エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法
【課題】 エレクトレットコンデンサの２極間の電位を、エレクトレットコンデンサが組みあがった状態で、かつ、非破壊で測定することを可能とする。
【解決手段】 振動板３０６と、この振動板３０６に対向して配置される固定極３０２とを備え、かつ、振動板３０６および固定極３０２のいずれかがエレクトレット化されたエレクトレット材であるエレクトレットコンデンサ３００の両極間電位の測定方法であって、振動板３０６と固定極３０２との間にバイアス電圧を掃引印加しながら、振動板３０６と固定極３０２との間の静電容量および損失を測定する第１のステップと、その測定された静電容量および損失とバイアス電圧値との関係に基づいて、振動板３０６と固定極３０２との間の電位を同定する第２のステップと、を含む測定方法とした。
【解決手段】 振動板３０６と、この振動板３０６に対向して配置される固定極３０２とを備え、かつ、振動板３０６および固定極３０２のいずれかがエレクトレット化されたエレクトレット材であるエレクトレットコンデンサ３００の両極間電位の測定方法であって、振動板３０６と固定極３０２との間にバイアス電圧を掃引印加しながら、振動板３０６と固定極３０２との間の静電容量および損失を測定する第１のステップと、その測定された静電容量および損失とバイアス電圧値との関係に基づいて、振動板３０６と固定極３０２との間の電位を同定する第２のステップと、を含む測定方法とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法に関し、特に、エレクトレットコンデンサが組み立てられた状態で、両極間の電位を非破壊で測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、エレクトレットコンデンサマイクロホン（振動板、スペーサおよび背極にて形成される機械式のマイクロホン）の構造の一例を説明するための断面図であり、（ａ）は、エレクトレットコンデンサマイクロホンの構造を示す断面図、（ｂ）は、エレクトレットコンデンサマイクロホンに接続される電子部品の断面図である。
【０００３】
図１（ａ）に示されるように、エレクトレットコンデンサマイクロホンは、金属のケース１０１の前面に前面板１０１ａが一体に形成され、前面板１０１ａに音孔１０７が形成され、前面板１０１ａの内面の周縁部に金属製の振動板リング１０２が対接されるとともに電気的に接続され、その振動板リング１０２の前面板と反対の面に振動膜１０３が貼り付けられている。そのフィルムの一面に金属が蒸着され、その蒸着膜が振動板リング１０２に接して取り付けられている。
【０００４】
その振動膜１０３にスペーサ１０４を介して、背極１０５に近接対向され、背極１０５は筒状の背極保持体１０６の前面に保持されている。背極保持体１０６の内部で構成される背室１１０内にインピーダンス変換用ＩＣ素子１０９が配され、そのＩＣ素子の入力端子１０９ａは背極と接続され、出力端子１０９ｂはケースの背面から突出され、ケースの背面を塞ぐ配線基板１０８の配線に接続される。配線基板１０８の背面にケースの後方端子部が折り曲げられて、内部の各部が前面板１０１ａに押し付けられて全体が固定される。
【０００５】
背極１０５には、ＦＥＰ等のエレクトレット材が融着されており、そのエレクトレット材をエレクトレット化することにより、背極−振動膜間に電位Ｖｇが発生する。なお、参照符号１２０は接続用部品であり、参照符号１２０ａはバネ接点であり、参照符号１２０ｂは接続用部品筐体であり、参照符号１２１は、ゴムブッシュである。
【０００６】
図１（ａ）のマイクロホンに音信号が入力されると、振動板およびスペーサおよび背極で形成されたコンデンサの静電容量や損失が変化し、電圧信号としてインピーダンス変換用ＩＣ素子１０９に入力され、インピーダンス変換された電気信号が、出力端子１０９ｂを介して出力される。インピーダンス変換用ＩＣ１０９から出力された信号は、スルーホール１１１を介して配線パターンに出力される。ここで、マイクロホン感度は、背極１０５−振動膜１０３間の電位Ｖｇに比例するため、両極間電位Ｖｇの測定技術は、安定したVgを供給するために必要な技術となり、したがって、精密でばらつきの少ない感度のエレクトレットマイクロホンの製造のための、重要技術となっている。
【０００７】
従来のＶｇの測定方法としては、特許文献１に示すように、Ｖｇを測定する代わりに、背極１０５の表面電位を測定するのが一般的であり、マイクロホン作成時には、背極の表面電位を制御することによって、所望の感度のマイクロホンを作成していた。
【０００８】
また、近年、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）技術を用いてシリコン基板を加工することによって形成されるエレクトレットコンデンサマイクロホンも登場している（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
図２は、シリコン基板を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を搭載したマイクロホンの断面構造を示す図である。
【００１０】
図２において、配線基板４０４上に音響トランスデューサ３００と、インピーダンス変換ＩＣ２００が実装されている。参照符号４００はケース、参照符号４０２はケース側面板である。
【００１１】
インピーダンス変換ＩＣ２００は、信号出力端子２０４ａと信号入力端子２０４ｂを備え、各端子２０４ａ，２０４ｂは、例えば、半田２０２により配線基板４０４上の配線パターンに接続されている。
【００１２】
また、音響変換トランスデューサ３００は、シリコン基板３００と、空孔（音孔）３０４が設けられた第１電極（例えば、シリコンからなる）３０２と、第２電極（例えば、シリコン酸化膜からなる）３０７と、を備え、第１電極３０２と第２電極３０７は、所定のエアギャップ３０６を隔てて対向して設けられている。参照符号３０８は、エアギャップを形成するスペーサ（例えば、金属からなる）であり、参照符号３０９はボンディングワイヤである。
【００１３】
また、配線基板４０４には、スルーホール３１２ａ，３１２ｂが設けられている。配線基板４０４の裏面には、グランド配線パターン３１４ａと信号配線パターン３１４ｂが形成されている。
【００１４】
図２に示されるような、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるエレクトレットコンデンサマイクロホンは、例えば、特許文献２に記載されている。
【００１５】
【特許文献１】特開平６-３１３７８２号公報（第５頁、第１図）
【特許文献２】特開平２００５−１８３４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載される従来の表面電位測定方法においては、マイクロホンが組みあがった状態での測定は不可能である。
【００１７】
さらに、図２に示されるような、半導体製造プロセスにより作成された音響トランスデューサ（音響−電気変換素子）を搭載したエレクトレットコンデンサマイクロホンでは、例えば、第２電極にエレクトレット材を用いた場合は、第２電極（例えば、シリコン酸化膜）に印加された表面電位を測定する際、シリコンからなる第１電極が障害物となってしまい、非破壊でかつ正確に表面電位測定することは難しくなり、同様に、第１電極をエレクトレット材とした場合でも、今度は第２電極が障害物となり、したがって、非破壊でかつ正確に表面電位測定することは難しい。
【００１８】
本発明は、前記実情に基づいてなされたものであり、その目的は、エレクトレットコンデンサの２極間の電位を、エレクトレットコンデンサが組みあがった状態で、かつ、非破壊で測定することを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のエレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法は、振動板と、この振動板に対向して配置される固定極とを備え、かつ、前記振動板および前記固定極のいずれかがエレクトレット化されたエレクトレット材であるエレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法であって、前記振動板と前記固定極との間にバイアス電圧を掃引印加しながら、前記振動板と前記固定極との間の静電容量および損失を測定する第１のステップと、その測定された静電容量および損失と前記バイアス電圧値との関係に基づいて、前記振動板と前記固定極との間の電位を同定する第２のステップと、を含む。
【００２０】
組み立てられた状態のエレクトレットコンデンサの両極にバイアス電圧を印加し、その電圧値を線形的に変化させると、それに伴って両極間の静電容量および損失が変化する。ここで、エレクトレットコンデンサの一極は、エレクトレット材（永久的電気分極をもつ素材）からなっているため、両極間に電位Ｖｇが生じているため、その静電容量および損失の変化の挙動は、一極がエレクトレット化されていないときと比べて異なるものとなる。その静電容量および損失の変動の挙動は、エレクトレット化により生じた電位Ｖｇと密接に関連するため、測定された静電容量および損失と、そのとき印加されているバイアス電圧値との関係に基づいて、両極間（すなわち、振動板と固定極との間）の電位を同定することが可能となる。さらに静電容量および損失に基づくことで、いずれか一方による電位の同定よりも正確な測定が可能である。
【００２１】
また、本発明のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法の一態様では、前記第１のステップにおいて、前記静電容量を測定する際の周波数を共振周波数の１／８以上１／４以下とする。
【００２２】
静電容量および損失の測定周波数を共振周波数の１／８以上１／４以下、つまり低周波とすることで、測定周波数における各ピーク値が顕著に出現しやすいため、正確な電位測定が可能である。したがって、エレクトレットコンデンサの両極間電位を、非破壊で正確に測定することができる。
【００２３】
また、本発明のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法の他の態様では、前記第１のステップにおいて、前記静電容量を測定する際、オシレータ電圧のレベルを０．０５Ｖ以上となるように設定する。
【００２４】
オシレータ電圧が小さすぎる場合にはノイズの影響を大きく受ける。上記構成によれば、静電容量および損失を測定する際のオシレータ電圧レベルを０．０５Ｖ以上となるように設定することで、ノイズの影響を受けずに電位測定することが可能となる。したがって、エレクトレットコンデンサの両極間電位を、非破壊で正確に測定することができる。
【００２５】
また、本発明のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法の他の態様では、前記第１のステップにおいて、前記静電容量を測定する際に、当該エレクトレットコンデンサを真空状態または１３．３３２Ｐａ以下の減圧状態で測定する。
【００２６】
真空状態または減圧状態で電位測定と大気圧で電位測定とを比較すると、例えば測定周波数２０ｋＨｚや５０ｋＨｚの場合に、真空状態または減圧状態での電位測定の方が静電容量および損失のピーク値が顕著に出やすい。したがって、エレクトレットコンデンサを真空状態または１３．３３２Ｐａ以下の減圧状態で測定することで、エレクトレットコンデンサの両極間電位を、非破壊で正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の電位測定によれば、マイクロホンに組みあがった状態でのエレクトレットコンデンサの２極間電位を、非破壊で測定することができる。
【００２８】
したがって、マイクロホンが組み上がった状態におけるエレクトレット材の帯電量を精度良く求めることができ、これによって、エレクトレット化時の最適な条件出しや製造プロセス条件を最適化することが可能となる。
【００２９】
したがって、精密でばらつきの少ない高感度のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態における測定方法を実施するための基本構成を示す図である。本実施形態では、大気圧下での測定を想定している。
【００３２】
図示されるように、第１電極（固定極）３０２とエレクトレット化済みの第２電極（振動膜）３０６とにより構成されたエレクトレットコンデンサ３００の両極に対し、掃引バイアス電圧発生器５００を接続してバイアス電圧Ｖｂを掃引印加し、同時に、静電容量損失測定器６００によって２極間の静電容量および損失を測定する。
【００３３】
エレクトレットコンデンサ３００は、振動板と、この振動板に対向して配置される固定極とを備え、かつ、振動板および固定極のいずれかがエレクトレット化されたエレクトレット材である。
【００３４】
図４は、本発明の第１の実施形態における静電容量測定により得られる静電容量（Ｃ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の静電容量−バイアス電圧特性である。図４では、測定周波数を１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、８０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１５０ｋＨｚ、および２００ｋＨｚとして測定している。また、図４では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は例えば８０ｋＨｚである。図４より、測定周波数１０ｋＨｚもしくは２０ｋＨｚ等の低周波の場合に静電容量の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。これは、高周波の場合にはエレクトレットコンデンサ３００の共振周波数に近づき、本特性の波形が乱れてしまうためである。このように、静電容量を測定する際の周波数はエレクトレットコンデンサ３００の共振周波数のおよそ１／８以上１／４以下とすることが好ましい。
【００３５】
次に、図５は、本発明の第１の実施形態における損失測定により得られる損失（Ｄ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の損失−バイアス電圧特性である。図５では、測定周波数を１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、８０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１５０ｋＨｚ、および２００ｋＨｚとして測定している。また、図５では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋＨｚである。図５より、測定周波数１０ｋＨｚもしくは２０ｋＨｚ等の低周波の場合に損失の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。これは、高周波の場合にはエレクトレットコンデンサ３００の共振周波数に近づき、本特性の波形が乱れてしまうためである。このように、損失を測定する際の周波数はエレクトレットコンデンサ３００の共振周波数のおよそ１／８以上１／４以下とすることが好ましい。
【００３６】
なお、エレクトレットコンデンサ３００の静電容量Ｃおよび損失Ｄには、図６（ａ）のように、コンデンサ３００が電界コンデンサである場合の静電容量Ｃｓおよび損失Ｄｓや、図６（ｂ）のように、コンデンサ３００が電界コンデンサである場合の静電容量Ｃｐおよび損失Ｄｐがある。どちらにも本発明を適用可能である。
【００３７】
上記では、静電容量Ｃや損失Ｄに基づいて２極間電位を同定する方法について説明したが、｜Ｚ｜（インピーダンス）、｜Ｙ｜（アドミタンス）、θ（位相）、Ｒ（レジスタンス）、Ｘ（リアクタンス）、Ｇ（コンダクタンス）、Ｂ（サセプタンス）、Ｌ（インダクタンス）などに基づいて、２極間電位を同定するようにしてもよい。
【００３８】
例えば、Ｌ、｜Ｚ｜、Ｙのθなどは、静電容量の逆数と比例関係にあるので、ピークがした向きピークとなる。また、Ｒ、Ｘ、Ｇ、Ｂ、｜Ｙ｜、Ｚのθなどは、静電容量と同様の特性がある。
【００３９】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態における測定方法を実施するための基本構成を示す図である。本実施形態では、真空下（または減圧下）での測定および大気圧下での測定を想定している。
【００４０】
図７による測定では、図１による測定と同様に、第１電極（固定極）３０２とエレクトレット化済みの第２電極（振動膜）３０６とにより構成されたエレクトレットコンデンサ３００の両極に対し、掃引バイアス電圧発生器５００を接続してバイアス電圧Ｖｂを掃引印加し、同時に、静電容量損失測定器６００によって２極間の静電容量および損失を測定する。ただし、図７では、エレクトレットコンデンサ３００は真空チャンバ内に配置されており、真空内測定を行うことが可能となっている。
【００４１】
図８は、本発明の第２の実施形態における静電容量測定により得られる静電容量（Ｃ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の静電容量−バイアス電圧特性である。図８では、大気圧下で測定周波数２０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数２０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図８では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図８より、この場合には大気圧下よりも真空下において静電容量の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。
【００４２】
図９は、本発明の第２の実施形態における静電容量測定により得られる静電容量（Ｃ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の静電容量−バイアス電圧特性である。図９では、大気圧下で測定周波数５０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数５０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図９では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図９より、この場合には大気圧下よりも真空下において静電容量の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。
【００４３】
図１０は、本発明の第２の実施形態における静電容量測定により得られる静電容量（Ｃ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の静電容量−バイアス電圧特性である。図１０では、大気圧下で測定周波数８０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数８０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図１０では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図１０より、大気圧下よりも真空下において静電容量の最大値（ピーク）が顕著に出やすいが、例えばバイアス電圧−２０Ｖ付近において波形が大きく変動していることが理解できる。これは、測定周波数８０ｋＨｚの場合に振動膜３０６が共振してしまうためである。
【００４４】
図８〜図１０に示したように、測定周波数が共振周波数の例えば±１０％外である場合には、真空下において所望の静電容量−バイアス電圧特性が得られ、上記関係性が例えば±１０％内である場合には、真空下において所望の静電容量−バイアス電圧特性が得られないことが有りえる。ただし、図１０に示した振動膜３０６の共振の場合だけでなく、固定膜で形成される固定極３０２の共振周波数（１４０〜１５０ｋＨｚ）や、振動膜３０６および固定膜で形成される固定極３０２それぞれの２次モード以降の共振周波数付近においても、真空下において所望の静電容量−バイアス電圧特性が得られないことがある。
【００４５】
また、図１１は、本発明の第２の実施形態における損失測定により得られる損失（Ｄ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の損失−バイアス電圧特性である。図１１では、大気圧下で測定周波数２０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数２０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図１１では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図１１より、この場合には大気圧下よりも真空下において損失の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。
【００４６】
図１２は、本発明の第２の実施形態における損失測定により得られる損失（Ｄ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の損失−バイアス電圧特性である。図１２では、大気圧下で測定周波数５０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数５０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図１２では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図１２より、この場合には大気圧下よりも真空下において損失の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。
【００４７】
図１３は、本発明の第２の実施形態における損失測定により得られる損失（Ｄ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の損失−バイアス電圧特性である。図１３では、大気圧下で測定周波数８０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数８０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図１３では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図１３より、大気圧下よりも真空下において損失の最大値（ピーク）が顕著に出やすいが、例えばバイアス電圧−２０Ｖ付近において波形が大きく変動していることが理解できる。これは、測定周波数８０ｋＨｚの場合に振動膜３０６が共振してしまうためである。
【００４８】
図１１〜図１３に示したように、測定周波数が共振周波数の例えば±１０％外である場合には、真空下において所望の損失−バイアス電圧特性が得られ、上記関係性が例えば±１０％内である場合には、真空下において所望の損失−バイアス電圧特性が得られないことが有りえる。ただし、図１３に示した振動膜３０６の共振の場合だけでなく、固定膜で形成される固定極３０２の共振周波数（１４０〜１５０ｋＨｚ）や、振動膜３０６および固定膜で形成される固定極３０２それぞれの２次モード以降の共振周波数付近においても、真空下において所望の損失−バイアス電圧特性が得られないことがある。
【００４９】
ところで、静電容量の測定において、オシレータ電圧についても変化させて測定が行なわれている。図１４は、本発明の第２の実施形態における静電容量の測定により得られる静電容量（C）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。ここでは、オシレータ電圧とは、測定時に両電極間つまり固定極３０２と振動膜３０６に印加される電圧の交流成分を指す。
【００５０】
図１４の測定は大気圧下で行なわれたものであり、オシレータ電圧を１０ｍＶ、５０ｍＶとして測定が行なわれている。図１４より、１０ｍＶでの測定時にはノイズの影響を強く受け、５０ｍＶでの測定時にはノイズの影響をあまり受けないことが理解できる。
【００５１】
さらに、損失測定においても、同様に、図１５で示すようにオシレータ電圧を変化させて測定が行なわれている。図１５は、本発明の第２の実施形態における損失の測定により得られる損失（D）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。
【００５２】
図１５の測定は大気圧下で行なわれたものであり、オシレータ電圧を１０ｍＶ、５０ｍＶとして測定が行なわれている。図１５より、１０ｍＶでの測定時にはノイズの影響を強く受け、５０ｍＶでの測定時にはノイズの影響をあまり受けないことが理解できる。
【００５３】
このように、より正確に静電容量および損失の測定を行なうためには、オシレータ電圧を０．０５Ｖ以上とすることが望ましい。
【００５４】
なお、図１４の静電容量の測定および図１５の損失測定では、大気圧下において、オシレータ電圧が低すぎるとノイズの影響を受けやすくなることを説明したが、これは真空中においても同様のことが言える。
【００５５】
なお、本実施形態においては、真空状態の代わりに減圧状態（例えば１３．３３２Ｐａ（＝０．１Ｔｏｒｒ）以下の状態）で測定を行うようにしてもよい。
【００５６】
上記第１および第２の実施形態では、半導体プロセスにより作成された音響トランスデューサ（例えば図２）を使用したエレクトレットコンデンサマイクロホンの場合を想定して説明した。機械式のエレクトレットコンデンサマイクロホン（例えば図１）へ本実施形態を適用することも考えられるが、半導体プロセスにより作成された音響トランスデューサを使用したエレクトレットコンデンサマイクロホンへの適用が望ましい。
【００５７】
以上説明したように本発明によれば、マイクロホンに組みあがった状態でのエレクトレットコンデンサの２極間電位を、非破壊で測定することができる。
【００５８】
したがって、マイクロホンが組み上がった状態におけるエレクトレット材の帯電量を精度良く求めることができ、これによって、エレクトレット化時の最適な条件出しや製造プロセス条件を最適化することが可能となる。
【００５９】
したがって、精密でばらつきの少ない高感度のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、マイクロホンに組み上がった状態でのエレクトレットコンデンサの２極間電位を非破壊で測定することを可能とするという効果を奏し、したがって、エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】エレクトレットコンデンサマイクロホン（振動板、スペーサおよび背極にて形成される機械式のマイクロホン）の構造の一例を説明するための断面図であり、（ａ）は、エレクトレットコンデンサマイクロホンの構造を示す断面図、（ｂ）は、エレクトレットコンデンサマイクロホンに接続される電子部品の断面図
【図２】シリコン基板を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を搭載したマイクロホンの断面構造を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態における測定方法を実施するための基本構成を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図５】本発明の第１の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態におけるエレクトレットコンデンサの静電容量および損失の一例を説明するための図
【図７】本発明の第２の実施形態における測定方法を実施するための基本構成を示す図
【図８】本発明の第２の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１１】本発明の第２の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１２】本発明の第２の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１３】本発明の第２の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１４】本発明の第２の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１５】本発明の第２の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【符号の説明】
【００６２】
１０１ ケース
１０１ａ 前面板
１０２ 振動板リング
１０３ 振動膜
１０４ スペーサ
１０５ 背極
１０６ 背極保持体
１０７ 音孔
１０８ 配線基板
１０９ インピーダンス変換用ＩＣ
１０９ａ インピーダンス変換用ＩＣの入力端子
１０９ｂ インピーダンス変換用ＩＣの出力端子
１１０ 背室
１１１ スルーホール
１２０ 接続用部品
１２０ａ バネ接点
１２０ｂ 接続用部品筐体
１２１ ゴムブッシュ
１３０ 実装対象部品
１３０ａ 接続用部品の入力端子
２００ インピーダンス変換用ＩＣ
２０２ 半田
２０４ａ インピーダンス変換用ＩＣの入力端子
２０４ｂ インピーダンス変換用ＩＣの出力端子
３００ エレクトレットコンデンサ（組み上がった状態）
３０２ 第一電極
３０４ 空孔（音孔）
３０６ エアギャップ
３０７ 第二電極
３０８ スペーサを兼ねる接合材
３０９ ボデンィングワイヤ
３１０ シリコン基板
３１２ａ，３１２ｂ スルーホール
３１４ａ グランド配線パターン
３１４ｂ 信号配線パターン
４００ ケース
４０２ ケース側面板
４０４ 配線基板
５００ 掃引電圧印加装置
６００ 静電容量損失測定器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法に関し、特に、エレクトレットコンデンサが組み立てられた状態で、両極間の電位を非破壊で測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、エレクトレットコンデンサマイクロホン（振動板、スペーサおよび背極にて形成される機械式のマイクロホン）の構造の一例を説明するための断面図であり、（ａ）は、エレクトレットコンデンサマイクロホンの構造を示す断面図、（ｂ）は、エレクトレットコンデンサマイクロホンに接続される電子部品の断面図である。
【０００３】
図１（ａ）に示されるように、エレクトレットコンデンサマイクロホンは、金属のケース１０１の前面に前面板１０１ａが一体に形成され、前面板１０１ａに音孔１０７が形成され、前面板１０１ａの内面の周縁部に金属製の振動板リング１０２が対接されるとともに電気的に接続され、その振動板リング１０２の前面板と反対の面に振動膜１０３が貼り付けられている。そのフィルムの一面に金属が蒸着され、その蒸着膜が振動板リング１０２に接して取り付けられている。
【０００４】
その振動膜１０３にスペーサ１０４を介して、背極１０５に近接対向され、背極１０５は筒状の背極保持体１０６の前面に保持されている。背極保持体１０６の内部で構成される背室１１０内にインピーダンス変換用ＩＣ素子１０９が配され、そのＩＣ素子の入力端子１０９ａは背極と接続され、出力端子１０９ｂはケースの背面から突出され、ケースの背面を塞ぐ配線基板１０８の配線に接続される。配線基板１０８の背面にケースの後方端子部が折り曲げられて、内部の各部が前面板１０１ａに押し付けられて全体が固定される。
【０００５】
背極１０５には、ＦＥＰ等のエレクトレット材が融着されており、そのエレクトレット材をエレクトレット化することにより、背極−振動膜間に電位Ｖｇが発生する。なお、参照符号１２０は接続用部品であり、参照符号１２０ａはバネ接点であり、参照符号１２０ｂは接続用部品筐体であり、参照符号１２１は、ゴムブッシュである。
【０００６】
図１（ａ）のマイクロホンに音信号が入力されると、振動板およびスペーサおよび背極で形成されたコンデンサの静電容量や損失が変化し、電圧信号としてインピーダンス変換用ＩＣ素子１０９に入力され、インピーダンス変換された電気信号が、出力端子１０９ｂを介して出力される。インピーダンス変換用ＩＣ１０９から出力された信号は、スルーホール１１１を介して配線パターンに出力される。ここで、マイクロホン感度は、背極１０５−振動膜１０３間の電位Ｖｇに比例するため、両極間電位Ｖｇの測定技術は、安定したVgを供給するために必要な技術となり、したがって、精密でばらつきの少ない感度のエレクトレットマイクロホンの製造のための、重要技術となっている。
【０００７】
従来のＶｇの測定方法としては、特許文献１に示すように、Ｖｇを測定する代わりに、背極１０５の表面電位を測定するのが一般的であり、マイクロホン作成時には、背極の表面電位を制御することによって、所望の感度のマイクロホンを作成していた。
【０００８】
また、近年、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）技術を用いてシリコン基板を加工することによって形成されるエレクトレットコンデンサマイクロホンも登場している（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
図２は、シリコン基板を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を搭載したマイクロホンの断面構造を示す図である。
【００１０】
図２において、配線基板４０４上に音響トランスデューサ３００と、インピーダンス変換ＩＣ２００が実装されている。参照符号４００はケース、参照符号４０２はケース側面板である。
【００１１】
インピーダンス変換ＩＣ２００は、信号出力端子２０４ａと信号入力端子２０４ｂを備え、各端子２０４ａ，２０４ｂは、例えば、半田２０２により配線基板４０４上の配線パターンに接続されている。
【００１２】
また、音響変換トランスデューサ３００は、シリコン基板３００と、空孔（音孔）３０４が設けられた第１電極（例えば、シリコンからなる）３０２と、第２電極（例えば、シリコン酸化膜からなる）３０７と、を備え、第１電極３０２と第２電極３０７は、所定のエアギャップ３０６を隔てて対向して設けられている。参照符号３０８は、エアギャップを形成するスペーサ（例えば、金属からなる）であり、参照符号３０９はボンディングワイヤである。
【００１３】
また、配線基板４０４には、スルーホール３１２ａ，３１２ｂが設けられている。配線基板４０４の裏面には、グランド配線パターン３１４ａと信号配線パターン３１４ｂが形成されている。
【００１４】
図２に示されるような、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるエレクトレットコンデンサマイクロホンは、例えば、特許文献２に記載されている。
【００１５】
【特許文献１】特開平６-３１３７８２号公報（第５頁、第１図）
【特許文献２】特開平２００５−１８３４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載される従来の表面電位測定方法においては、マイクロホンが組みあがった状態での測定は不可能である。
【００１７】
さらに、図２に示されるような、半導体製造プロセスにより作成された音響トランスデューサ（音響−電気変換素子）を搭載したエレクトレットコンデンサマイクロホンでは、例えば、第２電極にエレクトレット材を用いた場合は、第２電極（例えば、シリコン酸化膜）に印加された表面電位を測定する際、シリコンからなる第１電極が障害物となってしまい、非破壊でかつ正確に表面電位測定することは難しくなり、同様に、第１電極をエレクトレット材とした場合でも、今度は第２電極が障害物となり、したがって、非破壊でかつ正確に表面電位測定することは難しい。
【００１８】
本発明は、前記実情に基づいてなされたものであり、その目的は、エレクトレットコンデンサの２極間の電位を、エレクトレットコンデンサが組みあがった状態で、かつ、非破壊で測定することを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のエレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法は、振動板と、この振動板に対向して配置される固定極とを備え、かつ、前記振動板および前記固定極のいずれかがエレクトレット化されたエレクトレット材であるエレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法であって、前記振動板と前記固定極との間にバイアス電圧を掃引印加しながら、前記振動板と前記固定極との間の静電容量および損失を測定する第１のステップと、その測定された静電容量および損失と前記バイアス電圧値との関係に基づいて、前記振動板と前記固定極との間の電位を同定する第２のステップと、を含む。
【００２０】
組み立てられた状態のエレクトレットコンデンサの両極にバイアス電圧を印加し、その電圧値を線形的に変化させると、それに伴って両極間の静電容量および損失が変化する。ここで、エレクトレットコンデンサの一極は、エレクトレット材（永久的電気分極をもつ素材）からなっているため、両極間に電位Ｖｇが生じているため、その静電容量および損失の変化の挙動は、一極がエレクトレット化されていないときと比べて異なるものとなる。その静電容量および損失の変動の挙動は、エレクトレット化により生じた電位Ｖｇと密接に関連するため、測定された静電容量および損失と、そのとき印加されているバイアス電圧値との関係に基づいて、両極間（すなわち、振動板と固定極との間）の電位を同定することが可能となる。さらに静電容量および損失に基づくことで、いずれか一方による電位の同定よりも正確な測定が可能である。
【００２１】
また、本発明のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法の一態様では、前記第１のステップにおいて、前記静電容量を測定する際の周波数を共振周波数の１／８以上１／４以下とする。
【００２２】
静電容量および損失の測定周波数を共振周波数の１／８以上１／４以下、つまり低周波とすることで、測定周波数における各ピーク値が顕著に出現しやすいため、正確な電位測定が可能である。したがって、エレクトレットコンデンサの両極間電位を、非破壊で正確に測定することができる。
【００２３】
また、本発明のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法の他の態様では、前記第１のステップにおいて、前記静電容量を測定する際、オシレータ電圧のレベルを０．０５Ｖ以上となるように設定する。
【００２４】
オシレータ電圧が小さすぎる場合にはノイズの影響を大きく受ける。上記構成によれば、静電容量および損失を測定する際のオシレータ電圧レベルを０．０５Ｖ以上となるように設定することで、ノイズの影響を受けずに電位測定することが可能となる。したがって、エレクトレットコンデンサの両極間電位を、非破壊で正確に測定することができる。
【００２５】
また、本発明のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法の他の態様では、前記第１のステップにおいて、前記静電容量を測定する際に、当該エレクトレットコンデンサを真空状態または１３．３３２Ｐａ以下の減圧状態で測定する。
【００２６】
真空状態または減圧状態で電位測定と大気圧で電位測定とを比較すると、例えば測定周波数２０ｋＨｚや５０ｋＨｚの場合に、真空状態または減圧状態での電位測定の方が静電容量および損失のピーク値が顕著に出やすい。したがって、エレクトレットコンデンサを真空状態または１３．３３２Ｐａ以下の減圧状態で測定することで、エレクトレットコンデンサの両極間電位を、非破壊で正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の電位測定によれば、マイクロホンに組みあがった状態でのエレクトレットコンデンサの２極間電位を、非破壊で測定することができる。
【００２８】
したがって、マイクロホンが組み上がった状態におけるエレクトレット材の帯電量を精度良く求めることができ、これによって、エレクトレット化時の最適な条件出しや製造プロセス条件を最適化することが可能となる。
【００２９】
したがって、精密でばらつきの少ない高感度のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態における測定方法を実施するための基本構成を示す図である。本実施形態では、大気圧下での測定を想定している。
【００３２】
図示されるように、第１電極（固定極）３０２とエレクトレット化済みの第２電極（振動膜）３０６とにより構成されたエレクトレットコンデンサ３００の両極に対し、掃引バイアス電圧発生器５００を接続してバイアス電圧Ｖｂを掃引印加し、同時に、静電容量損失測定器６００によって２極間の静電容量および損失を測定する。
【００３３】
エレクトレットコンデンサ３００は、振動板と、この振動板に対向して配置される固定極とを備え、かつ、振動板および固定極のいずれかがエレクトレット化されたエレクトレット材である。
【００３４】
図４は、本発明の第１の実施形態における静電容量測定により得られる静電容量（Ｃ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の静電容量−バイアス電圧特性である。図４では、測定周波数を１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、８０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１５０ｋＨｚ、および２００ｋＨｚとして測定している。また、図４では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は例えば８０ｋＨｚである。図４より、測定周波数１０ｋＨｚもしくは２０ｋＨｚ等の低周波の場合に静電容量の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。これは、高周波の場合にはエレクトレットコンデンサ３００の共振周波数に近づき、本特性の波形が乱れてしまうためである。このように、静電容量を測定する際の周波数はエレクトレットコンデンサ３００の共振周波数のおよそ１／８以上１／４以下とすることが好ましい。
【００３５】
次に、図５は、本発明の第１の実施形態における損失測定により得られる損失（Ｄ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の損失−バイアス電圧特性である。図５では、測定周波数を１０ｋＨｚ、２０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、８０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、１５０ｋＨｚ、および２００ｋＨｚとして測定している。また、図５では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋＨｚである。図５より、測定周波数１０ｋＨｚもしくは２０ｋＨｚ等の低周波の場合に損失の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。これは、高周波の場合にはエレクトレットコンデンサ３００の共振周波数に近づき、本特性の波形が乱れてしまうためである。このように、損失を測定する際の周波数はエレクトレットコンデンサ３００の共振周波数のおよそ１／８以上１／４以下とすることが好ましい。
【００３６】
なお、エレクトレットコンデンサ３００の静電容量Ｃおよび損失Ｄには、図６（ａ）のように、コンデンサ３００が電界コンデンサである場合の静電容量Ｃｓおよび損失Ｄｓや、図６（ｂ）のように、コンデンサ３００が電界コンデンサである場合の静電容量Ｃｐおよび損失Ｄｐがある。どちらにも本発明を適用可能である。
【００３７】
上記では、静電容量Ｃや損失Ｄに基づいて２極間電位を同定する方法について説明したが、｜Ｚ｜（インピーダンス）、｜Ｙ｜（アドミタンス）、θ（位相）、Ｒ（レジスタンス）、Ｘ（リアクタンス）、Ｇ（コンダクタンス）、Ｂ（サセプタンス）、Ｌ（インダクタンス）などに基づいて、２極間電位を同定するようにしてもよい。
【００３８】
例えば、Ｌ、｜Ｚ｜、Ｙのθなどは、静電容量の逆数と比例関係にあるので、ピークがした向きピークとなる。また、Ｒ、Ｘ、Ｇ、Ｂ、｜Ｙ｜、Ｚのθなどは、静電容量と同様の特性がある。
【００３９】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態における測定方法を実施するための基本構成を示す図である。本実施形態では、真空下（または減圧下）での測定および大気圧下での測定を想定している。
【００４０】
図７による測定では、図１による測定と同様に、第１電極（固定極）３０２とエレクトレット化済みの第２電極（振動膜）３０６とにより構成されたエレクトレットコンデンサ３００の両極に対し、掃引バイアス電圧発生器５００を接続してバイアス電圧Ｖｂを掃引印加し、同時に、静電容量損失測定器６００によって２極間の静電容量および損失を測定する。ただし、図７では、エレクトレットコンデンサ３００は真空チャンバ内に配置されており、真空内測定を行うことが可能となっている。
【００４１】
図８は、本発明の第２の実施形態における静電容量測定により得られる静電容量（Ｃ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の静電容量−バイアス電圧特性である。図８では、大気圧下で測定周波数２０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数２０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図８では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図８より、この場合には大気圧下よりも真空下において静電容量の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。
【００４２】
図９は、本発明の第２の実施形態における静電容量測定により得られる静電容量（Ｃ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の静電容量−バイアス電圧特性である。図９では、大気圧下で測定周波数５０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数５０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図９では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図９より、この場合には大気圧下よりも真空下において静電容量の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。
【００４３】
図１０は、本発明の第２の実施形態における静電容量測定により得られる静電容量（Ｃ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の静電容量−バイアス電圧特性である。図１０では、大気圧下で測定周波数８０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数８０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図１０では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図１０より、大気圧下よりも真空下において静電容量の最大値（ピーク）が顕著に出やすいが、例えばバイアス電圧−２０Ｖ付近において波形が大きく変動していることが理解できる。これは、測定周波数８０ｋＨｚの場合に振動膜３０６が共振してしまうためである。
【００４４】
図８〜図１０に示したように、測定周波数が共振周波数の例えば±１０％外である場合には、真空下において所望の静電容量−バイアス電圧特性が得られ、上記関係性が例えば±１０％内である場合には、真空下において所望の静電容量−バイアス電圧特性が得られないことが有りえる。ただし、図１０に示した振動膜３０６の共振の場合だけでなく、固定膜で形成される固定極３０２の共振周波数（１４０〜１５０ｋＨｚ）や、振動膜３０６および固定膜で形成される固定極３０２それぞれの２次モード以降の共振周波数付近においても、真空下において所望の静電容量−バイアス電圧特性が得られないことがある。
【００４５】
また、図１１は、本発明の第２の実施形態における損失測定により得られる損失（Ｄ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の損失−バイアス電圧特性である。図１１では、大気圧下で測定周波数２０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数２０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図１１では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図１１より、この場合には大気圧下よりも真空下において損失の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。
【００４６】
図１２は、本発明の第２の実施形態における損失測定により得られる損失（Ｄ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の損失−バイアス電圧特性である。図１２では、大気圧下で測定周波数５０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数５０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図１２では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図１２より、この場合には大気圧下よりも真空下において損失の最大値（ピーク）が顕著に出やすいことが理解できる。
【００４７】
図１３は、本発明の第２の実施形態における損失測定により得られる損失（Ｄ）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。本特性は、振動膜３０６がエレクトレット化されている場合の損失−バイアス電圧特性である。図１３では、大気圧下で測定周波数８０ｋＨｚとした場合の特性と真空下で測定周波数８０ｋＨｚとした場合の特性を示している。また、図１３では、エレクトレットコンデンサ３００の共振周波数は８０ｋHzである。図１３より、大気圧下よりも真空下において損失の最大値（ピーク）が顕著に出やすいが、例えばバイアス電圧−２０Ｖ付近において波形が大きく変動していることが理解できる。これは、測定周波数８０ｋＨｚの場合に振動膜３０６が共振してしまうためである。
【００４８】
図１１〜図１３に示したように、測定周波数が共振周波数の例えば±１０％外である場合には、真空下において所望の損失−バイアス電圧特性が得られ、上記関係性が例えば±１０％内である場合には、真空下において所望の損失−バイアス電圧特性が得られないことが有りえる。ただし、図１３に示した振動膜３０６の共振の場合だけでなく、固定膜で形成される固定極３０２の共振周波数（１４０〜１５０ｋＨｚ）や、振動膜３０６および固定膜で形成される固定極３０２それぞれの２次モード以降の共振周波数付近においても、真空下において所望の損失−バイアス電圧特性が得られないことがある。
【００４９】
ところで、静電容量の測定において、オシレータ電圧についても変化させて測定が行なわれている。図１４は、本発明の第２の実施形態における静電容量の測定により得られる静電容量（C）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。ここでは、オシレータ電圧とは、測定時に両電極間つまり固定極３０２と振動膜３０６に印加される電圧の交流成分を指す。
【００５０】
図１４の測定は大気圧下で行なわれたものであり、オシレータ電圧を１０ｍＶ、５０ｍＶとして測定が行なわれている。図１４より、１０ｍＶでの測定時にはノイズの影響を強く受け、５０ｍＶでの測定時にはノイズの影響をあまり受けないことが理解できる。
【００５１】
さらに、損失測定においても、同様に、図１５で示すようにオシレータ電圧を変化させて測定が行なわれている。図１５は、本発明の第２の実施形態における損失の測定により得られる損失（D）−バイアス電圧（ＤＣ ｂｉａｓ）特性の一例を示す図である。
【００５２】
図１５の測定は大気圧下で行なわれたものであり、オシレータ電圧を１０ｍＶ、５０ｍＶとして測定が行なわれている。図１５より、１０ｍＶでの測定時にはノイズの影響を強く受け、５０ｍＶでの測定時にはノイズの影響をあまり受けないことが理解できる。
【００５３】
このように、より正確に静電容量および損失の測定を行なうためには、オシレータ電圧を０．０５Ｖ以上とすることが望ましい。
【００５４】
なお、図１４の静電容量の測定および図１５の損失測定では、大気圧下において、オシレータ電圧が低すぎるとノイズの影響を受けやすくなることを説明したが、これは真空中においても同様のことが言える。
【００５５】
なお、本実施形態においては、真空状態の代わりに減圧状態（例えば１３．３３２Ｐａ（＝０．１Ｔｏｒｒ）以下の状態）で測定を行うようにしてもよい。
【００５６】
上記第１および第２の実施形態では、半導体プロセスにより作成された音響トランスデューサ（例えば図２）を使用したエレクトレットコンデンサマイクロホンの場合を想定して説明した。機械式のエレクトレットコンデンサマイクロホン（例えば図１）へ本実施形態を適用することも考えられるが、半導体プロセスにより作成された音響トランスデューサを使用したエレクトレットコンデンサマイクロホンへの適用が望ましい。
【００５７】
以上説明したように本発明によれば、マイクロホンに組みあがった状態でのエレクトレットコンデンサの２極間電位を、非破壊で測定することができる。
【００５８】
したがって、マイクロホンが組み上がった状態におけるエレクトレット材の帯電量を精度良く求めることができ、これによって、エレクトレット化時の最適な条件出しや製造プロセス条件を最適化することが可能となる。
【００５９】
したがって、精密でばらつきの少ない高感度のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、マイクロホンに組み上がった状態でのエレクトレットコンデンサの２極間電位を非破壊で測定することを可能とするという効果を奏し、したがって、エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】エレクトレットコンデンサマイクロホン（振動板、スペーサおよび背極にて形成される機械式のマイクロホン）の構造の一例を説明するための断面図であり、（ａ）は、エレクトレットコンデンサマイクロホンの構造を示す断面図、（ｂ）は、エレクトレットコンデンサマイクロホンに接続される電子部品の断面図
【図２】シリコン基板を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を搭載したマイクロホンの断面構造を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態における測定方法を実施するための基本構成を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図５】本発明の第１の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態におけるエレクトレットコンデンサの静電容量および損失の一例を説明するための図
【図７】本発明の第２の実施形態における測定方法を実施するための基本構成を示す図
【図８】本発明の第２の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１１】本発明の第２の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１２】本発明の第２の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１３】本発明の第２の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１４】本発明の第２の実施形態における測定により得られる静電容量−バイアス電圧特性の一例を示す図
【図１５】本発明の第２の実施形態における測定により得られる損失−バイアス電圧特性の一例を示す図
【符号の説明】
【００６２】
１０１ ケース
１０１ａ 前面板
１０２ 振動板リング
１０３ 振動膜
１０４ スペーサ
１０５ 背極
１０６ 背極保持体
１０７ 音孔
１０８ 配線基板
１０９ インピーダンス変換用ＩＣ
１０９ａ インピーダンス変換用ＩＣの入力端子
１０９ｂ インピーダンス変換用ＩＣの出力端子
１１０ 背室
１１１ スルーホール
１２０ 接続用部品
１２０ａ バネ接点
１２０ｂ 接続用部品筐体
１２１ ゴムブッシュ
１３０ 実装対象部品
１３０ａ 接続用部品の入力端子
２００ インピーダンス変換用ＩＣ
２０２ 半田
２０４ａ インピーダンス変換用ＩＣの入力端子
２０４ｂ インピーダンス変換用ＩＣの出力端子
３００ エレクトレットコンデンサ（組み上がった状態）
３０２ 第一電極
３０４ 空孔（音孔）
３０６ エアギャップ
３０７ 第二電極
３０８ スペーサを兼ねる接合材
３０９ ボデンィングワイヤ
３１０ シリコン基板
３１２ａ，３１２ｂ スルーホール
３１４ａ グランド配線パターン
３１４ｂ 信号配線パターン
４００ ケース
４０２ ケース側面板
４０４ 配線基板
５００ 掃引電圧印加装置
６００ 静電容量損失測定器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、この振動板に対向して配置される固定極とを備え、かつ、前記振動板および前記固定極のいずれかがエレクトレット化されたエレクトレット材であるエレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法であって、
前記振動板と前記固定極との間にバイアス電圧を掃引印加しながら、前記振動板と前記固定極との間の静電容量および損失を測定する第１のステップと、
その測定された静電容量および損失と前記バイアス電圧値との関係に基づいて、前記振動板と前記固定極との間の電位を同定する第２のステップと、
を含むことを特徴とする、エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法であって、
前記第１のステップにおいて、前記静電容量および損失を測定する際の周波数を共振周波数の１／８以上１／４以下とする
エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法であって、
前記第１のステップにおいて、前記静電容量および損失を測定する際、オシレータ電圧のレベルを０．０５Ｖ以上となるように設定する
エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法。
【請求項４】
請求項１に記載のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法であって、
前記第１のステップにおいて、前記静電容量および損失を測定する際に、当該エレクトレットコンデンサを真空状態または１３．３３２Ｐａ以下の減圧状態で測定する
エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法。
【請求項１】
振動板と、この振動板に対向して配置される固定極とを備え、かつ、前記振動板および前記固定極のいずれかがエレクトレット化されたエレクトレット材であるエレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法であって、
前記振動板と前記固定極との間にバイアス電圧を掃引印加しながら、前記振動板と前記固定極との間の静電容量および損失を測定する第１のステップと、
その測定された静電容量および損失と前記バイアス電圧値との関係に基づいて、前記振動板と前記固定極との間の電位を同定する第２のステップと、
を含むことを特徴とする、エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法であって、
前記第１のステップにおいて、前記静電容量および損失を測定する際の周波数を共振周波数の１／８以上１／４以下とする
エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法であって、
前記第１のステップにおいて、前記静電容量および損失を測定する際、オシレータ電圧のレベルを０．０５Ｖ以上となるように設定する
エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法。
【請求項４】
請求項１に記載のエレクトレットコンデンサの両極間の電位測定方法であって、
前記第１のステップにおいて、前記静電容量および損失を測定する際に、当該エレクトレットコンデンサを真空状態または１３．３３２Ｐａ以下の減圧状態で測定する
エレクトレットコンデンサの両極間電位の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１７７４０４（Ｐ２００９−１７７４０４Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２７８６（Ｐ２００８−１２７８６）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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