(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音響を電気信号として出力するマイクロホン部と、このマイクロホン部を収納するケース部とを具備しており、前記マイクロホン部は、必要な電子回路が形成されたＩＣチップと、このＩＣチップに形成された固定電極に一定の間隔を有して対向する振動膜を有するリング部材と、このリング部材をＩＣチップに対して固定する固定部材とを有しており、前記ケース部は、前記マイクロホン部が収納される本体部と、この本体部に被せられるキャップ部とを有しており、前記キャップ部は本体部に対してかしめによって固定されることを特徴とする半導体エレクトレットコンデンサマイクロホン。
【請求項２】
前記固定部材は、厚さ方向に収縮可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体エレクトレットコンデンサマイクロホン。
【請求項３】
前記固定部材は、厚さ方向に収縮可能な同心円状の変形部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体エレクトレットコンデンサマイクロホン。
【請求項４】
前記固定部材は、ＩＣチップに被せられることでリング部材をＩＣチップに固定するものであって、リング部材の固定部材に対する位置関係を規制する規制手段を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載の半導体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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンは、入力された音響を電気信号として出力するマイクロホン部と、このマイクロホン部を収納するケース部とから構成される。そして、前記マイクロホン部は、インピーダンス変換回路、増幅回路、ノイズキャンセル回路、ＡＧＣ回路等の必要な電子回路が形成されたＩＣチップと、このＩＣチップに形成された固定電極に対向する振動膜を有するリング部材とを有している。なお、リング部材のＩＣチップへの固定は、接着剤で行われる。また、前記ケース部は、前記マイクロホン部が収納される本体部と、この本体部に被せられるキャップ部とを有している。
【０００３】
このように構成された半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンは、ＩＣチップ、リング部材、振動膜、ケース部の本体部及びキャップ部等の多くの部品から構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように部品点数が多い半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンには、製造工程の自動化の点で多く問題がある。実際に、製造工程の自動化は困難な状態にある。例えば、ケース部を構成する本体部とキャップ部とは接着剤で固定されるため、自動化の阻害要因の１つになっている。また、半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの現状以上の薄型化、小型化の要請にも応じられないようになっている。さらに、マイクロホンとしての性能の向上、多機能化の点も限界に近づいている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、製造工程の自動化を図ることができるとともに、より薄型より小型であり、かつ性能の向上及び多機能化ももたらすことができる半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンは、入力された音響を電気信号として出力するマイクロホン部と、このマイクロホン部を収納するケース部とを備えており、前記マイクロホン部は、必要な電子回路が形成されたＩＣチップと、このＩＣチップに形成された固定電極に一定の間隔を有して対向する振動膜を有するリング部材と、このリング部材をＩＣチップに対して固定する固定部材とを有しており、前記ケース部は、前記マイクロホン部が収納される本体部と、この本体部に被せられるキャップ部とを有しており、前記キャップ部は本体部に対してかしめによって固定されるようになっている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの概略的断面図、図２は本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの図面であって、同図（Ａ）が概略的平面図、同図（Ｂ）は概略的正面図、同図（Ｃ）は概略的側面図、同図（Ｄ）は概略的底面図、図３は本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンからケース部を構成するキャップ部を取り除いた状態の概略的平面図、図４は本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンに用いられる固定部材の概略的展開平面図、図５は本発明の他の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの図面であって、同図（Ａ）が概略的正面図、同図（Ｂ）は概略的底面図である。
【０００８】
本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンは、入力された音響を電気信号として出力するマイクロホン部１００と、このマイクロホン部１００を収納するケース部２００とを具備しており、前記マイクロホン部１００は、必要な電子回路が形成されたＩＣチップ１１０と、このＩＣチップ１１０に形成された固定電極（図示省略）に一定の間隔を有して対向する振動膜１２０を有するリング部材１３０と、このリング部材１３０をＩＣチップ１１０に対して固定する固定部材１４０とを有しており、前記ケース部２００は、前記マイクロホン部１００が収納される本体部２１０と、この本体部２１０に被せられるキャップ部２２０とを有しており、前記キャップ部２２０は本体部２１０に対してかしめによって固定されるようになっている。
【０００９】
前記ケース部２００は、半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの外殻をなすものである。このケース部２００を構成する本体部２１０は、セラミックスシートからなる３つの枠体２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃを積層して焼成したものである。
【００１０】
下層の枠体２１０Ａは、略正方形状の平板であって、図２（Ｄ）に示すように底面には４つの独立した導電性膜２１３Ａ１  、２１３Ａ２  、２１３Ａ３  、２１３Ａ４  が形成されている。導電性膜２１３Ａ１  は電源端子であり、導電性膜２１３Ａ２  は出力端子であり、残りの２つの導電性膜２１３Ａ３  、２１３Ａ４  はアース端子である。これらの導電性膜２１３Ａ１  、２１３Ａ２  、２１３Ａ３  、２１３Ａ４  は、対向する２側面に形成された側面の導電性膜２１４Ａ１  、２１４Ａ２  、２１４Ａ３  、２１４Ａ４  と導通されている。なお、前記導電性膜２１４Ａ１  、２１４Ａ２  は、図２には示されていない。また、この下層の枠体２１０Ａの側面の導電性膜２１４Ａ１  、２１４Ａ２  、２１４Ａ３  、２１４Ａ４  が形成されていない２側面には、底面にかけた凹部２１２Ａが形成されている。この凹部２１２Ａは、後述するキャップ部２２０のかしめの際に用いられる部分である。なお、前記導電性膜２１３Ａ１  等は、金属メッキによって形成されている。
【００１１】
また、前記下層の枠体２１０Ｃの上に積層される中層の枠体２１０Ｂは、略額縁状に形成されている。そして、この中層の枠体２１０Ｂの内側は、後述するマイクロホン部１００が嵌まり込むことができる大きさに設定されている。また、この中層の枠体２１０Ｂの対向する２側面には、導電性膜２１４Ｂ１  、２１４Ｂ２  、２１４Ｂ３  、２１４Ｂ４  が形成されている。この導電性膜２１４Ｂ１  、２１４Ｂ２  、２１４Ｂ３  、２１４Ｂ４  は、下層の枠体２１０Ａの前記導電性膜２１４Ａ１  、２１４Ａ２  、２１４Ａ３  、２１４Ａ４  と電気的に接続されることになる。なお、この中層の枠体２１０Ｂは、前記凹部２１２Ａの部分を除いて外形は下層の枠体２１０Ａと同じに設定されている。なお、前記導電性膜２１４Ｂ１  等は、金属メッキによって形成されている。また、前記導電性膜２１４Ｂ１  、２１４Ｂ２  は、図２には示されていない。
【００１２】
さらに、前記中層の枠体２１０Ｂの上に積層される上層の枠体２１０Ｃは、略額縁状に形成されている。そして、この上層の枠体２１０Ｃの内側は、後述するマイクロホン部１００が嵌まり込むことができる大きさに設定されている。上層の枠体２１０Ｃの内側は、具体的には図１に示すように、前記中層の枠体２１０Ｂより大きく設定されている。
【００１３】
これらの３つの枠体２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃを積層して焼成することでケース部２００の本体部２１０が形作られているのである。
【００１４】
一方、上述した本体部２１０とでケース部２００を構成するキャップ部２２０は、金属板をプレス成形することで構成されている。このキャップ部２２０は、下面側は本体部２１０が入り込む部分として開放されている。また、このキャップ部２２０の上面の中央部は、盛上部２２２として略矩形状に盛り上げられている。
【００１５】
また、このキャップ部２２０の対向する２側面には、前記凹部２１２Ａに対応するかしめ部２２１が形成されている。このかしめ部２２１は、平行な２本のスリットを設けることで構成されている。すなわち、外側から力が加えられたかしめ部２２１が内側に向かって突出するように変形することで、前記凹部２１２Ａにかしめられて、キャップ部２２０が本体部２１０に固定される。また、このキャップ部２２０の盛上部２２２の中央には、音響を振動膜１２０にまで導く音孔２２３が開設されている。
【００１６】
一方、入力された音響を電気信号として出力するマイクロホン部１００は、必要な電子回路が形成されたＩＣチップ１１０と、このＩＣチップ１１０に形成された固定電極に一定の間隔を有して対向する振動膜１２０を有するリング部材１３０と、このリング部材１３０をＩＣチップ１１０に対して固定する固定部材１４０とを有している。
【００１７】
前記ＩＣチップ１１０は、インピーダンス変換回路、増幅回路、ノイズキャンセル回路、ＡＧＣ回路等の必要な電子回路が形成されている。そして、ＩＣチップ１１０の表面には、背極としての固定電極が形成されている。なお、この固定電極は、ＩＣチップ１１０に比較するときわめて薄いものであるため、図示は省略している。さらに、この固定電極の上には、後述する振動膜１２０との間に一定の間隔を確保するためのスペーサ（図示省略）が形成されている。なお、このスペーサも高さ寸法は約１５μｍというきわめて薄いものであるので、図示は省略している。
【００１８】
前記リング部材１３０は、真鍮やステンレススチール或いは４２アロイ等からなる金属リングである。このリング部材１３０に貼り付けられる振動膜１２０は、片面にアルミニウムやニッケル等の薄膜が蒸着されたＦＥＰ等の高分子フィルムであって、エレクトレット化されている。この振動膜１２０は、テンションを加えた状態でリング部材１３０に貼り付けられる。振動膜１２０のリング部材１３０への貼り付けは、導電性を有する熱硬化性エポキシ系接着剤で行う。また、振動膜１２０はリング部材１３０への貼り付け後、外周をカットする。また、振動膜１２０は、この外周のカットの後に前記高分子フィルムの蒸着面をアースに接地し、高分子フィルム面がコロナ分極によって分極・帯電されてエレクトレット化される。なお、前記高分子フィルムは約５〜１２．５μｍの膜厚で、前記薄膜は約５００Åの膜厚にそれぞれ設定されている。
【００１９】
また、マイクロホン部１００を構成する固定部材１４０は、金属板材からなり、図５に示すように、略正方形状の上面部１４１と、この上面部１４１の縁部から外側に向かって突出した舌辺部１４２とが一体に形成されたものである。前記上面部１４１には、中央に開口部１４３が開設されるとともに、この開口部１４３を中心とした同心円状に複数段にわたる変形部１４５が設けられている。この変形部１４５は、本体部２１０に取り付けられたキャップ部２２０に押圧されることで奥側に向かって変形する部分である。また、前記舌辺部１４２は、図５に示す破線Ｌから略直角に折曲される。
【００２０】
このようにして形成された固定部材１４０は、リング部材１３０が載置されたＩＣチップ１１０に取り付けられると、リング部材１３０のＩＣチップ１１０に対する位置決めを行う。すなわち、固定部材１４０の舌辺部１４２の間からは、下面側にリング部材１３０を介在させた場合、リング部材１３０の縁部がのぞいたようになり、固定部材１４０とリング部材１３０との相対的位置関係が決定される。また、固定部材１４０の舌辺部１４２は、ＩＣチップ１１０に対して恰も蓋のように嵌まり込むものであるから、ＩＣチップ１１０と固定部材１４０との相対的位置関係が決定される。これによって、ＩＣチップ１１０とリング部材１３０との相対的位置関係が決定する。従って、固定部材１３０の舌辺部１４２は、リング部材１３０の固定部材１４０に対する位置関係を規制する規制手段になる。従って、リング部材１３０に取り付けられた振動膜１２０は、ＩＣチップ１１０に形成された固定電極から横方向にずれることなく位置決めが行われる。
【００２１】
次に、上述したような部品から構成される半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造工程について説明する。
まず、必要な電子回路が形成されたＩＣチップ１１０に固定電極及びスペーサが形成されたものをケース部２００の本体部２１０の収納部２１１にダイボンディングする。なお、このダイボンディングには導電性熱硬化エポキシ接着剤２５０を使用する。そして、ＩＣチップ１１０に形成されている図示しない電極と前記中層の枠体２１０Ｂに形成されたボンディング部とをボンディングワイヤ２６０Ａ、２６０Ｂ、２６０Ｃで電気的に接続する。なお、前記ボンディングワイヤ２６０Ａはアース用、ボンディングワイヤ２６０Ｂは出力用、ボンディングワイヤ２６０Ｃは電源用である。なお、前記ボンディング部は、底面部の前記導電性膜２１３Ａ１  、２１３Ａ２  、２１３Ａ３  、２１３Ａ４  と電気的に接続されている。
【００２２】
エレクトレット化された振動膜１２０が張りつけられたリング部材１３０を前記スペーサの上に載置する。この状態で、固定部材１４０をリング部材１３０及びＩＣチップ１１０の上に被せる。すると、上述したように、固定部材１４０の舌辺部１４２によって、リング部材１３０はＩＣチップ１１０に対して正しい位置に固定される。これによって、マイクロホン部１００がケース部２００の本体部２１０の収納部２１１に納められたことになる。
【００２３】
これで、図示しない固定電極と振動膜１２０との間には、図示しないスペーサの厚さ寸法だけの空間があるコンデンサーが構成されたことになる。
【００２４】
ところで、ケース部２００の本体部２１０は上述したように、セラミックスシートからなる３つの枠体２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃを積層して焼成したものであるので、ある程度の寸法誤差は避けることができない。ここで、本体部２１０の収納部２１１の深さ寸法が不足していた場合には、本体部２１０にキャップ部２２０が取り付けられないという問題も発生する可能性がある。しかし、本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンであると、固定部材１２０には、同心円状に複数段にわたる変形部１４５が設けられているので、この変形部１４５がキャップ部２２０に押圧されて、厚さ方向に収縮することで前記誤差を吸収することが可能である。
【００２５】
本体部２１０に被せられたキャップ部２２０の側面に形成されたかしめ部２２１をかしめて凹部２１２Ａに入り込ませることで、本体部２１０にキャップ部２２０を固定する。これによって、半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンが完成する。
【００２６】
次に、本発明の他の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンについて図５を参照しつつ説明する。
この半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンが上述したものと相違する点は、キャップ部２２０の本体部２１０への固定の方法である。この半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンでは、本体部２１０の底面側四隅に凹部２１２Ｂが設けられ、キャップ部２２０のかしめ部２２１Ｂは前記凹部２１２Ｂに対応するようにキャップ部２２０の四隅に設けられているのである。
なお、この他の点は上述した半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンと同様であるので詳細な説明は省略する。
【００２７】
なお、上述した２つの半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンでは、振動膜１２０をエレクトレット化したが、固定電極をエレクトレット化することも可能である。この場合は、固定電極の表面にＦＥＰ等の高分子フィルムを張りつけてこれをエレクトレット化する。また、同時に、振動膜１２０をエレクトレット化できない素材、例えば、ＰＰＳ樹脂やＰＥＴ樹脂等からなるフィルム（厚さ寸法１．５〜４μｍ）で構成してもよい。
【００２８】
また、エレクトレット化する素材としては、ＦＥＰ等の高分子フィルムの他にＰＥＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）やＳｉＯ２  等の使用することができる。
【００２９】
また、振動膜１２０を有するリング部材１３０を固定する固定部材は、弾力性を有する導電部材、例えば、導電性ゴム等を使用してもよい。すなわち、この固定部材はキャップ部２２０とリング部材１３０との間に介在され、両部材間の導通を確保するという役目と、ケース部２００の本体部２１０の寸法誤差、特に収納部２１１の深さ寸法の誤差を吸収するという役目とを併有しているものであるため、弾力性を有する導電部材であればよいのである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンは、入力された音響を電気信号として出力するマイクロホン部と、このマイクロホン部を収納するケース部とを備えており、前記マイクロホン部は、必要な電子回路が形成されたＩＣチップと、このＩＣチップに形成された固定電極に一定の間隔を有して対向する振動膜を有するリング部材と、このリング部材をＩＣチップに対して固定する固定部材とを有しており、前記ケース部は、前記マイクロホン部が収納される本体部と、この本体部に被せられるキャップ部とを有しており、前記キャップ部は本体部に対してかしめによって固定されるようになっている。
【００３１】
従って、この半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンは、キャップ部がかしめによって本体部に固定されることになるので、従来のように両者の接着工程がない。このため、量産化が容易になるとともにコストダウンも可能である。さらに、リサイクルが可能になる。
【００３２】
また、前記固定部材は、厚さ方向に収縮可能に構成されているので、ケース部、特に本体部の寸法誤差を吸収することができる。
【００３３】
なお、前記固定部材が、厚さ方向に収縮可能な同心円状の変形部が設けられているものであると、単に金属板をプレス成形することで構成することができるので、コストダウンに大いに寄与することができる。
【００３４】
さらに、前記固定部材は、ＩＣチップに被せられることでリング部材をＩＣチップに固定するものであって、リング部材の固定部材に対する位置関係を規制する規制手段を有している。このため、リング部材をＩＣチップに対して正確な位置に固定することができるので、マイクロホンとしての性能の向上に資するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの概略的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの図面であって、同図（Ａ）が概略的平面図、同図（Ｂ）は概略的正面図、同図（Ｃ）は概略的側面図、同図（Ｄ）は概略的底面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンからケース部を構成するキャップ部を取り除いた状態の概略的平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンに用いられる固定部材の概略的展開平面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る半導体エレクトレットコンデンサマイクロホンの図面であって、同図（Ａ）が概略的正面図、同図（Ｂ）は概略的底面図である。
【符号の説明】
１００    マイクロホン部
１１０    ＩＣチップ
１２０    振動膜
１３０    リング部材
１４０    固定部材
２００    ケース部
２１０    本体部
２２０    キャップ部
【図１】
0003574601.tif 000002
【図２】
0003574601.tif 000003
【図３】
0003574601.tif 000004
【図４】
0003574601.tif 000005
【図５】
0003574601.tif 000006