(57)【要約】【課題】作業効率良く組み立てることが可能なマイクロホンユニットを提供する。【解決手段】マイクロホンユニット１は、ＭＥＭＳチップ１４に含まれる振動板の振動に基づいて音声を電気信号に変換する。マイクロホンユニット１は、前記振動板が搭載される（ＭＥＭＳチップ１４が実装される）基板１２と、音孔１３２、１３３を有し、基板１２と間に形成される内部空間に前記振動板が収まるように基板１２上に配置されるカバー部材１３と、基板１２とカバー部材１３とのうち、少なくとも基板１２を保持する保持部材１１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板の振動に基づいて音声を電気信号に変換するマイクロホンユニットであって、
前記振動板が搭載される基板と、
音孔を有し、前記基板と間に形成される内部空間に前記振動板が収まるように前記基板上に配置されるカバー部材と、
前記基板と前記カバー部材とのうち、少なくとも前記基板を保持する保持部材と、
を備えることを特徴とするマイクロホンユニット。
【請求項２】
前記保持部材は底面と側面とで形成される空間部を有し、
前記基板と前記カバー部材とが前記空間部に収容保持され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。
【請求項３】
前記底面に溝部が形成されることを特徴とする請求項２に記載のマイクロホンユニット。
【請求項４】
前記カバー部材に形成される前記音孔は、第１音孔と第２音孔とから成り、
前記第１音孔から前記振動板の第１の面へと至る第１の音道と、前記第２音孔から前記溝部を経て前記振動板の前記第１の面の裏面である第２の面へと至る第２の音道と、が形成されることを特徴とする請求項３に記載のマイクロホンユニット。
【請求項５】
前記振動板はＭＥＭＳチップに含まれ、前記ＭＥＭＳチップが前記基板に搭載され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。
【請求項６】
音孔を有する導電性のシールドカバーを更に備え、
前記カバー部材の音孔と前記シールドカバーの音孔とが重なると共に、前記保持部材が前記シールドカバー内に収まるように、前記カバー部材の上から前記シールドカバーが被せられることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のマイクロホンユニットを備えることを特徴とする音声入力装置。
【請求項８】
マイクロホンユニットを実装する実装基板と、
請求項６に記載のマイクロホンユニットと、を備える音声入力装置であって、
前記シールドカバーが前記実装基板に形成されるグランドと電気的に接続されることを特徴とする音声入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声を電気信号に変換するマイクロホンユニット、及び、マイクロホンユニットを備える音声入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。近年においては、電子機器の小型化が進んでおり、小型・薄型化等が可能なマイクロホンユニットの開発が盛んである。
【０００３】
小型・薄型化が可能なマイクロホンユニットとして、半導体製造技術を用いて作製されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）マイクロホン装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。ここで、従来のマイクロホンユニットの構成例について説明する。
【０００４】
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、入力された音波を電気信号に変換するＭＥＭＳチップ１０１と、ＭＥＭＳチップ１０１が実装される基板１０２と、ＭＥＭＳチップ１０１を覆うシールドケース１０３と、を備える。シールドケース１０３には外部からの音波を入力するための音孔１０３ａが形成されている。
【０００５】
シールドケース１０３の下端１０３ｂは、基板１０２に形成されるグランド用の回路パターン（図示せず）と電気的に接続されている。これにより、マイクロホンユニット１００は、シールドケース１０３によって電磁波ノイズをシールドできるようになっている。
【特許文献１】特開２００７−１５０５１４号公報
【特許文献２】特開２００８−７２５８０号公報
【特許文献３】特開２００８−１９９３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のマイクロホンユニット１００においては、組み立て時に、シールドケース１０３の下端１０３ｂがグランド用の回路パターンに接続されるように位置を調整する必要がある。また、音孔１０３ａとＭＥＭＳチップ１０１との位置関係についても所定の位置関係となるように調整する必要がある。このため、マイクロホンユニット１００を大量に製造しようとすると、このような位置合わせ作業は作業効率を低下させ、問題であった。
【０００７】
また、上述した従来のマイクロホンユニット１００は、音声入力装置の実装基板に実装される際にリフロー実装される。このため、マイクロホンユニット１００は、実装基板に実装するに際して、２００℃を超える高温下に晒され、その後冷却されるという工程を経ることになる。また、上記のようなマイクロホンユニット１００は、一般的に実装基板に表面実装されるが、実装基板への表面実装時においても、２００℃を超える高温下に晒され、その後冷却されることになる。
【０００８】
通常、シールドケース１０３は金属で形成されるが、基板１０２は非金属（ガラエポ等）で形成される。このため、リフロー実装時に、基板１０２と、それに接合されるシールドケース１０３と、の間の熱膨張係数の大きな違いが原因となって、ＭＥＭＳチップ１０１に応力が加わり易い。そして、このことが原因となってＭＥＭＳチップ１０１の特性が変化し、リフロー実装後のマイクロホンユニット１００には特性不良が生じることがあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、作業効率良く組み立てることが可能なマイクロホンユニットを提供することである。また、本発明の他の目的は、実装基板への実装時に特性不良が発生する可能性を低減できるマイクロホンユニットを提供することである。また、本発明の更なる目的は、以上のようなマイクロホンユニットを備え、歩留まり良く製造できる音声入力装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、振動板の振動に基づいて音声を電気信号に変換するマイクロホンユニットであって、前記振動板が搭載される基板と、音孔を有し、前記基板と間に形成される内部空間に前記振動板が収まるように前記基板上に配置されるカバー部材と、前記基板と前記カバー部材とのうち、少なくとも前記基板を保持する保持部材と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
本構成のマイクロホンユニットは、少なくとも基板を保持する保持部材を有する。このように基板を保持する保持部材を備える構成とすると、保持部材によって基板とカバー部材との位置関係が一定の位置関係となるようにしつつ、カバー部材を容易に取り付けることが可能である。すなわち、本構成によればマイクロホンユニットの組み立て作業を容易として、組み立て時の作業効率を向上できる。
【００１２】
また、本構成によれば、電磁波ノイズをシールドするためにカバー部材の上からシールドカバーを被せる構成とする場合に、基板とシールドカバーとの間に保持部材が介在する構成とできる。このため、マイクロホンユニットを音声入力装置の実装基板にリフロー実装する場合に、基板（マイクロホンユニットの基板）とシールドカバーとの間に大きな熱膨張係数の差があっても、間に介在する保持部材を緩衝材として機能させて基板に発生する歪みを抑制することが可能である。すなわち、マイクロホンユニットを音声入力装置に実装する場合に特性不良が発生する可能性を低減できる。
【００１３】
上記構成のマイクロホンユニットの具体的な構成として、前記保持部材は底面と側面とで形成される空間部を有し、前記基板と前記カバー部材とが前記空間部に収容保持されることとしても良い。このように構成することにより、基板とカバー部材を保持部材に嵌め込むだけで両者の位置合わせができ、マイクロホンユニットの組み立て作業が非常に容易なものとなる。
【００１４】
また、上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記底面に溝部が形成されることとしても良い。更に具体的には、前記カバー部材に形成される前記音孔は、第１音孔と第２音孔とから成り、前記第１音孔から前記振動板の第１の面へと至る第１の音道と、前記第２音孔から前記溝部を経て前記振動板の前記第１の面の裏面である第２の面へと至る第２の音道と、が形成されることとしても良い。
【００１５】
このように構成とすることにより、マイクロホンユニットの振動板は、振動板の第１の面と第２の面との間に発生する音圧の差によって振動することになる。そして、このような構成とすると、背景雑音が除去されたユーザの音声を示す電気信号を取得し易く、高性能のマイクロホンユニットを提供可能である。
【００１６】
また、上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記振動板はＭＥＭＳチップに含まれ、前記ＭＥＭＳチップが前記基板に搭載されることとしても良い。本構成によれば、マイクロホンユニットの小型・薄型化が図りやすく、また、音声入力装置にリフロー実装可能である。
【００１７】
また、上記構成のマイクロホンユニットにおいて、音孔を有する導電性のシールドカバーを更に備え、前記カバー部材の音孔と前記シールドカバーの音孔とが重なると共に、前記保持部材が前記シールドカバー内に収まるように、前記カバー部材の上から前記シールドカバーが被せられることとしても良い。シールドカバーは音声入力装置に実装される段階で取り付けてもよいが、シールドカバーを取り付けたものをマイクロホンユニットとして取引する場合もある。本発明には、このようなマイクロホンユニットも含む趣旨である。
【００１８】
また、上記目的を達成するために本発明は、上記構成のマイクロホンユニットを備える音声入力装置であることを特徴としている。
【００１９】
また、上記目的を達成するために本発明は、マイクロホンユニットを実装する実装基板と、上記構成のマイクロホンユニットと、を備える音声入力装置であって、前記シールドカバーが前記実装基板に形成されるグランドと電気的に接続されることを特徴としている。
【００２０】
以上のように、上記構成のマイクロホンユニットを備える音声入力装置は、マイクロホンユニットを作業効率良く製造できるために、音声入力装置に要するコストを低減可能である。また、シールドカバーが被せられたマイクロホンユニットを音声入力装置にリフロー実装する場合でも特性不良が発生する可能性が低く、音声入力装置を歩留まり良く製造できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、作業効率良く組み立てることが可能なマイクロホンユニットを提供できる。また、本発明によれば、実装基板への実装時に特性不良が発生する可能性を低減したマイクロホンユニットを提供できる。また、本発明によれば、以上のようなマイクロホンユニットを備え、歩留まり良く製造できる音声入力装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を適用したマイクロホンユニット及び音声入力装置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。
【００２３】
（マイクロホンユニット）
図１は、本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す分解斜視図である。図３は、図１におけるＡ−Ａ位置の概略断面図である。図４は、図２におけるＢ−Ｂ位置の概略断面図である。図５は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップの構成を示す概略断面図である。図６は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）の回路構成を説明するための図である。図７は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるトップケースを裏面側から見た場合の構成を示す概略平面図である。以下、図１〜図７を参照しながら本実施形態のマイクロホンユニット１について説明する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本実施形態のマイクロホンユニット１は、箱状のボトムケース１１と、ＭＥＭＳチップ１４とＡＳＩＣ１５とが搭載される基板１２と、基板１２を覆うように配置されるトップケース１３と、から成る。なお、ボトムケース１１は、本発明の保持部材の実施形態である。また、トップケース１３は、本発明のカバー部材の実施形態である。
【００２５】
図２に示すように、ボトムケース１１は、底面１１１と４つの側面１１２とに囲まれた略直方体状の空間部１１３を有する。空間部１１３の幅（Ｘ方向の長さ）と奥行き（Ｙ方向の長さ）は、基板１２のサイズ（Ｘ方向及びＹ方向のサイズ）とほぼ等しく形成されている。ボトムケース１１は樹脂で形成するのが好ましい。また、マイクロホンユニット１を音声入力装置の実装基板（図示せず）にリフロー実装する場合を想定して、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より好ましい。
【００２６】
ボトムケース１１の底面１１１には、平面視略矩形状に形成される溝部１１４が形成されている。また、図２及び図４に示すように、ボトムケース１１の底面１１１の内部側と外部側には、各々電極端子１１５、１１６が複数形成されている。これらの電極端子１１５、１１６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で発生した電気信号を出力する出力用の電極端子、グランド接続用の電極端子が含まれる。
【００２７】
なお、これらの電極端子１１５、１１６を含むボトムケース１１は、リードフレーム１１７（図４参照）と樹脂とを用いて、例えばインサート成形により一体的に形成するのが好ましい。
【００２８】
基板１２の上下両面には回路パターン１２１が形成され、上下の回路パターンは図示しないビアによって電気的に接続される。上面の回路パターンは、例えばＭＥＭＳチップ１４とＡＳＩＣ１５との接続や、電源電力の入力、電気信号の出力等が可能となるように形成されている。下面の回路パターンは、基板１２がボトムケース１２に収容された状態で、ボトムケース１１に形成される電極端子１１５と電気的に接続するために設けられる。これにより、基板１２に搭載される電子部品（ＭＥＭＳチップ１４やＡＳＩＣ１５）は、電力の供給を受けたり、発生した電気信号を外部に出力したりすることが可能となっている。
【００２９】
なお、基板１２は絶縁性の材質で形成され、具体的な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、ガラス基板等から成る。ここで、基板１２の線膨張係数は、ＭＥＭＳチップ１４の線膨張係数に近いものが好ましい。ＭＥＭＳチップ１４がシリコンで形成される場合は、基板１２の線膨張係数は２．８ｐｐｍ／℃程度であることが好ましい。これにより、リフロー時の加熱冷却によるＭＥＭＳチップ１４への残留応力の発生を低減することができる。
【００３０】
また、図２及び図３に示すように、基板１２には第１の開口１２２と第２の開口１２３とが形成されている。これらは、外部からの音波をＭＥＭＳチップ１４が有する振動板へと導くための音道を形成するために設けられるものである。音道に関する詳細は後述する。
【００３１】
基板１２に搭載されるＭＥＭＳチップ１４について図５を参照して説明する。ＭＥＭＳチップ１４は、絶縁性のベース基板１４１と、振動膜１４２と、絶縁膜１４３と、固定電極１４４と、を有し、コンデンサ型のマイクロホンを形成している。なお、このＭＥＭＳチップ１４は半導体製造技術を用いて製造される。
【００３２】
ベース基板１４１には平面視略円形状の開口１４１ａが形成され、これにより振動膜１４２の下部側から来る音波は振動膜１４２に到達するようになっている。ベース基板１４１の上に形成される振動膜１４２は、音波を受けて振動（上下方向に振動）する薄膜で、導電性を有し、電極の一端を形成している。
【００３３】
固定電極１４４は、絶縁膜１４３を挟んで振動膜１４２と対向するように配置されている。これにより、振動膜１４２と固定電極１４４とは容量を形成する。なお、固定電極１４４には音波が通過できるように複数の音孔１４４ａが形成されており、振動膜１４２の上部側から来る音波が振動膜１４２に到達するようになっている。
【００３４】
このようなＭＥＭＳチップ１４においては、ＭＥＭＳチップ１４に音波が入射すると、振動膜１４２の上面１４２ａに音圧ｐｆ、下面１４２ｂに音圧ｐｂが各々加わる。その結果、音圧ｐｆと音圧ｐｂとの差に応じて振動膜１４２が振動して振動膜１４２と固定電極１４４との間隔Ｇｐが変化し、振動膜１４２と固定電極１４４との間の静電容量が変化する。すなわち、コンデンサ型のマイクロホンとして機能するＭＥＭＳチップ１４によって、入射した音波を電気信号として取り出せるようになっている。
【００３５】
なお、本実施形態では振動膜１４２の方が固定電極１４４よりも下となっているが、これとは逆の関係（振動膜が上で、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。
【００３６】
基板１２に搭載されるＡＳＩＣ１５について図６を参照して説明する。ＡＳＩＣ１５は、ＭＥＭＳチップ１４の振動膜１４２の振動に基づいて電気信号を出力する集積回路である。本実施形態のＡＳＩＣ１５は、ＭＥＭＳチップ１４によって形成されるコンデンサの容量の変化に基づく電気信号を信号増幅回路１５３で増幅して出力するように構成されている。また、コンデンサ（ＭＥＭＳチップ１４）の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１５１とオペアンプ１５２とを含む構成としている。また、信号増幅回路１５３の増幅率（ゲイン）を調整できるようにゲイン調整回路１５４を含む構成としている。ＡＳＩＣ１５で増幅処理された電気信号は、例えばマイクロホンユニット１が実装される図示しない実装基板の音声処理部に出力されて処理される。
【００３７】
なお、本実施形態においては、ＭＥＭＳチップ１４及びＡＳＩＣ１５は、いずれも基板１２にフリップチップ実装される。そして、ＭＥＭＳ１４とＡＳＩＣ１５とは基板１２に形成される配線パターン１２１によって電気的に接続されている。なお、本実施形態においては、ＭＥＭＳチップ１４及びＡＳＩＣ１５をフリップチップ実装する構成としているがこの構成に限られる趣旨ではなく、例えばワイヤボンディングを用いて実装する構成等としても構わない。
【００３８】
トップケース１３は、図２に示すように平面視略矩形状の外形をしており、その天板１３１には平面視略楕円形状の２つの音孔１３２、１３３が形成されている。図７（トップケース１３を裏側から見た図）に示すように、トップケース１３の内部側には、略直方体状の第１空間部１３４と、略楕円柱形状の第２空間部１３５とが形成されている。
【００３９】
なお、トップケース１３の幅（Ｘ方向の長さ）と奥行き（Ｙ方向の長さ）とは基板１２のサイズ（Ｘ方向及びＹ方向のサイズ）とほぼ等しく形成されている。すなわち、トップケース１３の外形は、ボトムケース１１の空間部１１３の幅及び奥行きとほぼ等しくなっている。
【００４０】
また、トップケース１３は樹脂で形成するのが好ましい。更には、マイクロホンユニット１を音声入力装置の実装基板（図示せず）にリフロー実装する場合を想定して、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より好ましい。
【００４１】
ボトムケース１１に、ＭＥＭＳチップ１４及びＡＳＩＣ１５が搭載された基板１２を嵌め込み、次いで、トップケース１３を基板１２に被せるようにボトムケース１１に嵌め込むとマイクロホンユニット１が得られる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、ボトムケース１１の電極端子１１５と基板１２の裏面側に形成される回路パターン（電極端子）とは半田接合もしくは導電ペースト等により電気接合されている。基板１２の上面側に形成される回路パターンと裏面側に形成される回路パターンとは基板１２の中を通る貫通配線（図示せず）により電気的に接続されている。また、基板１２とトップケース１３とは接着剤によって接合されている。更に、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、ボトムケース１１にトップケース１３を嵌め込んだ後、ボトムケース１１とトップケース１３の間の隙間を覆うように、ボトムケース１３の側面上部には図１に示すように封止樹脂１８が接着される。封止樹脂としては、例えばエポキシ系の樹脂等が使用される。
【００４３】
次に、主に図３を参照して、本実施形態のマイクロホンユニット１の構成について更に詳しく説明する。図３に示すように、基板１２上にトップケース１３が載置されることによって、トップケース１３と基板１２との間に内部空間１３４（上述のトップケース１３の第１空間部と同じ符号としている）が形成される。そして、この内部空間１３４には、ＭＥＭＳチップ１４とＡＳＩＣ１５とが配置されている。
【００４４】
内部空間１３４は、トップケース１３の天板１３１（図２参照）に形成される第１音孔１３２を介して外部空間とつながっている。すなわち、マイクロホンユニット１の外部で発生した音声は、第１音孔１３２及び内部空間１３４を経てＭＥＭＳチップ１４が有する振動膜１４２の上面（第１の面）１４２ａ（図５参照）に到達するようになっている。この意味で、内部空間１３４と第１音孔１３２とは音道（第１の音道１６）を形成していると言える。
【００４５】
上述のように、基板１２には２つの開口１２２、１２３が形成される。このうち、第１の開口１２２は、トップケース１３を基板１２に被せた場合に、トップケース１３の第２空間部１３５とボトムケース１１に形成される溝部１１４とが連通するように設けられている。第１の開口１２２は、トップケース１３の第２音孔１３３と同一形状、同一サイズとされている。そして、トップケース１３が基板１２に被せられた場合に、第１空間部１３５の側面と、第１の開口１２２の側面とが面一となって溝部１１４へと連通するようになっている。
【００４６】
基板１２に形成される第２の開口１２３は、基板１２上に実装されるＭＥＭＳチップ１４の振動膜１４２と、ボトムケース１１の溝部１１４とが連通するように形成されている。第２の開口１２３は、振動膜１４２の振動部分に合わせたサイズ及び形状（平面視略円形状）とされている。
【００４７】
なお、ボトムケース１１の溝部１１４は、基板１２がボトムケース１１に収容保持された時点で、基板１２の第１の開口１２２及び第２の開口１２３と連通するように、その幅（Ｘ方向の長さ；図２参照））が決められている。また、ボトムケース１１の溝部１１４の奥行き（Ｙ方向の長さ；図２参照）は、振動膜１４２の振動部分の直径よりも大きくなるように形成されている。
【００４８】
以上より、マイクロホンユニット１の外部で発生した音声は、第２音孔１３３、第２空間部１３５、第１の開口１２２、溝部１１４及び第２の開口１２３を経てＭＥＭＳチップ１４が有する振動膜１４２の下面（第２の面）１４２ｂ（図５参照）に到達するようになっている。この意味で、第２音孔１３３、第２空間部１３５、第１の開口１２２、溝部１１４及び第２の開口１２３は、音道（第２の音道１７）を形成していると言える。
【００４９】
なお、音波が第１音孔１３２から振動膜１４２の上面１４２ａへと至る時間と、音波が第２音孔１３３から振動膜１４２の下面１４２ｂへと至る時間と、が同じとなるように第１の音道１６と第２の音道１７とは形成されている。第１の音道１６と第２の音道１７とを形成する空間の容積は３０ｍｍ3以下が好ましく、更には１０ｍｍ3以下（例えば７〜８ｍｍ3程度）が好ましい。また、第１の音道１６と第２の音道１７とを形成する空間の容積は、両者の容積が±３０％以内の差で等しくなるように形成されることが好ましい。
【００５０】
また、第１音孔１３２及び第２音孔１３３はφ０．５ｍｍの円の面積以上で、かつ、両者は同一形状で形成されることが好ましく、そのように楕円の長手方向の長さ（図２のＹ方向）と短手方向の長さ（図２のＸ方向）が決められている。音響特性の劣化を防止するために、音道の幅は０．１ｍｍ以上とするのが好ましく、前述の短手方向の長さは０．１ｍｍ以上とするのが好ましい。なお、同様の意味で、ボトムケース１１に設ける溝部１１４の深さｄ（図３参照）は０．１ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００５１】
ところで、第１音孔１３２及び第２音孔１３３は必ずしも平面視略楕円形状（長孔形状）である必要はなく、その構成は変更可能であり、例えば略円形状等としても構わない。ただし、本実施例のように長軸が、第１音孔１３２及び第２音孔１３３の並び方向に対して垂直となるような長孔形状とした方がマイクロホンユニット１のサイズを小型化しやすく、音響特性的にも有利であるために、長孔形状とするのが好ましい。
【００５２】
第１音孔１３２と第２音孔１３３との中心間距離Ｌについて述べておく。第１音孔１３２と第２音孔１３３との距離が近すぎると振動膜１４２の上面１４２ａと下面１４２ｂに加わる音圧の差が小さくなって振動膜１４２の振幅が小さくなり、ＡＳＩＣ１５から出力される電気信号のＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比）が悪くなる。このため、第１音孔１３２と第２音孔１３２との間の距離はある程度大きいのが好ましい。一方で、第１音孔１３２と第２音孔１３３との中心間距離Ｌが大きく成りすぎると、音源から発せられた音波が、第１音孔１３２及び第２音孔１３３を通って振動膜１４２に到達するまでの時間差すなわち位相差が大きくなり、雑音除去性能が低下してしまう。このため、第１音孔１３２と第２音孔１３３との中心間距離Ｌは、４ｍｍ以上６ｍｍ以下とするのが好ましく、更には５ｍｍ程度が好ましい。
【００５３】
次に、マイクロホンユニット１の動作について説明する。動作の説明に先立って音波の性質について述べておく。音波の音圧（音波の振幅）は、音源からの距離に反比例する。そして、音圧は、音源に近い位置では急激に減衰し、音源から離れる程、なだらかに減衰する。
【００５４】
例えば、マイクロホンユニット１を接話型の音声入力装置に適用する場合、ユーザの音声はマイクロホンユニット１の近傍で発生する。そのため、ユーザの音声は、第１音孔１３２と第２音孔１３３との間で大きく減衰し、振動膜１４２の上面１４２ａに入射する音圧と、振動膜１４２の下面１４２ｂに入射する音圧との間には、大きな差が現れる。
【００５５】
一方、背景雑音等の雑音成分は、ユーザの音声に比べて音源がマイクロホンユニット１から遠い位置に存在する。そのため、雑音の音圧は、第１音孔１３２と第２音孔１３３との間でほとんど減衰せず、振動膜１４２の上面１４２ａに入射する音圧と、振動膜１４２の下面１４２ｂに入射する音圧との間には、ほとんど差が現れない。
【００５６】
マイクロホンユニット１の振動膜１４２は、第１音孔１３２と第２音孔１３３に同時に入射する音波の音圧差によって振動する。上述のように、振動膜１４２の上面１４２ａと下面１４２ｂに入射する雑音の音圧の差は非常に小さいために、振動膜１４２で打ち消される。これに対して、振動膜１４２の上面１４２ａと下面１４２ｂに入射するユーザ音声の音圧の差は大きいために、ユーザ音声は振動膜１４２で打ち消されずに振動膜１４２を振動させる。
【００５７】
このことから、マイクロホンユニット１によると、振動膜１４２はユーザの音声のみによって振動しているとみなすことができる。そのため、マイクロホンユニット１のＡＳＩＣ１５から出力される電気信号は、雑音（背景雑音等）が除去された、ユーザ音声のみを示す信号とみなすことができる。すなわち、本実施形態のマイクロホンユニット１によると、簡易な構成で、雑音が除去されたユーザ音声のみを示す電気信号を取得することが可能である。
【００５８】
以上に示したように、本実施形態のマイクロホンユニット１は、従来にない構成としてボトムケース１１を用意して、基板１２とトップケース１３をボトムケース１３に収容保持する構成となっている。この構成の場合、基板１２とトップケース１３をボトムケース１１に嵌め込むだけで両者の位置関係を所望の関係とすることができる。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。
【００５９】
（音声入力装置）
図８は、本実施形態のマイクロホンユニットが適用される音声入力装置の実施形態の概略構成を示す図である。図９は、図８のＣ−Ｃ位置における概略断面図である。図８及び図９を参照して、マイクロホンユニット１が適用される音声入力装置２の構成について説明する。ここでは、音声入力装置２が携帯電話である場合を例に説明するが、音声入力装置が携帯電話に限られないのは勿論である。
【００６０】
図８に示すように、音声入力装置２の筐体２１の下部側には２つの音孔２１１、２１２が設けられており、この音孔２１１、２１２を介してユーザの音声が筐体２１内部に配置されるマイクロホンユニット１に入力されるようになっている。音声入力装置２に配置されるマイクロホンユニット１は、図８及び図９に示されるように、電磁波ノイズによる影響を抑制するための導電性のシールドカバー１９が被された状態となっている。ここでは、シールドカバー１９が被せられた状態のマイクロホンユニットを符号１で示している。
【００６１】
なお、シールドカバー１９は電磁的シールド機能を有する材料で形成されれば良く、例えば、コバール（鉄にニッケル、コバルトを配合した合金；成分例は重量％で、Ｎｉ２９％、Ｃｏ１７％、Ｓｉ０．２％、Ｍｎ０．３％、Ｆｅ５３．５％）、４２アロイ（Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金）などの金属材料で形成される。
【００６２】
シールドカバー１９は、天板１９１と４つの側壁１９２で囲まれた空間を内側に有する。そして、トップケース１３の上から被せられて、基板１２及びトップケース１３を収容保持するボトムケース１１ごとまとめてシールドカバー１９内側の空間に収容している。本実施形態では、シールドケース１９の内側空間の幅（図９の左右方向の長さ）と奥行き（図９の紙面と垂直な方向の長さ）は、ボトムケース１１の幅と奥行きと略同一とされている。このため、シールドケース１９をトップケース１３の上から嵌め込むだけでシールドケース１９は保持されるようになっている。また、シールドケース１９は、トップケース１３に被せられた状態で側壁１９２の下端１９２ａがボトムケース１１の下面１１ａと略同一となるように形成されている。
【００６３】
シールドカバー１９には、２つの音孔１９３、１９４が形成されている。詳細には、この２つの音孔１９３、１９４はそれぞれトップケース１３に形成される２つの音孔１３２、１３３と重なるように形成されている。また、マイクロホンユニット１は、シールドカバー１９に形成される２つの音孔１９３、１９４が、それぞれ筐体２１に形成される２つの音孔２１１、２１２と重なるように配置されている。このため、筐体２１の外部で発生した音声が、マイクロホンユニット１が備える２つの音道１６、１７を通って振動膜１４２の上面１４２ａ及び下面１４２ｂ（いずれも図５参照）に到達するようになっている。
【００６４】
なお、本実施形態の音声入力装置２においては、筐体２１とマイクロホンユニット１との間には弾性体２２が配置されている。弾性体２２には、筐体２１の外部で発生した音声が、マイクロホンユニット１が備える２つの音道１６、１７を通って振動膜１４２の上面１４２ａ及び下面１４２ｂに到達するように、開口２２１、２２２が形成されている。この弾性体２２は必ずしも設ける必要はない。しかし、弾性体２２を介してマイクロホンユニット１を筐体２１に配置することにより、筐体２１の振動がマイクロホンユニット１に伝わり難くなって、マイクロホンユニット１の動作精度を高められる。このため、本実施形態のように弾性体２２を設けるのが好ましい。
【００６５】
図９に示すように、筐体２１内に配置されるマイクロホンユニット１は、筐体２１内に設けられる実装基板２３に実装される。実装基板２３は、マイクロホンユニット１に電力を供給したり、マイクロホンユニット１から出力される電気信号を処理したりするように構成されている。
【００６６】
マイクロホンユニット１は、実装基板２３にリフロー実装（例えば２５０℃等で処理）される。これにより、マイクロホンユニット１のボトムケース１１に形成される電極端子１６（図４参照）と実装基板２３に形成される回路パターンとは半田接合もしくは導電性ペースト等により接合されて、電気的に接続されている。また、シールドケース１９の側面下端１９２ａと実装基板２３に形成されるグランド（ＧＮＤ）とは半田接合されて、電気的に接続されている。これにより、シールドカバー１９は電磁波ノイズをシールドする。
【００６７】
本実施形態のマイクロホンユニット１が適用される音声入力装置２の概略構成は以上のようであるが、以下、このような構成とすることによる効果を説明する。
【００６８】
マイクロホンユニット１を実装基板２３に実装する場合、上述のように高温（例えば２００〜２５０℃程度）でリフロー実装する。このような高温で処理する場合、マイクロホンユニット１を構成する各部は熱膨張する。この点、上述のように、従来のマイクロホンユニット１００（図１１参照）においては、金属で形成されるシールドカバーと非金属で形成される基板（ＭＥＭＳチップが実装される基板）との熱膨張係数が大きく異なるために、基板に歪みが生じてＭＥＭＳチップに応力が加わる場合があった。そして、この応力によってＭＥＭＳチップが破損する場合があった。
【００６９】
しかしながら、本実施形態のマイクロホンユニット１では、基板１２が例えばＬＣＰ等の樹脂で形成されるボトムケース１１で保持されている。この場合、ボトムケース１１が緩衝材として機能して、シールドカバー１９が金属、基板１２が非金属で形成されているにもかかわらず、リフロー実装時に基板１２に歪みが生じにくくなる。このため、本実施形態の音声入力装置２では、リフロー実装時に、基板１２に実装されるＭＥＭＳチップ１４に加わる応力を低減でき、組み立て時に特性不良が発生する可能性を低減できる。すなわち、本実施形態の音声入力装置２は歩留まり良く製造できると言える。
【００７０】
（その他）
以上に示した実施形態は一例であり、本発明のマイクロホンユニット及び音声入力装置は以上に示した実施形態の構成に限定されるものではない。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の構成について種々の変更を行っても構わない。
【００７１】
例えば、以上に示した実施形態では、トップケース１３をＬＣＰ等の樹脂で形成し、その上からシールドカバー１９を被せて電磁波ノイズをシールドする構成とした。しかし、この構成に限定されない。トップケース１３を導電性の電磁波シールド特性を有する部材を含んで形成し、トップケース１３を基板１２に形成されるＧＮＤと電気的に接続する構成としても良い。この場合、トップケース１３の上から更にシールドカバー１９を被せる必要がない。そして、この場合でも、上述したマイクロホンユニットの組み立て時の作業効率を向上できるという効果を得られる。
【００７２】
しかし、この構成の場合には、音声入力装置の実装基板にマイクロホンユニットを実装する場合にＭＥＭＳチップに応力が加わって特性不良が生じる可能性が高くなる。このため、本実施形態のように、トップケース１３とは別にシールドカバー１９を設けて、基板１２とシールドカバー１９とが直接接続されない（両者が離れている）構成とするのが好ましい。
【００７３】
また、以上に示した実施形態では、振動膜（振動板）１４２が、その上面１４２ａと下面１４２ｂとに加わる音圧の差で振動する構成のマイクロユニットである場合を示した。しかし、本発明が適用されるマイクロホンユニットの構成は、本実施形態の構成に限定されない。例えば、図１０に示すように、振動板（ＭＥＭＳチップ１４に備えられる）が振動板の片面にのみ加わる音圧で振動する構成のマイクロホンユニットであっても構わない。この構成の場合には、ボトムケース１１に、本実施形態のような溝部１１４を設ける必要がなく、音道も１つで良い。
【００７４】
また、以上に示した実施形態では、マイクロホンユニット１がボトムケース１１を備える構成とした。しかし、基板１２とトップケース１３のうち、少なくとも基板１２を保持する保持部材を備える構成とすれば、組み立て時の作業効率を向上でき、例えば図１１に示すような構成等としても構わない。
【００７５】
図１１では、ボトムケース１１の代わりに基板１２を挟み込んで保持する保持部材１１´を設ける構成としている。この場合でも、トップケース１３は保持部材１１´によって嵌め込み位置をガイドされ、面倒な位置調整を行うことなくトップケース１３の取り付けができる。すなわち、マイクロホンユニットの組み立て時の作業効率を従来に比べて向上できる。そして、保持部材１１´を設けているために、シールドカバー１９をトップケース１３の上から被せる場合に、図１１に示すように基板１２とシールドカバー１９（マイクロホンユニットが実装される実装基板のＧＮＤと接続される）とが接続されない構成とし易い。そして、この構成であれば、マイクロホンユニットの音声入力装置へのリフロー実装時において、保持部材１１´が緩衝材として作用するために、ＭＥＭＳチップ１４の特性不良が生じる可能性を低減できる。
【００７６】
また、以上に示した実施形態では、ＭＥＭＳチップ１４とＡＳＩＣ１５とは別チップで構成したが、ＡＳＩＣ１５に搭載される集積回路はＭＥＭＳチップ１４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。
【００７７】
また、以上に示した実施形態では、音声を電気信号に変換するためのマイクロホンチップが、半導体製造技術を利用して形成されるＭＥＭＳチップ１４である構成としたが、本実施形態の構成に限定される趣旨ではない。また、以上の実施形態では、マイクロホンユニット１が備えるマイクロホンチップ（本実施形態のＭＥＭＳチップ１４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。
【００７８】
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性あるのは勿論である。また、本発明が適用される音声入力装置として、携帯電話以外に、例えば、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が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、例えば携帯電話やトランシーバ等の音声通信機器、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、録音機器等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】は、本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略斜視図である。
【図２】は、本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す分解斜視図である。
【図３】は、図１におけるＡ−Ａ位置の概略断面図である。
【図４】は、図２におけるＢ−Ｂ位置の概略断面図である。
【図５】は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるＭＥＭＳチップの構成を示す概略断面図である。
【図６】は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるＡＳＩＣの回路構成を説明するための図である。
【図７】は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるトップケースを裏面側から見た場合の構成を示す概略平面図である。
【図８】は、本実施形態のマイクロホンユニットが適用される音声入力装置の実施形態の概略構成を示す図である。
【図９】は、図８のＣ−Ｃ位置における概略断面図である。
【図１０】は、本発明が適用されるマイクロホンユニットの別形態を説明するための概略断面図である。
【図１１】は、本発明が適用されるマイクロホンユニットの別形態を説明するための概略断面図である。
【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。
【符号の説明】
【００８１】
１  マイクロホンユニット
２  音声入力装置
１１  トップケース（保持部材）
１１´  保持部材
１２  基板
１３  トップケース（カバー部材）
１４  ＭＥＭＳチップ
１６  第１の音道
１７  第２の音道
１９  シールドカバー
２３  実装基板
１１１  底面
１１２  側面
１１３  空間部
１１４  溝部
１３２  第１音孔
１３３  第２音孔
１３４  内部空間
１４２  振動膜（振動板）
１４２ａ  振動膜の上面（第１の面）
１４２ｂ  振動膜の下面（第２の面）
１９３、１９４  シールドカバーの音孔
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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