JP4947168B2 - 音響センサ - Google Patents
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Description
しかしながら、上記のような音響センサ11では、上下に貫通したバックチャンバ17を有するシリコン基板16の下面を熱硬化型の接着剤24によってベース基板12の上面に接着していたので、塗布直後の流動状態にある接着剤24が表面張力によってバックチャンバ17の壁面に沿って這い上がり、シリコン基板16の上面に達しやすかった。特に、角柱状や角錐状のバックチャンバ17の場合には、谷線(すなわち、バックチャンバ17の側壁面と側壁面との間の角部分)に沿って接着剤24がシリコン基板16の上面まで這い上がりやすかった。こうして接着剤24がシリコン基板16の上面に這い上がると、シリコン基板16の上面と振動電極板18の縁部下面との間の隙間(ベントホール23)に接着剤24が入り込み、振動電極板18の本来シリコン基板16から浮いていなければならない部分がシリコン基板16に固着(スティック)して振動電極板18の振動を抑制するようになる。そのため、接着剤24の這い上がりによって振動電極板18とシリコン基板16が固着すると、固定電極板19と振動電極板18との間の距離が広がってしまい、静電容量値が低下してしまう。これにより、音響センサ11の感度が低下したり、特性が変化したりする原因となっていた。また、接着剤24の這い上がりを防止しようとすれば、接着剤24の選択の幅が狭くなるとともにコストが高くつく問題があった。
上記のような構造の音響センサ11では、ベース基板12の材質としてはシリコン基板16と線膨張係数がほぼ等しくて硬質の材料、たとえばセラミックが好ましい。しかし、セラミック基板は高価で音響センサ11のコストが高くつくため、一般的には樹脂基板や樹脂多層基板などの有機基板が用いられている。
また、シリコン基板16が変形すると、振動電極板18に不均一な応力が発生して振動電極板18の強度が低下する。しかも、音響センサにより微弱な音響振動を検知するためには、振動電極板18の厚みは非常に薄くしなければならないので、振動電極板は非常に脆弱であり、音響センサの落下などによって振動電極板18が破損しやすい。そのため、強度を考慮すれば、振動電極板18の厚みをこれまでよりも薄くすることが難しかった。
シリコン基板16やベース基板12が変形すると、接着剤24が剥がれて接着不良を起こすおそれがある。また、シリコン基板16の下面を接着剤24によって接着する際、接着不良によってシリコン基板16の下面とベース基板12の間に隙間が生じる場合がある。そして、このような接着不良が生じると、その隙間から音響振動が入って振動電極板18の表裏における音圧差を小さくし、音響センサ11の感度を低下させていた。
以下、図2及び図3を参照して本発明の実施形態1による音響センサ31を説明する。図2は音響センサ31の概略断面図である。この音響センサ31は、主として音響検知素子32と回路素子33(ICチップ)とからなり、音響検知素子32及び回路素子33の下面は配線パターンを形成されたベース基板34の上面に熱硬化型接着剤(熱硬化性樹脂接着剤)で接着されている。音響検知素子32及び回路素子33は、ベース基板34の上面に接合された電磁シールド用のカバー35によって覆われていて、ベース基板34とカバー35によって形成された空間36内に納められている。
図4は本発明の実施形態2による音響センサ61を示す概略断面図である。この音響センサ61は、実施形態1の音響センサ31とは素子基板41の構造が異なっている。図5は、実施形態2における素子基板41の構造を示す分解斜視図である。
主基板41aに設けるバックチャンバ45の形状は、作製可能なものであればどのようなものであってもよい。例えば、図8に示す変形例の音響センサ68では、上半分が上方へ向かうほど狭い角錐台状となり、下半分が下方へ向かうほど狭い逆角錐台状となったバックチャンバ45が形成されている。
図9は本発明の実施形態3による音響センサ71を示す概略断面図である。実施例2の音響センサ61では、主基板41aの下面に接合する副基板41bとして表面が平坦なものを用いていたが、実施形態3の音響センサ71では、図10に示すように副基板41bにも凹部45bを形成している。すなわち、この音響センサ71の素子基板41は、表裏に貫通した貫通孔45aを有する主基板41aの下面に、上面に凹部45bを形成された副基板41bを接合し、主基板41aと副基板41bによって素子基板41を形成するとともに、互いに連通した貫通孔45aと凹部45bによってバックチャンバ45を構成している。
実施形態3において主基板41aに設けた貫通孔45aや副基板41bに設けた凹部45bの形状は、種々のものが可能である。例えば、図12(a)に示した音響検知素子72では、角柱状の貫通孔45aの下面に連通させて図12(b)のような逆角錐台状の凹部45bを設けている。また、図13(a)に示した音響検知素子73では、角柱状の貫通孔45aの下面に連通させて図13(b)のような球面状の凹部45bを設けている。
32、62、72〜82 音響検知素子
33 回路素子
34 ベース基板
41 素子基板
41a 主基板
41b 副基板
43 振動電極板
44 固定電極板
45 バックチャンバ
45a 貫通孔
45b 凹部
49 ダイアフラム
55 音響孔
56 接着剤
Claims (5)
- バックチャンバを備えた基板と、
前記バックチャンバの上面開口に対向させて前記基板の上方に設けた振動電極板と、
前記振動電極板に対向し、かつ、音響孔を開口された固定電極板とを備え、
前記振動電極板の変位による前記振動電極板と前記固定電極板の間の静電容量の変化に基づいて電気信号を出力する音響検知素子において、
表裏に貫通した貫通孔を有する主基板の下面に副基板を接合することによって前記基板を形成し、
前記貫通孔の下面を前記副基板で塞ぐことにより、前記貫通孔を含む空間からなる、下面が袋状に塞がれた前記バックチャンバを形成したことを特徴とする音響検知素子。 - 前記主基板と前記副基板は、接着剤を用いない方法で接合されていることを特徴とする、請求項1に記載の音響検知素子。
- 前記副基板に前記貫通孔と連通させて凹部を形成し、前記貫通孔と前記凹部によって前記バックチャンバを形成したことを特徴とする、請求項1に記載の音響検知素子。
- 前記主基板と前記副基板は、互いに線膨張係数がほぼ等しい材質によって形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の音響検知素子。
- 請求項1に記載した音響検知素子の下面を、接着剤によってベース基板の上面に固着させ、前記音響検知素子を覆うようして前記ベース基板の上面にカバーを取り付けたことを特徴とする音響センサ。
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