(57)【要約】【課題】低背化と音響特性の向上との双方を実現できるマイクロフォンを提供する。【解決手段】マイクロフォン１は、主表面１０ａを有するプレート基板１０と、主表面１０ａ上に実装された音響センサと、音響センサに積層された回路素子３０とを備えている。音響センサと回路素子３０との間には中空の空間３７が形成されている。音響センサは、センサ基板２０を含んでいる。センサ基板２０は、プレート基板１０に対向する第１面２０ｂおよび第１面２０ｂとは反対側の第２面２０ａを有している。センサ基板２０には、第２面２０ａに対して窪んだ空洞部２７が形成されている。プレート基板１０には、プレート基板１０を厚み方向に貫通する貫通孔１８が形成されている。センサ基板２０には、第１面２０ｂから第２面２０ａまで貫通し、貫通孔１８と空間３７とを連通する連通孔２８が形成されている。【選択図】図１
2014207538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面を有するベース基板と、
前記主表面上に実装された音響センサと、
前記音響センサに積層された回路素子とを備え、前記音響センサと前記回路素子との間には中空空間が形成されており、
前記音響センサは、
前記ベース基板に対向する第１面および前記第１面とは反対側の第２面を有し、前記第２面に対して窪んだ空洞部が形成されている、センサ基板と、
前記空洞部を前記第２面側から覆う可動電極とを含み、
前記ベース基板には、前記ベース基板を厚み方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記センサ基板には、前記第１面から前記第２面まで貫通し、前記貫通孔と前記中空空間とを連通する連通孔が形成されている、マイクロフォン。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記連通孔よりも大径に形成されている、請求項１に記載のマイクロフォン。
【請求項３】
複数の前記貫通孔および前記連通孔が形成されている、請求項１または２に記載のマイクロフォン。
【請求項４】
前記主表面と前記第１面との少なくともいずれか一方が窪んだ凹部が形成されており、
前記凹部の内部の一部に、液体状接着剤が硬化した接着剤硬化物が収容されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロフォン。
【請求項５】
前記ベース基板は、前記主表面から突き出る突起部を有し、
前記突起部は、前記貫通孔の周縁に沿って前記主表面から突き出る、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロフォン。
【請求項６】
前記センサ基板と前記回路素子との間において前記中空空間を取り囲んで配置され、前記中空空間を封止するシーリングをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロフォン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォンに関し、特に、音響センサと回路素子とが積層されているマイクロフォンに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＩＣレコーダーなど種々の機器においてマイクロフォンが用いられている。たとえば米国特許第６１７８２４９号明細書（特許文献１）には、音響センサと特定用途向け集積回路素子（ＡＳＩＣ）とがバンプ接点を介して接続されており、音響センサとＡＳＩＣとの間の空間をバックチャンバとして利用し、バンプ接点の高さを変更することによりバックチャンバの容量を調整するマイクロフォンが開示されている。また米国特許第７７６３９７２号明細書（特許文献２）には、音響センサと回路素子とが積層されており、回路素子には薄膜に対応する位置に空洞が形成されており、当該空洞をバックチャンバとして利用するマイクロフォンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６１７８２４９号明細書
【特許文献２】米国特許第７７６３９７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロフォンにおいては、近年、一層の小型化が求められており、特にマイクロフォン全体の高さを低くする低背化が要求されている。一方では、シグナルノイズ比（ＳＮＲ）の向上および低周波域における周波数特性の向上を実現するため、バックチャンバの容量を大きくすることが要求されている。
【０００５】
上記の米国特許第６１７８２４９号明細書（特許文献１）に記載の構成ではバンプ接点の高さによってバックチャンバの容量が規定されており、また米国特許第７７６３９７２号明細書（特許文献２）に記載の構成では回路素子に形成された空洞の容量によってバックチャンバの容量が規定されている。そのため、バックチャンバの容量を増大させるためにはマイクロフォンの高さを増大させる必要があり、マイクロフォンの低背化と性能向上とを両立させるのは困難である。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、マイクロフォンの低背化と音響特性の向上との双方を実現できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るマイクロフォンは、主表面を有するベース基板と、主表面上に実装された音響センサと、音響センサに積層された回路素子とを備えている。音響センサと回路素子との間には中空空間が形成されている。音響センサは、センサ基板と、可動電極とを含んでいる。センサ基板は、ベース基板に対向する第１面および第１面とは反対側の第２面を有している。センサ基板には、第２面に対して窪んだ空洞部が形成されている。可動電極は、空洞部を第２面側から覆っている。ベース基板には、ベース基板を厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている。センサ基板には、第１面から第２面まで貫通し、貫通孔と中空空間とを連通する連通孔が形成されている。
【０００８】
好ましくは、ベース基板に形成された貫通孔は、センサ基板に形成された連通孔よりも大径に形成されている。
【０００９】
好ましくは、複数の貫通孔および連通孔が形成されている。
好ましくは、主表面と第１面との少なくともいずれか一方が窪んだ凹部が形成されており、凹部の内部の一部に、液体状接着剤が硬化した接着剤硬化物が収容されている。
【００１０】
好ましくは、ベース基板は、主表面から突き出る突起部を有している。突起部は、貫通孔の周縁に沿って主表面から突き出している。
【００１１】
好ましくは、マイクロフォンは、シーリングをさらに備えている。シーリングは、センサ基板と回路素子との間において中空空間を取り囲んで配置されており、中空空間を封止している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、マイクロフォンの低背化および音響特性の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るマイクロフォンの構成の概略を示す断面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う、実施の形態１のマイクロフォンの断面図である。
【図３】実施の形態２に係るマイクロフォンの構成の概略を示す断面図である。
【図４】図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う、実施の形態２のマイクロフォンの断面図である。
【図５】実施の形態３に係るマイクロフォンの構成の概略を示す断面図である。
【図６】図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う、実施の形態３のマイクロフォンの断面図である。
【図７】実施の形態４に係るマイクロフォンの構成の概略を示す断面図である。
【図８】実施の形態５に係るマイクロフォンの構成の概略を示す断面図である。
【図９】図８に示すＩＸ−ＩＸ線に沿う、実施の形態５のマイクロフォンの断面図である。
【図１０】実施の形態６に係るマイクロフォンの構成の概略を示す断面図である。
【図１１】実施の形態７に係るマイクロフォンの構成の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るマイクロフォン１の構成の概略を示す断面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う、実施の形態１のマイクロフォン１の断面図である。図１を参照して、マイクロフォン１は、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  System）技術を用いて製作されるＭＥＭＳマイクロフォンであって、プレート基板１０と、プレート基板１０に実装されている音響センサ（マイクチップ）と、回路素子３０とを備えている。
【００１６】
プレート基板１０は、実施の形態１におけるベース基板であって、平板状に形成されている。プレート基板１０は、主表面１０ａと、主表面１０ａとは反対側の接続表面１０ｂとを有している。マイクロフォン１を構成する音響センサおよび回路素子３０は、プレート基板１０の主表面１０ａ側に配置されている。
【００１７】
プレート基板１０は、主表面１０ａに露出して形成された導電層１２と、接続表面１０ｂに形成された外部接続端子１４とを有している。マイクロフォン１がマザー基板に実装される際、外部接続端子１４がマザー基板側の接続端子に電気的に接続されることにより、マイクロフォン１への電力供給および制御信号の通信が行なわれる。
【００１８】
プレート基板１０は、平板状をした多層配線基板によって形成されており、図示されている導電層１２および外部接続端子１４のほか、プレート基板１０の表面および内部に面方向に延びる図示しない導電層および厚み方向に延びるビア電極が形成されている。導電層１２は、プレート基板１０の内部に形成されたビア電極を介して、外部接続端子１４に電気的に接続されている。ここで面方向とは、平板形状のプレート基板１０の主表面１０ａおよび接続表面１０ｂの延びる方向であって、プレート基板１０の厚み方向に直交する方向をいう。図１において、図中上下方向がプレート基板１０の厚み方向であり、図中左右方向が面方向である。
【００１９】
なお、プレート基板１０は、多層配線基板の他、銅張り積層板、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、プラスチック基板、金属基板、カーボンナノチューブの基板、またはこれらの複合基板によって形成されていてもよい。
【００２０】
プレート基板１０の主表面１０ａには、音響センサが実装されている。音響センサは、センサ基板２０と、ダイアフラム２４と、バックプレート２５とを主に含んでいる。
【００２１】
センサ基板２０は、シリコン基板により形成されている。センサ基板２０は、平板状に形成されており、第１面２０ｂおよび第２面２０ａを有している。第１面２０ｂと第２面２０ａとは、センサ基板２０の両主表面を構成している。第１面２０ｂは、センサ基板２０の一方の主表面であって、プレート基板１０の主表面１０ａに対向している。第２面２０ａは、第１面２０ｂとは反対側の、センサ基板２０の他方の主表面である。
【００２２】
センサ基板２０の第１面２０ｂとプレート基板１０の主表面１０ａとの間には、接着層４０が配置されている。接着層４０は、主表面１０ａと第１面２０ｂとの間に介在している。センサ基板２０の第１面２０ｂは、接着層４０を用いて、プレート基板１０の主表面１０ａに接着されている。センサ基板２０が接着層４０によってプレート基板１０の主表面１０ａに固定されており、これにより、音響センサはプレート基板１０の主表面１０ａ上に実装されている。
【００２３】
接着層４０は、接着テープ、接着フィルム、液体状接着剤、導電性接着剤のいずれかまたは組合せにより形成されてもよい。エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの液体状接着剤を用いて接着層４０を形成する場合、液体状接着剤を塗布した後に流動して広がることを考慮して、滴下位置および滴下量を調整するのが望ましい。また接着層４０は、プレート基板１０の主表面１０ａとセンサ基板２０の第１面２０ｂとの各々に金属膜を形成して接合することで、形成されてもよい。
【００２４】
センサ基板２０には、その内部に空洞部２７が形成されている。空洞部２７は、センサ基板２０の第２面２０ａに対して窪んだ形状に形成されている。空洞部２７は、第１面２０ｂから第２面２０ａにまで到達するように形成されており、センサ基板２０をその厚み方向（図１中上下方向）に貫通している。空洞部２７は、中空に形成されている。空洞部２７の内周面は、センサ基板２０の厚み方向に延びる垂直面として形成されている。空洞部２７の内周面は、センサ基板２０の厚み方向に対して傾斜するテーパ面として形成されていてもよく、センサ基板２０の厚み方向に対する傾斜角度の異なる複数のテーパ面の組合せによって形成されていてもよい。
【００２５】
ダイアフラム２４は、薄膜状に形成されており、導電性を有する。望ましくは、ダイアフラム２４は、不純物を添加したポリ／結晶シリコン薄膜により形成されている。ダイアフラム２４は、図示しないアンカーを用いて、センサ基板２０の第２面２０ａに取り付けられている。ダイアフラム２４は、空洞部２７を第２面２０ａ側から覆うように配置されている。ダイアフラム２４は、センサ基板２０の第２面２０ａに支持されている縁部分と、空洞部２７を覆っている中央部分とを有している。ダイアフラム２４の中央部分は、センサ基板２０の第２面２０ａから僅かに浮いた状態で配置されており、音響振動に感応して膜振動する。ダイアフラム２４は、音響センサの可動電極としての機能を有している。
【００２６】
バックプレート２５は、ダイアフラム２４に対向させるようにして、センサ基板２０の第２面２０ａ側に配置されており、センサ基板２０の第２面２０ａに直接または何れかの層を介して固定されている。バックプレート２５は、絶縁層、望ましくはシリコンナイトライド／不純物添加なしのシリコンからなる固定膜と、導電層、望ましくは不純物を添加したポリ／結晶シリコン薄膜／金属膜からなる固定電極とを有している。固定電極は、ダイアフラム２４に対向する側または対向しない側のいずれかの固定膜の表面に設けられている。バックプレート２５は、ダイアフラム２４を覆う蓋状の形状を有している。
【００２７】
バックプレート２５とダイアフラム２４との間には、エアギャップ２６が形成されている。バックプレート２５は、ダイアフラム２４に対しセンサ基板２０から離れる位置において、空洞部２７を覆っている。バックプレート２５には、音響振動を通過させるための多数のアコースティックホールが穿孔されている。
【００２８】
バックプレート２５の固定電極は、可動電極であるダイアフラム２４から離れる位置においてダイアフラム２４と対向して、キャパシタを形成している。音響センサに音波が入射され、音圧によってダイアフラム２４が振動すると、ダイアフラム２４とバックプレート２５の固定電極との間の静電容量が変化する。本実施の形態の音響センサにおいては、ダイアフラム２４が感知している音響振動（音圧の変化）がダイアフラム２４と固定電極との間の静電容量の変化となり、電気的な信号として出力される。センサ基板２０の第２面２０ａには、少なくとも一対のマイク端子２２が設けられている。マイク端子２２は、ダイアフラム２４と固定電極との間の静電容量の変化に応じた検知信号を出力する。
【００２９】
なお、音響センサは、上述した構成に限られるものではなく、可動電極であるダイアフラム２４と固定電極とが対向して配置されているのであれば、他の構成を備えていてもよい。たとえば、センサ基板２０の厚み方向におけるダイアフラム２４とバックプレート２５との位置が互いに入れ替えられていてもよい。ダイアフラム２４は、バックプレート２５から吊り下げられて、バックプレート２５によって支持されていてもよい。固定電極がセンサ基板２０またはその他の基板に設けられる変形例の場合には、バックプレート２５を省略することも可能である。
【００３０】
回路素子３０は、プレート基板１０の主表面１０ａとの間に、音響センサを介在させて配置されている。回路素子３０は、たとえば特定用途向け集積回路素子（ＡＳＩＣ）であってもよい。回路素子３０は、平板状の形状を有している。回路素子３０は、センサ基板２０の第２面２０ａから離れて配置されており、回路素子３０とセンサ基板２０の第２面２０ａとの間には、中空の空間３７が形成されている。センサ基板２０の第２面２０ａに設けられたダイアフラム２４およびバックプレート２５は、空間３７内に収容されている。
【００３１】
センサ基板２０の第２面２０ａ上には、導電層６２が形成されている。回路素子３０の、センサ基板２０に対向する側の主表面上には、導電層６３が形成されている。センサ基板２０の第２面２０ａに設けられた導電層６２と、回路素子３０の主表面に設けられた導電層６３とは、導電性部材６５を介在させて、電気的に接続されている。導電性部材６５は、金属積層膜、金属バンプ、導電性接着剤、ハンダ、導電性両面粘着テープ、溶接用のろう材のいずれか一つまたは組合せによって形成されている。音響センサと平板状の回路素子３０とは、フリップチップボンディングを用いて電気的に接続されている。
【００３２】
プレート基板１０に形成された導電層１２と、センサ基板２０の第２面２０ａ上に配置されたマイク端子２２とは、ボンディングワイヤ６６によって接続されている。音響センサの検知信号は、導電層６２、導電性部材６５および導電層６３を経由して回路素子３０に入力される。回路素子３０において所定の信号処理を施された後、検知信号は回路素子３０から出力され、センサ基板２０に設けられたマイク端子２２および導電層１２を経由して外部接続端子１４へ出力される。
【００３３】
センサ基板２０と回路素子３０との間には、環状のシーリング７０が配置されている。シーリング７０は、非導電性の樹脂材料により形成されており、たとえばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂により形成されている。シーリング７０は、回路素子３０の周縁部に沿って設けられており、導電層６２、導電性部材６５および導電層６３の外周側に配置されている。シーリング７０は、導電層６２、導電性部材６５および導電層６３を合計した高さ（プレート基板１０およびセンサ基板２０の厚み方向の寸法）と、略同一の高さを有している。
【００３４】
シーリング７０は、センサ基板２０に密着しており、かつ回路素子３０に密着している。シーリング７０は、空間３７を取り囲んで配置されており、空間３７の境界の一部を規定している。シーリング７０は、空間３７を密封している。シーリング７０は、空間３７を音響的に封止している。シーリング７０により、空間３７内への外部からの異物の侵入が抑制されている。シーリング７０は、導電性材料により形成されてもよく、この場合、空間３７への電気的干渉を抑制できる一方、シーリング７０を介してセンサ基板２０と回路素子３０との異なる電位の配線同士が導通しない構成とする必要がある。
【００３５】
回路素子３０は、音響センサとの間に空間３７を形成して、音響センサに積層されている。回路素子３０は、音響センサを構成しているセンサ基板２０の第２面２０ａとの間に、導電層６２，６３および導電性部材６５を介在し、またシーリング７０を介在して、第２面２０ａ上に積み重ねられている。音響センサおよび回路素子３０は、プレート基板１０の主表面１０ａ上に順に積層されている。
【００３６】
音響センサおよび回路素子３０は、保護層５０によってその全体が覆われて物理的に保護されている。保護層５０は、絶縁性樹脂により形成されている。ボンディングワイヤ６６は、保護層５０の内部に配置されており、保護層５０によって保護されている。プレート基板１０と保護層５０とは、マイクロフォン１のハウジングを形成している。空間３７と保護層５０との間にシーリング７０が配置されていることにより、保護層５０を形成する樹脂の空間３７内への流入が防止されている。
【００３７】
図１および図２を参照して、プレート基板１０には、プレート基板１０を厚み方向に貫通する貫通孔１８が形成されている。貫通孔１８は、プレート基板１０の主表面１０ａから接続表面１０ｂまで貫通して形成されている。プレート基板１０の主表面１０ａと、センサ基板２０の第１面２０ｂとの間には、接着層４０が設けられていない中空領域４８が形成されている。中空領域４８は、接着層４０を貫通して形成されている。センサ基板２０には、連通孔２８が形成されている。連通孔２８は、センサ基板２０の第１面２０ｂから第２面２０ａまで貫通して形成されている。センサ基板２０には、センサ基板２０を厚み方向に貫通する形状の孔として、空洞部２７と、連通孔２８とが形成されている。空洞部２７形成時に連通孔２８も同時に形成することもできる。
【００３８】
プレート基板１０およびセンサ基板２０の厚み方向（すなわち、図１における上下方向であって、図２における紙面に垂直な方向）に見た場合、貫通孔１８、中空領域４８および連通孔２８は互いに重なっている。貫通孔１８と中空領域４８とは互いに連通しており、中空領域４８と連通孔２８とは互いに連通しており、連通孔２８と空間３７とは互いに連通している。貫通孔１８は、中空領域４８および連通孔２８を介して、空間３７に連通している。連通孔２８は、貫通孔１８と空間３７とを連通する経路の一部を形成している。センサ基板２０には、貫通孔１８と音響的に接続された連通孔２８が形成されている。
【００３９】
貫通孔１８、中空領域４８および連通孔２８は、音響センサに音響振動を導入するための音響ポートを形成している。音響ポートは、プレート基板１０に形成された貫通孔１８を含んでいる。音響ポートはまた、接着層４０を貫通する形状に形成され、接着層４０によって取り囲まれた中空領域４８を含んでいる。音響ポートはまた、センサ基板２０に形成された連通孔２８を含んでいる。音響ポートを経由して、マイクロフォン１の内部に音が導入される。
【００４０】
マイクロフォン１は、ダイアフラム２４に対して音響ポートに近い側の中空空間であるフロントチャンバと、ダイアフラム２４に対して音響ポートから離れる側の中空空間であるバックチャンバとを有している。フロントチャンバとバックチャンバとは、ダイアフラム２４を境界としてそれぞれ規定されている。センサ基板２０、回路素子３０およびシーリング７０によって囲われた空間３７は、マイクロフォン１のフロントチャンバとしての機能を有している。プレート基板１０およびセンサ基板２０によって囲われた空洞部２７は、マイクロフォン１のバックチャンバとしての機能を有している。
【００４１】
マイクロフォン１は、プレート基板１０に形成された貫通孔１８、音響センサに形成された連通孔２８、空間３７により形成されるフロントチャンバ、ダイアフラム２４、空洞部２７により形成されるバックチャンバ、の順に、音響構造を有している。
【００４２】
貫通孔１８は、主表面１０ａに平行なプレート基板１０の断面に現れる形状が円形状の、丸穴である。連通孔２８は、第１面２０ｂに平行なセンサ基板２０の断面に現れる形状が円形状の、丸穴である。プレート基板１０およびセンサ基板２０の厚み方向に見て、貫通孔１８は、連通孔２８よりも大きい面積を有している。貫通孔１８は、連通孔２８よりも大径に形成されている。連通孔２８がセンサ基板２０の第１面２０ｂに開口する開口部をプレート基板１０の主表面１０ａに写した投影は、主表面１０ａにおいて貫通孔１８が開口する開口部にその全部が重なっており、当該投影は貫通孔１８が主表面１０ａに開口する開口部内に収容されている。
【００４３】
以上説明した実施の形態１のマイクロフォン１によれば、音響センサはプレート基板１０の主表面１０ａ上に実装されており、プレート基板１０にはプレート基板１０を貫通する貫通孔１８が形成されており、音響センサのセンサ基板２０にはセンサ基板２０を貫通する連通孔２８が形成されている。貫通孔１８および連通孔２８を経由して、プレート基板１０の接続表面１０ｂ側におけるマイクロフォン１の外部空間と、センサ基板２０と回路素子３０との間に形成された空間３７とが連通している。
【００４４】
このようにすれば、マイクロフォン１に音を導入するための音響ポートを空間３７に連通させ、空間３７に音響振動を導入できるので、空間３７をマイクロフォン１のフロントチャンバとして使用できる。センサ基板２０に形成された空洞部２７は、ダイアフラム２４によってフロントチャンバと隔てられており、そのためマイクロフォン１のバックチャンバをして使用される。センサ基板２０の第２面２０ａに対して窪んだ空洞部２７をバックチャンバに用いることができるため、米国特許第７７６３９７２号明細書（特許文献２）のように空間３７をバックチャンバとして大きく取る必要がなくなる。したがって、マイクロフォン１を低背化することができる。
【００４５】
連通孔２８は、センサ基板２０に空洞部２７を形成するとき、またはセンサ基板２０上に導電層６２を形成するときなどに、同時に形成することができる。連通孔２８を形成するための追加の工程を必要としないため、製造コストの増大を回避でき、生産性よく連通孔２８を形成することができる。
【００４６】
マイクロフォン１のフロントチャンバは、センサ基板２０と回路素子３０との間の、シーリング７０により取り囲まれ密閉された空間３７によって、形成されている。フロントチャンバの形成のために回路素子３０に空洞を加工する必要はなく、回路素子３０を薄型化できるので、回路素子３０の低背化が実現でき、その結果、マイクロフォン１の低背化を達成することができる。
【００４７】
マイクロフォン１のバックチャンバは、センサ基板２０の内部に形成された空洞部２７によって、形成されている。センサ基板２０は相対的に大きい厚み方向の寸法を有しており、そのため、空洞部２７の容積を増大できるので、バックチャンバの容量を大きくすることができる。その結果、バックチャンバ内の空気が空気ばねとして作用してダイアフラム２４の振動を阻害することが抑制され、マイクロフォン１内への音波の導入時にダイアフラム２４が自在に振動できるようになる。したがって、シグナルノイズ比（ＳＮＲ）を向上してマイクロフォン１の感度を向上することができる。加えて、バックチャンバの体積を大きくできることにより、特に低周波域におけるマイクロフォン１の周波数特性を向上でき、マイクロフォン１の性能向上を実現することができる。
【００４８】
マイクロフォン１の特性上、音響ポートは、その径が大きい方が有利である。本実施の形態においては、貫通孔１８、中空領域４８および連通孔２８により、音響ポートが構成されている。貫通孔１８、中空領域４８および連通孔２８の径を十分に大きくすることで、従来のマイクロフォン１と比較して同等以上の音響性能を十分に確保することができる。
【００４９】
回路素子３０は、音響センサに積層されている。この積層構造のために、マイクロフォン１の高さ寸法が大きくなる。そのため、本実施の形態の音響ポートを採用することで、マイクロフォン１を低背化できる効果を一層顕著に得ることができる。すなわち、本実施の形態に係る音響ポートは、音響センサと回路素子とが積層されたマイクロフォン１に、特に好適に適用され得るものである。
【００５０】
音響センサは、接着層４０を用いてダイボンディングによりプレート基板１０の主表面１０ａ上に接着固定されている。マイク端子２２と導電層１２とがワイヤボンディングされることにより、音響センサとプレート基板１０とが電気的に接続されている。音響センサをプレート基板１０に実装するときに、フリップチップ実装は用いられず、そのため音響センサに圧力が加えられることもない。実装時には、センサ基板２０の第１面２０ｂの全体で圧力が緩和されるので、音響センサへの局所的な圧力負荷を抑制できる。したがって、実装時の圧力センサの破損を軽減することができる。
【００５１】
プレート基板１０に形成された貫通孔１８が、センサ基板２０に形成された連通孔よりも大径に形成されているので、音響センサをプレート基板１０に実装するときの配置のずれを許容でき、生産性を向上することができる。センサ基板２０をプレート基板１０に接着するために液体状接着剤を使用する場合、液体状接着剤を主表面１０ａ上に供給した後に液体状接着剤が主表面１０ａに沿って流動する可能性がある。貫通孔１８を大径に形成することにより、液体状接着剤が貫通孔１８内に流入して貫通孔１８の一部を閉塞しても、音響ポートが確保され、貫通孔１８を経由して音響センサへ音を伝達することができる。したがって、マイクロフォン１の音響特性を確実に発揮することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係るマイクロフォン１の構成の概略を示す断面図である。図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う、実施の形態２のマイクロフォン１の断面図である。実施の形態２のマイクロフォン１は、貫通孔１８、中空領域４８および連通孔２８によって形成される音響ポートの個数において、実施の形態１と異なっている。
【００５３】
より具体的には、実施の形態１では一つの音響ポートが形成されていたのに対し、図４に示す実施の形態２では、貫通孔１８および連通孔２８はそれぞれ複数形成されており、プレート基板１０およびセンサ基板２０の厚み方向において一つの貫通孔１８に一つの連通孔２８が重なっている。互いに重なるように形成された貫通孔１８および連通孔２８は、マイクロフォン１の外部空間と空間３７とを連通している。これにより、音響ポートが複数形成されている。各々の貫通孔１８は、対応する各々の連通孔２８よりも大径に形成されている。
【００５４】
実施の形態２のマイクロフォン１によれば、実施の形態１と同様の音響ポートが４つ形成されているために、音響ポートの断面積を合計した値が増大している。結果として、音響ポートの径を拡大する場合と同等に、音響イナータンスを低減でき、周波数特性を改善する効果が奏される。そのため、一層優れた音響特性を有するマイクロフォン１を提供することができる。音響ポートの個数は、プレート基板１０およびセンサ基板２０の剛性を確保できる範囲で、可能な限り多く規定すればよい。
【００５５】
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係るマイクロフォン１の構成の概略を示す断面図である。図６は、図５に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う、実施の形態３のマイクロフォン１の断面図である。実施の形態３のマイクロフォン１は、貫通孔１８、中空領域４８および連通孔２８によって形成される音響ポートの形状において、実施の形態１と異なっている。
【００５６】
より具体的には、図６に示す断面図において、平面的に見た貫通孔１８および連通孔２８が図示されている。図２に示す実施の形態１の貫通孔１８は丸穴の形状を有しているのに対し、実施の形態３の貫通孔１８は、スリット状の形状を有している。貫通孔１８は、空洞部２７の外周に沿って延びる形状を有している。貫通孔１８は、センサ基板２０の第１面２０ｂにおける空洞部２７の周縁に沿って形成されている。
【００５７】
中空領域４８は、スリット状の貫通孔１８に合わせて、主表面１０ａと第１面２０ｂとの間の空洞部２７の周縁に沿う領域に接着層４０が設けられないものとして、形成されている。連通孔２８もまた、スリット状の貫通孔１８に合わせて、スリット状の形状を有している。連通孔２８は、空洞部２７の外周に沿って延びる形状を有しており、センサ基板２０の第１面２０ｂにおける空洞部２７の周縁に沿って形成されている。上面から見た空洞部２７は矩形状の形状を有しており、貫通孔１８および連通孔２８は、当該矩形の一辺に沿って形成されている。
【００５８】
実施の形態３のマイクロフォン１によれば、図６に示すように貫通孔１８が第１面２０ｂにおける空洞部２７の周縁に沿って形成されているために、主表面１０ａに平行なプレート基板１０の断面に現れる貫通孔１８の断面積が、実施の形態１と比較して増大している。貫通孔１８を大径に形成し、中空領域４８および連通孔２８も貫通孔１８に合わせて大径に形成することにより、音響ポートの径をより大きくすることができる。そのため、音響イナータンスを低減でき、より優れた音響特性を有するマイクロフォン１を提供することができる。貫通孔１８および連通孔２８は、それぞれプレート基板１０およびセンサ基板２０の剛性を確保できる範囲で可能な限り大径になるように、その形状および寸法を規定すればよい。
【００５９】
（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係るマイクロフォン１の構成の概略を示す断面図である。実施の形態４のマイクロフォン１は、プレート基板１０に、プレート基板１０の主表面１０ａが窪んだ凹部１９が形成されている点において、実施の形態１と異なっている。
【００６０】
凹部１９は、貫通孔１８に隣接する主表面１０ａが接続表面１０ｂ側に窪んで形成されている。凹部１９は、貫通孔１８に対し空洞部２７側の主表面１０ａが窪み、さらに、貫通孔１８に対し空洞部２７から離れる側の主表面１０ａが窪んで、貫通孔１８を囲うように形成されている。凹部１９と中空領域４８とは、互いに連通している。凹部１９は、貫通孔１８および中空領域４８と共に、音響センサに音響振動を導入する音響ポートを形成している。貫通孔１８の形状は、実施の形態１と同様の丸穴でもよく、実施の形態２と同様のスリット状の穴であってもよい。
【００６１】
凹部１９の内部の一部には、接着剤硬化物４１が収容されている。接着剤硬化物４１は、音響センサをプレート基板１０に接着するために主表面１０ａに塗布された液体状接着剤の一部が凹部１９の内部に流れ込み、凹部１９内で硬化したものである。
【００６２】
実施の形態４のマイクロフォン１では、音響センサをプレート基板１０の主表面１０ａに実装するために、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの液体状接着剤が用いられる。センサ基板２０は、液体状接着剤によってプレート基板１０に接着される。この場合、液体状接着剤のリザーバ（液溜め部）として、凹部１９が使用される。貫通孔１８に対し周辺を囲うように主表面１０ａが窪むことにより、流動性を有している液体状接着剤が凹部１９の内部へ流入しても、液体状接着剤は貫通孔１８にまで到達することなく硬化する。その結果、マイクロフォン１は、凹部１９内に収容された接着剤硬化物４１を有している。このようにすれば、液体状接着剤が音響ポートを塞ぐことを防止できるので、マイクロフォン１の所定の音響特性を確保することができる。
【００６３】
図７に図示されたプレート基板１０の主表面１０ａが窪んだ凹部１９に替えて、または凹部１９に加えて、センサ基板２０の第１面２０ｂが第２面２０ａ側に窪んだ凹部が形成されていてもよい。つまり、互いに対向する主表面１０ａと第１面２０ｂとの少なくともいずれか一方が窪んで凹部が形成されていればよい。このようにすれば、上述した通り、液体状接着剤が音響ポートを塞ぐことを防止できるので、マイクロフォン１の所定の音響特性を確保できる効果を得ることができる。
【００６４】
（実施の形態５）
図８は、実施の形態５に係るマイクロフォン１の構成の概略を示す断面図である。図９は、図８に示すＩＸ−ＩＸ線に沿う、実施の形態５のマイクロフォン１の断面図である。なお図８には、図９中に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿うマイクロフォン１の断面が図示されている。実施の形態５のマイクロフォン１は、プレート基板１０の主表面１０ａ側の形状において、実施の形態１とは異なっている。
【００６５】
より具体的には、プレート基板１０は、主表面１０ａから突き出る突起部１６，１７を有している。突起部１６は、センサ基板２０の空洞部２７を取り囲むように、複数形成されている。図９に示す実施の形態では、４箇所の突起部１６が形成されている。突起部１６，１７の、主表面１０ａから最も離れる先端部は、平坦に形成されている。複数の突起部１６および突起部１７の先端部は、プレート基板１０の主表面１０ａに平行な同一平面上に配置されている。音響センサのセンサ基板２０は、突起部１６，１７上に搭載されている。センサ基板２０の第１面２０ｂは、複数の突起部１６の先端面および突起部１７の先端面にそれぞれ面接触して、突起部１６と突起部１７との双方によって支持されている。
【００６６】
貫通孔１８は、プレート基板１０を厚み方向に貫通して形成されており、主表面１０ａに開口している。突起部１７は、図９に示すように、主表面１０ａにおける貫通孔１８の周縁に沿って主表面１０ａから突き出るように設けられている。図９に示す貫通孔１８は丸穴形状であり、突起部１７は、丸穴の外周に沿って環状に形成されている。突起部１７が貫通孔１８を囲うように存在することで、接着層４０は、突起部１７によって、貫通孔１８から隔てられている。
【００６７】
実施の形態５のマイクロフォン１では、音響センサをプレート基板１０の主表面１０ａに実装するために、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの液体状接着剤が用いられる。センサ基板２０は、液体状接着剤によってプレート基板１０に接着される。液体状接着剤を主表面１０ａに供給するとき、流動性を有している液体状接着剤が主表面１０ａに沿って面方向に移動しても、液体状接着剤の流れは突起部１７によって堰き止められる。突起部１７は、液体状接着剤の流れに対する障壁として機能する。したがって、液体状接着剤が貫通孔１８にまで到達して貫通孔１８の内部に流入することを防止でき、液体状接着剤が音響ポートを塞ぐことを防止できるので、マイクロフォン１の所定の音響特性を確保することができる。
【００６８】
（実施の形態６）
図１０は、実施の形態６に係るマイクロフォン１の構成の概略を示す断面図である。実施の形態６のマイクロフォン１は、角張ったＣ字を伏せた形状のカバー部材８０を備えている。カバー部材８０は、樹脂材料に代表される絶縁性の材料により形成されている。プレート基板１０とカバー部材８０とは、中空の箱状の形状に組み立てられており、その箱状の内部に中空の空間が形成されている。プレート基板１０とカバー部材８０によって形成されるパッケージの内部空間に、音響センサと回路素子３０とが収容されている。プレート基板１０とカバー部材８０とは、実施の形態４のマイクロフォン１のハウジングを形成している。
【００６９】
カバー部材８０は、音響センサおよび回路素子３０を覆い、音響センサおよび回路素子３０を外部から保護している。実施の形態６のマイクロフォン１では、実施の形態１で説明した樹脂製の保護層は設けられない。保護層を形成している樹脂が空間３７の内部に侵入することがないため、図１０に示す例では、センサ基板２０と回路素子３０との間にシーリングは設けられていない。
【００７０】
以上のような構成を備えている実施の形態６のマイクロフォン１においても、実施の形態１と同様に、貫通孔１８、中空領域４８および連通孔２８によって、空間３７に音響振動を導入する音響ポートが形成されている。これにより、空間３７をフロントチャンバとして用い、空洞部２７をバックチャンバとして用いることができるので、マイクロフォン１を低背化することができるとともに、マイクロフォン１の性能向上を実現することができる。
【００７１】
（実施の形態７）
図１１は、実施の形態７に係るマイクロフォン１の構成の概略を示す断面図である。実施の形態７のマイクロフォン１は、角張ったＣ字を伏せた形状のカバー部材９０を備えている。カバー部材９０は、樹脂材料に代表される絶縁性の材料により形成されている。このような形状のカバー部材９０は、切削形成されてもよく、または平板状をした基板の周縁部に枠を取り付けて形成されてもよい。
【００７２】
プレート基板１０とカバー部材９０とは、中空の箱状の形状に組み立てられており、その箱状の内部に中空の空間が形成されている。プレート基板１０とカバー部材９０によって形成されるパッケージの内部空間に、音響センサと回路素子３０とが収容されている。プレート基板１０とカバー部材９０とは、実施の形態７のマイクロフォン１のハウジングを形成している。
【００７３】
カバー部材９０は、プレート基板１０に対向する側の主表面９０ａと、主表面９０ａとは反対側の外表面９０ｂとを有している。音響センサは、カバー部材９０の主表面９０ａに実装されている。カバー部材９０は、実施の形態７におけるベース基板としての機能を有している。回路素子３０は、センサ基板２０の第２面２０ａから離れて配置されており、回路素子３０とセンサ基板２０の第２面２０ａとの間には中空の空間３７が形成されている。
【００７４】
音響センサのセンサ基板２０と、回路素子３０とは、導電層６２，６３および導電性部材６５を介在させて、電気的に接続されている。センサ基板２０と回路素子３０との間には、環状のシーリング７０が配置されている。シーリング７０は、センサ基板２０および回路素子３０に密着しており、空間３７を音響的に封止している。シーリングは、カバー部材９０のＣ字形状の先端部とプレート基板１０との間に配置されてもよいが、図８に示すようにセンサ基板２０と回路素子３０との間にシーリング７０を配置すればフロントチャンバの容積を低減できるため望ましい。
【００７５】
カバー部材９０の、Ｃ字形状の先端部には、導電層９２が露出している。この導電層９２と、プレート基板１０に形成された導電層１２とは、相対向する位置に配置されている。導電層１２と導電層９２とは、導電性部材９５を介在させて、電気的に接続されている。導電性部材９５は、金属積層膜、金属バンプ、導電性接着剤、ハンダ、導電性両面粘着テープ、溶接用のろう材のいずれか一つまたは組合せによって形成されている。センサ基板２０に設けられたマイク端子２２と、カバー部材９０に形成された導電層９２とは、ボンディングワイヤ６６によって接続されている。カバー部材９０には、カバー部材９０を厚み方向に貫通する貫通孔９８が形成されている。貫通孔９８は、音響ポートの一部を構成している。
【００７６】
以上のような構成により、外部接続端子１４を有しマザー基板上に実装されるプレート基板１０と離れた位置に音響ポートが設けられる、トップポート型のマイクロフォン１が実現される。マイクロフォン１をトップポート型に設けることにより、音響ポートと外部接続端子１４との干渉を確実に回避でき、マイクロフォン１のマザー基板への実装時に不具合が発生することをより確実に抑制することができる。
【００７７】
このような実施の形態７のマイクロフォン１においても、実施の形態１と同様に、貫通孔９８、中空領域４８および連通孔２８によって、空間３７に音響振動を導入する音響ポートが形成されている。これにより、空間３７をフロントチャンバとして用い、空洞部２７をバックチャンバとして用いることができるので、マイクロフォン１を低背化することができるとともに、マイクロフォン１の性能向上を実現することができる。
【００７８】
なお、これまでの実施の形態においては、音響センサと回路素子３０との電気的接続のために、フリップチップボンディングまたはワイヤボンディングを用いる例について説明したが、回路素子３０を貫通するシリコン貫通電極（ＴＳＶ）を用いて回路素子３０と音響センサとを電気的に接続してもよい。
【００７９】
また、これまでの実施の形態においては、回路素子３０が平板状の形状を有している例について説明したが、角張ったＣ字を伏せた形状の回路素子３０がセンサ基板２０の第２面２０ａ上に搭載されている構成としてもよい。Ｃ字形状の回路素子３０とセンサ基板２０の第２面２０ａとの間に中空の空間が形成され、この空間がマイクロフォン１のフロントチャンバとして機能する。この場合、フロントチャンバを封止するためのシーリング７０を、センサ基板２０と回路素子３０との間の接着剤によって代替することができる。
【００８０】
また、マイクロフォン１は、電磁ノイズ低減のための導電性の電磁シールドをさらに備えてもよい。電磁シールドは、回路素子３０の表面のうち、音響センサに対向する面と反対側の表面に配置されてもよい。または、マイクロフォン１のハウジングの外表面に電磁シールドを配置してもよく、カバー部材が設けられる場合にはカバー部材の内表面に電磁シールドを配置してもよい。
【００８１】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８２】
１  マイクロフォン、１０  プレート基板、１０ａ，９０ａ  主表面、１０ｂ  接続表面、１２，６２，６３，９２  導電層、１４  外部接続端子、１６，１７  突起部、１８，９８  貫通孔、１９  凹部、２０  センサ基板、２０ａ  第２面、２０ｂ  第１面、２２  マイク端子、２４  ダイアフラム、２５  バックプレート、２６  エアギャップ、２７  空洞部、２８  連通孔、３０  回路素子、３７  空間、４０  接着層、４１  接着剤硬化物、４８  中空領域、５０  保護層、６５，９５  導電性部材、６６  ボンディングワイヤ、７０  シーリング、８０，９０  カバー部材、９０ｂ  外表面。
【図１】
2014207538.tif 000003
【図２】
2014207538.tif 000004
【図３】
2014207538.tif 000005
【図４】
2014207538.tif 000006
【図５】
2014207538.tif 000007
【図６】
2014207538.tif 000008
【図７】
2014207538.tif 000009
【図８】
2014207538.tif 000010
【図９】
2014207538.tif 000011
【図１０】
2014207538.tif 000012
【図１１】
2014207538.tif 000013