(57)【要約】  【課題】  シリコン基板を利用して形成された振動膜を有するコンデンサマイクロホンにおいて、その振動膜の膜厚を均一なものとした上で、これを安価に製造可能とする。  【解決手段】  シリコン基板２２とその表面に形成された合成樹脂層２４とを備えた構成とする。その際、このシリコン基板２２に、その背面から合成樹脂層２４の背面まで延びる孔部２２ａをエッチング加工により形成し、その合成樹脂層２４における孔部２２ａへの露出部分により振動膜２０を構成する。これにより、シリコン基板２２の表面への合成樹脂層２４の形成を、スピンコーティング等により容易に行えるようにし、従来のように高価なＣＶＤ装置を必要とすることなく安価な装置で、均一な膜厚を有する振動膜２０が得られるようにする。  【選択図】          図１
2006148477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動膜と固定電極とが対向配置されてなるコンデンサマイクロホンにおいて、
シリコン基板と、このシリコン基板の表面に形成された合成樹脂層とを備えてなり、
上記シリコン基板に、該シリコン基板の背面から上記合成樹脂層の背面まで延びる孔部が、エッチング加工により形成されており、
上記振動膜が、上記合成樹脂層における上記孔部への露出部分により構成されている、ことを特徴とするコンデンサマイクロホン。
【請求項２】
上記合成樹脂層の表面に、導電膜が形成されている、ことを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項３】
上記導電膜が、金属蒸着により形成されている、ことを特徴とする請求項２記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項４】
上記合成樹脂層が、ポリイミドにより形成されている、ことを特徴とする請求項２または３記載のコンデンサマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、コンデンサマイクロホンに関するものであり、特に、その振動膜がシリコン基板を利用して形成されたコンデンサマイクロホンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コンデンサマイクロホンは、振動膜と固定電極とが対向配置された構成となっているが、近年では、その超小型化を図るため、いわゆるＭＥＭＳ（Micro Electoro Mechanical Systems） 技術を利用して振動膜を製造する工夫もなされている。
【０００３】
その際、シリコン基板にエッチング加工を施して、これを部分的に薄肉にすることにより、シリコン基板自体に振動膜を形成する方法が従来より知られているが、この形成方法では、振動膜を所定の膜厚で精度良く製造することが困難である。
【０００４】
これに対し、例えば「特許文献１」に記載されているように、シリコン基板の表面にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition） 法等によりシリコン窒化膜（あるいはシリコン酸化膜）を形成した後、このシリコン基板にエッチング加工を施して、その背面からシリコン窒化膜の背面まで延びる孔部を形成し、シリコン窒化膜における上記孔部への露出部分により振動膜を構成するようにすれば、振動膜の膜厚を均一なものとすることが可能である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６３９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記「特許文献１」に記載されたコンデンサマイクロホンにおいては、シリコン基板の表面に、振動膜に適した均一なシリコン窒化膜やシリコン酸化膜を形成するために高価なＣＶＤ装置を用いることが必要となるので、コンデンサマイクロホンの製造コストが高くついてしまう、という問題がある。
【０００７】
特に、高精度の膜形成には、非常に高価なＣＶＤ装置を用いることが必要となり、コンデンサマイクロホンの製造コストが非常に高くついてしまう、という問題がある。
【０００８】
このようにＣＶＤ装置等によりシリコン基板の表面に酸化膜等を形成する代わりに、予め酸化膜を有するＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を利用したコンデンサマイクロホンも考えられるが、このＳＯＩ基板は通常のシリコン基板に比して数倍高価なものとなってしまう、という問題がある。
【０００９】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、シリコン基板を利用して形成された振動膜を有するコンデンサマイクロホンにおいて、その振動膜の膜厚を均一なものとした上で、これを安価に製造することができるコンデンサマイクロホンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、振動膜の構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【００１１】
すなわち、本願発明に係るコンデンサマイクロホンは、
振動膜と固定電極とが対向配置されてなるコンデンサマイクロホンにおいて、
シリコン基板と、このシリコン基板の表面に形成された合成樹脂層とを備えてなり、
上記シリコン基板に、該シリコン基板の背面から上記合成樹脂層の背面まで延びる孔部が、エッチング加工により形成されており、
上記振動膜が、上記合成樹脂層における上記孔部への露出部分により構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１２】
上記「コンデンサマイクロホン」は、振動膜と固定電極とが対向配置された構成を有するものであれば、それ以外の部分の構成については特に限定されるものではない。
【００１３】
上記「合成樹脂層」の具体的な材質は、シリコン基板に対してエッチング加工を施したときに侵食されない材質であれば、特定の材質に限定されるものではなく、例えば、ポリイミドやポリパラキシリレン等が採用可能である。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成に示すように、本願発明に係るコンデンサマイクロホンは、シリコン基板とその表面に形成された合成樹脂層とを備えた構成となっているが、そのシリコン基板にはその背面から合成樹脂層の背面まで延びる孔部がエッチング加工により形成されており、その合成樹脂層における孔部への露出部分により振動膜が構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１５】
すなわち、シリコン基板の表面への合成樹脂層の形成は、スピンコーティング等により容易に行うことができるので、従来のように高価なＣＶＤ装置を必要とすることなく安価な装置で、均一な膜厚を有する振動膜を得ることができる。
【００１６】
したがって本願発明によれば、シリコン基板を利用して形成された振動膜を有するコンデンサマイクロホンにおいて、その振動膜の膜厚を均一なものとした上で、これを安価に製造することができる。
【００１７】
しかも、このように合成樹脂層で振動膜を構成することにより、従来のようにシリコン窒化膜等で振動膜を構成するようにした場合に比して、振動膜のスティフネスを小さくすることができ、これによりマイクロホン感度を高めることができる。
【００１８】
上記構成において、合成樹脂層の表面に導電膜を形成するようにすれば、振動膜を電極部材として構成することができる。なお、このようにする代わりに、合成樹脂層の背面に導電膜を形成することによっても、あるいは合成樹脂層を導電性樹脂で形成することによっても、振動膜を電極部材として構成することが可能である。
【００１９】
この場合において、合成樹脂層の表面に導電膜を形成する際の具体的な方法は特に限定されるものではないが、これを金属蒸着により形成するようにすれば、導電膜を容易に形成することができ、また導電膜を十分薄く形成することができるので、この導電膜の形成によりマイクロホン感度が損なわれてしまうのを効果的に抑制することができる。
【００２０】
上記構成において、合成樹脂層の材質が特に限定されないことは上述したとおりであるが、この合成樹脂層をポリイミドにより形成するようにすれば、リフロー処理等にも対応可能な優れた耐熱性を確保することができ、これによりコンデンサマイクロホンを外部プリント基板への表面実装等に適したものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図１は、本願発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホン１０を上向きに配置した状態で示す側断面図であり、図２は、その平面図である。
【００２３】
これらの図に示すように、このコンデンサマイクロホン１０は、平面視において一辺１．５ｍｍ程度の正方形の外形形状を有する超小型マイクロホンであって、振動膜サブアッセンブリ１２と、固定電極サブアッセンブリ１４とを備えてなっている。そして、このコンデンサマイクロホン１０においては、振動膜サブアッセンブリ１２の振動膜２０と、固定電極サブアッセンブリ１４の固定電極３０とが、０．０１ｍｍ程度の間隔をおいて対向配置されてなっている。
【００２４】
振動膜サブアッセンブリ１２は、シリコン基板２２と、このシリコン基板２２の下面（すなわち表面）に形成された合成樹脂層２４とを備えてなっている。
【００２５】
シリコン基板２２は、シリコンウエハから１．５ｍｍ角程度の大きさに切り出された単結晶シリコンで構成されており、０．２ｍｍ程度の板厚を有している。このシリコン基板２２には、その上面（すなわち背面）から合成樹脂層２４の上面（すなわち背面）まで延びる孔部２２ａがエッチング加工により形成されている。この孔部２２ａは、一辺０．５ｍｍ程度の正方形の下端縁形状を有しており、結晶方位面に沿って上方へ向かって角錐台状に拡がるように形成されている。上記エッチング加工は、例えばアルカリエッチング等によって行うことが可能である。
【００２６】
合成樹脂層２４は、ポリイミドにより形成されており、５μｍ程度の厚みを有している。その際、この合成樹脂層２４は、シリコン基板２２の下面の全域にわたって形成されており、その孔部２２ａへの露出部分により、上記振動膜２０が構成されるようになっている。また、この合成樹脂層２４における振動膜２０の中心位置には、通気用の微小孔２４ａが形成されている。この合成樹脂層２４の形成は、例えばシリコンウエハの段階でその表面にポリイミドのスピンコーティングを施すこと等によって行うことが可能である。
【００２７】
この合成樹脂層２４の下面（すなわち表面）には、導電膜２６が形成されている。この導電膜２６は、金属蒸着を施すことによって形成されており、１μｍ程度程度の厚みを有している。なお、この金属蒸着は、一般的な真空蒸着装置等を用いて物理的に蒸着することにより、安価にこれを行うことができる。
【００２８】
図３は、固定電極サブアッセンブリ１４を単品で示す平面図である。
【００２９】
同図にも示すように、この固定電極サブアッセンブリ１４は、ガラス基板３２と、上記固定電極３０と、固定電極引出し端子３４と、振動膜引出し端子３６と、１対のダミー端子３８とを備えてなっている。
【００３０】
ガラス基板３２は、シリコン基板２２と同一の外形形状を有する板厚０．２５ｍｍ程度のガラスブロックで構成されており、その上面において振動膜サブアッセンブリ１２の下面に接合されている。この接合は、例えば陽極接合等によって行うことが可能である。
【００３１】
このガラス基板３２の上面には、矩形状凹部３２ａが形成されており、また、このガラス基板３２の下面には、矩形状凹部３２ｂが形成されている。矩形状凹部３２ａは、ガラス基板３２の中央部から該ガラス基板３２の一コーナ部にかけて正方形に形成されており、０．０２５ｍｍ程度の深さを有している。一方、矩形状凹部３２ｂは、ガラス基板３２の中央部において、振動膜２０よりもやや大きい正方形に形成されており、０．２ｍｍ程度の深さを有している。
【００３２】
このガラス基板３２の中央部には、該ガラス基板３２をその矩形状凹部３２ａ、３２ｂ間において上下方向に貫通する３つの貫通孔３２ｃが形成されている。また、固定電極３０にも、これらに対応する位置に３つの貫通孔３０ａが形成されている。
【００３３】
このガラス基板３２の上記コーナ部近傍部位には、該ガラス基板３２をその矩形状凹部３２ａおよび下面間において上下方向に貫通するスルーホール３２ｄが形成されている。また、このガラス基板３２における上記コーナ部と対角位置にあるコーナ部近傍部位には、該ガラス基板３２をその上面および下面間において上下方向に貫通するスルーホール３２ｅが形成されている。
【００３４】
固定電極３０は、ガラス基板３２の矩形状凹部３２ａに厚さ０．１５ｍｍ程度の導電層パターンとして形成されている。その際、この固定電極３０は、振動膜２０と対向する一辺０．５ｍｍ程度の正方形の外形形状を有しており、上記コーナ部へ向けて延長形成されている。
【００３５】
一方、固定電極引出し端子３４、振動膜引出し端子３６および１対のダミー端子３８は、ガラス基板３２の下面に厚さ０．１５ｍｍ程度の導電層パターンとして形成されている。その際、固定電極引出し端子３４および振動膜引出し端子３６は、矩形状凹部３２ｂの両側に形成されており、これらと直交する配置で１対のダミー端子３８が形成されている。なお、これら１対のダミー端子３８は、固定電極引出し端子３４および振動膜引出し端子３６との高さ合わせのために形成される端子である。
【００３６】
固定電極引出し端子３４は、上記コーナ部へ向けて延長形成されており、スルーホール３２ｄ内に形成された円筒状の導電層４０を介して固定電極３０に導通している。一方、振動膜引出し端子３６は、上記コーナ部と対角位置にあるコーナ部へ向けて延長形成されており、スルーホール３２ｅ内に形成された円筒状の導電層４２を介して振動膜サブアッセンブリ１２の導電膜２６に導通している。
【００３７】
本実施形態に係るコンデンサマイクロホン１０は、図示しない外部プリント基板に表面実装された状態で使用されるようになっており、その際、固定電極引出し端子３４および振動膜引出し端子３６において外部プリント基板の導電層パターンと導通するようになっており、１対のダミー端子３８は、外部プリント基板の導電層パターンに当接してコンデンサマイクロホン１０の実装姿勢を適正状態に保持するようになっている。
【００３８】
なお、このコンデンサマイクロホン１０において、振動膜２０の振動に伴う該振動膜２０と固定電極３０との間の静電容量の変化を電気信号として取り出すためのインピーダンス変換素子やコンデンサ等のチップ部品は、上記外部プリント基板に別途実装されるようになっている。
【００３９】
以上詳述したように、本実施形態に係るコンデンサマイクロホン１０は、シリコン基板２２とその表面に形成された合成樹脂層２４とを備えた構成となっているが、そのシリコン基板２２にはその背面から合成樹脂層２４の背面まで延びる孔部２２ａがエッチング加工により形成されており、その合成樹脂層２４における孔部２２ａへの露出部分により振動膜２０が構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００４０】
すなわち、シリコン基板２２の表面への合成樹脂層２４の形成は、スピンコーティング等により容易に行うことができるので、従来のように高価なＣＶＤ装置を必要とすることなく安価な装置で、均一な膜厚を有する振動膜２０を得ることができる。
【００４１】
したがって本実施形態によれば、シリコン基板２２を利用して形成された振動膜２０を有するコンデンサマイクロホン１０において、その振動膜２０の膜厚を均一なものとした上で、これを安価に製造することができる。
【００４２】
しかも、このように合成樹脂層２４で振動膜２０が構成されていることにより、この振動膜２０が従来のようにシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等で構成されているとした場合に比して、振動膜２０のスティフネスを小さくすることができ、これによりマイクロホン感度を高めることができる。
【００４３】
また本実施形態においては、合成樹脂層２４の表面に導電膜２６が形成されているので、振動膜２０を電極部材として構成することができる。その際、この導電膜２６は金属蒸着により形成されているので、導電膜２６を容易に形成することができ、また導電膜２６を十分薄く形成することができるので、この導電膜２６の形成によりマイクロホン感度が損なわれてしまうのを効果的に抑制することができる。
【００４４】
さらに本実施形態においては、合成樹脂層２４がポリイミドにより形成されているので、リフロー処理等にも対応可能な優れた耐熱性を確保することができ、これによりコンデンサマイクロホン１０を外部プリント基板への表面実装等に適したものとすることができる。
【００４５】
上記実施形態においては、振動膜２０が正方形の外形形状を有しているものとして説明したが、これを長方形等に設定することももちろん可能である。また、上記実施形態において諸元として示した数値を適宜異なる値に設定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本願発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンを上向きに配置した状態で示す側断面図
【図２】上記コンデンサマイクロホンを示す平面図
【図３】上記コンデンサマイクロホンの固定電極サブアッセンブリを単品で示す平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  コンデンサマイクロホン
１２  振動膜サブアッセンブリ
１４  固定電極サブアッセンブリ
２０  振動膜
２２  シリコン基板
２２ａ  孔部
２４  合成樹脂層
２４ａ  微小孔
２６  導電膜
３０  固定電極
３０ａ、３２ｃ  貫通孔
３２  ガラス基板
３２ａ、３２ｂ  矩形状凹部
３２ｄ、３２ｅ  スルーホール
３４  固定電極引出し端子
３６  振動膜引出し端子
３８  ダミー端子
４０、４２  導電層
【図１】
2006148477.tif 000003
【図２】
2006148477.tif 000004
【図３】
2006148477.tif 000005