対向する両端がそれぞれ上ダイアフラムと下ダイアフラムに接続され、少なくともいずれかの支持部材内には複数の第１チャンバが開設され、第１チャンバは、上ダイアフラムに上通風溝が貫通し、下ダイアフラムに下通風溝が貫通し、上通風溝が下通風溝と連通する。従来の技術に比べて、本発明では、上通風溝が下通風溝と連通して通風構造を構成することによって、振動膜の柔軟性及びマイクロフォンの感度を向上させることができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＭＥＭＳ素子であって、バックチャンバが貫通するベースと、前記ベースに接続されかつ前記バックチャンバを覆う振動膜と、対極と、同心に間隔を隔てて設置される複数の支持部材とを備え、
前記振動膜は、対向して設置された上ダイアフラム及び下ダイアフラムを備え、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムとの間に収容空間が形成され、
前記対極は、前記収容空間内に設けられ、
前記複数の支持部材は、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムとの間に設置されかつ前記対極と離間し、前記支持部材の対向する両端は、それぞれ前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムに接続され、少なくともいずれかの前記支持部材内には、複数の第１チャンバが開設され、
前記ＭＥＭＳ素子は、前記上ダイアフラムでの前記第１チャンバに対応する箇所に上通風溝が貫通し、前記下ダイアフラムでの前記第１チャンバに対応する箇所に下通風溝が貫通し、前記上通風溝及び前記第１チャンバは、前記下通風溝と連通する、ことを特徴とするＭＥＭＳ素子。

【請求項2】

前記上ダイアフラムは、前記収容空間に向かって突出しかつ互いに間隔を隔てて設置される複数の第１突起を備え、前記下ダイアフラムは、前記収容空間に向かって突出しかつ互いに間隔を隔てて設置される複数の第２突起を備え、複数の前記支持部材、複数の前記第１突起及び複数の前記第２突起は、いずれも一対一に対応し、前記支持部材の両端は、それぞれ前記第１突起及び前記第２突起に接続され、前記上通風溝は、前記第１突起に開設され、前記下通風溝は、前記第２突起に開設される、ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項3】

前記第１チャンバは、前記振動膜の周縁に位置する前記支持部材内のみに開設される、ことを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項4】

前記上通風溝の内径は、前記下通風溝の内径よりも大きい、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項5】

前記上通風溝の内径は、前記下通風溝の内径よりも小さい、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項6】

前記上ダイアフラム及び前記下ダイアフラムの複数の前記第１チャンバが開設された前記支持部材に対応する部分は、いずれも第１膜層及び第２膜層を備え、前記第１膜層は、前記第２膜層よりも前記収容空間に近接し、前記第１突起は、前記上ダイアフラムの第１膜層に形成され、前記第２突起は、前記下ダイアフラムの第１膜層に形成され、前記ＭＥＭＳ素子は、それぞれ前記上ダイアフラムの前記第２膜層及び前記下ダイアフラムの前記第２膜層を貫通する第１通孔及び第２通孔をさらに備え、前記第１通孔、前記上通風溝、前記第１チャンバ、前記下通風溝及び前記第２通孔は、順に連通し、前記第１通孔の孔径は、前記第２通孔の孔径と等しくない、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項7】

前記第１通孔の孔径と前記第２通孔の孔径は、いずれも前記上通風溝、前記第１チャンバ及び前記下通風溝の内径よりも小さい、ことを特徴とする請求項６に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項8】

前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムは、いずれも導電性材料で製造され、または、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムのそれぞれは、導電性電極層を有する絶縁膜を含み、または、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムのそれぞれは、材料ドープ又は注入により形成された導電領域を有する絶縁膜を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項9】

各前記支持部材は、いずれも同心に設置された複数の第１円弧状部で構成され、複数の前記第１円弧状部は、環状に間隔を隔てて設置され、前記対極には複数のスルーホールが設置され、複数の前記第１円弧状部は、それぞれ複数の前記スルーホール内に対応して収容されかつ前記対極と間隔を隔てて設置され、各前記第１円弧状部の両端は、それぞれ前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムに接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭ素子。

【請求項10】

前記上通風溝、前記第１チャンバ及び前記下通風溝の形状は、いずれもそれに対応する前記第１円弧状部の形状と同じである、ことを特徴とする請求項９に記載のＭＥＭＳ素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微小電気機械システムの技術分野に関し、特にＭＥＭＳ素子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の技術において、二重膜構成のマイクロフォンが既に開発されて製造され、当該マイクロフォンは、対極の対向する両側に２つの薄膜がある。このように、２つの薄膜の間に密封可能な収容空間を生成し、外部環境に対して異なる圧力を有することができる。収容空間内の圧力を低下させると、当該構造は、対極に関連する自己ノイズ（ＭＥＭＳマイクロフォンにおける主なノイズ源）を顕著に低減させる。

【0003】

従来の技術において、２つの隔膜の中心に１つの通風孔が存在し、この通風孔が対極の中心を貫通するため、構造全体に高圧荷重で生じ得る応力集中をもたらし、構造全体の剛性に影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、従来の技術における技術課題を解決するために、ＭＥＭＳ素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、ＭＥＭＳ素子を提供し、当該ＭＥＭＳ素子は、バックチャンバが貫通するベースと、前記ベースに接続されかつ前記バックチャンバを覆う振動膜と、対極と、同心かつ間隔を隔てて設置された複数の支持部材とを含み、
前記振動膜は、対向して設置された上ダイアフラム及び下ダイアフラムを備え、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムとの間に収容空間が形成され、
前記対極は、前記収容空間内に設けられ、
前記複数の支持部材は、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムとの間に設置されかつ前記対極と間隔を隔てて設置され、前記支持部材の対向する両端は、それぞれ前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムに接続され、少なくともいずれかの前記支持部材内には、複数の第１チャンバが開設されており、
前記ＭＥＭＳ素子は、前記上ダイアフラムでの前記第１チャンバに対応する箇所に上通風溝が貫通し、前記下ダイアフラムでの前記第１チャンバに対応する箇所に下通風溝が貫通し、前記上通風溝及び前記第１チャンバは、前記下通風溝と連通する。

【0006】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、前記上ダイアフラムは、前記収容空間に向かって突出しかつ互いに間隔を隔てて設置される複数の第１突起を備え、前記下ダイアフラムは、前記収容空間に向かって突出しかつ互いに間隔を隔てて設置される複数の第２突起を備え、複数の前記支持部材、複数の前記第１突起及び複数の前記第２突起は、いずれも一対一に対応し、前記支持部材の両端は、それぞれ前記第１突起及び前記第２突起に接続され、前記上通風溝は、前記第１突起に開設され、前記下通風溝は、前記第２突起に開設される。

【0007】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、前記第１チャンバは、前記振動膜周縁に位置する前記支持部材内のみに開設される。

【0008】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、前記上通風溝の内径は、前記下通風溝の内径よりも大きい。

【0009】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、前記上通風溝の内径は、前記下通風溝の内径よりも小さい。

【0010】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、前記上ダイアフラム及び前記下ダイアフラムにおける複数の前記第１チャンバが開設された前記支持部材に対応する部分は、いずれも第１膜層及び第２膜層を備え、前記第１膜層は、前記第２膜層よりも前記収容空間に近接し、前記第１突起は、前記上ダイアフラムの第１膜層に形成され、前記第２突起は、前記下ダイアフラムの第１膜層に形成され、前記ＭＥＭＳ素子は、それぞれ前記上ダイアフラムの前記第２膜層及び前記下ダイアフラムの前記第２膜層を貫通する第１通孔及び第２通孔をさらに備え、前記第１通孔、前記上通風溝、前記第１チャンバ、前記下通風溝及び前記第２通孔は、順に連通し、前記第１通孔の孔径は、前記第２通孔の孔径と等しくない。

【0011】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、前記第１通孔の孔径と前記第２通孔の孔径は、いずれも前記上通風溝、前記第１チャンバ及び前記下通風溝の内径よりも小さい。

【0012】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムは、いずれも導電性材料で製造され、或いは、前記上ダイアフラム及び前記下ダイアフラムは、それぞれ導電性電極層を有する絶縁膜を含む。

【0013】

或いは、前記上ダイアフラム及び前記下ダイアフラムは、それぞれ材料ドープ又は注入により形成された導電領域を有する絶縁膜を含む。

【0014】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、各前記支持部材は、いずれも同心に設置された複数の第１円弧状部で構成され、複数の前記第１円弧状部は、環状に間隔を隔てて設置され、前記対極には複数のスルーホールが設置され、複数の前記第１円弧状部は、それぞれ複数の前記スルーホール内に対応して収容されかつ前記対極と間隔を隔てて設置され、各前記第１円弧状部の両端は、それぞれ前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムに接続される。

【0015】

上記のようなＭＥＭＳ素子であって、好ましくは、前記上通風溝、前記第１チャンバ及び前記下通風溝の形状は、いずれもそれに対応する前記第１円弧状部の形状と同じである。

【発明の効果】

【0016】

従来の技術に比べて、本発明の前記第１チャンバは、前記上ダイアフラムに上通風溝が開設され、前記下ダイアフラムに下通風溝が開設され、前記上通風溝は、前記下通風溝と連通して通風構造を構成し、それにより振動膜の局部的な剛性を低下させることはなく、振動膜の柔軟性及びマイクロフォンの感度を同時に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の提供する実施例１のＭＥＭＳ素子の斜視図である。

【図2】本発明の提供する実施例１のＭＥＭＳ素子の平面図である。

【図3】本発明の提供する実施例１の上通風溝及び下通風溝のレイアウト構成を示す模式図である。

【図4】本発明の提供する実施例２のＭＥＭＳ素子の平面図である。

【図5】本発明の提供する実施例２の上通風溝及び下通風溝のレイアウト構成を示す模式図である。

【図6】本発明の提供する実施例３の上通風溝及び下通風溝のレイアウト構成を示す模式図である。

【図7】本発明の支持部材の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に図面を参照して説明した実施例は、例示的なものであり、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定するものと解釈することができない。

【0019】

実施例１

【0020】

図１～図３に示すように、図１は本発明の提供する実施例１のＭＥＭＳ素子の斜視図であり、図２は本発明の提供する実施例１のＭＥＭＳ素子の平面図であり、図３は本発明の提供する実施例１の上通風溝及び下通風溝のレイアウト構成を示す模式図である。

【0021】

本発明の実施例は、ＭＥＭＳ素子を提供し、当該ＭＥＭＳ素子は、ベース１０、振動膜２０、複数の支持部材３０及び対極４０を備え、ここで、バックチャンバ１１はベース１０を貫通し、好ましくは、バックチャンバ１１の内方輪郭面は円形溝構造である。

【0022】

振動膜２０は、ベース１０に接続され、かつバックチャンバ１１を覆い、振動膜２０は、対向して設置された上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２を備え、本実施例では、上ダイアフラム２１と下ダイアフラム２２は、いずれも同心に設置された円形構造であり、上ダイアフラム２１と下ダイアフラム２２との間には予め定められた間隙を保持して収容空間２３を形成し、下ダイアフラム２２は、上ダイアフラム２１の下方に位置する。

【0023】

好ましくは、収容空間２３は、気密封止されるものであり、収容空間２３の内部圧力は、外部大気圧よりも小さい。ここで、収容空間２３の内部圧力は、０．２ａｔｍよりも小さく、好ましくは、収容空間２３内の圧力は、０．１ａｔｍに等しく、いくつかの実施例において、収容空間２３は、真空である。

【0024】

対極４０は、懸架状態で収容空間２３内に設置され、常態で、対極４０は、上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２との間に接触がなく、かつ支持部材３０との間に機械結合がない。上ダイアフラム２１と対極４０との間に第１容量が形成され、下ダイアフラム２２と対極４０との間に第２容量が形成される。上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２に印加された圧力に応答して、上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２は、対応する対極４０に対して移動可能となり、上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２と対応する対極４０との間の距離を変化させ、それにより容量が変化しかつそれに応じて電気信号を出力する。

【0025】

複数の支持部材３０は、収容空間２３内に同心かつ間隔を隔てて設置されかつ対極４０と離間し、複数の支持部材３０は、振動膜２１の円心を中心として振動膜２０の径方向に沿って間隔を隔てて設置され、少なくともいずれかの支持部材３０内には、複数の第１チャンバ３２が開設され、好ましくは、第１チャンバ３２は、振動膜２０の周縁に位置する支持部材３０内のみに開設され、この支持部材３０の局所領域において、支持部材３０の対向する両端がそれぞれ上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２に接続される。

【0026】

支持部材３０の作用は、上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２を平坦に維持し、又は少なくとも支持部材３０の間の上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２の屈曲／変形を制限／制御することによって、収容空間２３の密封体積が低下した大気圧下にあるが外部が環境大気圧下にある時に、上ダイアフラム２１と下ダイアフラム２２が互いに折り畳まれることを回避することである。

【0027】

ＭＥＭＳ素子は、上ダイアフラム２１での第１チャンバ３６に対応する箇所に上通風溝２１１が貫通し、下ダイアフラム２２での第１チャンバ３６に対応する箇所に下通風溝２２１が貫通し、上通風溝２１１と下通風溝２２１は、第１チャンバ３２を介して連通して通風通路を構成し、通風通路を振動膜２０の中心に設置する場合に比べて、本実施例では、振動膜２０の局部的な剛性を低下させることはなく、同時に振動膜２０の柔軟性を向上させることができ、マイクロフォン感度も高くなる。

【0028】

上ダイアフラム２１または下ダイアフラム２２の開口によって音響抵抗を制御することにより、より浅く、より制御されたエッチングによって音響抵抗を制御することを可能にする。エッチング及びフォトリソグラフィをより均一なトポロジで行うことができ、プロセスを簡略化しかつ可変性を減少させる。

【0029】

この第１チャンバ３２を支持部材３０内に設置することによって、配置領域の局部的な剛性を変更しないことを確保するとともに、上通風溝２１１、第１チャンバ３２及び下通風溝２２１のエッジが機械的に支持されることを確保することができる。これにより、振動膜２０内の固有応力によって上通風溝２１１、第１チャンバ３２及び下通風溝２２１が開いてしまい、音響抵抗が設計値からずれることを防止する。

【0030】

さらに、上通風溝２１１と下通風溝２２１とは、振動膜２０のエッジに近接し、上通風溝２１１と下通風溝２２１は、スリット状槽体であることが好ましく、その長さは、幅よりもはるかに大きいため、薄膜内の固有応力によってスリットが開いてしまい、音響抵抗が設計値からずれることを防止する。

【0031】

続いて図３に示すように、上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２は、いずれも蛇腹構造であり、かついずれも導電性材料又は導電性材料を含む絶縁膜で製造され、または材料ドーピング又は注入により形成された導電領域を有する絶縁膜で製造され、上ダイアフラム２１は、収容空間２３に向かって突出しかつ互いに間隔を隔てて設置される複数の第１突起２４を備え、下ダイアフラム２２は、収容空間２３に向かって突出しかつ互いに間隔を隔てて設置される複数の第２突起２５を備え、複数の第１突起２４及び複数の第２突起２５は、いずれも振動膜２０の径方向に沿って間隔を隔てて設置され、複数の支持部材３０、複数の第１突起２４及び複数の第２突起２５は、いずれも一対一に対応し、支持部材３０の両端は、それぞれ第１突起２４及び第２突起２５に接続され、上通風溝２１１は、第１突起２４に開設され、下通風溝２２１は、第２突起２５に開設される。

【0032】

好ましくは、第１突起２４及び第２突起２５の形状及び寸法は、いずれも同じであり、規則的な波形を形成することによって、振動膜２０全体の応力分布を均一にするとともに、成形加工に有利である。同時に、第１突起２４及び第２突起２５の振動膜２０に垂直である方向での断面形状は、矩形状、台形又は三角形などであってもよく、第１突起２４及び第２突起２５の傾斜面の角度は、０°より大きくかつ９０°以下であり、当業者であれば分かるように、第１突起２４及び第２突起２５の振動膜２０に垂直である方向での断面形状は、規則的な図形であっても不規則な図形であってもよく、ここで限定されない。

【0033】

第１突起２４と第２突起２５は、共に振動膜２０の波形を構成し、それにより振動膜２０が大きな張力を有して、大きな音圧に耐えることができることを可能にし、同時に構成された振動膜２０が小さな内部応力を有し、振動膜２０の剛性が減少し、ＭＥＭＳ素子２００の機械感度を効果的に向上させる。

【0034】

続いて図３に示すように、上通風溝２１１の内径は、下通風溝２２１の内径よりも大きく、好ましくは、上通風溝２１１の内径は６ｕｍであり、下通風溝２２１の内径は４ｕｍであり、それにより抵抗変化の最小化と柱の寸法との間に最適なバランスを得る。当業者であれば分かるように、上通風溝２１１の内径を下通風溝２２１の内径よりも小さく又は下通風溝２２１の内径と等しく設定することができる。

【0035】

図７に示すように、図７は本発明の支持部材の構成を示す模式図であり、各支持部材３０は、いずれも同心に設置された複数の第１円弧状部３１で構成され、複数の第１円弧状部３１は、環状に間隔を隔てて設置され、対極４０には、複数のスルーホール（図示せず）が設置され、第１円弧状部３１は、それぞれ複数のスルーホール内に対応して収容され、かつ対極４０と間隔を隔てて設置され、各第１円弧状部３１の両端は、それぞれ上ダイアフラム２１と下ダイアフラム２２に接続され、第１円弧状部３１の頂端は、上ダイアフラム２１に接続され、第１円弧状部３１の底端は、スルーホールを通って延在した後、下ダイアフラム２２に接続される。

【0036】

第１円弧状部３１の横断面は、円弧状の構造であり、同一の支持部材３０内の複数の第１円弧状部３１の内径は、いずれも同じであり、上通風溝２１１、第１チャンバ３２及び下通風溝２２１の形状は、それに対応する第１円弧状部３２の形状と同じであり、複数の第１円弧状部３１は、環状を呈して間隔を隔てて設置され、大きな第１円弧状部３１を用いて上ダイアフラム２１と下ダイアフラム２２を支持することによって、対極４０にスルーホールを大量に開設する必要があるという技術課題が解決され、対極４０の設計を支持部材３の設計と分離し、同時に第１円弧状部３１は、従来の技術における小さい円柱体よりもはるかに大きく、これによって同じアスペクト比の柱構造が非常に高くなり、これによってより厚い対極４０を使用することを可能にし、より硬い構造が許容され、これは素子の安定性及び信頼性を顕著に向上させることができる。

【0037】

続いて図７に示すように、振動膜２０の径方向に沿って、複数の支持部材３０内の第１円弧状部３１の弧長が徐々に増大し、２つの隣接する第１円弧状部３１の隙間に、対極４０にスルーホールを開設する必要がないため、対極４０の剛性をさらに増加させる。

【0038】

複数の支持部材３０内の第１円弧状部３１の弧長は、線形的に増加してもよく、又は非線形的に増加してもよく、すなわち第１円弧状部３１の弧長は、振動膜２０の円心からエッジまで徐々に変化し、対極４０の剛性を向上させることに有利である。

【0039】

実施形態２

【0040】

図４及び図５に示すように、図３は本発明の提供する実施例１の上通風溝及び下通風溝のレイアウト構成を示す模式図であり、図４は本発明の提供する実施例２のＭＥＭＳ素子の平面図であり、上ダイアフラム２１及び下ダイアフラム２２における複数の第１チャンバが開設された支持部材に対応する部分は、いずれも第１膜層２６及び第２膜層２７を含み、第１膜層２６は、第２膜層２７よりも収容空間２３に近接し、第１膜層２６は、絶縁膜であり、第２膜層２７は電極層である。それによって、第２膜層２７を振動膜２０の運動が電気信号に最も効果的に変換できる位置に設置して、マイクロフォンの感度を向上させることができる。

【0041】

第１突起２４は、上ダイアフラム２１の第１膜層２６に形成され、第２突起２５は、下ダイアフラム２２の第１膜層２６に形成され、ＭＥＭＳ素子は、それぞれ上ダイアフラム２１の第２膜層２７及び下ダイアフラムの第２膜層２７を貫通する第１通孔２８及び第２通孔２９をさらに備え、第１通孔２８、上通風溝２１１、第１チャンバ３２、下通風溝２２１及び第２通孔２９は、順に連通し、第１通孔２８の孔径は、第２通孔２９の孔径と等しくない。好ましくは、第１通孔２８の孔径と第２通孔２９の孔径は、いずれも上通風溝２１１、第１チャンバ３２及び下通風溝２２１の内径よりも小さい。

【0042】

図４に示すように、いくつかの実施例において、第１膜層２６及び第２膜層２７は、いずれも円板状構造であり、第２膜層２７は、第１膜層２６の中部に同心に設けられ、本実施例では、振動膜２０の周方向は、ベース１０に接続され、その撓みは、放物線形であり、振動膜２０の円心で最も大きく、エッジでゼロまで低下する。マイクロフォンの感度は、電気容量が圧力に応じて変化する比率により決定されるため、第２膜層２７を振動膜２０の運動が最も激しい場所、すなわち振動膜２０の中部に設置すると同時に、振動膜２０のエッジに第２膜層２７を設置しないようにすることで、上ダイアフラム２１と下ダイアフラム２２との間の寄生容量を減少させ、マイクロフォンの感度を向上させることができる。

【0043】

実施例３

【0044】

本実施例は、図６に示すように、上ダイアフラム２１と下ダイアフラム２２がいずれも平面構造である点で、実施例１と相違する。図６は本発明が提供する実施例３の上通風溝と下通風溝のレイアウト構成を示す模式図であり、上通風溝２１１と下通風溝２２１の寸法関係は、実施例１を参照することができ、ここでは説明を省略する。

【0045】

以上は図面に示す実施例に基づいて本発明の構造、特徴及び作用効果を詳細に説明し、上記したのは、本発明の好ましい実施例だけであるが、本発明は図面に示される実施範囲を限定せず、本発明の構想に応じて行われる変更、又は同等変化の等価実施例に修正することは、依然として明細書及び図面に含まれる精神を超えない場合、いずれも本発明の保護範囲内にあるべきである。

【符号の説明】

【0046】

１０－ベース、１１－バックチャンバ
２０－振動膜、２１－上ダイアフラム、２１１－上通風溝、２２－下ダイアフラム、２２１－下通風溝、２３－収容空間、２４－第１突起、２５－第２突起、２６－第１膜層、２７－第２膜層、２８－第１通孔、２９－第２通孔
３０－支持部材、３１－第１円弧状部、３２－第１チャンバ
４０－対極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-10

【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】

ＭＥＭＳ素子であって、バックチャンバが貫通するベースと、前記ベースに接続されかつ前記バックチャンバを覆う振動膜と、対極と、同心に間隔を隔てて設置される複数の支持部材とを備え、
前記振動膜は、対向して設置された上ダイアフラム及び下ダイアフラムを備え、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムとの間に収容空間が形成され、
前記対極は、前記収容空間内に設けられ、
前記複数の支持部材は、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムとの間に設置されかつ前記対極と離間し、前記支持部材の対向する両端は、それぞれ前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムに接続され、少なくともいずれかの前記支持部材内には、複数の第１チャンバが開設され、
前記ＭＥＭＳ素子は、前記上ダイアフラムでの前記第１チャンバに対応する箇所に上通風溝が貫通し、前記下ダイアフラムでの前記第１チャンバに対応する箇所に下通風溝が貫通し、前記上通風溝及び前記第１チャンバは、前記下通風溝と連通する、ことを特徴とするＭＥＭＳ素子。

【請求項2】

前記上ダイアフラムは、前記収容空間に向かって突出しかつ互いに間隔を隔てて設置される複数の第１突起を備え、前記下ダイアフラムは、前記収容空間に向かって突出しかつ互いに間隔を隔てて設置される複数の第２突起を備え、複数の前記支持部材、複数の前記第１突起及び複数の前記第２突起は、いずれも一対一に対応し、前記支持部材の両端は、それぞれ前記第１突起及び前記第２突起に接続され、前記上通風溝は、前記第１突起に開設され、前記下通風溝は、前記第２突起に開設される、ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項3】

前記第１チャンバは、前記振動膜の周縁に位置する前記支持部材内のみに開設される、ことを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項4】

前記上通風溝の内径は、前記下通風溝の内径よりも大きい、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項5】

前記上通風溝の内径は、前記下通風溝の内径よりも小さい、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項6】

前記上ダイアフラム及び前記下ダイアフラムの複数の前記第１チャンバが開設された前記支持部材に対応する部分は、いずれも第１膜層及び第２膜層を備え、前記第１膜層は、前記第２膜層よりも前記収容空間に近接し、前記第１突起は、前記上ダイアフラムの第１膜層に形成され、前記第２突起は、前記下ダイアフラムの第１膜層に形成され、前記ＭＥＭＳ素子は、それぞれ前記上ダイアフラムの前記第２膜層及び前記下ダイアフラムの前記第２膜層を貫通する第１通孔及び第２通孔をさらに備え、前記第１通孔、前記上通風溝、前記第１チャンバ、前記下通風溝及び前記第２通孔は、順に連通し、前記第１通孔の孔径は、前記第２通孔の孔径と等しくない、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項7】

前記第１通孔の孔径と前記第２通孔の孔径は、いずれも前記上通風溝、前記第１チャンバ及び前記下通風溝の内径よりも小さい、ことを特徴とする請求項６に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項8】

前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムは、いずれも導電性材料で製造され、または、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムのそれぞれは、導電性電極層を有する絶縁膜を含み、または、前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムのそれぞれは、材料ドープ又は注入により形成された導電領域を有する絶縁膜を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項9】

各前記支持部材は、いずれも同心に設置された複数の第１円弧状部で構成され、複数の前記第１円弧状部は、環状に間隔を隔てて設置され、前記対極には複数のスルーホールが設置され、複数の前記第１円弧状部は、それぞれ複数の前記スルーホール内に対応して収容されかつ前記対極と間隔を隔てて設置され、各前記第１円弧状部の両端は、それぞれ前記上ダイアフラムと前記下ダイアフラムに接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳ素子。

【請求項10】

前記上通風溝、前記第１チャンバ及び前記下通風溝の形状は、いずれもそれに対応する前記第１円弧状部の形状と同じである、ことを特徴とする請求項９に記載のＭＥＭＳ素子。