(57)【要約】【課題】  音響装置であるＥＣＭには、ノイズに対する規格条件が設定されており、このノイズに対する規格条件を満足するとともに、価格アップや形状の増大を伴わないＥＣＭの提供が望まれていた。【解決手段】  集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板に集積回路がフリップチップ実装されるとともに、前記回路基板にスルーホールを設け、前記集積回路からの出力電極を回路基板の下面側に引き出す構成であって、前記スルーホールを前記集積回路の実装領域内に形成した。【選択図】      図１
2010109425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極または振動膜とを接続したエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、前記回路基板に集積回路がフリップチップ実装されるとともに、前記回路基板にスルーホールを設け、前記集積回路からの出力電極を回路基板の下面側に引き出す構成であって、前記スルーホールを前記集積回路の実装領域内に形成したことを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロホン。
【請求項２】
前記回路基板に上面側と下面側とをシールドするためのシールド電極層が設けられていることを特徴とする請求項１記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極または振動膜とを接続したエレクトレットコンデンサマイクロホンに関し、特に回路基板の上面側と下面側とを接続するスルーホールの形成構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に広く用いられる小型で高性能なマイクロホンとして、エレクトレットコンデンサマイクロホンが広く用いられている。
【０００３】
このエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成としては集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極または振動膜とを接続すると共に、回路基板に設けたスルーホールによって回路基板の下面側に出力電極を設ける構成となっている。（例えば特許文献１）
【０００４】
以下、特許文献１に開示された従来のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成を説明する。図６は従来のエレクトレットコンデンサマイクロホンの断面図であり、趣旨を逸脱しない範囲で本願との関係が分かる様に一部変更して記載している。図７は図６に示すエレクトレットコンデンサマイクロホンの集積回路実装部Ｈの拡大断面図、図８は図７における集積回路を実装する前の回路基板の平面図である。
【０００５】
図６において、５０はエレクトレットコンデンサマイクロホン（以後ＥＣＭと略記する）である。２は回路基板であり、前記回路基板２は絶縁基板により構成され、上面側に接続配線２ａ、下面側に出力電極２ｂが形成されると共に集積回路１１が実装されている。そして回路基板２に設けたスルーホール２ｃによって回路基板２の上面側に実装された集積回路が下面側の出力電極に接続されている。
【０００６】
３は背面電極ユニットであり、前記背面電極ユニット３は絶縁基板である背面電極基板３ａの上面側に電極膜による背面電極４が形成され、また前記背面電極４の上面にエレクトレット層５が膜形成されると共に、前記背面電極基板３ａの背面電極４とエレクトレット層５の外側に前記背面電極基板３ａを貫通する貫通孔３ｂが形成されている。６は振動膜ユニットであり、前記振動膜ユニット６は金属材料または絶縁部材の表面に金属膜を形成した振動膜支持枠６ａの下面側に導電性の振動膜７が固着されることにより一体化されている。
【０００７】
そして回路基板２と背面電極ユニット３と振動膜ユニット６とは第１スペーサ８と第２スペーサ９を挟んで積層されており、この積層状態において背面電極４は背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃと第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａを介して回路基板２の接続配線２ａに接続されている。又８５は金属製のシールドケースであり上面側に音響孔８５ａが設けられている。
【０００８】
すなわち、ＥＣＭ５０の構成は、前記回路基板２と背面電極ユニット３の間に第１スペーサ８、また背面電極ユニット３と振動膜ユニット６の間に第２スペーサ９を挟んだ状態で積層した後に、接着材等により固着一体化してＥＣＭカプセルを構成し、該ＥＣＭカプセルに前記シールドケース８５を被覆することによりＥＣＭ５０が完成する。なお前記貫通孔３ｂは前記背面電極ユニット３における背面電極４の外側に形成することにより、前記背面電極４の面積を減少させることなく背面電極ユニット３の上下面の通気を確保して良好な音響効果を得るようになっている。
【０００９】
図７は図６に示すＥＣＭ５０の点線で示す集積回路実装部Ｈの拡大断面図、図８は図７における集積回路１１を実装する前の回路基板２の平面図であり、図６、図７により集積回路実装部分Ｈの詳細を説明する。
１例として、回路基板２の上面側には６個のパッド電極２０ａ〜２０ｆが設けられており、例えばこれらのパッド電極は、２０ａがデータ出力パッド、２０ｂが電源のＧＮＤドパッド、２０ｃがクロック信号パッド、２０ｄが電源のＶＤＤパッド、２０ｅが信号入力パッド、２０ｆがＲＬセルクトパッドである。
【００１０】
そしてこれらのパッド電極の内２０ａ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｆの４個はスルーホール２ｃに接続されている。また２０ｅは回路基板２の接続配線２ａに接続されることにより、第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａ及び背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃを介して背面電極４に接続され、さらに２０ｂは電源のＧＮＤに接続されている。そして上記６個のパッド電極２０ａ〜２０ｆには集積回路１１がバンプ１１ａによってフリップチップ実装されている。
【００１１】
上記構成を有する従来のＥＣＭ５０においてはスルーホール２ｃの設置位置が集積回路１１の実装領域（図８に点線で示す）の外側に設けられている。このためにデータ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃよりノイズ信号Ｎが発生し、マイクロホンのコンデンサを形成している背面電極４や信号入力配線に干渉してＥＣＭとしてのノイズ特性を悪化させる原因となる。
【００１２】
この集積回路実装部Ｈからのノイズ発生によるノイズ特性の悪化を低減させる方法としてシールドを行う方法が提案されている。（例えば特許文献２）
図９はシールドを設けた従来のＥＣＭにおける集積回路実装部Ｈの拡大断面図であり、図７と基本構成を同じにして記載してある。図９において図７と異なるところは集積回路１１の実装部分をシールド性の樹脂３０で被覆したことである。
【００１３】
上記樹脂３０は封止樹脂の内部に導電粒子を混入して、シールド性を持たせたり、また封止樹脂の外表面に導電被膜を形成してシールド性を持たせたものである。そしてデジタル信号が印加されるデジタルパッド電極や、電源のＶＤＤパッド電極より発生するノイズ信号Ｎを、このシールド性の樹脂３０で遮蔽してＥＣＭとしてのノイズ特性の悪化を低減させている
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−１２９５４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２６６４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
音響装置であるＥＣＭには、音響装置の各メーカーによってノイズに対する規格条件が設定されており、例えばｆｏＨｚの方形波及び広帯域ノイズ（ホワイトノイズ）を、共に所定レベルのノイズ信号Ｖｐｐとして電源のＶＤＤ端子に印加した状態において、信号入力パッド２０ｅで検出されるノイズ信号レベルを所定の基準値以下にする必要がある、
【００１６】
しかし、特許文献１のような、デジタル信号が印加されるデジタルパッド電極や、電源のＶＤＤパッド電極に接続されたスルーホールを集積回路の実装領域の外側に形成する構成においてはノイズ特性の悪化が問題となり、特許文献２に示すような対策が必要であった。しかし特許文献２に示す対策を行うことは、樹脂充填に伴う部材の追加及び工数の増加によるコストアップが問題となり、さらにこれらの部材を設けることにより、ＥＣＭとしての小型、薄型化の妨げになるという問題がある。
【００１７】
本発明の目的は上記事情に鑑みなされたもので、集積回路を実装する回路基板におけるスルーホールの配置構成を工夫することによって、ノイズに対する規格条件を満足するとともに、価格アップや形状の増大を伴わない、ＥＣＭを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するための本発明におけるＥＣＭの構成は、集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極または振動膜とを接続したＥＣＭにおいて、前記回路基板に集積回路がフリップチップ実装されるとともに、前記回路基板にスルーホールを設け、前記集積回路からの出力電極を回路基板の下面側に引き出す構成であって、前記スルーホールを前記集積回路の実装領域内に形成したことを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、ノイズ発生源となる電源端子やデジタル端子の配線であるスルーホールを、フリップチップ実装された集積回路の実装領域内に形成することによって、集積回路が発生ノイズの遮蔽部材として機能し、発生ノイズが背面電極や信号入力配線に干渉することを防止するので、ＥＣＭとしてのノイズ特性の悪化を低減さることができる。
【００２０】
回路基板に上面側と下面側とをシールドするためのシールド電極層を設けると、さらに良い。
【００２１】
上記構成によれば、回路基板の下面側に形成されたノイズ発生電極からのノイズ信号が、回路基板の上面側に存在する背面電極や信号入力配線に干渉することを完全に防止できる。
【発明の効果】
【００２２】
上記の如く本発明によれば、ノイズ発生源となる電源端子やデジタル端子の配線であるスルーホールを、フリップチップ実装された集積回路の実装領域内に形成することによって、集積回路が発生ノイズの遮蔽部材として機能し、発生ノイズが背面電極や信号入力配線に干渉することを防止するので、ＥＣＭとしてのノイズ特性の悪化を低減させことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図１、図２、図３により本発明の第１実施形態におけるＥＣＭ１０の構成を説明する。図１はＥＣＭ１０の断面図、図２は図１に示すＥＣＭ１０の集積回路実装部Ｈの拡大断面図、図３は図２における集積回路実装前の回路基板の平面図である。なお図１、図２、図３に示す本発明の第１実施形態におけるＥＣＭ１０の基本的構成は、図６、図７、図８に示す従来のＥＣＭ５０の構成と同じであり、同一部材には同一番号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
以下、図面により本発明の第１実施形態におけるＥＣＭ１０の構成を説明する。図１は本発明の第１実施形態におけるＥＣＭ１０の断面図であり、図６に示す従来のＥＣＭ５０に対応しており基本的構成は同じである。そしてＥＣＭ１０がＥＣＭ５０と異なるところは、図７及び図８に示す如く従来のＥＣＭ５０においてはスルーホール２ｃの設置位置が集積回路１１の実装領域の外側に設けられているのに対し、ＥＣＭ１０では集積回路１１の実装領域の内側に設けられていることである。すなわちＥＣＭ５０の図７，図８に対応する図２、図３に示す如くスルーホール２ｃの設置位置が集積回路１１（図３に点線で示す）の実装領域の内側に設けられていることである。
【００２５】
このために、データ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃが集積回路１１の下面の面積内、すなわち実装領域の内側に設けられることになる。
【００２６】
周知の如く集積回路１１は、その基板領域はＧＮＤレベルに接地されており、また素子形成領域においてもＧＮＤレベルの領域を有するため、全体としてはシールド機能を有する如く構成されている。この結果図２に示す如くデータ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃより発生されるノイズ信号Ｎは、集積回路１１によってシールドされ、背面電極４や信号入力配線への干渉が少なくなる。従ってＥＣＭとしてのノイズ特性を悪化させる原因を小さくすることができる。
【００２７】
次に前記ＥＣＭ１０の動作を説明する。
上記構成を有するＥＣＭ１０の動作は、表面に導電膜を有する振動膜７と、表面にエレクトレット層５が形成された背面電極４とが第２スペーサ９を挟んでコンデンサマイクロホンを形成する。そして音響孔８５ａより入力される音響入力信号Ｐｓの空気振動により前記振動膜７が変位すると、前記コンデンサマイクロホンのコンデンサがこの変位を電気信号に変換し、この電気信号が背面電極４から背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃ、第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａ、回路基板２の接続配線２ａを介して集積回路１１に入力され、処理された後に回路基板２の下面に設けられた出力電極２ｂより出力される。そして前記貫通孔３ｂの存在によって振動膜７の振動動作がスムーズに成り、音響特性が確保される。
【００２８】
図４は本発明におけるＥＣＭ１０と従来のＥＣＭ５０とのノイズ特性を比較して示す特性図であり、横軸は周波数を示し、縦軸はノイズレベルを示している。この特性図は前述のようにｆｏＨｚの方形波及び広帯域ノイズを、共に所定レベルのノイズ信号Ｖｐｐとして電源電圧ＶｏのＶＤＤ端子に重畳印加した状態において、信号入力パッド２０ａのノイズ信号レベルを測定したものである。
【００２９】
実線で示すＮ１は本発明におけるＥＣＭ１０のノイズ特性を示し、点線で示すＮ２は従来のＥＣＭ５０のノイズ特性を示している。そして両特性はいずれも印加信号の周波数であるｆｏＨｚに最大のピークを有し、１０００Ｈｚ以上に複数のピークを有する特性となっている。そして最大のピークを有するｆｏＨｚにおいて比較すると、従来のＥＣＭ５０はかろうじて所定の基準値である−Ｄ０ｄＢＶを切っているに対し、本発明におけるＥＣＭ１０は−Ｄ４ｄＢＶとなっており、そのノイズ改善量がΔＮｄＢＶとなっている。すなわち本発明における構成によって、ノイズ規格条件を余裕を持ってクリアーしていることが分かる。
【００３０】
図５は本発明の第２実施形態におけるＥＣＭの部分拡大断面図であり、図２に示す集積回路実装部Ｈの拡大断面図に対応している。図５に示す部分拡大断面図において図２に示す部分拡大断面図と異なるところは、回路基板２を２層基板にしてその中間層にシールド電極２ｄを設けたことである。このシールド電極２ｄによって回路基板２の下面側に形成されたノイズ発生電極からのノイズ信号が、回路基板２の上面側に存在する背面電極や信号入力配線に干渉することを完全に防止できるため、集積回路１１によるシールド機能とあわせてより完全なシールド機能をはたすことができる。
【００３１】
上記各実施形態においては、コンデンサマイクロホンの構成として、背面電極ユニット３側の背面電極４にエレクトレット層５を設けたバックエレクトレット型のＥＣＭについて説明したが、これに限定されるものではなく振動膜ユノット６側の振動膜７にエレクトレット層５を設ける膜エレクトレット型のＥＣＭにも適用できることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＥＣＭの断面図である。
【図２】図１に示すＥＣＭの集積回路実装部Ｈの拡大断面図である。
【図３】図２における集積回路実装前の回路基板の平面図である。
【図４】本発明におけるＥＣＭと従来のＥＣＭとのノイズ特性を比較して示す特性図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるＥＣＭの部分拡大断面図である。
【図６】従来のＥＣＭの断面図である。
【図７】図６に示す従来のＥＣＭの集積回路実装部Ｈの拡大断面図である。
【図８】図７における集積回路実装前の回路基板の平面図である。
【図９】シールドを設けた従来のＥＣＭにおける集積回路実装部Ｈの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２                                回路基板
２ａ                              接続配線
２ｂ                              出力電極
２ｃ，３ｃ                        スルーホール
３                                背面電極ユニット
３ａ                              背面電極基板
３ｂ                              貫通孔
４                                背面電極
５                                エレクトレット層
６                                振動膜ユニット
６ａ                              振動膜支持枠
７                                振動膜
８                                第１スペーサ
８ａ                              接続電極
９                                第２スペーサ
１０、５０                        ＥＣＭ
１１                              集積回路
８５                              シールドケース
８５ａ                            音響孔
Ｈ                                集積回路実装部
Ｐｓ                              音響入力信号  
Ｎ                                ノイズ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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