(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳマイクロホンにおける、ＭＥＭＳチップＧＮＤ−基板GND間ワイヤ不着／なしの検出を１００％可能にし、スクリーニングすることで品質向上を図る。【解決手段】本発明はコンタクトソケット１に設置された、ＭＥＭＳマイクロホン２のＭＥＭＳチップＧＮＤワイヤ７の不着／なしを検出する為に、交流駆動させた光を高出力ＬＥＤ３から照射させ、その交流駆動周波数のマイクロホン出力レベルが増大すること、ＭＥＭＳチップＧＮＤワイヤ７不着／なしのＭＥＭＳマイクロホンはノイズレベルが増大すると言う二つの要素を利用することで、量産機としての検出が可能となる。また、その検出方法は従来の特性検査と同様な為、光照射と同時にスピーカ４から３波混合波を発生させ、特性検査とワイヤ検査の同時検査が出来る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板上に、ＭＥＭＳマイクロホンチップを実装するとともに、前記マイクロホンチップ上のチップグランド端子を前記実装基板上、あるいは前記実装基板上に搭載された部品の基板グランド端子にボンディングワイヤを介して接続されたＭＥＭＳマイクロホン装置の検査装置であって、
前記ＭＥＭＳマイクロホンチップに光照射を行う光源と、
前記光源により前記ＭＥＭＳマイクロホンチップに光照射のなされた状態で前記チップグランド端子と、前記基板グランド端子との間の出力を検出する検出部とを具備したマイクロホン装置の検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロホン装置の検査装置であって、
前記光源の周波数/出力レベルを調整出来る信号発振部を具備し、
前記信号発振部で規定した周波数/出力レベルの信号を、前記光源により、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップに光を照射させ、出力を測定できるように構成されたマイクロホン装置の検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロホン装置の検査装置であって、
前記光源は、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップをはさんで上下に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）であるマイクロホン装置の検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロホン装置の検査装置であって、
前記ＭＥＭＳマイクロホンチップは、
半導体基板上に、第１の電極としての振動膜と、前記振動膜に固着された誘電体膜と、前記第1の電極に対向して配設された第２の電極とを具備したコンデンサ部と、
前記コンデンサ部の前記第１の電極に接続され、前記コンデンサ部からの信号を増幅する増幅器と、
前記コンデンサ部の第２の電極に接続されるコンデンサ電極端子と、前記増幅器に接続される電圧供給端子と、前記チップグランド端子と、前記増幅器からの出力端子とを備え、
前記光源は、前記コンデンサ部に光照射できるように配置されたマイクロホン装置の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホン装置の検査装置に係り、特にＭＥＭＳマイクロホンのＧ（グランド端子）−Ｇ（グランド端子）間ワイヤ不良の有無の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトレット・コンデンサ・マイクロホン（ＥＣＭ）は、音波によるコンデンサの容量変化を電気信号として検出すると共に、半永久的な分極をもつエレクトレット膜を利用することにより、コンデンサの直流バイアスを不要とした、小型の音響電気変換装置であるが、近年、機械部品を組立てるのではなく、シリコン基板をマイクロ加工して、超小型のコンデンサマイクロホンを形成する技術が提案されている。
【０００３】
いわゆるＭＥＭＳ（微小電気機械システム）素子の製造技術を用いて製造されるシリコンのコンデンサマイクロホンは、「シリコンマイクロホン（あるいは、シリコンマイク）」と呼ばれており、小型化、薄型化が進む携帯電話端末等に搭載するためのＥＣＭの製造技術として注目されている。
【０００４】
ここで、シリコンマイクロホンは、半導体プロセス技術を用いて、シリコン基板を加工することにより製造されるものであるため、通常、シリコン基板を出発材料とし、薄膜プロセスによって形成される。
【０００５】
図６は、ＭＥＭＳマイクロホンＭの一例を示している。このＭＥＭＳマイクロホンＭはシリコン基板上に、半導体製造技術を用いて多数のマイクロホンチップが同時に作りこまれ、最終的に個々に分割されて形成される。図６は、分割された１つのマイクロホンチップの側面図を示している。このＭＥＭＳマイクロホンＭは、例えばｐ型のシリコン基板２１上に、第１の絶縁層２２を介して、振動膜電極２３とエレクトレット膜２４とを有しており、また、その上に、第２の絶縁層２５を介して、音孔２７が形成された固定電極２６を有している。また、振動膜電極２３の背面には、シリコン基板２１をエッチングして、背気室２８が形成されている。
【０００６】
振動膜電極２３は、ｎドープにより導電性をもたせたポリシリコンで形成され、エレクトレット膜２４は、窒化シリコン膜やシリコン酸化膜で形成され、また、固定電極２６は、ｎドープにより導電性をもたせたポリシリコンとシリコン酸化膜やシリコン窒化膜とを積層して形成されている。
【０００７】
このＭＥＭＳマイクロホンＭでは、振動膜電極２３が音圧によって振動すると、振動膜電極２３と固定電極２６とで構成される平板コンデンサの静電容量が変化し、電圧変化として取り出される。
【０００８】
そしてＭＥＭＳマイクロホン装置としては、通常、配線基板上にＭＥＭＳチップ／ＣＭＯＳアンプが実装されて構成されており、その部品間の配線にはワイヤボンディングによりワイヤを貼る構造が多く用いられている。
そのワイヤボンディング実施時のワイヤ不着、ワイヤ切れの確認には現在、目視や画像認識方式が採られているが、検出率１００％には至っていない。
そこで、特性検査の電気的／音響的検出方法を利用してワイヤ不着／なしの検出を合わせて実施する方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−６３５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記方法では、特性検査にて検出できるのは５ヶ所あるワイヤの内、電流なし／出力なしで判別出来る４ヶ所のワイヤのみである。そして、判別不可となる１ヶ所、Ｇ（グランド端子）−Ｇ（グランド端子）間ワイヤは、ボンディング不良などにより、接続不良であったり、またまったくボンディングがなされていなかったり、（不着／なし）でも通常通りの出力が出てしまい、良品との性能的な差違はノイズレベルのみであり、量産用特性検査機での検出は不可能であった。
【００１０】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、マイクロホン装置のＧ−Ｇ間のボンディング不良の有無を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明は、ＭＥＭＳマイクロホンに交流駆動の光を照射すると、その周波数の出力レベルが増大する点、Ｇ−Ｇ間のワイヤ不着によって、ＭＥＭＳマイクロホンはノイズレベルが増大するという二点に着目してなされたもので、量産レベルでのワイヤ検査を実現するものである。
すなわち、本発明は、実装基板上に、ＭＥＭＳマイクロホンチップを実装するとともに、前記マイクロホンチップ上のチップグランド端子を前記実装基板上、あるいは前記実装基板上に搭載された部品の基板グランド端子にボンディングワイヤを介して接続されたＭＥＭＳマイクロホン装置の検査装置であって、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップに光照射を行う光源と、前記光源により前記ＭＥＭＳマイクロホンチップに光照射のなされた状態で前記チップグランド端子と、前記基板グランド端子との間の出力を検出する検出部とを具備したことを特徴とする。
この構成により、光源を付加し、光照射を行なうだけで、従来測定不可能であったチップグランド端子と、基板グランド端子間の出力を簡単に測定することができる。また測定は、周波数特性を検査する特性検査機で検出することができ、従来の特性検査との同時検査が可能である。
また、本発明は、上記ＭＥＭＳマイクロホン装置の検査装置において、前記光源の周波数/出力レベルを調整出来る信号発振部を具備し、前記信号発振部で規定した周波数/出力レベルの信号を、前記光源により、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップに光を照射させ、出力を測定できるように構成されたものを含む。
また、本発明は、上記ＭＥＭＳマイクロホン装置の検査装置において、前記光源は、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップをはさんで上下に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）であるものを含む。
また、本発明は、上記ＭＥＭＳマイクロホン装置の検査装置において、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップは、半導体基板上に、第１の電極としての振動膜と、前記振動膜に固着された誘電体膜と、前記第1の電極に対向して配設された第２の電極とを具備したコンデンサ部と、前記コンデンサ部の前記第1の電極に接続され、前記コンデンサ部からの信号を増幅する増幅器と、前記コンデンサ部の第2の電極に接続されるコンデンサ電極端子と、前記増幅器に接続される電圧供給端子と、チップグランド端子と、前記増幅器からの出力端子とを備え、前記光源は、前記コンデンサ部に光照射できるように配置されたものを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかるＭＥＭＳマイクロホンのＧ−Ｇ間ワイヤ不着／なし検出方法は、交流駆動の光を照射することにより、その周波数の出力レベルで検出ができ、特性検査と同様な為、特性検査との同時検査に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
実施の形態を説明する全図において同一の部材については、同一の符号を用いて説明を省略する。
（実施の形態１）
図1は、本発明の実施の形態1のＭＥＭＳマイクロホン装置を示す図であり、図２は、本発明の実施の形態1のＭＥＭＳマイクロホン装置の検査装置を示す図であり、この検査装置は、図２に示すように、コンタクトソケット1に搭載されたＭＥＭＳマイクロホン装置２のＭＥＭＳマイクロホンチップに光照射を行う２つのＬＥＤ光源３と、前記光源により前記ＭＥＭＳマイクロホンチップに光照射のなされた状態で前記チップグランド端子と、前記基板グランド端子間の出力を検出する検出部とを含む計測ユニット５とを具備している。図１は、このＭＥＭＳマイクロホンの基板実装図を示し、ＭＥＭＳマイクロホン装置は図１においてＭＥＭＳマイクロホン基板６にＭＥＭＳチップ８及び、ＣＭＯＳアンプ９が実装され、各部品間の配線はワイヤ７にてワイヤボンディングにより接続された構成をとる。
そしてこの検査装置では、計測ユニット５は、特性検査用の３波混合波を発生するスピーカ４と、ＬＥＤ光源３と、ＬＥＤ光源３の周波数/出力レベル調整出来る信号発振部（図示せず）とを具備し、この信号発振部で規定した周波数/出力レベルの信号を、前記光源より、前記ＭＥＭＳマイクロホン装置２のＭＥＭＳマイクロホンチップ８に光を照射させ、出力を測定できるように構成される。
【００１４】
この検査装置を用い、光照射しながら、５ヶ所あるワイヤの内、Ｇ−Ｇ間ワイヤ７の不着の有無（以下不着／なし）の検出を行うものである。
以上の様に構成された、ＭＥＭＳマイクロホンのＧ−Ｇ間ワイヤ７の不着／なしの検出方法について、図２を用いて説明する。
【００１５】
まず、図２（ａ）に示すようにコンタクトソケット１にＭＥＭＳマイクロホン装置２を設置し、計測ユニット５を前進させる。
その状態で、図２（ｂ）に示すように高出力ＬＥＤ３から光を照射させ、ＭＥＭＳマイクロホン２の出力を計測し、Ｇ−Ｇ間ワイヤ７不着／なしの判定を実施後、検査完了となり計測ユニット５が後退する。
【００１６】
以上のＧ−Ｇ間ワイヤ７不着／なし検出は、スピーカ４から３波混合波を発生（特性検査用）させ、その周波数特性を検査する特性検査機で検出しており、従来の特性検査との同時検査が可能である。
【００１７】
検査開始（ＭＥＭＳマイクロホン出力の取り込み開始）から検査完了（検査判定完了）までの時間は０．５ｓｅｃ以内であり、Ｇ−Ｇ間ワイヤ７の不着／なし検出をすることによる検査時間の遅延はない。
【００１８】
また、周波数特性とＧ−Ｇ間ワイヤ７不着／なしの同時検査による、検査精度の悪化がないことは確認している。
【００１９】
図３は良品／不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）のＭＥＭＳマイクロホン回路図を示し、本図を持って光により検出できるメカニズムを説明する。ここで（ａ）は良品の場合、（ｂ）は不良品の場合の等価回路を示す図である。
図３（ａ）に示す良品に対し図３（ｂ）に示す不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）回路はＣＭＯＳの入力インピーダンスが低雑音化の為、極めて大きく設計してあり、Ｇ−Ｇ間ワイヤ不着/なしでも寄生容量／バルク・漏れ抵抗１６の発生で入力閉回路が構成され、出力端に信号が表れると考える。
【００２０】
その時、音による影響では信号発生源（振動膜）１７にしか影響なく、マイク出力としては寄生容量／バルク・漏れ抵抗１６が入った事による１ｄＢ程度の違いしか発生しない為、Ｇ−Ｇ間ワイヤ不着/なしの検出は不可能である。
【００２１】
それに対し、光を照射させることによる影響は、ＭＥＭＳチップギャップ容量１４／ＭＥＭＳチップ寄生容量１５／寄生容量／バルク・漏れ抵抗１６に影響し、それぞれを増大させる。また、良品／不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）の違いについては、寄生容量／バルク・漏れ抵抗１６の寄生容量増大とバルク・漏れ抵抗による熱雑音の発生により、良品／不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）とのノイズ出力差が生じ、検出可能となる。
【００２２】
ＭＥＭＳマイクロホンのＧ−Ｇ間ワイヤ不着／なしを検出する方法として、本実施の形態では、５０Ｈｚ駆動の光を照射させ、ＭＥＭＳマイクロホンの５０Ｈｚの出力レベルにて判別する。良品（ワイヤー有り品）においても、同様の傾向はあるが光照射での変化量に差があり判別可能となる。
【００２３】
５０Ｈｚという周波数設定値は特性検査にて検査する７０Ｈｚ／１ｋＨｚ／５ｋＨｚに干渉しづらい周波数である。また、ワイヤ不着／なし検出において周波数が低い方が出力レベルが大きく、良品（ワイヤー有り品）とワイヤ不着／なし品のレベル差も大きい。周波数が低すぎるとサンプリング出来る波形の数が少なくなる為、精度が低下するという要素から導き出した最適値である。
【００２４】
図４は良品/不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）のＭＥＭＳマイクロホン出力レベルを示し、図５はその良品/不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）各１００ヶの出力分布を表す。
以上の図３、図４を用いて、良品/不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）の出力の違いを明確にする。まず、図４は５０Ｈｚ駆動の光照射時のマイクロホンスペクトラムで良品マイクロホン出力レベル１０は５０Ｈｚにおけるノイズ出力レベルである。そのレベルは−５２ｄＢを示している。それに対し、不良品マイクロホン（Ｇ−Ｇ間ワイヤ不着/なし）出力レベル１１は、同じく５０Ｈｚにて−３７ｄＢを示し、１５ｄＢの出力差がある。バラツキについても図５の良品/不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）出力分布で示す通り、良品マイクロホン出力分布１２と不良品マイクロホン（ワイヤ不着）出力分布１３には１０ｄＢ以上の十分な出力差があり、確実な選別が出来る。
【００２５】
本発明の検出方法は、ＭＥＭＳマイクロホンに交流駆動の光を照射することで、量産機でのＧ−Ｇ間のワイヤ不着／なし検出が可能になり、スクリーニングを実施することで品質の向上を図ることができる。また、光照射のための光源を追加するだけで、従来の特性検査と同様に測定を行うことができるため、新たな装置を追加することなく、特性検査機での検査が可能である。また、ワイヤ検出による検査時間の遅延はなく生産性の低下は発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、ＭＥＭＳマイクロホンに交流駆動の光を照射することで、量産機でのＧ−Ｇ間のワイヤ不着／なし検出が可能になることから、携帯電話などの携帯端末をはじめ、ＭＥＭＳマイクロホンを用いた種々のデバイスへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＭＥＭＳマイクロホンの基板実装図
【図２】本発明の実施の形態１におけるＧ−Ｇ間ワイヤ不着／なし検出の動作説明の為のユニット略図
【図３】本発明の実施の形態１における光により良品／不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）を検出できるメカニズムを説明する為のＭＥＭＳマイクロホン回路図
【図４】本発明の実施の形態１における、良品/不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）の出力の違いを明確にする為のスペクトラム
【図５】本発明の実施の形態１における、良品/不良品（Ｇ−Ｇ間ワイヤー不着/なし）の出力分布図
【図６】ＭＥＭＳマイクロホンを示す図
【符号の説明】
【００２８】
１  コンタクトソケット
２  ＭＥＭＳマイクロホン
３  高出力ＬＥＤ
４  スピーカ
５  計測ユニット
６  ＭＥＭＳマイクロホン基板
７  ＭＥＭＳチップＧＮＤ−基板ＧＮＤ間（Ｇ−Ｇ間）ワイヤ
８  ＭＥＭＳチップ
９  ＣＭＯＳアンプ
１０  良品マイクロホン出力レベル
１１  不良品マイクロホン（ワイヤ不着）出力レベル
１２  良品マイクロホン出力分布
１３  不良品マイクロホン（ワイヤ不着）出力分布
１４  ＭＥＭＳチップギャップ容量
１５  ＭＥＭＳチップ寄生容量
１６  寄生容量／バルク・漏れ抵抗
１７  信号発生源（振動膜）
【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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