專利名稱：電容式傳聲器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電容式傳聲器，特別是涉及一種具有使用硅基片而構成的傳聲器元件的電容式傳聲器。
背景技術：
一般地，電容式傳聲器的結構為，具有振動膜和固定電極相對配置的電容器構造部，但近年為了實現其小型化，采用了以下方法，即，利用所謂MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統)技術制造上述電容器構造部，作為傳聲器元件。
例如，在“專利文獻1”中記載了如下一種電容式傳聲器，其具備在形成中央開口部的硅基片上相對配置振動膜和固定電極而成的傳聲器元件。在該電容式傳聲器中，上述傳聲器元件載置固定在基座基板上，在該基座基板的外周邊緣部，固定有從上方側覆蓋上述傳聲器元件的殼體，在該殼體的上表面部上，形成用于向該傳聲器元件導入聲音的音孔。此外，該電容器傳聲器在其基座基板處表面安裝在外部設備的印刷電路板上。
專利文獻1特開2005-183437號公報發明內容在上述“專利文獻1”所記載的電容式傳聲器中，在其傳聲器元件和基座基板之間，形成有四棱錐梯形狀的后腔(back cavity)，但為了確保作為電容器傳聲器所需要的音響特性，必須使該后腔的容積是大于或等于某種程度的大小，因此，必須使硅基片的尺寸非常大型化。
因此，在上述情況下，由于傳聲器元件的尺寸也大型化了，因此存在不能使電容器傳聲器緊湊地構成的問題。
本發明就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種電容器傳聲器，其具有使用硅基片而構成的傳聲器元件，不僅確保了所需要的音響特性，還能夠使其緊湊地構成。
本發明，通過在傳聲器元件的收容構造上想辦法，實現了上述目的。
即，本發明所涉及的電容器傳聲器，具備傳聲器元件，其是在形成有中央開口部的硅基片上相對配置振動膜和固定電極而成的；基座基板，其載置固定該傳聲器元件；矩形環狀的側面基板，其以包圍上述傳聲器元件的方式，載置固定在上述基座基板上；以及覆蓋基板，其以從上方側覆蓋上述傳聲器元件的方式，載置固定在上述側面基板上，其特征在于，在上述基座基板的上述硅基片的中央開口部的下方位置處，形成用于向上述傳聲器元件導入聲音的音孔，同時在該基座基板上表面的多個地方，以延伸到上述側面基板的下表面位置的方式，形成用于分別與上述振動膜和上述固定電極導通的多個第1導電層，在上述覆蓋基板的下表面的與上述各第1導電層相對的位置上，分別形成用于實現與該第1導電層導通的第2導電層，同時在該覆蓋基板的上表面，分別形成與上述各第2導電層導通的第3導電層，在上述側面基板上，分別形成用于使上述各第1導電層和上述各第2導電層導通的導電通路。
上述“傳聲器元件”，只要是在形成中央開口部的硅基片上對向配置振動膜和固定電極，其具體的結構并不特別限定。
上述“導電通路”，只要是可以使各第1導電層和各第2導電層導通，其具體的導通構造并不特別限定。
對于上述各“第2導電層”和“第3導電層”的具體導通構造，并不特別限定。
發明的效果如上述結構所示，本發明所涉及的電容器傳聲器具備傳聲器元件，其是在形成有中央開口部的硅基片上相對配置振動膜和固定電極而成的；基座基板，其載置固定該傳聲器元件；矩形環狀的側面基板，其以包圍傳聲器元件的方式，載置固定在基座基板上；以及覆蓋基板，其以從上方側覆蓋傳聲器元件的方式，載置固定在側面基板上，其特征在于，在基座基板的硅基片的中央開口部的下方位置處，形成用于向傳聲器元件導入聲音的音孔，同時在該基座基板上表面的多個地方，以延伸到側面基板的下表面位置的方式，形成用于分別與振動膜和固定電極導通的多個第1導電層，在覆蓋基板下表面的與各第1導電層相對的位置上，分別形成用于實現與該第1導電層導通的第2導電層，同時在該覆蓋基板的上表面，分別形成與各第2導電層導通的第3導電層，在側面基板上，分別形成用于使各第1導電層和各第2導電層導通的導電通路，因此，本發明能夠得到如下的作用效果。
即，由于在基座基板上，在其硅基片的中央開口部的下方位置形成音孔，所以能夠利用傳聲器元件的上方側以基座基板、側面基板和覆蓋基板所圍成的空間作為后腔。此時，該后腔與現有的利用在傳聲器元件和基座基板之間形成的四棱錐梯形狀的空間作為后腔的情況相比，能夠容易地具有大的容積。
因此，即使不如現有技術那樣將硅基片的尺寸大型化，也能得到具有為確保所需的音響特性而必需的容積的后腔。此外，這樣能夠將傳聲器元件的尺寸小型化，使電容器傳聲器緊湊地構成。
此外，由于振動膜和固定電極均通過第1導電層、導電通路以及第2導電層，與第3導電層導通，因此，只要將電容器傳聲器上下顛倒，使其第3導電層朝下，表面安裝在外部設備的印刷電路板上，就可以與上述現有的電容器傳聲器同樣地，以使音孔朝上的狀態配置電容器傳聲器。
這樣，根據本發明，在具有使用硅基片而構成的傳聲器元件的電容器傳聲器中，不僅可以確保所需的音響特性，還可以使其緊湊地構成。
在上述結構中，如上所述各導電通路的具體結構并不特別限制，但如果該導電通路是通過在側面基板上形成通孔，同時在該通孔插入配置導電部件所構成的，則可以容易地實現各第1導電層和各第2導電層的導通。
在這里，上述“導電部件”的具體結構并不特別限定，例如，可以采用螺旋彈簧等彈簧部件、或者通過在通孔的內周面形成導電層而構成的鍍通孔等。該情況下，如果采用螺旋彈簧，則可以以簡單的結構，可靠地實現第1導電層和第2導電層的導通。此時，如果并用螺旋彈簧和鍍通孔，則能夠更加可靠地實現導通，并且，由于通過鍍通孔，能夠得到平滑的表面，因此可以容易地進行螺旋彈簧的插入配置。
在上述結構中，如果是在基座基板的下表面，分別形成與在其上表面形成的第1導電層導通的第4導電層的結構，則即使不上下顛倒電容器傳聲器，也能夠使第4導電層朝下，表面安裝在外部設備的印刷電路板上。此時，電容器傳聲器以其音孔朝下的狀態被表面安裝，但在與該音孔對應的開口部形成在外部設備的印刷電路板上的情況下，有可能采用這樣的安裝方式。這樣，通過這樣在基座基板的下表面形成多個第4導電層的結構，能夠使電容器傳聲器在其音孔朝向上下的任意方向的狀態下都可以使用。
在該情況下，對于上述各“第1導電層”和上述各“第4導電層”的具體導通構造，并不特別限定。
圖1是本發明的一個實施方式所涉及的電容器傳聲器朝上配置狀態下表示的側剖視圖，是沿著圖2所示的I-I線的剖視圖。
圖2是上述電容器傳聲器拆下其覆蓋基板的狀態下表示的圖1II-II線箭頭方向的視圖。
圖3是上述電容器傳聲器表面安裝在外部設備的印刷電路板上的狀態下表示的側剖視圖。
圖4是上述實施方式的變形例所涉及的電容器傳聲器朝上配置狀態下表示的側剖視圖。
圖5是上述變形例所涉及的電容器傳聲器表面安裝在外部設備的印刷電路板上的狀態下表示的側剖視圖。
圖6是為了與上述實施方式所涉及的電容器傳聲器作比較，使現有的電容器傳聲器以盡可能與上述實施方式所涉及的電容器傳聲器接近的結構來表示的側剖視圖。
具體實施例方式
下面，使用附圖，對本發明的實施方式進行說明。
圖1是本發明的一個實施方式所涉及的電容器傳聲器10在朝上配置的狀態下表示的側剖視圖，圖2是表示圖1的II-II線箭頭方向的視圖。此外，圖1是沿圖2所示的I-I線的剖視圖。
如這些圖所示，本實施方式所涉及的電容器傳聲器10具備傳聲器元件20、基座基板40、側面基板50、覆蓋基板60和IC芯片70。
傳聲器元件20是在形成中央開口部22a的硅基片22上相對配置振動膜24和固定電極26的結構，其使用MEMS技術制造。
硅基片22由從硅片上切下正方形邊長1mm左右大小的單晶硅構成，具有0.3mm左右的厚度。該硅基片22的中央開口部22a通過堿性蝕刻等蝕刻加工而形成四棱錐梯形狀。此外，在該硅基片22上表面的中央開口部22a的周圍，形成由硅氧化膜構成的絕緣層28。
固定電極26由多晶硅構成，以在絕緣層28的上表面堵塞中央開口部22a的方式形成。該固定電極26以比中央開口部22a稍大的尺寸形成，在其中心部，多個通孔26a以面向中央開口部22a的方式形成。此外，在該固定電極26的外周邊緣部，形成向硅基片22的一個角部延伸的端子部26b。
振動膜24由多晶硅構成，以在固定電極26的上方附近與該固定電極26平行地延伸的方式形成。該振動膜24以比固定電極26大一圈的尺寸形成，其外周邊緣部層疊在絕緣層28上。此時，在該振動膜24和固定電極26的端子部26b的重疊部分處夾裝絕緣層30。于是，由該振動膜24和固定電極26構成電容器構造部。在該振動膜24的中心部，形成作為通氣使用的多個微小通孔24a，此外，在該振動膜24的外周邊緣部，形成向硅基片22的另一角部延伸的端子部24b。
基座基板40由絕緣基板42和導電層44A、44B、44C、44D構成，其中，絕緣基板42具有從平面上看一邊長為3～4mm左右的與正方形接近的長方形的外形形狀；導電層44A、44B、44C、44D分別形成在該絕緣基板42的上表面的4個角部，在該絕緣基板42的大致中心位置上，載置固定傳聲器元件20。該載置固定是這樣進行的，即，將傳聲器元件20的硅基片22的下表面，粘結固定在基座基板40的上表面上。此外，在該基座基板40的硅基片22的中央開口部22a的下方位置，形成用于向傳聲器元件20導入聲音的音孔42a。
IC芯片70提取伴隨振動膜24的振動而在該振動膜24和固定電極26之間產生的靜電電容的變化作為電信號，同時，對該電信號進行放大。該IC芯片70以與傳聲器元件20相鄰的方式，粘結固定在基座基板40的上表面上。
側面基板50以包圍傳聲器元件20和IC芯片70的方式，載置固定在基座基板40上。
該側面基板50由絕緣基板52和導電層54構成，其中，絕緣基板52形成矩形環狀，同時在其各角部形成向上下方向延伸的通孔52a；導電層54形成在該絕緣基板52的各通孔52a內。
絕緣基板52具有從平面上看與基座基板40相同的外形形狀，并以全周大致相同的寬度形成。此外，該絕緣基板52的板厚設定為稍微大于IC芯片70的高度尺寸的值。各通孔52a通過在其內周面上形成上述導電層54，作為鍍通孔而構成。
在基座基板40的上表面形成的各導電層44A、44B、44C、44D的形成方式為，從側面基板50的各通孔52a的下方位置，延伸到在側面基板50的內周側的空間部露出的位置。側面基板50向該基座基板40的載置固定，是通過使用導電性粘結劑進行粘結固定來進行的。
在側面基板50的4個通孔52a之中位于導電層44A、44B、44C的上方的3個通孔52a中，分別插入配置螺旋彈簧56，其具有比該通孔52a稍長的自由長度。此外，剩下的1個導電層44D是為了與其它3個位置的導電層44A、44B、44C的高度相符而形成的虛設用的導電層，因而，在位于其上方的通孔52a中不插入配置螺旋彈簧56。
IC芯片70具備電源用端子70a、輸出用端子70b、接地用端子70c和偏壓用端子70d，并且，分別使電源用端子70a與導電層44A、輸出用端70b與導電層44B、接地用端子70c與導電層44C、偏壓用端子70d與振動膜24的端子部24b通過連接線32電氣連接。此外，固定電極26的端子部26b通過連接線32與導電層44C電氣連接。
覆蓋基板60由以下部分構成絕緣基板62，其具有從平面上看與基座基板40相同的外形形狀；導電層64，其形成于該絕緣基板62的下表面的各角部上；導電層66，其形成于該絕緣基板62的上表面的各角部上；以及導電層68，其處于該絕緣基板62的各角部，使各導電層64和各導電層66導通。此時，在絕緣基板62的各角部的各通孔52a的上方附近部位處分別形成通孔62a，在這些通孔62a的內周面分別形成上述導電層68。
此時，4個位置的導電層64、66、68中，與導電層44D對應的導電層64、66、68，是為了與其它3處的導電層64、66、68高度相符而形成的虛設用的導電層。
覆蓋基板60以從上方側覆蓋傳聲器元件20的方式，載置固定在側面基板50上。該載置固定，是通過使用導電性粘結劑進行粘結固定來進行的。此外，在該載置固定時，使各螺旋彈簧56向壓縮方向進行一些彈性變形，以使其上下兩端部與基座基板40的各導電層44A、44B、44C及與之對應的覆蓋基板60的各導電層64可靠抵接，從而可靠地實現其導通。
在本實施方式所涉及的電容器傳聲器10中，通過基座基板40、側面基板50和覆蓋基板60，在傳聲器元件20的上方側，形成成為后腔的密閉空間。
此外，硅基片22和絕緣基板42的粘結，是為了使后腔和前腔完全隔開，而通過在硅基片22的下表面全周無間隙地涂抹粘結劑來進行的。由此，可以預先防止前腔的聲音從硅基片22的下表面側進入后腔，使電容器傳聲器10的靈敏度降低。
如圖3所示，本實施方式所涉及的電容器傳聲器10，在表面安裝于外部設備(例如，移動電話等)的印刷電路板2上的狀態下使用。
此時，該表面安裝是這樣進行的，即，使電容器傳聲器10上下顛倒，以使其音孔42朝上配置的狀態，使各導電層66與印刷電路板2的導電層圖案抵接，進行軟釬焊。
如上所述，本發明所涉及的電容器傳聲器10具備以下部分而構成傳聲器元件20，其是在形成中央開口部22a的硅基片22上相對配置振動膜24和固定電極26而成的；基座基板40，其載置固定該傳聲器元件20；矩形環狀的側面基板50，其以包圍傳聲器元件20的方式，載置固定在上述基座基板40上；以及覆蓋基板60，其以從上方側覆蓋上述傳聲器元件20的方式，載置固定在環狀基板50上，但在上述基座基板40的上述硅基片22的中央開口部22a的下方位置處，形成用于向上述傳聲器元件20導入聲音的音孔42a，同時在該基座基板40的上表面的多個地方，以延伸到側面基板50的下表面位置的方式，形成多個作為第1導電層的導電層44A、44B、44C，這些導電層分別用于與振動膜24和固定電極26導通，此外，在覆蓋基板60的下表面的與各導電層44A、44B、44C相對的位置處，分別形成作為第2導電層的導電層64，該導電層用于實現與導電層44A、44B、44C的導通，同時在該覆蓋基板60的上表面，分別形成作為第3導電層的導電層66，該導電層與該導電層64導通，此外，在側面基板50上，通過導電層54和螺旋彈簧56，分別形成用于使各導電層44A、44B、44C和各導電層64導通的導電通路，因此，能夠得到如下的作用效果。
即，由于在基座基板40的絕緣基板42上，在其硅基片22的中央開口部22a的下方位置處形成音孔42a，所以可以利用傳聲器元件20的上方側由基座基板40、側面基板50和覆蓋基板60圍成的空間作為后腔。此時，該后腔與現有技術這樣利用在傳聲器元件和基座基板之間形成的四棱錐梯形狀的空間作為后腔的情況相比，能夠容易地具有大的容積。
對這一點，如下所述進行詳細解釋。
圖6是為了與本實施方式所涉及的電容器傳聲器10比較，使現有的電容器傳聲器10′以盡可能與電容器傳聲器10接近的結構來表示的側剖視圖。
該圖所示的電容器傳聲器10′，在載置固定傳聲器元件20′和IC芯片70′的基座基板40′上，以包圍傳聲器元件20′和IC芯片70′的方式，載置固定環狀的側面基板50′，并且，在該環狀基板50′上，以從上方側覆蓋傳聲器元件20′和IC芯片70′的方式，載置固定覆蓋基板60′。并且，在該電容器傳聲器10′中，在其覆蓋基板60′上形成音孔60a′，通過其基座基板40′上表面安裝在外部設備的印刷電路板2上。由此，該電容器傳聲器10′以其音孔60a′朝上配置的狀態使用。此時，在該電容器傳聲器10′中，在其傳聲器元件20′和基座基板40′之間形成的四棱錐梯形狀的密閉空間作為后腔而構成。
在該電容器傳聲器10′中，為了確保后腔具有為得到需要的音響特性所必需的容積，如該圖所示，必須使傳聲器元件20′的硅基片22′的尺寸非常大型化。此時，由于該硅基片22′的中央開口部22a′的四棱錐梯形狀的斜面，以沿單晶硅的結晶方位面的傾斜角度形成，因此，必須使硅基片22′的尺寸，在水平方向和高度方向的兩個方向上擴大。因此，傳聲器元件20′的尺寸也被三維地擴大，不能使電容器傳聲器緊湊地構成。
與此相對，在本實施方式所涉及的電容器傳聲器10中，由于在其基座基板40的硅基片22的中央開口部22a的下方位置形成音孔42a，所以可以利用傳聲器元件20的上方側由基座基板40、側面基板50和覆蓋基板60圍成的空間作為后腔。因而，即使不如圖6所示的電容器傳聲器10′那樣將硅基片22′的尺寸大型化，也能得到具有為確保需要的音響特性所必需的容積的后腔。此外，能夠將傳聲器元件20的尺寸小型化，使電容器傳聲器10緊湊地構成。
此外，本實施方式所涉及的電容器傳聲器10，在其基座基板40的上表面形成的導電層44A、44B、44C，通過在側面基板50上形成的導電通路，與在覆蓋基板60的下表面形成的各導電層64導通，于是，由于這些導電層64與在覆蓋基板60的上表面形成的各導電層66導通，因此，只要將該電容器傳聲器10上下顛倒，使各導電層66朝下而表面安裝在外部設備的印刷電路板2上，就能夠與圖6所示的電容器傳聲器10′同樣地，以音孔42a朝上的狀態使用電容器傳聲器10。
這樣，根據本發明，具有使用硅基片22而構成傳聲器元件20的電容器傳聲器10，不僅可以確保所需的音響特性，還可以使其緊湊地構成。
此外，在本實施方式中，在側面基板50上形成的各導電通路是這樣構成的，即，在側面基板50的絕緣基板52上形成通孔52a，同時在該通孔52a中形成導電層54而成為鍍通孔，并且在該鍍通孔內插入配置螺旋彈簧56，因此，能夠容易且可靠地實現各導電層44A、44B、44C和各導電層64的導通。此外，通過使各通孔52a為鍍通孔而得到平滑的表面，因此，可以容易地進行螺旋彈簧5b的插入配置。
下面，說明上述實施方式的變形例。
圖4是本變形例所涉及的電容器傳聲器110朝上配置的狀態下表示的側剖視圖。
如該圖所示，本變形例所涉及的電容器傳聲器110，其基本結構與上述實施方式所涉及的電容器傳聲器10相同，但基座基板40的結構與上述實施方式的情況局部地不同。
即，在本變形例所涉及的電容器傳聲器110中，在其基座基板40的絕緣基板42的下表面，形成與形成于該絕緣基板42的上表面的各導電層44A、44B、44C、44D導通的導電層46，作為第4導電層。此外，在絕緣基板42的各角部的各通孔52a的下方附近部位，分別形成通孔42b，在這些通孔42b的內周面上，分別形成用于使各導電層44A、44B、44C、44D和導電層46導通的導電層48。
通過采用本變形例所涉及的電容器傳聲器110這種結構，如圖5(a)所示，可以與上述實施方式所涉及的電容器傳聲器10同樣地，將電容器傳聲器110上下顛倒，表面安裝在外部設備的印刷電路板2上，此外，如該圖(b)所示，即使不使電容器傳聲器110上下顛倒，也能在其導電層46處表面安裝在印刷電路板2上。此時，電容器傳聲器110以其音孔42a朝下的狀態被表面安裝，但在與該音孔42a對應的開口部2a形成在印刷電路板2上的情況下，這樣的安裝方式也有可能采用，此外，通過這樣使基座基板40以在其絕緣基板42的下表面形成多個導電層46的方式構成，能夠使電容器傳聲器110在其音孔42a朝向上下任意方向的狀態下都可以使用。
在上述實施方式和變形例中，說明了電容器傳聲器10、110具有接近正方形的長方形外形形狀的情況，但其當然也可以具有該形狀之外的其它外形形狀。此外，也可以將上述實施方式和實施例中表示各個部分的數值適當地設定為不同的值。
此外，在上述實施方式和變形例所涉及的電容器傳聲器10、110中，說明了IC芯片70以與傳聲器元件20相鄰的方式，粘結固定在基座基板40的上表面上情況，但也可以利用除此之外的其它配置方式來設置IC芯片70，此外，也可以是不將該IC芯片70作為電容器傳聲器10、110的一部分，而是另外將其安裝在外部設備的印刷電路板2上的結構。
權利要求
1.一種電容器傳聲器，具備傳聲器元件，其是在形成有中央開口部的硅基片上相對配置振動膜和固定電極而成的；基座基板，其載置固定該傳聲器元件；矩形環狀的側面基板，其以包圍上述傳聲器元件的方式，載置固定在上述基座基板上；以及覆蓋基板，其以從上方側覆蓋上述傳聲器元件的方式，載置固定在上述側面基板上，其特征在于，在上述基座基板的上述硅基片的中央開口部的下方位置處，形成用于向上述傳聲器元件導入聲音的音孔，同時在該基座基板上表面的多個地方，以延伸到上述側面基板的下表面位置的方式，形成用于分別與上述振動膜和上述固定電極導通的多個第1導電層，在上述覆蓋基板下表面的與上述各第1導電層相對的位置上，分別形成用于實現與該第1導電層導通的第2導電層，同時在該覆蓋基板的上表面，分別形成與上述各第2導電層導通的第3導電層，在上述側面基板上，分別形成用于使上述各第1導電層和上述各第2導電層導通的導電通路。
2.如權利要求1所述的電容器傳聲器，其特征在于，上述各導電通路，是通過在上述側面基板上形成通孔，同時在該通孔內插入配置導電部件而構成的。
3.如權利要求2所述的電容器傳聲器，其特征在于，使用螺旋彈簧作為上述導電部件。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的電容器傳聲器，其特征在于，在上述基座基板的下表面，分別形成與上述各第1導電層導通的第4導電層。
全文摘要
本發明涉及一種電容器傳聲器，其具有使用硅基片而構成的傳聲器元件，不僅確保了所需的音響特性，還能夠使其緊湊地構成。在形成有中央開口部的硅基片上相對配置振動膜和固定電極而成的傳聲器元件，載置固定在具有音孔的基座基板上。并且，通過在該基座基板上載置固定矩形環狀的側面基板和覆蓋基板，在傳聲器元件的上方側形成后腔。此時，能夠使振動膜和固定電極，分別通過基座基板的導電層、側面基板的導電層以及螺旋彈簧，與覆蓋基板的導電層導通，在其上表面的導電層處，進行向外部設備的印刷電路板的表面安裝。
文檔編號H04R19/04GK1933681SQ200610154128
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月13日 優先權日2005年9月13日
發明者澤本則弘, 藤浪宏, 佃保德, 伊藤元陽, 米原賢太郎 申請人:星精密株式會社