JP5402320B2 - マイクロホンユニット - Google Patents

Description

本発明は、入力された音を電気信号に変換する機能を備えたマイクロホンユニットに関する。

従来、例えば、携帯電話やトランシーバ等の音声通信機器、又は音声認証システム等の入力された音声を解析する技術を利用した情報処理システム、或いは録音機器、といった音声入力装置にマイクロホンユニットが適用されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、マイクロホンユニットは、入力された音を電気信号に変換して出力する機能を有するものを指している。

図１２は、従来のマイクロホンユニットの構成例を示す概略断面図である。図１２に示すように、従来のマイクロホンユニット１００は、基板１０１と、基板１０１に実装されて音圧を電気信号に変換する電気音響変換部１０２と、基板１０１に実装されて電気音響変換部１０２で得られる電気信号の増幅処理等を行う電気回路部１０３と、基板１０１に実装される電気音響変換部１０２や電気回路部１０３を粉塵等から保護するカバー部材１０４と、を備える。なお、カバー部材１０４には音孔（貫通孔）１０４ａが形成されており、外部の音が電気音響変換部１０２へと導かれるようになっている。

電気音響変換部１０２には図示しない振動板が備えられ、マイクロホンユニット１００は、音孔１０４ａを介して入力された音圧によって振動する（変位する）振動板の振動に応じた電気信号を出力するようになっている。この振動板の張力に変動があると、マイクロホンユニット１００の感度が変動する。詳細には、振動板の張力が小さくなると、振動板が振動し易くなって感度が向上する。一方、振動板の張力が大きくなると、振動板が振動し難くなって感度が低下する。

マイクロホンユニットを大量生産するにあたっては、その感度が一定の範囲内となるように生産する必要があり、マイクロホンユニットの製造時に振動板の張力が変動して感度にバラツキがあっては不都合である。このため、従来のマイクロホンユニット１００の製造にあたっては、振動板の張力を狙いの範囲内に保てるように製造する必要があった。

なお、上述のマイクロホンユニット１００とは構成が異なるマイクロホンユニットに対するものであるが、特許文献２には振動板の張力変化による性能劣化を防止する技術が開示されている。以下、簡単に、特許文献２に開示される構成について説明する。

図１３は、特許文献２に開示される（他の従来例の）マイクロホンユニットの構成を示す概略断面図である。図１３に示すように、従来のマイクロホンユニット２００は、振動板２０１と、振動板２０１が固着された振動板保持体２０２と、振動板２０１に隙間をおいて対向配置され振動板２０１との間でコンデンサを構成する固定極２０３と、インピーダンス変換器２０４を配置したプリント基板２０５と、これらの部材が組み込まれたユニットケース２０６とを有する。そして、マイクロホンユニット２００においては、振動板２０１、振動板保持体２０２、固定極２０３を含む内部構成部材とプリント基板２０５との間に、弾性力のある導電性の付勢材２０７が介在する。

このような構成では、付勢材２０７の存在によって、ユニットケース２０６内部の内部構成部材を確実に、且つ、バランス良く固定できるために、振動板２０１の張力変化による性能劣化が防止できるとされる。

特開２００８−１９９３５３号公報 特開２００８−６７１２８号公報

ところで、本発明者らは、上述した従来のマイクロホンユニット１００（図１２参照）を効率良く組み立てられること等を目的として、例えば図１４に示すような構成のマイクロホンユニット３００を開発している。図１４は、本発明者らが開発中のマイクロホンユニットの構成例を示す概略断面図である。

図１４に示すように、本発明者らが開発中のマイクロホンユニット３００は、電気音響変換部３０２及び電気回路部３０３が実装される基板３０１と、基板３０１を収容するボトムケース３０４と、ボトムケース３０４に収容され、電気音響変換部３０２を覆うように基板上に搭載されるトップケース３０５と、を備える。トップケース３０５には、音孔３０５ａが形成されており、外部の音が電気音響変換部３０２へと導かれるようになっている。

このような構成のマイクロホンユニット３００は、基板３０１、トップケース３０５の順にボトムケース３０４に嵌め込むだけで、各部材間の位置合わせができるために、マイクロホンユニット３００の組み立て作業が容易となる。

しかしながら、このような構成のマイクロホンユニット３００には、次のような問題点があることがわかった。すなわち、例えば、トップケース３０５をボトムケース３０４に嵌め込む際に、基板３０１に力が加わって基板３０１が変形（基板３０１に応力が発生）し、電気音響変換部３０２が備える振動板（図示せず）に応力が発生することがあった。そして、その結果、振動板の張力が変動してマイクホンユニット３００の感度が変動することがあった。

また、マイクロホンユニット３００を音声入力装置の実装基板にフリップチップ実装する場合に、例えば２７０℃程度の高温でリフロー処理を行う場合がある。この場合、基板３０１とボトムケース３０４との線膨張係数に差が大きいと、リフロー時の加熱冷却処理によって基板３０１に応力が発生する。その結果、電気音響変換部３０２が備える振動板にも応力が発生し、振動板の張力が変動してマイクホンユニット３００の感度が変動することがあった。その他、使用環境の変化等によっても基板３０１に応力が発生して、結果として、振動板にも応力が発生し、マイクロホンユニット３００の感度が変動する場合があった。

なお、以上のような問題は、特許文献１や２には示されておらず、このような問題を解消する構成については開示も示唆もされていない。

そこで、本発明の目的は、振動板に発生する応力を低減でき、感度変動の少ないマイクロホンユニットを提供することである。

上記目的を達成するために本発明のマイクロホンユニットは、音圧によって変位する振動板を有して音信号を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気音響変換部を搭載する基板と、外部音圧を導入する少なくとも１つの音孔を有して前記基板が収容される筐体と、前記基板と前記筐体との接触箇所を減じるように前記基板と前記筐体との間に配置され、前記基板に発生する応力を低減する緩衝部材と、を備えることを特徴としている。

本構成によれば、緩衝部材によって基板に発生する応力が低減される構成となっているために、基板に発生する応力が原因となって生じる振動板の応力を低減できる。すなわち、本構成によれば、振動板の張力変動を抑制でき、感度変動の少ないマイクロホンユニットを提供することが可能となる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記筐体は、前記音孔が形成され、前記電気音響変換部が配置される前記基板の上面を覆って前記電気音響変換部が収容される内部空間を形成するカバー部材と、収容凹部を有し、前記基板を下側、前記カバー部材を上側として、前記基板及び前記カバー部材を前記収容凹部に収容する箱形部材と、からなることとしてもよい。

本構成によれば、箱形部材に基板とカバー部材とを収容するだけで基板とカバー部材との位置関係が狙いの位置関係となるようなマイクロホンユニットを提供することが可能である。すなわち、本構成によれば、感度変動の少なさと、組み立て性の良さとを兼ね備えた、大量生産を行い易いマイクロホンユニットを提供することができる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記緩衝部材は、前記基板の上面と前記カバー部材との間に配置されて、前記基板と前記カバー部材とを非接触としていることとしてもよい。

また、上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記緩衝部材は、前記基板の下面と前記収容凹部の底面との間に配置されて、前記基板と前記箱形部材との接触箇所を減じていることとしてもよい。

更に、上記構成のマイクロホンユニットにおいて、 前記緩衝部材は、前記基板の側面と前記収容凹部の側面との間に配置されて、前記基板と前記箱形部材との接触箇所を減じていることとしてもよい。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記基板には、前記振動板の下側に設けられる第１貫通孔と、前記第１貫通孔とは別に設けられる第２貫通孔と、が形成され、前記カバー部材には第１音孔と第２音孔との２つの音孔が形成され、前記収容凹部の底面の一部には溝部が形成され、前記筐体内には、前記第１音孔から前記内部空間を経て前記振動板の上面へと至る第１音道と、前記第２音孔から前記第２貫通孔、前記溝部、前記第１貫通孔を順に経て前記振動板の下面へと至る第２音道と、が形成されていることとしても良い。

本構成によれば、２つの音孔を有して、振動板の上面に加わる音圧と振動板の下面に加わる音圧との音圧の差によって振動板が振動する構成のマイクロホンユニット（差動マイクロホンユニット）において、感度変動の少ない構成を実現できる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記筐体は第１音孔と第２音孔との２つの音孔を有し、前記筐体には、前記第１音孔から前記振動板の上面へと至る第１音道と、前記第２音孔から前記振動板の下面へと至る第２音道とが形成されていることとしてもよい。本構成によれば、２つの音孔を有して、振動板の上面に加わる音圧と振動板の下面に加わる音圧との音圧の差によって振動板が振動する構成のマイクロホンユニット（差動マイクロホンユニット）において、感度変動の少ない構成を実現できる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記緩衝部材は樹脂であることとしても良い。また、前記緩衝部材は接着剤であることとしてもよい。そして、これらの特性を有する前記緩衝部材としてシリコーン系樹脂を選択してもよい。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記基板は、フィルム基板であることとしてもよい。本構成によれば、薄型のマイクロホンユニットであって、感度変動の少ないマイクロホンユニットを提供できる。

本発明によれば、振動板に発生する応力を低減でき、感度変動の少ないマイクロホンユニットを提供可能である。すなわち、本発明によれば、所望の感度特性を有するマイクロホンユニットを歩留まり良く製造することが可能であり、マイクロホンユニットの製造に要するコストを抑制できる。

本発明が適用された第１実施形態のマイクロホンユニットの外観構成を示す概略斜視図 図１のＡ−Ａ位置における断面図 本発明が適用された第１実施形態のマイクロホンユニットの分解図 第１実施形態のマイクロホンユニットが備える基板の構成を示す概略平面図 第１実施形態のマイクロホンユニットの第１変形例を示す概略断面図 第１実施形態のマイクロホンユニットの第２変形例を示す概略断面図 第１実施形態のマイクロホンユニットの第３変形例を示す概略断面図 第１実施形態のマイクロホンユニットの第４変形例を示す概略断面図 本発明が適用された第２実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略断面図 本発明が適用された第３実施形態のマイクロホンユニットの外観構成を示す概略斜視図 図１０のＢ−Ｂ位置における断面図 従来のマイクロホンユニットの構成例を示す概略断面図 他の従来例のマイクロホンユニットの構成を示す概略断面図 本発明者らが開発中のマイクロホンユニットの構成例を示す概略断面図

以下、本発明が適用されたマイクロホンユニットの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明が適用された第１実施形態のマイクロホンユニットの外観構成を示す概略斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ位置における断面図である。図３は、本発明が適用された第１実施形態のマイクロホンユニットの分解図であり、図１のＡ−Ａ位置で切った断面を用いて示している。図４は、第１実施形態のマイクロホンユニットが備える基板の構成を示す概略平面図であり、図４（ａ）は基板の上面を示し、図４（ｂ）は基板の下面を示している。図１から図４を参照して、第１実施形態のマイクロホンユニットについて説明する。

図１から図３に示すように、第１実施形態のマイクロホンユニット１は、大きくは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップ１２及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１３が搭載される基板１１と、基板１１を覆うように配置されるトップケース１４と、基板１１及びトップケース１４が収容される箱形のボトムケース１５と、を備えている。

なお、トップケース１４は本発明のカバー部材の実施形態であり、ボトムケース１５は本発明の箱形部材の実施形態である。そして、ボトムケース１５及びトップケース１４が組み合わさって、本発明の筐体の実施形態となる。また、ＭＥＭＳチップ１２は本発明の電気音響変換部の実施形態である。

平面視略矩形状の基板１１は、絶縁性の部材で形成されている。基板１１の材質は特に限定されるものではないが、例えば、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板、シリコン基板、ガラス基板等を用いることができる。ただし、基板１１の線膨張係数がＭＥＭＳチップ１２の線膨張係数に近くなるように、基板１１の材質を選択するのが好ましい。例えば、ＭＥＭＳチップ１２がシリコンで形成される場合には、基板１１の線膨張係数が２．８ｐｐｍ／℃程度となるように基板の材質を選択するのが好ましい。このように、基板１１とＭＥＭＳチップ１２との間の線膨張係数の差を小さくすることにより、例えばリフロー処理等の際に、両者の線膨張係数の差に由来してＭＥＭＳチップ１２（振動板１２２）に応力が発生するのを低減することができる。

また、基板１１は、マイクロホンユニットを薄型とできるために、例えば５０μｍ以下の厚みを有するフィルム基板とするのが好ましい。その他、基板１１をフィルム基板で構成すると、例えば基板１１の外周側に力が加わった際に、主に外周側が変形して（撓んで）、中央側の変形は小さいものに留められる場合がある。すなわち、基板１１をフィルム基板とすることで、中央側に配置されるＭＥＭＳチップ１２に不要な応力が発生する可能性を低減できるという利点が見込まれ、そのような意味からも基板１１をフィルム基板とするメリットが認められる。

基板１１には図示しない配線パターンが形成されている。この配線パターンには、ＭＥＭＳチップ１２で得られた電気信号をＡＳＩＣ１３へと入力するための配線、ＡＳＩＣ１３に電源電力を供給するための配線、ＡＳＩＣ１３での処理が行われた後に得られた電気信号を出力するための配線、及びＧＮＤ接続用の配線等が含まれる。

ＭＥＭＳチップ１２は、音圧によって変位する振動板を有して音信号を電気信号に変換する。本実施形態では、ＭＥＭＳチップ１２はシリコンチップからなる。ＭＥＭＳチップ１２は、図２に示すように、絶縁性のベース基板１２１と、振動板１２２と、絶縁層１２３と、固定電極１２４と、を有するコンデンサ型のマイクロホンである。

ベース基板１２１には平面視略円形状の開口１２１ａが形成されている。ベース基板１２１の上に設けられる振動板１２２は、音圧を受けて振動（上下方向に振動）する薄膜で、導電性を有して電極の一端を形成している。固定電極１２４は、絶縁層１２３を挟んで振動板１２２と対向するように配置されている。これにより、振動板１２２と固定電極１２４とは容量を形成する。なお、固定電極１２４には音波が通過できるように複数の音孔が形成されており、振動板１２２の上部側から来る音波が振動板１２２に到達するようになっている。

振動板１２２の上面から音圧が加わると振動板１２２が振動するために、振動板１２２と固定電極１２４との間隔が変化し、振動板１２２と固定電極１２４との間の静電容量が変化する。このため、ＭＥＭＳチップ１２によって、音信号（音圧）を電気信号へと変換して取り出すことができる。

なお、電気音響変換部としてのＭＥＭＳチップの構成は、本実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、本実施形態では振動板１２２の方が固定電極１２４よりも下となっているが、これとは逆の関係（振動板が上で、固定電極が下となる関係）となるように構成しても構わない。

ＡＳＩＣ１３は、ＭＥＭＳチップ１２の静電容量の変化に基づいて取り出される電気信号を増幅処理する集積回路である。ＡＳＩＣ１３は、ＭＥＭＳチップ１２における静電容量の変化を精密に取得できるようにチャージポンプ回路とオペアンプとを含む構成としても良い。ＡＳＩＣ１３で増幅処理された電気信号は、基板１１に形成される配線パターンを介してマイクロホンユニット１の外部へと出力される。

なお、第１実施形態のマイクロホンユニット１においては、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３は基板１１にフリップチップ実装される構成となっている。ただし、この構成に限定される趣旨ではなく、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３がワイヤボンディング技術によって基板１１に実装される構成等としても勿論構わない。

トップケース１４は、基板１１のＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３が搭載される上面１１ａを覆うように配置され、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３が収容される略直方体形状の内部空間２０を形成する。本実施形態のトップケース１４は、平面視、基板１１とほぼ同一サイズとなっている。なお、トップケース１４は基板１１の上面に設けられる緩衝部材１７（詳細は後述する）の上に載置された状態（すなわち、トップケース１４と基板１１とは非接触である）で、基板１１の上面１１ａを覆うように配置されている。

トップケース１４には、上面に平面視略円形状の開口を有する貫通孔１４ａが形成されている。この貫通孔１４ａは、マイクロホンユニット１の外部で発生する外部音圧を内部空間２０へと導入する音孔として機能する。以下、貫通孔１４ａのことを音孔１４ａと表現する。

このようなトップケース１４は、例えば樹脂で形成することができる。マイクロホンユニット１は、音声入力装置の実装基板（図示せず）に例えばリフロー処理によって実装される。リフロー処理は例えば２７０℃程度の高温で行われるため、マイクロホンユニット１がリフロー処理にて実装される場合には、トップケース１４は耐熱性を有することが要求される。このような点を考慮して、トップケース１４は、例えばＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer；液晶ポリマ）やＰＰＳ（Polyphenylene sulfide；ポリフェニレンスルファイド）等の耐熱性を有する樹脂で形成するのが好ましい。

ボトムケース１５は、略直方体形状の収容凹部１５ａを有し、この収容凹部１５ａに基板１１及びトップケース１４が嵌め込まれて両者を収容する。収容凹部１５ａを上から平面視した場合、そのサイズは、基板１１及びトップケース１４のサイズとほぼ同等となっている。なお、ボトムケース１５に収容される基板１１は、基板１１の下面１１ｂに設けられる緩衝部材１７（詳細は後述する）が収容凹部１５ａの底面１５ｂと接触するように配置され、基板１１の下面１１ａがボトムケース１５と接触しないように収容凹部１５ａに配置されている。

このようなボトムケース１５は、例えば樹脂で形成することができる。上述したトップケース１４の場合と同様に、ボトムケース１５も耐熱性を有することが要求される場合があり、ボトムケース１５は、例えばＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer；液晶ポリマ）やＰＰＳ（Polyphenylene sulfide；ポリフェニレンスルファイド）等の耐熱性を有する樹脂で形成するのが好ましい。

なお、ボトムケース１５には、例えばインサート成形により一体的に形成される図示しない電極端子が設けられている。この電極端子には、マイクロホンユニット１に電力を供給する電源用の電極端子、マイクロホンユニット１で得られた電気信号を出力する出力用の電極端子、ＧＮＤ接続用の電極端子が含まれる。そして、これらの電極端子により、マイクロホンユニット１の外部から基板１１に電源電力を供給したり、基板１１から出力される電気信号をマイクロホンユニット１の外部に出力したりすることが可能となっている。

図３に示すように、第１実施形態のマイクロホンユニット１を組み立てるにあたっては、まず、ボトムケース１５の収容凹部１５ａに、ＭＥＭＳチップ１２、ＡＳＩＣ１３等を搭載した基板１１を落とし込む（嵌め込む）。次いで、基板１１を覆うようにボトムケース１５の収容凹部１５ａにトップケース１４を嵌め込む。最後に、マイクロホンユニット１における音漏れを防止するために、トップケース１４とボトムケース１５との間にできる隙間を覆うように、ボトムケース１５の側壁上部に、図１に示すように例えばエポキシ樹脂等からなる封止樹脂１６を接着する。これにより、ＭＥＭＳチップ１２等が搭載された基板１１が、トップケース１４及びボトムケース１５からなる筐体に包含（収容）されたマイクロホンユニット１が得られる。

第１実施形態のマイクロホンユニット１では、ボトムケース１５を用意して、基板１１とトップケース１４とをボトムケース１５に嵌め込むだけで両者の位置関係を所望の関係として、マイクロホンユニットを組み立てられる。このため、マイクロホンユニット１を組み立てる際の作業効率を向上できる。

ところで、図４に示すように、マイクロホンユニット１の基板１１の上面１１ａ及び下面１１ｂにおいては、基板１１の外周側に緩衝部材１７が設けられている。なお、図４においては、一例として、上面１１ａ及び下面１１ｂの外周側に設けられる各緩衝部材１７が、それぞれ、連続して外周全域に設けられる構成を示しているが、この構成に限定される趣旨ではない。すなわち、基板１１の上面１１ａ及び下面１１ｂの外周側に設けられる各緩衝部材１７は、いずれも連続している必要はなく、外周側の適当な位置に断続的に設けられる構成としてもよい。

マイクロホンユニット１において、緩衝部材１７は基板１１に発生する応力を低減する目的で設けられている。ここで、基板１１に応力が発生する場合として、例えば、マイクロホンユニット１を組み立てる際に、トップケース１４を基板１１に向けて押さえつける場合や、マイクロホンユニット１を音声入力装置の実装基板にリフロー処理にて実装する場合等が挙げられる。なお、リフロー処理にて応力が発生するのは、例えば基板１１とボトムケース１５との間の線膨張係数が違うことに由来する。

緩衝部材１７は、上述のように基板１１に発生する応力を低減するためのものであり、基板１１に加わる力を吸収できるように柔軟性に富む材質のものが選択される。より詳細には、緩衝部材１７としては、基板１１、トップケース１４及びボトムケース１５よりも剛性が小さい材質のものが選択され、好ましい材料として例えばシリコーン系樹脂を選択することができ、その他、アクリル系やエポキシ系の樹脂等を選択することもできる。

なお、上述のように、マイクロホンユニット１は、音声入力装置の実装基板に例えばリフロー処理によって実装される場合があり、リフロー処理時の高温環境に耐えられるように、緩衝部材１７は耐熱性を有する材質のものを選択するのが好ましい。また、緩衝部材１７として、接着剤としての機能を有するものを選択しても良い。更に、緩衝部材１７として、導電性を有するものを選択するのが好ましい。これにより、マイクロホンユニット１における電気回路用の配線を単純な構成とし易い。

例えば、シリコーン系樹脂を緩衝部材１７として選択した場合、緩衝部材１７は両面に接着性を有するシート状のものとできる。この場合には、例えば、図４に示すように、所望の形状に切り出した緩衝部材１７を予め基板１１の上面１１ａ及び下面１１ｂに貼り付けた状態とし、基板１１をボトムケース１５に嵌め込めば、容易にマイクロホンユニット１を組み立てることができる。

なお、緩衝部材１７は、上述したようなシート状のものに限定される趣旨ではなく、例えば液状のものであってもよい。この場合には、マイクロホンユニット１における緩衝部材１７は塗布することによって得ればよい。また、マイクロホンユニット１は封止樹脂１６でトップケース１４とボトムケース１５を接着固定する（基板１１も固定される）構成であり、緩衝部材１７は、必ずしも接着性を有さなくてもよい。

以上のように、第１実施形態のマイクロホンユニット１では、基板１１と筐体（トップケース１４及びボトムケース１５からなる）との接触箇所を減じるように緩衝部材１７を配置している。そして、このように構成することで、基板１１に発生する応力を低減することができ、ＭＥＭＳチップ１２において出来るかぎり不要な応力が発生しないようにできるのである。すなわち、第１実施形態のマイクロホンユニット１によれば、マイクロホンユニット１の組み立て時等におけるマイク感度の変動を抑制することができるのである。

また、緩衝部材１７は柔軟性に富むために、緩衝部材１７と各部材（基板１１、トップケース１４、及びボトムケース１５）とが接触する部分には隙間が生じにくい。このために、緩衝部材１７の配置の仕方にもよるが、緩衝部材１７によって封止性能を向上して、音響リークを低減することが期待できる。また、緩衝部材１７の封止性能を利用して、マイクロホンユニット１における封止樹脂１６を設けない構成とすることも可能であり、生産性の向上を図ることも可能である。

（第１実施形態のマイクロホンユニットの変形例）
第１実施形態のマイクロホンユニット１において、緩衝部材１７は、筐体との関係において基板１１に発生する応力を減じるように配置されればよく、第１実施形態に示した構成に限定されることなく、その構成は変形可能である。すなわち、基板１１に発生する応力を低減すべく、緩衝部材１７は基板１１と筐体との接触箇所を減じるように配置されればよい。以下、この変形例について説明しておく。

図５は、第１実施形態のマイクロホンユニットの第１変形例を示す概略断面図である。第１変形例においては、基板１１とトップケース１４との間にのみ緩衝部材１７が配置される構成であり、基板１１とトップケース１４とを非接触とするものである。すなわち、この場合も基板１１と筐体との接触箇所を減じるように緩衝部材１７が配置されているのであり、緩衝部材１７によって基板１１に発生する応力の低減が可能である。

図６は、第１実施形態のマイクロホンユニットの第２変形例を示す概略断面図である。第２変形例においては、基板１１の下面１１ａとボトムケース１５の収容凹部１５ａの底面１５ｂとの間にのみ緩衝部材１７が配置される構成である。そして、緩衝部材１７は基板１１の下面１１ｂの広範囲（全域、或いは、ほぼ全域）に亘って設けられている。これにより、基板１１の下面１１ｂとボトムケース１５とを非接触とするものである。すなわち、この場合も基板１１と筐体との接触箇所を減じるように緩衝部材１７が配置されているのであり、緩衝部材１７によって基板１１に発生する応力の低減が可能である。

図７は、第１実施形態のマイクロホンユニットの第３変形例を示す概略断面図である。第３変形例においても、第２変形例と同様に、基板１１の下面１１ａとボトムケース１５の収容凹部１５ａの底面１５ｂとの間にのみ緩衝部材１７が配置される構成である。ただし、第２変形例の構成と異なり、基板１１の下面１１ｂ側に設けられる緩衝部材１７は、基板１１の外周側にのみ設けられている。この場合も、基板１１の下面１１ｂとボトムケース１５とを非接触とし、基板１１と筐体との接触箇所を減じるように緩衝部材１７が配置されて、緩衝部材１７によって基板１１に発生する応力の低減が可能である。

この第３変形例の構成では、緩衝部材１７が基板１１の外周側にのみ設けられるために、基板１１の下面１１ｂとボトムケース１５の収容凹部１５ａの底面１５ｂとの間に空間２３が形成される。この場合、ＭＥＭＳチップ１２の振動板１２２の下側に、基板１１を貫通する貫通孔（リーク孔）を設けることによって、この空間２３を背室として使用することができる。このため、背室の容積を大きくすることが可能であり、マイク感度の向上を図ることも可能である。なお、この背室の容積を大きくする構成は、先に示した第１実施形態の構成（例えば図２参照）でも得られる。

図８は、第１実施形態のマイクロホンユニットの第４変形例を示す概略断面図である。第４変形例においては、基板１１の側面１１ｃとボトムケース１５の収容凹部１５ａの側面１５ｄとの間に緩衝部材１７が設けられている。このため、第４変形例のマイクロホンユニットは、基板１１の上面１１ａ及び下面１１ｂに加えて、基板１１の側面１１ｃとも接触するように緩衝部材１７が設けられ、基板１１はトップケース１４及びボトムケース１５（すなわち筐体）と非接触となっている。

この場合も、基板１１と筐体との接触箇所を減じるように緩衝部材１７が配置されているのであり、緩衝部材１７によって基板１１に発生する応力の低減が可能である。なお、基板１１に発生する応力低減という意味では、本構成のように基板１１が筐体とが接触する箇所が無いように構成するのがより好ましい。

また、緩衝部材１７を基板１１の側面１１ｃとボトムケース１５の収容凹部１５ａの側面１５ｄとの間に配置する場合、緩衝部材１７をディスペンサ等によって充填して得る構成としても構わない。

（第２実施形態）
図９は、本発明が適用される第２実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略断面図である。第２実施形態のマイクロホンユニット２においては、トップケース１４は、ボトムケース１５に嵌め込まれるのではなく、基板１１が嵌め込まれたボトムケース１５を覆うように被せられる構成となっている。この構成と、この構成に附随して変更される構成とを除く他の構成は第１実施形態のマイクロホンユニット１と同様であり、詳細な説明は省略する。

第２実施形態のマイクロホンユニット２では、基板１１はトップケース１４とは接触せず、トップケース１４から直接的に力を受けない。このために、このマイクロホンユニット２では、筐体との関係が原因となって基板１１に発生する応力を低減するために、基板１１とボトムケース１５との接触箇所を減じるように緩衝部材１７を配置すればよい。そこで、基板１１の下面１１ｂとボトムケース１５の収容凹部１５ａの底面１５ｂとの間に緩衝部材１７を配置する構成としている。

なお、このマイクロホンユニット２では、第１実施形態のマイクロホンユニット１のようにトップケース１４によって基板１１を押さえて固定する構成でない。このため、マイクロホンユニット２では、緩衝部材１７は基板１１とボトムケース１５とを接合するべく、接着剤としての機能を有するのが好ましい。

また、第２実施形態では、基板１１の下面１１ｂとボトムケース１５の収容凹部１５ａの底面１５ｂとの間に配置される緩衝部材１７は基板１１の外周に配置する構成としているが、第１実施形態の第２変形例で示したように、基板１１の下面１１ｂの広範囲に亘って設けてもよい。更に、第１実施形態の第４変形例のように、基板１１の側面１１ｃとボトムケース１５の収容凹部１５ａの側面１５ｄとの間に緩衝部材１７を配置する構成としても構わない。

第２実施形態のマイクロホンユニット２によれば、例えばマイクロホンユニット２を音声入力装置にリフロー処理によって実装する場合において、基板１１に発生する応力を低減できる。すなわち、第２実施形態のマイクロホンユニット２によれば、マイクロホンユニット２の実装時等におけるマイク感度の変動を抑制することができるのである。

（第３実施形態）
図１０は、本発明が適用された第３実施形態のマイクロホンユニットの外観構成を示す概略斜視図である。図１１は、図１０のＢ−Ｂ位置における断面図である。図１０及び図１１を参照して第３実施形態のマイクロホンユニット３について説明する。

第１及び第２実施形態のマイクロホンユニット１、２は、振動板１２２の上面から入力される音圧によって振動板１２２を振動させて電気信号を取り出す構成であった。これに対して、第３実施形態のマイクロホンユニット３は、振動板１２２の上面及び下面から入力される音圧の差によって振動板１２２を振動させて電気信号を取り出す構成（差動マイクロホンユニット）となっている。そして、第３実施形態は、このような差動マイクロホンユニットに本発明が適用された場合の実施形態である。

第３実施形態のマイクロホンユニット３も、第１及び第２実施形態と同様に、大きくは、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３が搭載される基板１１と、基板１１を覆うように配置されるトップケース１４と、基板１１及びトップケース１４が収容される箱形のボトムケース１５と、を備えている。トップケース１４及びボトムケース１５は筐体を構成する。

このうち、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３の構成は第１及び第２実施形態の構成とほぼ同様であり、その説明は省略する。

基板１１に使用される材質や、基板１１に設けられる配線パターン等は第１及び第２実施形態のマイクロホンユニット１、２と同様であるが、基板１１に第１貫通孔１１ｄと第２貫通孔１１ｅが形成されている点が、第１及び第２実施形態のマイクロホンユニット１、２とは異なる。第１貫通孔１１ｄは、ＭＥＭＳチップ１２が備える振動板１２２の下面側に形成され、第２貫通孔１１ｅは第１貫通孔１１ｄに対して所定の間隔をあけて形成される。

トップケース１４に使用される材質は第１及び第２実施形態のマイクロホンユニット１、２と同様である。ただし、第１及び第２実施形態の構成と異なり、平面視略楕円形状の２つの音孔１４ａ、１４ｂが形成されている。第１音孔１４ａは、トップケース１４の上面に開口を有して、トップケース１４の凹部空間２０と連通する。第２音孔１４ｂは、トップケース１４の上面の開口と下面の開口とを連通する。このトップケース１４は、凹部空間２０がＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３が収容される内部空間を形成するように、また、第２音孔１４ｂが基板１１に形成される第２貫通孔１１ｅと連通するように被せられる。

ボトムケース１５に使用される材質や、ボトムケース１５が略直方体形状の収容凹部１５ａ及び電極端子を有する点は、第１及び第２実施形態のマイクロホンユニット１、２と同様である。ただし、第３実施形態のマイクロホンユニット３が備えるボトムケース１５は、収容凹部１５ａの底面１５ｂに溝部１５ｃが形成される点で、第１及び第２実施形態の構成と異なる。この溝部１５ｂは、収容凹部１５ａに収容された基板１１に形成される第１貫通孔１１ｄを介して振動板１２２と連通すると共に、第２貫通孔１１ｅを介して第２音孔１４ｂと連通するように設けられている。

このように構成される第３実施形態のマイクロホンユニット３の外部で発生した音声は、第１音孔１４ａ、内部空間２０を経て振動板１２２の上面へと至る（第１音道２１）。また、第２音孔１４ｂ、第２貫通孔１１ｅ、溝部１５ｃ、第１貫通孔１１ｄを経て振動板１２２の下面へと至る（第２音道２２）。そして、振動板１２２の上面に加わる音圧と下面に加わる音圧の音圧差に応じて振動板１２２が振動して、振動膜１２２と固定電極１２４との間の静電容量が変化し、入射した音圧に基づく電気信号が取り出されるようになっている。

ところで、第３実施形態のマイクロホンユニット３においても、第１実施形態の場合と同様に、基板１１の上面１１ａとトップケース１４とが非接触となるように、両者の間に緩衝部材１７が配置されている。また、基板１１の下面１１ｂとボトムケース１５の収容凹部１５ａの底面１５ｂとが非接触となるように、両者の間に緩衝部材１７が配置されている。

このために、例えばマイクロホンユニット３の組み立て時に加わる外力によって基板１１に発生する応力を低減することができる。また、例えばマイクロホンユニット３を音声入力装置にリフロー処理によって実装する場合において、基板１１とボトムケース１５との間の線膨張係数差に由来して基板１１に発生する応力を低減できる。そして、このように基板１１に発生する応力を低減することにより、ＭＥＭＳチップ１２で発生する応力も低減できる。すなわち、第３実施形態の構成によれば、差動マイクロホンユニットにおいて、マイク感度の変動の少ない構成を実現できる。

なお、この第３実施形態の場合においても、緩衝部材１７の配置の仕方については第１実施形態で示した変形例と同様の変更が可能である。

（その他）
以上に示した実施形態は本発明の適用例を示したものであり、本発明の適用範囲は、以上に示した実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的を逸脱しない範囲で、以上に示した実施形態について種々の変更を行っても構わない。

例えば、以上に示した実施形態では、ＭＥＭＳチップ１２とＡＳＩＣ１３とは別チップで構成したが、ＡＳＩＣ１３に搭載される集積回路はＭＥＭＳチップ１２を形成するシリコン基板上にモノリシックで形成するものであっても構わない。

また、以上に示した実施形態では、音圧を電気信号に変換する音響電気変換部が、半導体製造技術を利用して形成されるＭＥＭＳチップ１２である構成としたが、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、電気音響変換部はエレクトレック膜を使用したコンデンサマイクロホン等であっても構わない。

また、以上の実施形態では、マイクロホンユニットが備える電気音響変換部（本実施形態のＭＥＭＳチップ１２が該当）の構成として、いわゆるコンデンサ型マイクロホンを採用した。しかし、本発明はコンデンサ型マイクロホン以外の構成を採用したマイクロホンユニットにも適用できる。例えば、動電型（ダイナミック型）、電磁型（マグネティック型）、圧電型等のマイクロホン等が採用されたマイクロホンユニットにも本発明は適用できる。

その他、マイクロホンユニットの形状は本実施形態の形状に限定される趣旨ではなく、種々の形状に変更可能であるのは勿論である。

本発明のマイクロホンユニットは、例えば携帯電話、トランシーバ等の音声通信機器や、入力された音声を解析する技術を採用した音声処理システム（音声認証システム、音声認識システム、コマンド生成システム、電子辞書、翻訳機、音声入力方式のリモートコントローラ等）、或いは録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに好適である。

１、２、３ マイクロホンユニット
１１ 基板
１１ａ 基板の上面
１１ｂ 基板の下面
１１ｃ 基板の側面
１１ｄ 第１貫通孔
１１ｅ 第２貫通孔
１２ ＭＥＭＳチップ（電気音響変換部）
１４ トップケース（カバー部材、筐体の一部）
１５ ボトムケース（箱形部材、筐体の一部）
１５ａ 収容凹部
１５ｂ 収容凹部の底面
１５ｃ 溝部
１５ｄ 収容凹部の側面
１４ａ 音孔、第１音孔
１４ｂ 第２音孔
１７ 緩衝部材
２０ 内部空間
２１ 第１音道
２２ 第２音道
１２２ 振動板

Claims (6)

1. 第１のケースと第２のケースとで内部空間を形成し、音孔を有する筐体と、
   前記筐体内に配置される基板と、
   前記基板上に配置される、音圧の変化を電気信号に変換する電気変換部と、
   を備え、
   前記第１のケースと前記第２のケースとを互いに挿入する方向で
   前記第１のケース又は前記第２のケースが当接する基板上の近傍に緩衝部材を配したことを特徴とするマイクロホンユニット。
2. 前記近傍は、挿入される前記ケースが前記基板に当接する部分であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンユニット。
3. 前記近傍は、挿入される前記ケースが前記基板に当接する部分に対向する部分であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロホンユニット。
4. 前記近傍が外周部を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
5. 前記基板には、前記電気変換部に覆われる第１貫通孔と、前記第１貫通孔とは別に設けられる第２貫通孔と、が形成され、
   前記第１のケースには第１音孔と第２音孔との２つの音孔が形成され、
   前記第２のケースには連通部が形成され、
   前記筐体内には、前記第１音孔から前記第１のケースと前記基板とによって形成される内部空間を経て前記振動板の上面へと至る第１音道と、前記第２音孔から前記第２貫通孔、前記連通部、前記第１貫通孔を順に経て前記振動板の下面へと至る第２音道と、が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
6. 前記筐体は第１音孔と第２音孔との２つの音孔を有し、
   前記筐体には、前記第１音孔から前記振動板の上面へと至る第１音道と、前記第２音孔から前記振動板の下面へと至る第２音道とが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンユニット。

Images