(57)【要約】【課題】マイクロフォンチップに対する電磁波の影響を低減しながら、マイクロフォンチップに向けて伝播する圧力変動に対する音響抵抗も低減できるようにする。【解決手段】中空の空洞部Ｓ１を有するハウジング３と、圧力変動を検出するダイヤフラム３３Ｂを備えてハウジング３を構成する基板９のうち空洞部Ｓ１内の上面９ａに搭載されたマイクロフォンチップ５とを備え、基板９には、その厚さ方向に貫通する音響孔２１が形成され、マイクロフォンチップ５は、ダイヤフラム３３Ｂを音響孔２１に対向させて音響孔２１の空洞部Ｓ１側の開口を塞ぐように基板９の上面９ａに搭載され、基板９の下面９ｂに、当該下面９ｂから厚さ方向に窪むと共に音響孔２１の周縁から基板９の面方向に連ねて延びる窪み部２３、及び、音響孔２１及び窪み部２３の周囲を囲む環状の導電性パッド２５を形成したマイクロフォンパッケージ１を提供する。【選択図】図１
2010166307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の空洞部を有するハウジングと、圧力変動を検出するダイヤフラムを有すると共に前記ハウジングを構成する基板のうち前記空洞部内の上面に搭載されたマイクロフォンチップとを備え、
前記基板には、その厚さ方向に貫通する音響孔が形成され、
前記マイクロフォンチップは、前記ダイヤフラムを前記音響孔に対向させて前記音響孔の前記空洞部側の開口を塞ぐように前記基板の上面に搭載され、
前記基板の下面には、当該下面から前記厚さ方向に窪むと共に前記音響孔の周縁から前記基板の面方向に連ねて延びる窪み部、及び、前記音響孔及び前記窪み部の周囲を囲む環状の導電性パッドが形成されていることを特徴とするマイクロフォンパッケージ。
【請求項２】
前記窪み部が、互いに平行して前記基板の下面に沿う一方向に延びる複数のスリット状凹部によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォンパッケージ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のマイクロフォンパッケージと、これを実装する実装面を有する実装基板とを備え、
当該実装基板には、その厚さ方向に貫通して音響孔を外方に連通させるための連通孔、及び、前記実装面に配されて前記導電性パッドの形状に対応する環状の接合ランドが形成され、
前記基板の下面が前記実装面に対向すると共に前記導電性パッドと前記接合ランドとが半田によって接合された状態で、前記連通孔の前記実装面側の開口が、前記窪み部の形成領域に対向していることを特徴とするマイクロフォンパッケージの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロフォンパッケージ及びその実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロフォンパッケージには、例えば特許文献１のように、ダイヤフラムを有するマイクロフォンチップと、マイクロフォンチップを搭載する回路基板と、回路基板と共にマイクロフォンチップを含む中空の空洞部を形成する蓋体とを備えたものがある。また、この種のマイクロフォンパッケージには、回路基板にその厚さ方向に貫通する貫通孔（音響孔）を形成し、ダイヤフラムが貫通孔に対向するようにマイクロフォンチップを回路基板の上面に搭載して、貫通孔の空洞部側の開口を塞いだものがある。
このマイクロフォンパッケージにおいては、外方から貫通孔を介してマイクロフォンチップに伝播した音響等の圧力変動をダイヤフラムの振動によって検出する。なお、回路基板及び蓋体によって画成される空洞部は、外部に対して密閉されており、ダイヤフラムを振動させるための背部空気室として機能する。
【０００３】
そして、このマイクロフォンパッケージは、例えば、貫通孔が開口する回路基板の下面を実装基板の実装面に対向させると共に、回路基板の下面に形成された接続端子と実装基板の実装面に形成されたランドとを半田によって接合することで、実装基板に実装される。この場合、実装基板には、貫通孔を外方に連通させるための連通孔が実装基板の厚さ方向に貫通して形成されている。したがって、マイクロフォンパッケージが実装基板に実装された状態では、実装基板の連通孔及び回路基板の貫通孔を順番に伝播することでマイクロフォンチップのダイヤフラムに到達する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００１８８６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のマイクロフォンパッケージにおいて、連通孔及び貫通孔が回路基板及び実装基板の厚さ方向に重なっていると、太陽光等の電磁波がマイクロフォンチップのダイヤフラムに到達しやすく、その結果、マイクロフォンチップの特性に悪影響を与える問題がある。
従来では、このような太陽光等の侵入を防止するために、不織布等の環境フィルタ（環境バリア）を貫通孔に設けることも考えられているが、環境フィルタの設置はマイクロフォンパッケージの製造工程を複雑化させるため面倒である。
【０００６】
また、回路基板の下面と実装基板の実装面との間には、接続端子とランドとを接合する半田によって間隙が生じるため、連通孔及び貫通孔を回路基板や実装基板の面方向に互いにずらして太陽光等の侵入を防止することも考えられる。しかしながら、この構成では半田による間隙が小さいために、音響等の圧力変動に対する音響抵抗が高くなる、すなわち、音響等の圧力変動がダイヤフラムに到達するまでの間に大きく減衰してしまう、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、別途部材を設けることなく、マイクロフォンチップに対する電磁波の影響を低減しながら、音響抵抗も低減できるマイクロフォンパッケージ及びその実装構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のマイクロフォンパッケージは、中空の空洞部を有するハウジングと、圧力変動を検出するダイヤフラムを有すると共に前記ハウジングを構成する基板のうち前記空洞部内の上面に搭載されたマイクロフォンチップとを備え、前記基板には、その厚さ方向に貫通する音響孔が形成され、前記マイクロフォンチップは、前記ダイヤフラムを前記音響孔に対向させて前記音響孔の前記空洞部側の開口を塞ぐように前記基板の上面に搭載され、前記基板の下面には、当該下面から前記厚さ方向に窪むと共に前記音響孔の周縁から前記基板の面方向に連ねて延びる窪み部、及び、前記音響孔及び前記窪み部の周囲を囲む環状の導電性パッドが形成されていることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明のマイクロフォンパッケージの実装構造は，前記マイクロフォンパッケージと、これを実装する実装面を有する実装基板とを備え、当該実装基板には、その厚さ方向に貫通して音響孔を外方に連通させるための連通孔、及び、前記実装面に配されて前記導電性パッドの形状に対応する環状の接合ランドが形成され、前記基板の下面が前記実装面に対向すると共に前記導電性パッドと前記接合ランドとが半田によって接合された状態で、前記連通孔の前記実装面側の開口が、前記窪み部の形成領域に対向していることを特徴とする。
【００１０】
このようにマイクロフォンパッケージを実装基板に実装した状態においては、音響孔の下面側の開口と連通孔の実装面側の開口とが、互いに基板や実装基板の面方向にずらして配され、基板や実装基板の厚さ方向には重ならない。その結果、音響孔の下面側の開口が実装基板によって覆われることになり、太陽光等のように直進性の高い電磁波がダイヤフラムに到達することを防止できる。
また、この実装状態においては、導電性パッドと接合ランドとを接合する半田によって、基板の下面と実装基板の実装面との間に間隙が生じる。したがって、音響等の圧力変動は、外方から連通孔及び回路基板と実装基板との間隙を介して音響孔内に伝播することで、マイクロフォンチップに到達する。
【００１１】
ここで、回路基板と実装基板との間隙のうち音響孔及び連通孔が開口する領域（一の間隙領域）は、環状の導電性パッドと接合ランドとを接合する半田によっての他の間隙領域と区画されているため、外方からの圧力変動が他の間隙領域に漏れ出すことを防止できる。
そして、この一の間隙領域は窪み部によって広げられているため、音響孔から連通孔に向けて一の間隙領域を伝播する圧力変動に対する一の間隙領域の音響抵抗を低減して、この圧力変動がダイヤフラムに到達するまでの間に減衰することを抑制できる。
【００１２】
なお、前記マイクロフォンパッケージにおいては、前記窪み部が、互いに平行して前記基板の下面に沿う一方向に延びる複数のスリット状凹部によって構成されていてもよい。
この場合には、圧力変動が伝播する一の間隙領域が、主に複数のスリット状凹部によって分割して形成されることになるため、外方から連通孔に入り込んだ塵埃が間隙を介して音響孔に到達することを防止できる。すなわち、ダイヤフラムを塵埃から保護することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ハウジングに形成された音響孔にダイヤフラムを対向させるようにマイクロフォンチップを設けても、マイクロフォンチップに対する電磁波の影響を低減しながら、外方からダイヤフラムに向かう圧力変動に対する音響抵抗も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の一実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す側断面図である。
【図２】図１のマイクロフォンパッケージを構成する回路基板をその下面側から見た状態を示す平面図である。
【図３】図１のマイクロフォンパッケージを実装基板に実装した状態を示す側断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す側断面図である。
【図５】図４のマイクロフォンパッケージを構成する回路基板をその下面側から見た状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜３を参照して本発明の一実施形態に係るマイクロフォンパッケージについて説明する。図１，２に示すように、この実施形態に係るマイクロフォンパッケージ１は、中空の空洞部Ｓ１を有するハウジング３と、空洞部Ｓ１内に配されたマイクロフォンチップ５及びＬＳＩチップ７とを備えている。
ハウジング３は、略板状に形成されて上面９ａにマイクロフォンチップ５及びＬＳＩチップ７を搭載する回路基板（基板）９と、回路基板９の上面９ａの周縁に立設された略環状の側壁部材１１と、側壁部材１１の環状の先端面に固定された板状の天板部材１３とから構成されている。なお、天板部材１３は、回路基板９及び側壁部材１１によって画成される凹部の開口を閉塞しており、これによって空洞部Ｓ１が形成されている。
【００１６】
回路基板９は、その内部に電気的な配線部（不図示）を設けた所謂多層配線基板によって構成されており、上面９ａに露出する上記配線部が直接あるいはワイヤー（不図示）等を介してＬＳＩチップ７と電気接続されるようになっている。この回路基板９には、その厚さ方向に貫通する音響孔２１が形成されており、回路基板９の上面９ａ及び下面９ｂに開口している。
また、回路基板９には、その下面９ｂから厚さ方向に窪むと共に下面９ｂに開口する音響孔２１の周縁から回路基板９の面方向に連ねて延びる窪み部２３が形成されている。なお、本実施形態において、窪み部２３は、互いに平行して回路基板９の下面９ｂに沿う一方向に延びる複数のスリット状凹部２４によって構成されている。
さらに、回路基板９の下面９ｂには、マイクロフォンチップ５を外部に電気接続するための複数の外部接続パッド２５〜２８が露出して形成されている。これら外部接続パッド２５〜２８の１つは、接地用のグランド接続パッド（導電性パッド）２５をなしており、音響孔２１及び窪み部２３を一括して囲む平面視矩形の環状に形成されている。
【００１７】
マイクロフォンチップ５は、厚さ方向に貫通する内孔３１ａを形成してなる環状の支持部３１と、支持部３１の内孔３１ａを覆うように設けられて音響等の圧力変動を振動により検出する音響検出部３３とを備えている。音響検出部３３は、支持部３１の内孔３１ａを覆うように設けられた略板状の固定電極３３Ａと、固定電極３３Ａと支持部３１の厚さ方向に所定の間隔をもって対向配置されて圧力変動に応じて振動するダイヤフラム３３Ｂとを備えている。すなわち、マイクロフォンチップ５は、ダイヤフラム３３Ｂの振動を電気信号に変換する所謂音圧センサチップを構成している。
そして、マイクロフォンチップ５は、ダイヤフラム３３Ｂが内孔３１ａを介して音響孔２１に対向するように、また、音響孔２１の上面９ａ側の開口を塞ぐように、不図示のダイボンド材によって回路基板９の上面９ａに固定されている。この固定状態においては、ハウジング３の空洞部Ｓ１が外部に対して密閉され、ダイヤフラム３３Ｂを振動させるための背部空気室として機能する。
【００１８】
ＬＳＩチップ７は、例えばマイクロフォンチップ５からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのＡ／Ｄ変換器、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等を含んで構成されている。
このＬＳＩチップ７は、マイクロフォンチップ５と同様に、不図示のダイボンド材によって回路基板９の上面９ａに固定されている。また、ＬＳＩチップ７は、ワイヤー（不図示）や回路基板９の内部に設けられた配線部（不図示）によってマイクロフォンチップ５と電気接続されている。したがって、マイクロフォンチップ５は、ＬＳＩチップ７を介して回路基板９に電気接続されることになる。
【００１９】
次に、上記構成のマイクロフォンパッケージ１の実装構造について説明する。
図３に示すように、マイクロフォンパッケージ１を実装する実装基板４１には、その厚さ方向に貫通して音響孔２１を外方に連通させるための連通孔４３が形成されている。また、実装基板４１の実装面４１ａには、マイクロフォンパッケージ１の複数の外部接続パッド２５〜２８を半田５１によって個別に接合する複数の接合ランド４５〜４８が形成されている。
これら複数の接合ランド４５〜４８の平面視形状及び相対的な配置は、図２に示す複数の外部接続パッド２５〜２８の各平面視形状及び配置に対応している。例えば、グランド接続パッド２５を接合するグランド接合ランド４５は、グランド接続パッド２５と同様に、平面視矩形の環状に形成されている。また、グランド接合ランド４５は連通孔４３の周囲を囲むように形成されている。
【００２０】
そして、マイクロフォンパッケージ１は、回路基板９の下面９ｂを実装基板４１の実装面４１ａに対向させた状態で、半田５１により複数の外部接続パッド２５〜２８を複数の接合ランド４５〜４８に個別に接合することで、実装基板４１に実装される。
この状態においては、連通孔４３の実装面４１ａ側の開口全体が回路基板９の下面９ｂのうち窪み部２３の形成領域に対向している（図２参照）。すなわち、音響孔２１の下面９ｂ側の開口と連通孔４３の実装面４１ａ側の開口とが、互いに回路基板９や実装基板４１の面方向にずらして配され、回路基板９や実装基板４１の厚さ方向には重ならない。その結果、音響孔２１の下面９ｂ側の開口が実装基板４１によって覆われることになり、太陽光等のように直進性の高い電磁波がダイヤフラム３３Ｂに到達することを防止できる。
【００２１】
また、この状態においては、グランド接続パッド２５とグランド接合ランド４５とを接合する半田５１によって、回路基板９の下面９ｂと実装基板４１の実装面４１ａとの間に間隙が生じる。したがって、音響等の圧力変動は、外方から連通孔４３及び回路基板９と実装基板４１との間隙を介して音響孔２１に伝播することで、マイクロフォンチップ５のダイヤフラム３３Ｂに到達する。
ここで、回路基板９と実装基板４１との間隙のうち音響孔２１及び連通孔４３が開口する領域Ｇ１（以下、一の間隙領域Ｇ１と呼ぶ。）は、グランド接続パッド２５とグランド接合ランド４５とを接合する半田５１によって他の間隙領域と区画されているため、外方からの圧力変動が他の間隙領域に漏れ出すことを防止できる。
そして、一の間隙領域Ｇ１は窪み部２３によって広げられているため、音響孔２１から連通孔４３に向けて一の間隙領域Ｇ１を伝播する圧力変動に対する一の間隙領域Ｇ１の音響抵抗を低減することができ、この圧力変動がダイヤフラム３３Ｂに到達するまでの間に減衰することを抑制できる。
【００２２】
以上説明したように、上記マイクロフォンパッケージ１やその実装構造によれば、ハウジング３に形成された音響孔２１にダイヤフラム３３Ｂを対向させるようにマイクロフォンチップ５を設けても、マイクロフォンチップ５に対する電磁波の影響を低減しつつ、外方からダイヤフラム３３Ｂに向かう圧力変動に対する音響抵抗も低減することができる。
また、窪み部２３が複数のスリット状凹部２４によって構成されることで、圧力変動が伝播する一の間隙領域Ｇ１が、主に複数のスリット状凹部２４によって複数に分割して形成されることになる。このため、外方から連通孔４３に入り込んだ塵埃が、一の間隙領域Ｇ１を通過し難くなり、一の間隙領域Ｇ１を介して音響孔２１に到達することを防止できる。すなわち、ダイヤフラム３３Ｂを塵埃から保護することができる。
【００２３】
なお、上記実施形態において、窪み部２３は、複数のスリット状凹部２４によって構成されるとしたが、少なくとも回路基板９の下面９ｂから窪むと共に音響孔２１の周縁から回路基板９の面方向に連ねて延びていればよい。したがって、窪み部２３は、例えばスリット状凹部２４よりも幅広に形成された１つの凹部のみによって構成されてもよい。
また、窪み部２３は、音響孔２１の周縁から下面９ｂに沿って一方向に延びることに限らず、例えば図４，５に示すように、音響孔２１の周縁からその径方向外側に連ねて延びるように形成されていてもよい。この図示例においては、グランド接続パッド２５が窪み部２３の外縁形状に倣って平面視円環状に形成されている。
【００２４】
なお、図４，５に示す構成では、例えば、天板部材１３にその厚さ方向に貫通して音響孔として機能する貫通孔を形成してもよい。この場合には、空洞部Ｓ１が天板部材１３の貫通孔を介して外方に連通するため、音響等の圧力変動は、天板部材１３の貫通孔を介して空洞部Ｓ１に伝播する圧力変動がダイヤフラム３３Ｂに到達することで検出される。
そして、この構成のマイクロフォンパッケージは、連通孔４３が形成されていない実装基板４１に上記実施形態と同様に実装すればよい。この実装状態においては、マイクロフォンチップ５の内孔３１ａ、回路基板９の音響孔２１及び窪み部２３、実装基板４１の実装面４１ａ、並びに、回路基板９のグランド接続パッド２５を実装基板４１に接合させる半田５１によって画成される空間部が外部に対して密閉され、ダイヤフラム３３Ｂを振動させるための背部空気室として機能する。この構成では、窪み部２３が形成されることで、空間部の容積拡大を図ることができる。これにより、音響等の圧力変動に基づくダイヤフラム３３Ｂの振動が、空間部内の圧力上昇によって阻害されることを防止できる。すなわち、音響等の圧力変動を検出するマイクロフォンチップ５のＳ／Ｎ比が小さくなることを防止できる。
【００２５】
また、マイクロフォンチップ５は、ダイヤフラム３３Ｂが支持部３１の内孔３１ａを介して音響孔２１に対向するように回路基板９に搭載されるとしたが、少なくともダイヤフラム３３Ｂが音響孔２１に対向すると共に音響孔２１の上面９ａ側の開口を塞ぐように配されていればよい。したがって、マイクロフォンチップ５は、これを図示例の状態から上下逆にして上面９ａに搭載されてもよい、すなわち、支持部３１の内孔３１ａが空洞部Ｓ１に開口するように搭載されてもよい。
【００２６】
さらに、回路基板９の下面９ｂに形成されて音響孔２１及び窪み部２３の周囲を囲む環状の導電性パッド２５は、マイクロフォンチップ５やＬＳＩチップ７を接地させるための接地用のグランド接続パッド２５として形成されているが、少なくとも半田５１を介して実装基板４１に形成された環状の接合ランド４５に接合できればよく、特にマイクロフォンチップ５やＬＳＩチップ７に電気接続されなくてもよい。
【００２７】
また、ハウジング３は、回路基板９、天板部材１３及び側壁部材１１の３つにより構成されるとしたが、これに限ることはない。例えば、上記実施形態の側壁部材１１は、回路基板９と共に多層配線基板をなすように上記実施形態の回路基板９と一体に形成されるとしてもよいし、天板部材１３と共に回路基板９の上面９ａを覆う蓋体部材をなすように、天板部材１３と一体に形成されるとしても構わない。
さらに、上記実施形態においては、ＬＳＩチップ７を搭載したマイクロフォンパッケージ１について述べたが、これに限ることはなく、少なくともマイクロフォンチップ５を搭載したマイクロフォンパッケージに適用することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１…マイクロフォンパッケージ、３…ハウジング、５…マイクロフォンチップ、９…回路基板（基板）、９ａ…上面、９ｂ…下面、２１…音響孔、２３…窪み部、２４…スリット状凹部、２５…グランド接続パッド（導電性パッド）、３３Ｂ…ダイヤフラム、４１…実装基板、４１ａ…実装面、４３…連通孔、４５…接合ランド、５１…半田、Ｓ１…空洞部
【図１】
2010166307.tif 000003
【図２】
2010166307.tif 000004
【図３】
2010166307.tif 000005
【図４】
2010166307.tif 000006
【図５】
2010166307.tif 000007