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JP4947191B2 - マイクロフォン - Google Patents

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JP4947191B2
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Description

本発明はマイクロフォンに関し、具体的には、マイクチップ（音響センサ）をパッケージ内に納めたマイクロフォンに関するものである。
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用して製造されるＭＥＭＳマイクロフォンとしては、たとえば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１の図１に記載されているマイクロフォンでは、基板とカバーによってパッケージが構成されており、基板の上面にマイクチップと回路素子を横に並べて配置し、カバーに音響孔を開口している。また、特許文献１の図３１に記載されているマイクロフォンでは、基板の上面にマイクチップと回路素子を横に並べて配置し、マイクチップの下面において基板に音響孔を開口している。また、特許文献１の図３２に記載されているマイクロフォンでは、基板の上面にマイクチップと回路素子を横に並べて配置し、マイクチップから外れた位置において基板に音響孔を開口している。
一方、電子機器、特に携帯用機器では機器の小型化が求められており、そのためには小さな回路基板にマイクロフォン等の部品を高密度実装する必要がある。しかし、特許文献１に記載されたＭＥＭＳマイクロフォンでは、いずれもマイクチップと回路素子を基板の上面やカバーの下面に横に並べて配置しているので、マイクロフォンを小型化することが困難であり、特に実装時占有面積（以下、実装面積という。）を小さくすることが困難であった。
マイクロフォンを小型化するためには、マイクチップや回路素子自体を小型化するのが効果的であるが、マイクチップは小型化すると感度が低下するという問題がある。そのため、マイクロフォンにおいては、特性を維持しながら寸法を小型化し、また実装面積を小さくすることが望まれているが、従来のマイクロフォンでは困難であった。
米国特許第７１６６９１０号明細書
本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、マイクチップの特性を維持しながらマイクロフォンを小型化し、特に実装面積の小面積化を図ることにある。
本発明に係る第１のマイクロフォンは、少なくとも一方が凹部を有するカバーと基板からなるパッケージと、前記カバーの内面に設置された回路素子と、前記回路素子の設置面と反対側の面に配置されたマイクチップとを備えたマイクロフォンにおいて、前記マイクチップに設けたマイク端子と前記回路素子に設けた複数の入出力端子の一部とをワイヤ配線によって接続し、前記回路素子に設けた前記入出力端子の残部と前記カバーの前記基板との対向面に設けたパッド部とをワイヤ配線によって接続し、前記カバーに設けた前記パッド部と前記基板に設けたパッド部とを導電材料によって接合させたものである。
これは、回路素子の上にマイクチップを載せた状態で回路素子とマイクチップをカバーの内面に実装した場合である。
本発明に係る第１のマイクロフォンにあっては、回路素子の上にマイクチップを積んだ状態でパッケージ内に納めているので、パッケージ内の縦空間を有効利用してマイクロフォンを小型化することができる。特に、回路素子とマイクチップとを横に並べて配置したものに比較してパッケージの底面積を小さくすることができ、マイクロフォンの実装面積を小さくできる。また、マイクロフォンを小型化するためにマイクチップや回路素子そのものを小さくする必要がないので、マイクロフォンの性能を低下させるおそれがない。
さらに、本発明に係る第１のマイクロフォンによれば、カバーのみにおいてワイヤ配線による配線作業を完了してからカバーを基板に接合することができる。また、回路素子及びマイクチップがカバーに実装されていても、カバーのパッド部と基板のパッド部を導電材料で接合させることにより、回路素子及びマイクチップを基板に接続することができる。したがって、マイクロフォンの組立作業を簡単に行える。さらに、構造が簡単であるため、マイクロフォンの高信頼化と低コスト化を図ることができる。
本発明に係る第２のマイクロフォンは、少なくとも一方が凹部を有するカバーと基板からなるパッケージと、前記カバーの内面に設置されたマイクチップと、前記マイクチップの設置面と反対側の面に配置された回路素子とを備えたマイクロフォンにおいて、前記マイクチップに設けたマイク端子と前記回路素子に設けた複数の入出力端子の一部とをワイヤ配線によって接続し、前記回路素子に設けた前記入出力端子の残部と前記カバーの前記基板との対向面に設けたパッド部とをワイヤ配線によって接続し、前記カバーに設けた前記パッド部と前記基板に設けたパッド部とを導電材料によって接合させたものである。
これは、マイクチップの上に回路素子を載せた状態でマイクチップと回路素子をカバーの内面に実装した場合である。
本発明に係る第２のマイクロフォンにあっては、マイクチップの上に回路素子を積んだ状態でパッケージ内に納めているので、パッケージ内の縦空間を有効利用してマイクロフォンを小型化することができる。特に、回路素子とマイクチップとを横に並べて配置したものに比較してパッケージの底面積を小さくすることができ、マイクロフォンの実装面積を小さくできる。また、マイクロフォンを小型化するためにマイクチップや回路素子そのものを小さくする必要がないので、マイクロフォンの性能を低下させるおそれがない。
さらに、本発明に係る第２のマイクロフォンによれば、カバーのみにおいてワイヤ配線による配線作業を完了してからカバーを基板に接合することができる。また、回路素子及びマイクチップがカバーに実装されていても、カバーのパッド部と基板のパッド部を導電材料で接合させることにより、回路素子及びマイクチップを基板に接続することができる。したがって、マイクロフォンの組立作業を簡単に行える。さらに、構造が簡単であるため、マイクロフォンの高信頼化と低コスト化を図ることができる。
本発明に係る第３のマイクロフォンは、少なくとも一方が凹部を有するカバーと基板からなるパッケージと、前記カバーの内面に設置された回路素子と、前記回路素子の設置面と反対側の面に配置されたマイクチップとを備えたマイクロフォンにおいて、前記マイクチップに設けたマイク端子と前記回路素子に設けた複数の入出力端子の一部とを前記マイクチップ内に設けた貫通配線によって接続し、前記回路素子に設けた前記入出力端子の残部と前記カバーの前記基板との対向面に設けたパッド部とをワイヤ配線によって接続し、前記カバーに設けた前記パッド部と前記基板に設けたパッド部とを導電材料によって接合させたものである。
これは、回路素子の上にマイクチップを載せた状態で回路素子とマイクチップをカバーの内面に実装した場合である。
本発明に係る第３のマイクロフォンにあっては、回路素子の上にマイクチップを積んだ状態でパッケージ内に納めているので、パッケージ内の縦空間を有効利用してマイクロフォンを小型化することができる。特に、回路素子とマイクチップとを横に並べて配置したものに比較してパッケージの底面積を小さくすることができ、マイクロフォンの実装面積を小さくできる。また、マイクロフォンを小型化するためにマイクチップや回路素子そのものを小さくする必要がないので、マイクロフォンの性能を低下させるおそれがない。
さらに、本発明に係る第３のマイクロフォンによれば、カバーのみにおいてワイヤ配線又は貫通配線による配線作業を完了してからカバーを基板に接合することができる。また、回路素子及びマイクチップがカバーに実装されていても、カバーのパッド部と基板のパッド部を導電材料で接合させることにより、回路素子及びマイクチップを基板に接続することができる。したがって、マイクロフォンの組立作業を簡単に行える。さらに、構造が簡単であるため、マイクロフォンの高信頼化と低コスト化を図ることができる。
本発明に係る第４のマイクロフォンは、少なくとも一方が凹部を有するカバーと基板からなるパッケージと、前記カバーの内面に設置されたマイクチップと、前記マイクチップの設置面と反対側の面に配置された回路素子とを備えたマイクロフォンにおいて、前記マイクチップに設けたマイク端子と前記回路素子に設けた複数の入出力端子の一部とを前記回路素子内に設けた貫通配線によって接続し、前記回路素子に設けた前記入出力端子の残部と前記カバーの前記基板との対向面に設けたパッド部とをワイヤ配線によって接続し、前記カバーに設けた前記パッド部と前記基板に設けたパッド部とを導電材料によって接合させたものである。
これは、マイクチップの上に回路素子を載せた状態で回路素子とマイクチップをカバーの内面に実装した場合である。
本発明に係る第４のマイクロフォンにあっては、マイクチップの上に回路素子を積んだ状態でパッケージ内に納めているので、パッケージ内の縦空間を有効利用してマイクロフォンを小型化することができる。特に、回路素子とマイクチップとを横に並べて配置したものに比較してパッケージの底面積を小さくすることができ、マイクロフォンの実装面積を小さくできる。また、マイクロフォンを小型化するためにマイクチップや回路素子そのものを小さくする必要がないので、マイクロフォンの性能を低下させるおそれがない。
さらに、本発明に係る第４のマイクロフォンによれば、カバーのみにおいてワイヤ配線又は貫通配線による配線作業を完了してからカバーを基板に接合することができる。また、回路素子及びマイクチップがカバーに実装されていても、カバーのパッド部と基板のパッド部を導電材料で接合させることにより、回路素子及びマイクチップを基板に接続することができる。したがって、マイクロフォンの組立作業を簡単に行える。さらに、構造が簡単であるため、マイクロフォンの高信頼化と低コスト化を図ることができる。
なお、本発明における入出力端子とは、入力と出力を兼用する端子であってもよく、入力用の端子であってもよく、出力用の端子であってもよい（以下、同様）。
前記パッケージ内に音響振動を伝えるための音響孔は、前記カバーと前記基板のうち前記マイクチップ及び前記回路素子が設けられている部材（すなわち、カバ−）に設けてもよく、異なる部材（すなわち、基板）に設けてもよい。また、音響孔は、つぎのように種々の態様を採用しうる。
まず、音響孔は前記カバーに設けられていてもよい。これはマイクチップ及び回路素子が設けられた部材に音響孔を設ける場合である。
また、異なる態様としては、カバーに回路素子が実装され、その表面にマイクチップが配置された第１又は第３のマイクロフォンにおいて、前記カバーと前記回路素子に連続させて音響孔が設けられ、前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記カバーの外面側における音響孔の開口と前記回路素子の内面側における音響孔の開口とが、少なくとも一部が重なり合っていてもよい。かかる態様によれば、パッケージ内に音響振動が伝わりやすくなる。
さらに異なる態様としては、カバーに回路素子が実装され、その表面にマイクチップが配置された第１又は第３のマイクロフォンにおいて、前記カバーと前記回路素子に連続させて音響孔が設けられ、前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記カバーの外面側における音響孔の開口と前記回路素子の内面側における音響孔の開口とが重なり合っていないものがある。このような音響孔によれば、音響孔からパッケージ内やマイクチップ内に異物が侵入するのを防ぐことができ、また音響孔から光や水分などの環境因子が入り込んでマイクチップや回路素子に悪影響を及ぼしにくくなる。
さらに異なる態様としては、カバーに回路素子が実装され、その表面にマイクチップが配置された第１又は第３のマイクロフォンにおいて、前記カバーと前記回路素子に連続させて音響孔が設けられ、前記カバーの外面側における音響孔の開口から前記回路素子の内面側における音響孔の開口を直線的に見通すことができないように屈曲させてもよい。このような音響孔によれば、音響孔からパッケージ内やマイクチップ内に異物が侵入するのを防ぐことができ、また音響孔から光や水分などの環境因子が入り込んでマイクチップや回路素子に悪影響を及ぼしにくくなる。
さらに異なる態様としては、カバーにマイクチップが実装され、その表面に回路素子が配置された第２又は第４のマイクロフォンにおいて、前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記マイクチップのダイアフラムと少なくとも一部が対向するようにして、前記パッケージ内に音響振動を伝えるための音響孔が前記カバーに設けられていてもよい。かかる態様によれば、ダイアフラムに音響振動が伝わりやすくなるので、マイクロフォンの感度が向上する。
また、音響孔は前記基板に設けられていてもよい。これはマイクチップ及び回路素子が設けられた部材と異なる部材に音響孔を設ける場合である。
さらに、この態様においては、前記音響孔が、前記基板の外面側開口から前記基板の内面側開口を直線的に見通すことができないように屈曲していてもよい。このような音響孔によれば、音響孔からパッケージ内やマイクチップ内に異物が侵入するのを防ぐことができ、また音響孔から光や水分などの環境因子が入り込んでマイクチップや回路素子に悪影響を及ぼしにくくなる。
また、前記カバーと前記基板のうち少なくとも一方は、銅張り積層板、ガラスエポキシ、セラミック、プラスチック、金属、カーボンナノチューブのうち少なくとも１種の材料によって構成されていることが望ましい。
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
図１（Ａ）は、本発明の実施形態１によるマイクロフォンの上面側からの斜視図、図１（Ｂ）は実施形態１のマイクロフォンの下面側からの斜視図である。 図２（Ａ）は、実施形態１のマイクロフォンの基板を示す平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ１−Ｘ１線に相当する部分における実施形態１のマイクロフォンの断面図である。 図３（Ａ）は、本発明の実施形態２によるマイクロフォンの上面側からの斜視図、図３（Ｂ）は実施形態２のマイクロフォンの下面側からの斜視図である。 図４（Ａ）は、実施形態２のマイクロフォンの基板を示す平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＸ２−Ｘ２線に相当する部分における実施形態２のマイクロフォンの断面図である。 図５（Ａ）は、本発明の実施形態３によるマイクロフォンのカバーを示す下面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＸ３−Ｘ３線に相当する部分における実施形態３のマイクロフォンの断面図である。 図６（Ａ）は、本発明の実施形態４によるマイクロフォンのカバーを示す下面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＸ４−Ｘ４線に相当する部分における実施形態４のマイクロフォンの断面図である。 図７（Ａ）は、本発明の実施形態５によるマイクロフォンの基板を示す平面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＸ５−Ｘ５線に相当する部分における実施形態５のマイクロフォンの断面図である。 図８（Ａ）は、本発明の実施形態６によるマイクロフォンのカバーを示す下面図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＸ６−Ｘ６線に相当する部分における実施形態６のマイクロフォンの断面図である。 図９（Ａ）は、本発明の実施形態７によるマイクロフォンの基板を示す平面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＸ７−Ｘ７線に相当する部分における実施形態７のマイクロフォンの断面図である。 図１０は、実施形態７における回路素子の平面図である。 図１１（Ａ）は、本発明の実施形態８によるマイクロフォンの基板を示す平面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＸ８−Ｘ８線に相当する部分における実施形態８のマイクロフォンの断面図である。 図１２（Ａ）は、本発明の実施形態９によるマイクロフォンの基板を示す平面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＸ９−Ｘ９線に相当する部分における実施形態９のマイクロフォンの断面図である。 図１３（Ａ）は、本発明の実施形態１０によるマイクロフォンの基板を示す平面図である。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＸ１０−Ｘ１０線に相当する部分における実施形態１０のマイクロフォンの断面図である。 図１４（Ａ）は、本発明の実施形態１１によるマイクロフォンのカバーを示す下面図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＸ１１−Ｘ１１線に相当する部分における実施形態１１のマイクロフォンの断面図である。 図１５（Ａ）は、本発明の実施形態１２によるマイクロフォンのカバーを示す下面図である。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＸ１２−Ｘ１２線に相当する部分における実施形態１２のマイクロフォンの断面図である。 図１６（Ａ）は、本発明の実施形態１３によるマイクロフォンの基板を示す平面図である。図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＸ１３−Ｘ１３線に相当する部分における実施形態１３のマイクロフォンの断面図である。 図１７（Ａ）は、本発明の実施形態１４によるマイクロフォンの基板を示す平面図である。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のＸ１４−Ｘ１４線に相当する部分における実施形態１４のマイクロフォンの断面図である。
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
（第１の実施形態）
図１及び図２を参照して本発明の実施形態１による上面音孔タイプのマイクロフォン１１を説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、実施形態１のマイクロフォン１１の上面側からの斜視図及び下面側からの斜視図である。また、図２（Ａ）は、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ１−Ｘ１線に相当する箇所におけるマイクロフォン１１の断面図である。このマイクロフォン１１は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳマイクロフォンであって、カバー１４（第１の部材と第２の部材のうちの一方の部材）と基板１５（第１の部材と第２の部材のうちの他方の部材）からなるパッケージ内にマイクチップ１２と回路素子１３を納めたものである。以下、マイクロフォン１１の構造を具体的に説明する。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、基板１５は、平板状をした多層配線基板によって形成されており、そのほぼ全体には電磁シールド用の導電層１８が設けられている。基板１５の上面外周部には、導電層１８によって基板側接合部２０が形成されている。また、基板１５の上面には、スルーホール３０を介して裏面の外部接続端子２９に導通した複数のパッド部２６ａと、基板側接合部２０に導通したパッド部２６ｂが設けられている。
基板１５の上面には、絶縁性もしくは導電性接着剤などからなるダイアタッチ材２１によってＩＣチップ等の回路素子１３の下面が接着されている。また、回路素子１３の上面には、絶縁性もしくは導電性接着剤などからなるダイアタッチ材２２によってマイクチップ１２の下面全周が接着されている。
マイクチップ１２は、主として、チャンバ４２（バックチャンバ）が上下に貫通したＳｉ基板４１、ポリシリコン薄膜からなるダイアフラム４３、およびバックプレート４４によって構成されている。ダイアフラム４３は、Ｓｉ基板４１の上面から若干浮かせた状態でチャンバ４２を覆うように配置されており、音響振動に感応して膜振動する。バックプレート４４は、ＳｉＮからなる固定部とポリシリコン薄膜からなる固定電極によって構成されており、バックプレート４４には音響振動を通過させるための多数のアコースティックホール４５が開口されている。このマイクチップ１２では、ダイアフラム４３とバックプレート４４の固定電極によってキャパシタが構成されており、ダイアフラム４３が音響振動によって振動すると、音響振動に応じてダイアフラム４３とバックプレート４４の固定電極との間の静電容量が変化する。マイクチップ１２の表面には、少なくとも一対のマイク端子２３が設けられており、マイク端子２３からはダイアフラム４３と固定電極の間の静電容量の変化に応じた検知信号が出力される。
回路素子１３の上面には、少なくとも一対のＭＥＭＳ用入出力端子２４と、複数の外部接続用入出力端子２５ａ及びグランド端子２５ｂが設けられている。マイクチップ１２のマイク端子２３と回路素子１３の入出力端子２４はボンディングワイヤ２７（ワイヤ配線）によって接続されている。また、回路素子１３の入出力端子２５ａはボンディングワイヤ２８（ワイヤ配線）によって基板１５のパッド部２６ａに接続され、回路素子１３のグランド端子２５ｂはボンディングワイヤ２８によって基板１５のパッド部２６ｂに接続されている。しかして、マイクチップ１２から出力された検知信号は入出力端子２４から回路素子１３内に入力され、所定の信号処理を施された後、入出力端子２５ａから外部接続端子２９へ出力される。なお、回路素子１３の上面のうち、入出力端子２４、２５ａ、グランド端子２５ｂを設けた領域は、絶縁性樹脂などからなる保護材３４で覆っておくことが好ましい。
なお、基板１５は、多層配線基板以外にも、銅貼り積層板、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、プラスチック基板、金属基板、カーボンナノチューブの基板、あるいはこれらの複合基板によって形成されていてもよい。たとえば、プラスチック成形品の板の表面にメッキを施して製造した基板１５を用いることができる。また、基板１５の上面には、回路素子１３を納めるための凹部を有していてもよい。
図２（Ｂ）に示すように、カバー１４は、箱状に形成されていて下面に凹部３１を備えている。凹部３１の天面、側壁面及び凹部３１を囲む側壁部下面には、そのほぼ全体に電磁シールド用の導電層３２が形成されている。カバー１４の天面に形成された導電層３２は、絶縁性材料の内部に延びている。また、側壁部下面の導電層３２は、基板１５と接合させるためのカバー側接合部３３になっている。なお、カバー１４は、銅貼り積層板やガラスエポキシ、セラミック、プラスチック、金属、カーボンナノチューブのうちの少なくとも１つの材料又はこれらの複合材料からなるカバー本体の内面及び下面にメッキを施すことによって形成されている。たとえば、カバー形状に一体成形されたプラスチック成形品の表面にメッキを施したものをカバー１４として用いることができる。
カバー１４は、凹部３１を下方に向けた状態で基板１５の上面に重ねられ、導電性材料１７によってカバー側接合部３３と基板側接合部２０が接合される。こうして一体化されたカバー１４と基板１５によってパッケージが構成され、マイクチップ１２及び回路素子１３はパッケージ内に納められる。導電性材料１７としては、導電性接着剤やハンダ、導電性両面粘着テープ、溶接用のろう材のいずれか一つを用いてもよく、あるいはこれらのうちの複数の材料を併用してもよい。カバー１４と基板１５を貼り合わせるために、さらに非導電性樹脂や非導電テープを併用してもよい。
導電性材料１７によってカバー側接合部３３と基板側接合部２０が接合される結果、カバー１４の導電層３２と基板１５の導電層１８が導通するので、導電層１８を回路基板などのアースラインに接続することによって導電層３２及び１８がグランド電位に保持され、マイクロフォン１１が外部の電磁ノイズから遮蔽される。
また、カバー１４の上面には、パッケージ内へ音響振動を侵入させるための音響孔１６が開口されており、音響孔１６からパッケージ内に入った音響振動は、アコースティックホール４５を通ってダイアフラム４３に達し、ダイアフラム４３を振動させる。
本発明の実施形態１のマイクロフォン１１にあっては、回路素子１３の上にマイクチップ１２を積み重ねたものを基板１５の上面に実装しているので、パッケージ内の縦空間を利用することができマイクロフォン１１を小型化することができる。特に、回路素子とマイクチップを横に並べて配置したマイクロフォンと比較すると、マイクロフォン１１の実装面積を小さくすることができ、高密度実装用にも適する。また、マイクロフォン１１を小型化するためにマイクチップ１２自体を小型化する必要がないので、マイクチップ１２の特性を低下させるおそれもない。
また、マイクロフォン１１の製造工程においては、基板１５の上面に回路素子１３を設置し、その上にマイクチップ１２を設置した状態において、マイクチップ１２と回路素子１３をボンディングワイヤ２７で接続し、回路素子１３と基板１５をボンディングワイヤ２８で接続することができる。よって、すべての配線作業を完了した後で、基板１５の上にカバー１４を接合させることができ、組立作業を簡単に行える。また、マイクロフォン１１は、簡略な構造を有しているので、コストも安価にすることができる。
（第２の実施形態）
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明の実施形態２によるマイクロフォン５１の上面側からの斜視図及び下面側からの斜視図である。また、図４（Ａ）は、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＸ２−Ｘ２線に相当する箇所におけるマイクロフォン５１の断面図である。
実施形態２のマイクロフォン５１が実施形態１のマイクロフォン１１と異なる点は、音響孔１６をカバー１４でなく、基板１５において回路素子１３から外れた位置に設けた点である。特に、マイクロフォン５１を小型化するため、回路素子１３に隣接する位置に音響孔１６を開口している。これ以外の点については、ほぼ実施形態１のマイクロフォン１１と同様な構造を有しているので、同じ構成部分には図面において同一の符号を付すことで説明を省略する。このようなマイクロフォン５１においても、実施形態１と同様な作用効果を奏する。
（第３の実施形態）
つぎに、本発明の実施形態３によるマイクロフォン５２を説明する。図５（Ａ）は、実施形態３のマイクロフォン５２において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装したカバー１４の下面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＸ３−Ｘ３線に相当する箇所におけるマイクロフォン５２の断面図である。
実施形態３のマイクロフォン５２においては、回路素子１３とマイクチップ１２を上下逆さにした状態でカバー１４の下面に設置している。すなわち、回路素子１３は上下逆さにした状態で、ダイアタッチ材２１によってカバー１４の凹部３１内の天面に設置されている。マイクチップ１２は上下逆さにした状態で、ダイアタッチ材２２によって回路素子１３の下面に固定されている。また、カバー１４の下面には、カバー側接合部３３（導電層３２）と電気的に絶縁した状態で複数のパッド部２６ｃが設けられている。
マイクチップ１２の下面に設けられたマイク端子２３と回路素子１３の下面に設けられた入出力端子２４とはボンディングワイヤ２７によって接続されている。また、回路素子１３の下面に設けられた入出力端子２５ａは、それぞれボンディングワイヤ２８によってカバー１４の下面のパッド部２６ｃに接続され、グランド端子２５ｂはボンディングワイヤ２８によってカバー側接合部３３に接続されている。
マイクチップ１２及び回路素子１３を実装されたカバー１４は基板１５の上に重ねられ、導電性材料１７によってカバー側接合部３３と基板側接合部２０が接合される。また、基板１５の上面においては、カバー１４を重ねたときにパッド部２６ｃと対向する位置にパッド部２６ａが設けられており、パッド部２６ａは基板１５の裏面に設けた外部接続端子２９と導通している。カバー１４を基板１５に重ねる時、カバー１４のパッド部２６ｃは導電性材料１７によって基板１５のパッド部２６ａに接続される。
従って、カバー１４の導電層３２は、カバー側接合部３３、導電性材料１７及び基板側接合部２０を介して基板１５の導電層１８と導通し、グランド電位に保たれる。また、回路素子１３の入出力端子２５ａからの出力信号は、パッド部２６ｃ、導電性材料１７及びパッド部２６ａを介して外部接続端子２９から出力される。
パッケージ内に音響振動を導入するための音響孔１６は、回路素子１３と隣接する位置においてカバー１４に設けている。
実施形態３のマイクロフォン５２でも、マイクチップ１２と回路素子１３を積み重ねるようにしてカバー１４内に実装しているので、マイクロフォン５２を小型化することができ、特にマイクロフォン５２の実装面積を小さくすることができる。また、ボンディングワイヤ２７によるマイクチップ１２と回路素子１３との配線を行い、ボンディングワイヤ２８による回路素子１３とパッド部２６ｃとの間の配線を完了した後で、カバー１４を基板１５の上面に重ねて接合させることができるので、組立作業も容易になる。
（第４の実施形態）
図６（Ａ）は、本発明の実施形態４のマイクロフォン５３において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装したカバー１４の下面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＸ４−Ｘ４線に相当する箇所におけるマイクロフォン５３の断面図である。
実施形態４のマイクロフォン５３が実施形態３のマイクロフォン５２と異なる点は、音響孔１６をカバー１４でなく、基板１５に設けた点である。
（第５の実施形態）
図７（Ａ）は、本発明の実施形態５によるマイクロフォン５４において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＸ５−Ｘ５線に相当する箇所におけるマイクロフォン５４の断面図である。
実施形態５のマイクロフォン５４では、マイクチップ１２を載置した回路素子１３を基板１５の上面に実装している。マイクチップ１２のチャンバ４２の下面において基板１５及び回路素子１３に音響孔１６、１６ａを開口している。したがって、このマイクロフォン５４では、チャンバ４２の下面側から音響振動が入射するので、チャンバ４２はフロントチャンバとなる。そして、パッケージ内の空間がバックチャンバとなるので、マイクチップ１２のバックチャンバが広くなってマイクチップ１２の感度が向上する。
（第６の実施形態）
図８（Ａ）は、本発明の実施形態６によるマイクロフォン５５において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装したカバー１４の下面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＸ６−Ｘ６線に相当する箇所におけるマイクロフォン５５の断面図である。
実施形態６のマイクロフォン５５では、マイクチップ１２を載置した回路素子１３をカバー１４の下面に実装している。マイクチップ１２のチャンバ４２の上面においてカバー１４及び回路素子１３に音響孔１６、１６ａを開口している。したがって、このマイクロフォン５５でも、パッケージ内の空間がバックチャンバとなり、マイクチップ１２の感度が向上する。
（第７の実施形態）
図９（Ａ）は、本発明の実施形態７によるマイクロフォン５６において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＸ７−Ｘ７線に相当する箇所におけるマイクロフォン５６の断面図である。図１０は実施形態７のマイクロフォン５６において用いられている回路素子１３の平面図である。
実施形態７のマイクロフォン５６では、チャンバ４２の下方において基板１５及び回路素子１３に開口した音響孔１６、１６ａを屈曲させている。図１０では、回路素子１３内で音響孔１６ａが屈曲しているが、基板１５内で音響孔１６が屈曲していてもよく、音響孔１６、１６ａの両方が屈曲していてもよい。音響孔１６と音響孔１６ａは、音響孔１６のパッケージ外面側の開口と音響孔１６ａのパッケージ内面側（チャンバ４２側）の開口とがパッケージの底面に垂直な方向から見て重なり合わないように屈曲している。そして、一方の開口から他方の開口を直線状に見通すことができないように屈曲している。
このマイクロフォン５６では音響孔１６、１６ａが屈曲していて音響孔１６のパッケージ外面側の開口と音響孔１６ａのパッケージ内面側の開口とがパッケージの底面に垂直な方向から見て重なり合っていないので、塵や埃などの異物が音響孔１６、１６ａからチャンバ４２内に侵入しにくくなっており、侵入した異物がダイアフラム４３とＳｉ基板４１の間の隙間などに詰まってマイクチップ１２の性能低下を招くのを防ぐことができる。また、音響孔１６、１６ａは、パッケージ外面側開口からパッケージ内面側開口を直線状に見通すことができないように屈曲しているので、音響孔１６、１６ａから光線や水分（湿気）なども入りにくく、これらの環境因子によってマイクチップ１２が劣化しにくい。
なお、ここでは基板１５にマイクチップ１２及び回路素子１３を実装した場合について説明したが、カバー１４にマイクチップ１２及び回路素子１３を実装した場合についても、音響孔１６、１６ａを屈曲させてもよい。
（第８の実施形態）
図１１（Ａ）は、本発明の実施形態８によるマイクロフォン５７において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＸ８−Ｘ８線に相当する箇所におけるマイクロフォン５７の断面図である。
このマイクロフォン５７では、基板１５の上面に回路素子１３を実装し、回路素子１３の上にマイクチップ１２を固定してあり、マイクチップ１２の直下において基板１５に音響孔１６を開口し、回路素子１３に音響孔１６ａを開口している。音響孔１６と音響孔１６ａは互いに連通しており、音響孔１６のパッケージ外面側の開口と音響孔１６ａのパッケージ内面側（チャンバ４２側）の開口とは、パッケージの底面に垂直な方向から見てほぼ重なり合っている（完全に重なりあっていてもよく、部分的に重なりあっていてもよい。）。音響孔１６、１６ａは、パッケージ外面側開口からパッケージ内面側開口を直線状に見通すことができないように屈曲している。このためには、たとえば図１１（Ｂ）に示すように、音響孔１６、１６ａを２回屈折させておけばよい。
したがって、このマイクロフォン５７でも、パッケージ外面側開口からパッケージ内面側開口を直線状に見通すことができないように音響孔１６、１６ａが屈曲しているので、塵や埃などの異物が音響孔１６、１６ａからチャンバ４２内に侵入しにくくなっている。さらに、音響孔１６、１６ａから光線や水分（湿気）なども入りにくく、これらの環境因子によってマイクチップ１２が劣化しにくくなっている。
なお、実施形態７や実施形態８における音響孔の形状又は構造は、カバーに設けられた音響孔、あるいは回路素子やマイクチップを実装された部材と異なる部材に設けられた音響孔にも適用することができる。
なおまた、音響孔１６のパッケージ外面側の開口と音響孔１６ａのパッケージ内面側の開口とがパッケージの底面に垂直な方向から見て少なくとも一部が重なり合っているとき、あるいは、重なり合っていないとき、一方の開口から見て他方の開口が見えるようになっていてもよい。この場合には、異物や光線、水分などの侵入防止の効果は低下するが、音響振動がマイクチップ１２内に伝わりやすくなる。
（第９の実施形態）
図１２（Ａ）は、本発明の実施形態９によるマイクロフォン５８において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＸ９−Ｘ９線に相当する箇所におけるマイクロフォン５８の断面図である。
マイクロフォン５８においては、ダイアタッチ材２２によって基板１５の上面にマイクチップ１２を固定し、ダイアタッチ材２１によってマイクチップ１２の上面に回路素子１３を固定している。マイクチップ１２は、平面視においてダイアフラム４３及びバックプレート４４よりも大きな面積を有しており、マイクチップ１２の上面のうちダイアフラム４３、バックプレート４４及びマイク端子２３の設けられていない領域に回路素子１３を配置している。
この場合も、マイクチップ１２のマイク端子２３と回路素子１３の入出力端子２４をボンディングワイヤ２７で接続し、回路素子１３の入出力端子２５ａと基板１５のパッド部２６ａをボンディングワイヤ２８で接続し、回路素子１３のグランド端子２５ｂと基板１５のパッド部２６ｂをボンディングワイヤ２８で接続している。
このようにマイクチップ１２の上に回路素子１３を積み重ねることも可能であり、この形態においてもマイクロフォン５８を小型化し、特に実装面積を小さくすることができる。また、このマイクロフォン５８では、チャンバ４２がマイクチップ１２のバックチャンバとなり、バックチャンバの容積を大きくできるので、マイクチップ１２の感度が向上する。
（第１０の実施形態）
図１３（Ａ）は、本発明の実施形態１０によるマイクロフォン５９において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＸ１０−Ｘ１０線に相当する箇所におけるマイクロフォン５９の断面図である。
このマイクロフォン５９は、実施形態９のマイクロフォン５８とほぼ同様な構造であるが、ダイアフラム４３と対向する位置において、マイクチップ１２のチャンバ４２と連通するようにして基板１５に音響孔１６を開口している点が異なっている。
（第１１の実施形態）
図１４（Ａ）は、本発明の実施形態１１によるマイクロフォン６０において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装したカバー１４の下面図であり、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のＸ１１−Ｘ１１線に相当する箇所におけるマイクロフォン６０の断面図である。
このマイクロフォン６０は、上面に回路素子１３を配置したマイクチップ１２を上下逆にしてカバー１４の下面に設置し、基板１５に音響孔１６を開口したものである。
（第１２の実施形態）
図１５（Ａ）は、本発明の実施形態１２によるマイクロフォン６１において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装したカバー１４の下面図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＸ１２−Ｘ１２線に相当する箇所におけるマイクロフォン６１の断面図である。
このマイクロフォン６０は、上面に回路素子１３を配置したマイクチップ１２を上下逆にしてカバー１４の下面に設置し、ダイアフラム４３と対向する位置において、マイクチップ１２のチャンバ４２と連通するようにしてカバー１４に音響孔１６を開口したものである。
（第１３の実施形態）
図１６（Ａ）は、本発明の実施形態１３によるマイクロフォン６２において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）のＸ１３−Ｘ１３線に相当する箇所におけるマイクロフォン６２の断面図である。
マイクロフォン６２では、マイクチップ１２の上面に設けたマイク端子２３に対応させてマイクチップ１２の下面に接続端子３６を設けてあり、マイクチップ１２内を上下に貫通した貫通電極３５によって上面のマイク端子２３と下面の接続端子３６を導通させている。また、回路素子１３の上面に設けた入出力端子２５ａに対向させて回路素子１３の下面に接続端子３９を設けてあり、回路素子１３を上下に貫通する貫通電極３８によって上面の入出力端子２５ａと下面の接続端子３９を導通させている。
マイクチップ１２は、下面の接続端子３６をはんだ３７によって回路素子１３の上面の入出力端子２４に接続することにより、上面のマイク端子２３を回路素子１３の入出力端子２４に接続している。また、回路素子１３は、下面の接続端子３９をはんだ４０によって基板１５のパッド部２６ａに接続することにより、上面の入出力端子２５ａを基板のパッド部２６ａに接続している。
なお、回路素子１３の上面のグランド端子２５ｂも、入出力端子２５ａと同様、貫通電極を用いて基板１５のパッド部２６ｂに接続されているが、図面には表れていない。
このようにして貫通電極を用いてマイクチップ１２と回路素子１３、回路素子１３と基板１５を接続すれば、ボンディングワイヤのように曲がって他の回路要素に触れるおそれがなくなり、マイクロフォン６２の短絡事故を防ぐことができる。
（第１４の実施形態）
図１７（Ａ）は、本発明の実施形態１４によるマイクロフォン６３において、マイクチップ１２と回路素子１３を実装した基板１５の平面図であり、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）のＸ１４−Ｘ１４線に相当する箇所におけるマイクロフォン６３の断面図である。
マイクロフォン６３では、マイクチップ１２の下面に設けた接続端子３６をはんだ３７によって回路素子１３の上面の入出力端子２４に接続することにより、マイクチップ１２の上面のマイク端子２３を回路素子１３の入出力端子２４に接続している。また、回路素子１３の上面に設けた入出力端子２５ａ及びグランド端子２５ｂをボンディングワイヤ２８によって基板１５のパッド部２６ａ、２６ｂに接続している。
なお、前記各実施形態においても、適宜ボンディングワイヤを貫通電極に置き換えることができる。たとえば、図２のマイクロフォン１１において、回路素子１３と基板１５をつなぐボンディングワイヤ２８だけを貫通電極に置き換えてもよい。また、図５のマイクロフォン５２のようにカバー１４にマイクチップ１２及び回路素子１３が実装されている場合でも、マイクチップ１２と回路素子１３をつなぐボンディングワイヤ２７を貫通電極に置き換えることができる。
１１、５１−６３ マイクロフォン
１２ マイクチップ
１３ 回路素子
１４ カバー
１５ 基板
１６、１６ａ 音響孔
１７ 導電性材料
２０ 基板側接合部
２３ マイク端子
２４ ＭＥＭＳ用入出力端子
２５ａ 外部接続用入出力端子
２５ｂ グランド端子
２６ａ、２６ｂ パッド部
２７、２８ ボンディングワイヤ
３１ 凹部
３５ 貫通電極
３６ 接続端子
３７ はんだ
３８ 貫通電極
３９ 接続端子
４０ はんだ
４５ アコースティックホール

Claims (12)

  1. 少なくとも一方が凹部を有するカバーと基板からなるパッケージと、
    前記カバーの内面に設置された回路素子と、
    前記回路素子の設置面と反対側の面に配置されたマイクチップと、
    を備えたマイクロフォンにおいて、
    前記マイクチップに設けたマイク端子と前記回路素子に設けた複数の入出力端子の一部とをワイヤ配線によって接続し、前記回路素子に設けた前記入出力端子の残部と前記カバーの前記基板との対向面に設けたパッド部とをワイヤ配線によって接続し、前記カバーに設けた前記パッド部と前記基板に設けたパッド部とを導電材料によって接合させたことを特徴とするマイクロフォン。
  2. 少なくとも一方が凹部を有するカバーと基板からなるパッケージと、
    前記カバーの内面に設置されたマイクチップと、
    前記マイクチップの設置面と反対側の面に配置された回路素子と、
    を備えたマイクロフォンにおいて、
    前記マイクチップに設けたマイク端子と前記回路素子に設けた複数の入出力端子の一部とをワイヤ配線によって接続し、前記回路素子に設けた前記入出力端子の残部と前記カバーの前記基板との対向面に設けたパッド部とをワイヤ配線によって接続し、前記カバーに設けた前記パッド部と前記基板に設けたパッド部とを導電材料によって接合させたことを特徴とするマイクロフォン。
  3. 少なくとも一方が凹部を有するカバーと基板からなるパッケージと、
    前記カバーの内面に設置された回路素子と、
    前記回路素子の設置面と反対側の面に配置されたマイクチップと、
    を備えたマイクロフォンにおいて、
    前記マイクチップに設けたマイク端子と前記回路素子に設けた複数の入出力端子の一部とを前記マイクチップ内に設けた貫通配線によって接続し、前記回路素子に設けた前記入出力端子の残部と前記カバーの前記基板との対向面に設けたパッド部とをワイヤ配線によって接続し、前記カバーに設けた前記パッド部と前記基板に設けたパッド部とを導電材料によって接合させたことを特徴とするマイクロフォン。
  4. 少なくとも一方が凹部を有するカバーと基板からなるパッケージと、
    前記カバーの内面に設置されたマイクチップと、
    前記マイクチップの設置面と反対側の面に配置された回路素子と、
    を備えたマイクロフォンにおいて、
    前記マイクチップに設けたマイク端子と前記回路素子に設けた複数の入出力端子の一部とを前記回路素子内に設けた貫通配線によって接続し、前記回路素子に設けた前記入出力端子の残部と前記カバーの前記基板との対向面に設けたパッド部とをワイヤ配線によって接続し、前記カバーに設けた前記パッド部と前記基板に設けたパッド部とを導電材料によって接合させたことを特徴とするマイクロフォン。
  5. 前記カバーに、前記パッケージ内に音響振動を伝えるための音響孔が設けられていることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか１項に記載のマイクロフォン。
  6. 前記カバーと前記回路素子に連続させて、前記パッケージ内に音響振動を伝えるための音響孔が設けられ、
    前記音響孔は、前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記カバーの外面側における開口と前記回路素子の内面側における開口とが、少なくとも一部が重なり合っていることを特徴とする請求項１又は３に記載のマイクロフォン。
  7. 前記カバーと前記回路素子に連続させて、前記パッケージ内に音響振動を伝えるための音響孔が設けられ、
    前記音響孔は、前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記カバーの外面側における開口と前記回路素子の内面側における開口とが重なり合っていないことを特徴とする請求項１又は３に記載のマイクロフォン。
  8. 前記カバーと前記回路素子に連続させて、前記パッケージ内に音響振動を伝えるための音響孔が設けられ、
    前記音響孔は、前記カバーの外面側における開口から前記回路素子の内面側における開口を直線的に見通すことができないように屈曲していることを特徴とする請求項１又は３に記載のマイクロフォン。
  9. 前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記マイクチップのダイアフラムと少なくとも一部が対向するようにして、前記パッケージ内に音響振動を伝えるための音響孔が前記カバーに設けられていることを特徴とする請求項２又は４に記載のマイクロフォン。
  10. 前記基板に、前記パッケージ内に音響振動を伝えるための音響孔が設けられていることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか１項に記載のマイクロフォン。
  11. 前記音響孔は、前記基板の外面側開口から前記基板の内面側開口を直線的に見通すことができないように屈曲していることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロフォン。
  12. 前記カバーと前記基板のうち少なくとも一方が、銅張り積層板、ガラスエポキシ、セラミック、プラスチック、金属、カーボンナノチューブのうち少なくとも１種の材料によって構成されていることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか１項に記載のマイクロフォン。
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