JP4804095B2 - マイクロホン装置 - Google Patents
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Description
振動板の有効面積Sefを大きくするとそれに伴いマイクロホンが大きくなってしまうため小型化が困難である。また、振動板の無効面積Sstを小さくしようとすると、背面板の一部を削る必要があり背面板の平面度が低くなる。一方、振動板と背面板の電位差vを大きくしようとすると静電引力が大きくなり振動板が背面板に吸着し易くなりマイクロホンが不安定になる。
また、従来のマイクロホンでは空隙部の高さdはスペーサの厚みで決まるが、製造可能なスペーサの薄さには限界があり空隙部の高さdを小さくしようとしても限界があった。 また、従来のマイクロホンは回折の影響で無指向性を広域まで保つことが出来ないという問題があった。また、従来のマイクロホンを集積・信号加算して高S/N比を得ようとすると大きくなってしまうという問題があった。(特許文献1)
すなわち、本発明のマイクロホン装置は、半導体基板、振動板、及び、前記振動板と対向配置された背面板を有する少なくとも2つの収音素子と、所定の角度をなすように配置された2つの中継基板とを有し、前記2つの中継基板のそれぞれに、前記収音素子が集積実装されたことを特徴とする。
この構成によれば、小型で高S/N比をもつマイクロホン装置を得ることができる。
この構成によれば、構造が安定で携帯端末などの機器への装着も容易である。
なお収音素子が、立方体の各面に複数集積実装されるようにしてもよい。
この構成によれば、より収音特性の良好なマイクロホン装置を提供することが可能となる。
なお、前記複数の収音素子は、前記2つの中継基板の外表面にそれぞれ装着されているものを含む。
この構成によれば、中継基板の形状を高精度に規定しておくことにより、実装が容易で、安定な形状を得ることができる。
この構成によれば、多面体表面を有効に利用することができ、さらなる小型化をはかることができる。
この構成によれば、収音素子を立体的にそれぞれの収音素子部を対向する様に配置し、その対向する出力信号を足し合わせることにより振動雑音を低減することが出来る。
この構成によれば、さらなる高周波領域まで無指向性を維持することができる。
望ましくは、前記収音素子は可撓性基板表面に形成されたアモルファス半導体層を形状加工することによって形成された音響トランスデューサであってもよい。
この構成によれば、半導体プロセスを用いて製造される小さな収音素子を集積実装し、小型で高S/N比の収音が可能なマイクロホン装置を提供することが出来る。
図1に本発明の実施の形態1のマイクロホン装置を示す。図2は本実施の形態1のマイクロホン装置に用いられる各収音素子を示す断面拡大図である。複数の半導体プロセスを利用して微細加工を行うことにより作成された音を電気信号に変換する、いわゆるMEMS型の収音素子31を立方体構造をなす中継基板の各面に1つずつ配置し、出力信号をそれぞれの極性をもつ中継端子32a、32bにワイヤ−33で電気的接続を行うようにしたものである。
各面に配置される収音素子は図2に示すように、MEMS素子で構成される。この収音素子14は、半導体基板に対してフォトリソグラフィおよびエッチング工程を経て形状加工することによって得られる微細な素子であり、音波による音圧変化に応じて振動する振動板15aを含む半導体基板(シリコン基板)15と、空隙部19を介して振動板15aと対抗配置された背面板16と、半導体基板15と背面板16との間に設けられた電気的絶縁膜17と、半導体基板15上に設けられた電極20と、背面板16上に設けられた電極21とを備え、背面板16には複数の貫通穴18が設けられてなるものである。半導体基板15としては不純物濃度を高めて電気的導電性を高くした材料を使用することにより半導体基板15上に設けられた電極20と振動板15aとは電気的導電性が確保されている。また、背面板16としても電気的導電性の高い材料を使用することにより背面板16上に設けられた電極21とは電気的導通が確保されている。
図3に本発明の実施の形態2のマイクロホン装置を示す。音を電気信号に変換する複数の半導体プロセスを活用して微細加工を行うことにより、作成された複数の収音素子31を立方体構造をなす中継基板の各面に同数配置し、前記複数の収音素子31の出力信号をそれぞれの極性をもつ中継端子32aと、中継基板32上に形成された中継端子32bにワイヤ−33で電気的接続を行っている。
本発明により、高S/N比の音響性能を有する無指向性マイクロホンを提供することができる。
次に、本発明のマイクロホン装置の実施の形態3について説明する。本発明のマイクロホン装置は、図4に示すように、複数の半導体プロセスを活用して微細加工を行うことにより作成され、音を電気信号に変換するように構成された複数の収音素子31を備えた半導体ウエハ34は、各収音素子の出力を半導体ウエハ34上で導通し、この半導体ウエハ34を立方体構造をなす中継基板の各面に一枚ずつ配置し、半導体ウエハ34の出力信号をそれぞれの極性をもつ中継端子32aと、中継基板32上に形成された中継端子32bにワイヤ−33で電気的接続を行うことにより、前記の半導体ウエハ34の出力信号はそれぞれ足し合わされ、小型でより高S/N比の音響性能を有する無指向性マイクロホンを提供することができる。
ものでも有効である。
15 半導体基板
15a 振動板
16 背面板
17 絶縁膜
18 貫通穴
19 空隙部
20 電極
21 電極
22 能動素子
23 配線
24 配線
30 マイクロホン装置
31 収音素子
32 中継基板
32a 中継端子
32b 中継端子
33 ワイヤ
34 半導体ウエハ
41 振動板
42 空隙部
43 背面板
44 スペーサ
45 貫通穴
46 能動素子
47 配線
Claims (9)
- 半導体基板、振動板、及び、前記振動板と対向配置された背面板を有する少なくとも2つの収音素子と、
所定の角度をなすように配置された2つの中継基板とを有し、
前記2つの中継基板のそれぞれに、前記収音素子が集積実装されたマイクロホン装置。 - 請求項1に記載のマイクロホン装置であって、
前記所定の角度をなすように配置された2つの中継基板を含む6面により立方体構造が構成されるマイクロホン装置。 - 請求項1又は2に記載のマイクロホン装置であって、
前記中継基板には複数の収音素子が形成されているマイクロホン装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマイクロホン装置であって、
前記背面板には、複数の貫通穴が設けられているマイクロホン装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のマイクロホン装置であって、
能動素子をさらに備えており、
前記背面板は、前記能動素子と電気的に接続しているマイクロホン装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のマイクロホン装置であって、
前記少なくとも2つの収音素子は、前記2つの中継基板の外表面にそれぞれ装着されているマイクロホン装置。 - 請求項6に記載のマイクロホン装置であって、
前記少なくとも2つの収音素子は前記2つの中継基板に形成された配線を介して相互接続されたマイクロホン装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のマイクロホン装置であって、
前記中継基板は湾曲面を有しており、前記収音素子は前記湾曲面に配置されているマイクロホン装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載のマイクロホン装置であって、
前記中継基板は可撓性基板であるマイクロホン装置。
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