(57)【要約】【課題】  圧力変換装置の信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和する。【解決手段】  圧力振動を電気信号に変換するトランスデューサと、外部の圧力振動を透過させ前記トランスデューサに中継する隔壁と、前記トランスデューサから出力される電気信号を外部に取り出すための端子と、を備えるとともに前記トランスデューサを囲むパッケージと、を備える圧力変換装置。【選択図】図１
2008283312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力振動を電気信号に変換するトランスデューサと、
外部の圧力振動を透過させ前記トランスデューサに中継する隔壁と、
前記トランスデューサから出力される電気信号を外部に取り出すための端子と、
を備えるとともに前記トランスデューサを囲むパッケージと、
を備える圧力変換装置。
【請求項２】
前記トランスデューサは、
電極プレートと、
間隙を間において前記電極プレートと対向する対向電極を形成しているダイヤフラムと、
を備えるマイクロホンチップであって、
前記ダイヤフラムが前記隔壁によって中継された可聴域音波を受けることにより前記電極プレートに対して振動すると、前記トランスデューサから可聴域音波に対応する前記電気信号が出力される、
請求項１に記載の圧力変換装置。
【請求項３】
前記パッケージは前記トランスデューサを気密に囲む、
請求項１または２に記載の圧力変換装置。
【請求項４】
前記パッケージに、前記隔壁より可聴域音波の透過率が低い通気孔が形成されている、
請求項１または２に記載の圧力変換装置。
【請求項５】
前記パッケージは、
外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、
前記パッケージ基部に接合され前記パッケージ基部とともに前記トランスデューサを囲むパッケージカバーと、
を備え、
前記パッケージカバーは、
厚肉部と、
前記厚肉部より薄い前記隔壁である薄肉部と、を備える、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
【請求項６】
前記パッケージは、
外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、
前記パッケージ基部に接合され前記パッケージ基部とともに前記トランスデューサを囲むパッケージカバーと、
を備え、
前記パッケージカバーの環状領域に環波形が形成され、
前記隔壁は前記環状領域の内側の領域である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
【請求項７】
前記パッケージは、
外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、
金属材料からなり前記隔壁であるパッケージカバーと、
を備える、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
【請求項８】
前記パッケージは、
外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、
プラスチックからなり前記隔壁であるパッケージカバーと、
を備える、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
【請求項９】
前記パッケージカバーの少なくとも一部に導電性材料からなるシールド膜が接合されている、
請求項８に記載の圧力変換装置。
【請求項１０】
前記パッケージカバーの表面上に前記パッケージカバーを保護するための通気性部材が重なっている、
請求項８または９に記載の圧力変換装置。
【請求項１１】
前記パッケージカバーの共振周波数は３．５ＫＨｚ以上である、
請求項５〜１０のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
【請求項１２】
前記トランスデューサはバルク材料からなる基板を備え、
前記電極プレートおよび前記ダイヤフラムは、前記基板の上に堆積した膜からなる、
請求項２に記載の圧力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力変換装置に関し、特にそのパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンデンサ型、圧電効果型、ムービングコイル型などの圧力変換装置が知られている。特許文献１にはコンデンサ型の圧力変換装置が開示されている。特許文献１に開示されているように、従来の所謂シリコンマイクロホンやエレクトレットコンデンサマイクロホン等のパッケージには、音波をダイヤフラムに伝搬させるための通気孔が形成されている。この通孔は可聴域音波に対する透過率が十分高くなるように設計されている。
【特許文献１】特表２００４−５３７１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、圧力変換装置のパッケージに形成される通孔は、湿気と塵埃をパッケージ内部に侵入させることになる。特に、通孔の可聴域音波に対する透過率を高くしようとすれば、開口面積が大きくなり、湿気や塵埃がパッケージ内部に侵入しやすくなる。湿気はダイヤフラムと電極プレートとの間のリーク電流を増大させるために圧力変換装置の感度特性を劣化させる。ダイヤフラムに付着した塵埃はダイヤフラムの振動に悪影響を及ぼし、例えばダイヤフラムとプレートの間に塵埃が入り込むとダイヤフラムの振幅が制限される。塵埃が導電性の場合、圧力変換装置から出力される信号の特性を劣化させる可能性がある。このように圧力変換装置のパッケージの通孔は、圧力変換装置の信頼性を低下させ、性能が保障される使用環境（性能が保障される使用環境を耐用環境というものとする。）を制限する要因となっている。
【０００４】
本発明は、圧力変換装置の信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記目的を達成するための圧力変換装置は、圧力振動を電気信号に変換するトランスデューサと、外部の圧力振動を前記トランスデューサに中継する隔壁と、前記トランスデューサから出力される電気信号を外部に取り出すための端子と、を備えるとともに前記トランスデューサを囲むパッケージと、を備える。
この圧力変換装置によると、パッケージの隔壁そのものがパッケージ外部の圧力振動を透過してトランスデューサに中継し、トランスデューサが圧力を電気信号に出力し、パッケージの端子からその電気信号を外部取り出すことができるため、圧力振動の透過率が高い通孔をパッケージに形成する必要がない。したがって、この構成を採用し、パッケージから通孔を無くしたり通孔の径を小さくすることにより、圧力変換装置の信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することが出来る。
【０００６】
（２）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記トランスデューサは、電極プレートと、間隙を間において前記電極プレートと対向する対向電極を形成しているダイヤフラムと、を備えるマイクロホンチップであって、前記ダイヤフラムが前記隔壁によって中継された可聴域音波を受けることにより前記電極プレートに対して振動すると、前記トランスデューサから可聴域音波に対応する前記電気信号が出力される。
この圧力変換装置によると、パッケージそのものが可聴域音波を透過してマイクロホンチップに中継し、パッケージによって中継された可聴域音波に対応する電気信号をマイクロホンチップが出力するため、可聴域音波の透過率が高い通気孔をパッケージに形成する必要がない。したがって、この構成を採用し、パッケージから通気孔を無くしたり通気孔の径を小さくすることにより、マイクロホンとしての圧力変換装置の信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することが出来る。
【０００７】
（３）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージは前記トランスデューサを気密に囲んでいてもよい。
この圧力変換装置によると、パッケージの内部に湿気および塵埃が侵入しない。
【０００８】
（４）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージに、前記隔壁より可聴域音波の透過率が低い通気孔が形成されていてもよい。
この圧力変換装置によると、パッケージの内部と外部とで気圧を平衡させることが出来るため、半田リフロー工程などの製造工程や使用時の耐用温度の範囲が広がる。
【０００９】
（５）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージは、外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、前記パッケージ基部に接合され前記パッケージ基部とともに前記トランスデューサを囲むパッケージカバーと、を備え、かつ、前記パッケージカバーは、厚肉部と、前記厚肉部より薄い前記隔壁である薄肉部と、を備えてもよい。
【００１０】
パッケージは、全体が薄いほど圧力振動の透過率が高くなるが、全体が薄いと強度が低下する。そこでこの圧力変換装置では、圧力振動を中継する部分と電気信号を中継する部分とを別部材で構成することにより、圧力振動を中継する部分であるパッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高める構成が採用される。すなわち、パッケージの配線が形成される部分はその他の部分よりも薄くすることが出来ず、機械的特性だけを考慮して設計することが出来ないため、この圧力変換装置では、パッケージ基部とパッケージカバーとを別部材で構成することにより、パッケージカバーの圧力変換装置に対する透過率を高く設計できるようにしている。さらにこの圧力変換装置によると、パッケージカバーの薄肉部は厚肉部に比べて圧力振動の透過率が高く、パッケージカバーの厚肉部は薄肉部に比べて強度が高い。したがってこの圧力変換装置によると、感度と強度が合理的にバランスするようにパッケージカバーを設計できる自由度が高くなる。なお、圧力振動の１つである音波に対する透過率はパッケージ外部の音圧に対するパッケージ内部の音圧の比である。
【００１１】
（６）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージは、外部の配線基板に接合され端子を備えるパッケージ基部と、前記パッケージ基部に接合され前記パッケージ基部とともに前記トランスデューサを囲むパッケージカバーと、を備え、かつ、前記パッケージカバーの環状領域に環波形が形成され、かつ、前記隔壁は前記環状領域の内側の領域であってもよい。
【００１２】
パッケージは、全体が薄いほど音波の透過率は高くなるが、パッケージの全体が薄いと強度が低下する。そこでこの圧力変換装置では、圧力振動を中継する部分と電気信号を中継する部分とを別部材で構成することにより、圧力振動を中継する部分であるパッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高める構成が採用される。すなわち、パッケージの配線が形成される部分はその他の部分よりも薄くすることが出来ず、機械的特性だけを考慮して設計することが出来ないため、この圧力変換装置では、パッケージ基部とパッケージカバーとを別部材で構成することにより、パッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高く設計できるようにしている。さらにこの圧力変換装置によると、パッケージカバーの環状領域に環波形が形成されているため、この環状領域の内側の領域においては、パッケージカバーのパッケージ基部を基準とする弾性係数がその外側に比べて大きくなるため音波の透過率が高くなる。すなわちパッケージカバーにこのような環波形が形成されない場合に比べ、このパッケージカバー圧力振動の透過率が高くなるため、この圧力変換装置の構成を採用することにより、感度を向上させることが出来る。
【００１３】
（７）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージは、外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、金属材料からなり前記隔壁であるパッケージカバーと、を備えてもよい。
【００１４】
パッケージは、全体が薄いほど圧力振動の透過率は高くなるが、パッケージの全体が薄いと強度が低下する。そこでこの圧力変換装置では、圧力振動を中継する部分と電気信号を中継する部分とを別部材で構成することにより、圧力振動を中継する部分であるパッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高める構成が採用される。すなわち、パッケージの配線が形成される部分はその他の部分よりも薄くすることが出来ず、機械的特性だけを考慮して設計することが出来ないため、この圧力変換装置では、パッケージ基部とパッケージカバーとを別部材で構成することにより、パッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高く設計できるようにしている。さらにこの圧力変換装置によると、パッケージカバーが金属材料からなるためノイズシールドとして機能する。したがってこの圧力変換装置によると、簡素な構造でＳ／Ｎを高めることが出来る。なお、金属材料には単体金属及び合金が含まれる。
【００１５】
（８）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンにおいて、前記パッケージは、外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、プラスチックからなり前記隔壁であるパッケージカバーと、を備えてもよい。
【００１６】
パッケージは、全体が薄いほど圧力振動の透過率は高くなるが、パッケージの全体が薄いと強度が低下する。そこでこの圧力変換装置では、圧力振動を中継する部分と電気信号を中継する部分とを別部材で構成することにより、圧力振動を中継する部分であるパッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高める構成が採用される。すなわち、パッケージの配線が形成される部分はその他の部分よりも薄くすることが出来ず、機械的特性だけを考慮して設計することが出来ないため、この圧力変換装置では、パッケージ基部とパッケージカバーとを別部材で構成することにより、パッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高く設計できるようにしている。さらにこの圧力変換装置によると、パッケージカバーの表面積当たりの質量を小さくできるため、パッケージカバーの圧力振動の透過率を高めることが出来る。
【００１７】
（９）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージカバーの少なくとも一部に導電性材料からなるシールド膜が接合されていてもよい。
この圧力変換装置によると、導電性材料からなるシールド膜によりノイズシールド効果が得られるため、Ｓ／Ｎを高めることが出来る。
【００１８】
（１０）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージカバーの表面上に前記パッケージカバーを保護するための通気性部材が重なっていてもよい。
この圧力変換装置によると、通気性部材がパッケージカバーを保護するため、パッケージカバーの強度を下げて音波の透過率を上げることが出来る。すなわち、この圧力変換装置の構成を採用することにより、強度を保ちながら感度を向上させることが出来る。
【００１９】
（１１）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージカバーの共振周波数は３．５ＫＨｚ以上であってもよい。
パッケージカバーの共振周波数よりも音波の周波数が高くなると、パッケージカバーの音波の透過率が下がる。携帯電話等の通話音の品質としては上限３．５ＫＨｚの帯域があれば十分である。すなわち、この圧力変換装置によると、通話音品質の範囲においてパッケージカバーが共振しないため音響／電気信号の変換効率が高い。
【００２０】
（１２）上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記トランスデューサは、バルク材料からなる基板を備え、かつ、前記電極プレートおよび前記ダイヤフラムは、前記基板の上に堆積した膜からなってもよい。
この圧力変換装置によると、バルク材料からなる基板の上に堆積膜を積層することによりトランスデューサを形成することが出来る。すなわち、半導体プロセス技術を応用することによりこの圧力変換装置の製造コストを低減することが出来る。バルク材料とは、薄膜プロセスで形成される堆積膜に比べて十分厚く体積が大きく、単体で取り扱うことが可能な固形材料であって、薄膜プロセスを開始するために用いられるウェハなどである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
１．第一実施形態
２．第二実施形態
３．第三実施形態
４．第四実施形態
５．第五実施形態
６．第六実施形態
７．他の実施形態
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
【００２２】
１．第一実施形態
図１Ａは本発明の第一実施形態としてのコンデンサマイクロホン１０１を示す模式的な断面図であって図１Ｂに示す切断面１Ａに対応している。図１Ｂはコンデンサマイクロホン１０１からパッケージカバー３を取り除いた状態を示す模式的な平面図である。
【００２３】
圧力変換装置としてのコンデンサマイクロホン１０１は、気圧の振動である音波を電気信号に変換するトランスデューサとしてのマイクロホンチップ２と駆動チップ４とがパッケージされている所謂シリコンマイクロホンである。コンデンサマイクロホン１０１のパッケージはパッケージ基部６とパッケージカバー３とから構成されている。
【００２４】
パッケージ基部６は、多層配線基板６７と環状の側壁６０から構成され、開口部を有する箱形であって、マイクロホンチップ２から出力される電気信号を外部に取り出すための端子を備える。側壁６０は多層配線基板６７と一体に形成されており、多層配線基板６７を構成しているセラミックシートなどからなる。多層配線基板６７にはコンデンサマイクロホン１０１と外部配線基板を電気的に接続するとともにコンデンサマイクロホン１０１を外部配線基板に接合するための電極パッド６５、６８が設けられている。マイクロホンチップ２から出力される電気信号を外部に取り出すための端子としての電極パッド６５、６８はパッケージの内側に設けられている電極パッド６１、６２、６３に貫通ビア６４、６９を介して接続されている。パッケージ基部６の中間配線層にはマイクロホンチップ２および駆動チップ４の輪郭を内包する導電膜６６が形成されている。導電膜６６はマイクロホンチップ２および駆動チップ４のノイズシールドとして機能する。
【００２５】
隔壁としてのパッケージカバー３は金属材料またはプラスチックからなる薄い板である。パッケージカバー３がパッケージ基部６の側壁６０の上端に接合されることによってパッケージ基部６の開口部を覆いマイクロホンチップ２および駆動チップ４は気密に囲まれている。パッケージ基部６の側壁６０よりも内側のパッケージカバー３の領域がダイヤフラム２２を振動させる可聴域音波を透過し中継する。パッケージカバー３の材質と寸法は、可聴域音波の透過率が高く、共振周波数が３．５ＫＨｚ以上になり、適切な強度を持つように設計される。共振周波数を３．５ＫＨｚ以上に設定する理由は、通話音品質として必要な帯域において音響／電気信号の変換効率を共振によって落とさないためである。金属材料およびプラスチック材料を選択する場合、一般にパッケージカバー３の共振周波数を３．５ＫＨｚ未満に設計することができる。パッケージカバー３の材料としてプラスチックを選択する場合、金属材料を選択する場合に比べてパッケージカバー３の可聴域音波の透過率が高くなる。また、パッケージカバー３の材質に金属材料を選択すると、強度が高くなり、パッケージカバー３がノイズシールドとしての機能を発揮する。例えば長方形のパッケージカバー３の材質とパッケージの寸法を以下のように設計すると、１ｋＨｚの音波に対するパッケージカバー３の透過率は８．３％（−２２ｄＢ）となる。なお、パッケージ基部６の厚さは側壁６０において０．４ｍｍあるため、実質的に可聴域音波を透過しない。
【００２６】
パッケージカバーの材質：マグネシウム合金
パッケージカバーの厚さ：０．０５ｍｍ
パッケージの幅（外寸）：５．４ｍｍ
パッケージの幅（内寸）：４．６ｍｍ
パッケージの長さ（外寸）：７．４ｍｍ
パッケージの長さ（内寸）：６．６ｍｍ
パッケージの容積：４．６ｍｍ３
【００２７】
また例えば長方形のパッケージカバー３の材質とパッケージの寸法を以下のように設計すると、１ｋＨｚの音波に対するパッケージカバー３の透過率は１３％（−１７ｄＢ）となる。なお、パッケージ基部６の厚さは側壁６０において０．４ｍｍあるため、実質的に可聴域音波を透過しない。
【００２８】
パッケージカバーの材質：エポキシ樹脂
パッケージカバーの厚さ：０．１ｍｍ
パッケージの幅（外寸）：５．４ｍｍ
パッケージの幅（内寸）：４．６ｍｍ
パッケージの長さ（外寸）：７．４ｍｍ
パッケージの長さ（内寸）：６．６ｍｍ
パッケージの容積：４．６ｍｍ３
【００２９】
駆動チップ４は、パッケージ基部６に接合され、電極パッド２５、２６、２７、４４、４５、４６にボンディングされたワイヤ７１によってマイクロホンチップ２に電気的に接続され、電極パッド４１、４２、４３、６１、６２、６３にボンディングされたワイヤ７２によってパッケージ基部６に電気的に接続されている。駆動チップ４はダイヤフラム２２、電極プレート２１のいずれか一方に安定したバイアスを印加するための図示しない安定化電源回路とマイクロホンチップ２の出力インピーダンスを低減する図示しないインピーダンス変換器とを備えている。
【００３０】
マイクロホンチップ２は、パッケージ基部６に接合されているシリコンウェハなどのバルク材料からなる基板２４、ならびに、基板２４の上に積層された膜からなるダイヤフラム２２、スペーサ２３および電極プレート２１を備えている。電極プレート２１とダイヤフラム２２とは燐がドープされた多結晶シリコンなどの導電膜からなる。スペーサ２３はシリコン酸化膜などの絶縁膜からなる。基板２４の上に積層されているマイクロホンチップ２の構成要素は、堆積とフォトリソグラフィとエッチングとを用いてシリコンなどのウェハ上に形成される。したがって多数のマイクロホンチップ２の製造を同時並行して進行させることが出来る。
【００３１】
ダイヤフラム２２と電極プレート２１との間にはスペーサ２３によって空隙が形成されているため、ダイヤフラム２２は電極プレート２１の対向電極を形成している。電極プレート２１には図示しない通気孔が多数形成されているため、電極プレート２１の通気孔を通過した音波はダイヤフラム２２に伝搬する。バックキャビティ２８は図示しない通気孔によってマイクロホンチップ２の外部空間に連絡している。ダイヤフラム２２はパッケージカバー３が中継した可聴域音波を受けると振動する。パッケージカバー３が中継した可聴域音波を受けてダイヤフラム２２が振動すると、電極プレート２１とダイヤフラム２２によって形成されている容量が変化し、ダイヤフラム２２が受けた可聴域音波に対応する電気信号がマイクロホンチップ２から出力される。
【００３２】
本実施形態では、パッケージ内部に音波を取り込むための通気孔がないため、パッケージカバー３で中継されることによって減衰した音波がマイクロホンチップ２に到達する。一方、パッケージに通気孔がないためマイクロホンチップ２には風圧が加わらない。したがって、風圧によって、ダイヤフラム２２が破壊されたり、ダイヤフラム２２と電極プレート２１とが接合されることがないため、ダイヤフラム２２を従来より薄く撓みやすく設計し、マイクロホンチップ２の感度を上げることが出来る。その結果、パッケージカバー３による音波の減衰から生ずる感度低下を、マイクロホンチップ２の感度を上げることによって抑制することが出来る。その結果、本実施形態によると、コンデンサマイクロホンとしての機能を確保しつつ、その信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することができる。
【００３３】
２．第二実施形態
図２および図３は本発明の第二実施形態としてのコンデンサマイクロホン１０２を示す模式的な断面図であってそれぞれ図１Ｂの切断面１Ａに対応している。
【００３４】
パッケージには図２に示すように通気孔３１を形成してもよい。通気孔３１は製造可能な限界まで径を小さく、管長を長くすることが望ましい。すなわち通気孔３１をパッケージに形成するとしても、ほぼ内部を密閉するように（例えば液密に）パッケージを形成することが望ましい。通気孔３１は、例えばパッケージカバー３の端部に溝を形成し、その溝を避けるようにしてパッケージカバー３とパッケージ基部６とを接着することにより形成することができる。また、図３に示すように中空の石英ファイバーなどの中空管をパッケージ基部６とパッケージカバー３との間の接着層３２に埋め込んでもよいし、パッケージ基部６自体に埋め込んでもよい。なお、パッケージカバー３の材質は金属に限らず、プラスチックであってもよい。
【００３５】
通気孔３１が図２に示すように断面矩形の溝によって形成されている場合、通気孔３１の寸法と１００Ｈｚの音波に対する透過率との関係は以下の通りである。１００Ｈｚ以上の音波に対する透過率はさらに低くなる。なお、パッケージの寸法は第一実施形態と同一とする。
【００３６】
（例１）
管長（Ｌ）：０．４ｍｍ
管幅：０．０３ｍｍ
管深（Ｈ）：０．０２５μｍ
通気孔の透過率：−１９ｄＢ
【００３７】
通気孔３１が図３に示すように管路断面円形の石英ファイバーで形成されている場合、通気孔３１の寸法と１００Ｈｚの音波に対する透過率との関係は以下の通りである。１００Ｈｚ以上の音波に対する透過率はさらに低くなる。なお、パッケージの寸法は第一実施形態と同一とする。
【００３８】
（例２）
管長（Ｌ）：０．４ｍｍ
直径（Ｒ）：２８μｍ
通気孔の透過率：−２０ｄＢ
【００３９】
（例３）
管長（Ｌ）：０．４ｍｍ
直径（Ｒ）：２０μｍ
通気孔の透過率：−３０ｄＢ
【００４０】
パッケージに通気孔３１を形成することにより、パッケージの内部と外部の気圧が平衡するため、気圧差によってパッケージが破損することを防止できる。例えば、パッケージに通気孔３１を形成することにより、パッケージ基部６を外部の配線基板に接合する半田リフロー工程の温度を高く設定することが出来る。そして、隔壁としてのパッケージカバー３自体が可聴域音波を透過しマイクロホンチップ２に中継する構成であるため、通気孔３１の可聴域音波の透過率をどれだけ低く設計してもよい。すなわち、通気孔３１の可聴域音波の透過率をパッケージカバー３自体の透過率よりも低くすることができる。
【００４１】
３．第三実施形態
図４は本発明の第三実施形態としてのコンデンサマイクロホン１０３を示す模式的な断面図であって図１Ｂの切断面１Ａに対応している。
【００４２】
パッケージカバー３がプラスチックからなる場合、図４に示すように金属など導電性のシールド膜３３をパッケージカバー３の表裏いずれかの面に接合することが望ましい。この場合、シールド膜３３は少なくともマイクロホンチップ２と駆動チップ４とワイヤ７１、７２の輪郭を包含する形状であることが望ましい。シールド膜３３は、薄く、パッケージカバー３と完全に一体に振動する形態であることが望ましい。このようなシールド膜３３はＣＶＤ、無電解めっき、粉体塗装などによって形成することが出来る。
【００４３】
マイクロホンチップ２はハイインピーダンスであるため、このようなシールド膜３３を設けることにより、コンデンサマイクロホン１０３のＳ／Ｎを顕著に改善することが出来る。
【００４４】
４．第四実施形態
図５は本発明の第四実施形態としてのコンデンサマイクロホン１０４を示す模式的な断面図であって図１Ｂに示す切断面１Ａに対応している。
【００４５】
音波の透過率を上げるという観点では音波を中継する部分は薄く広いほどよいが、薄く広くなるほどその部分の強度が低下する。そこで、図５に示すように、パッケージカバー３に厚肉部３６と薄肉部３７とを形成することにより、パッケージカバー３の設計自由度を高めてもよい。例えば、厚肉部３６については音波の中継機能を無視し強度を重視して形状と厚みを設計し、薄肉部３７については風圧や衝撃に耐えられる程度の強度を確保ししつつ可聴域音波の透過率が最大限高くなるように形状と厚みを設計することが望ましい。なお、パッケージカバー３の材質は金属に限らず、プラスチックであってもよい。
【００４６】
５．第五実施形態
図６は本発明の第五実施形態としてのコンデンサマイクロホン１０５を示す模式的な断面図であって図１Ｂの切断面１Ａに対応している。
【００４７】
図６Ａに示すように音波を高い透過率で透過するとともに適度な剛性を得られる通気性部材３４をパッケージカバー３の表面上に重ねて設けてもよい。これにより、パッケージカバー３が通気性部材３４によって保護されるため、パッケージカバー３の薄肉部３７に対して接触による外力が加わることが防止され、薄肉部３７の破損が防止される。通気性部材３４はパッケージカバー３の薄肉部３７に重なっていればよく、パッケージカバー３の全体に重なっている必要はない。通気性部材３４の材料としては、例えば複数の小さな貫通孔が形成された金属板や多孔質材料や金属網などを用いることが出来る。パッケージカバー３の材質は金属に限らず、プラスチックであってもよい。なお、パッケージカバー３の音波を中継する部分の振動を制限しないように、音波を中継する薄肉部３７と通気性部材３４との間には間隙３５が設けられる。
【００４８】
なお、図６Ｂに示すようにパッケージカバー３の全体の肉厚を薄くし、パッケージカバー３と通気性部材３４との間に間隙３５を形成するためのスペーサ３８を介してパッケージカバー３と通気性部材３４とを接合してもよい。
【００４９】
６．第六実施形態
図７Ａは本発明の第六実施形態としてのコンデンサマイクロホン１０６を示す模式的な断面図であって図７Ｂに示す切断面７Ａに対応している。図７Ｂはコンデンサマイクロホン１０１を示す模式的な平面図である。
【００５０】
パッケージカバー３の音波を中継する部分の透過率を上げるためには、図７Ａおよび図７Ｂに示すようにパッケージカバー３の環状領域３９に環波形を形成することが望ましい。環状領域３９に環波形を形成することにより、環状領域３９の内側の領域である中継部３０のパッケージ基部６を基準とする弾性係数が大きくなり、中継部３０の可聴域音波に対する透過率が上がるため、コンデンサマイクロホン１０６の感度が向上する。
【００５１】
また、環状領域３９の肉厚をパッケージカバー３の他の部分の肉厚に対して薄くすることにより、薄い部分の面積を抑えつつ、パッケージカバー３の可聴域音波に対する透過率を上げることが出来る。
なお、パッケージカバー３の材質は金属に限らず、プラスチックであってもよい。
【００５２】
６．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、パッケージに通気孔を設ける第二実施形態と第三実施形態から第六実施形態のいずれか１つとを組み合わせてもよい。また、パッケージ基部６はリードフレームが樹脂封止されたものでもよい。また、ダイヤフラム２２と電極プレート２１の基板２４に対する位置関係については、いずれが基板２４に近い方に配置されていても良い。電極プレート２１が基板２４に近い方に配置される場合、電極プレート２１の通気孔は、ダイヤフラム２２と電極プレート２１との間の空隙とバックキャビティ２８とを連絡する機能を果たす。またパッケージカバー３は周縁が折れ曲がった箱形状であっても良い。またパッケージカバー３は概略直方体のパッケージの１面の一部のみを構成していてもよい。すなわち例えばパッケージ基部６の板状の部分に貫通孔が形成され、その貫通孔を閉塞するようにパッケージカバー３がパッケージ基部６に接合されていてもよい。またマイクロホンチップ２と駆動チップ４とは一体であってもよいし、スタックしてもよい。
【００５３】
また上記実施形態では、トランスデューサとして所謂シリコンマイクロホンチップを用いたが、圧力振動を電気信号に変換するトランスデューサであればどのようなトランスデューサであってもよい。
第一の変形例として、あらかじめ静電気が貯められているダイヤフラムが圧力変動によって動くと出力電圧が変動する静電型コンデンサを用いたトランスデューサを用いることが出来る。静電型コンデンサを用いたトランスデューサは、ダイヤフラムにあらかじめ電荷を貯めておくことから、外部環境の影響を受けやすい。しかし、本発明で用いられるパッケージに囲まれたトランスデューサは外部環境の影響を受けにくく、ダイヤフラムの感度を上げることが出来るため、機能を確保しつつ、信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することが出来る。
第二の変形例として、ダイヤフラムの変位をピエゾ素子によって電気信号に変換する圧電効果型のトランスデューサを用いることが出来る。圧電効果型トランスデューサでは、コンデンサ型とは異なり、ダイヤフラムと対向する電極プレートを必要としないため、原理的にはダイヤフラムの振幅を大きくすることが出来る。しかし実際には、風圧などによる破壊を防止するためにダイヤフラムの振幅を大きく出来ず、圧電効果型トランスデューサの感度は低い。本発明で用いられるパッケージでは、風圧などの音波以外の外力がダイヤフラムに加わらないか、加わりにくい。したがって、本発明を圧電効果型トランスデューサに適用するとともにダイヤフラムを撓みやすく設計にすることにより、感度を上げることが出来る。
第三の変形例として、コイルと、永久磁石と、ダイヤフラムとを備え、ダイヤフラムに取り付けたコイルが永久磁石の近傍で動くことにより出力電圧を生ずるムービングコイル型のトランスデューサを用いてもよい。ムービングコイル型のトランスデューサでは、コイルの密度や永久磁石の強さを調整することによって感度を上げることが出来る。
また上記実施形態で示した材質や寸法や成膜方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である製造方法の説明については省略されている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】（１Ａ）は本発明の第一実施形態にかかる模式的な断面図。（１Ｂ）は本発明の第一実施形態にかかる模式的な平面図。
【図２】本発明の第二実施形態にかかる模式的な断面図。
【図３】本発明の第二実施形態にかかる模式的な断面図。
【図４】本発明の第三実施形態にかかる模式的な断面図。
【図５】本発明の第四実施形態にかかる模式的な断面図。
【図６】（６Ａ）および（６Ｂ）は本発明の第五実施形態にかかる模式的な断面図。
【図７】（７Ａ）は本発明の第五実施形態にかかる模式的な断面図。（７Ｂ）は本発明の第五実施形態にかかる模式的な平面図。
【符号の説明】
【００５５】
２：マイクロホンチップ、３：パッケージカバー、４：駆動チップ、６：パッケージ基部、２１：電極プレート、２２：ダイヤフラム、２３：スペーサ、２４：基板、２５：電極パッド、２８：バックキャビティ、３０：中継部、３１：通気孔、３２：接着層、３３：シールド膜、３４：通気性部材、３５：間隙、３６：厚肉部、３７：薄肉部、３８：スペーサ、３９：環状領域、４１：電極パッド、６０：側壁、６１、６２、６３：電極パッド、６４、６９：貫通ビア、６５、６８：電極パッド、６６：導電膜、６７：多層配線基板、７１：ワイヤ、７２：ワイヤ、１０１：コンデンサマイクロホン、１０２：コンデンサマイクロホン、１０３：コンデンサマイクロホン、１０４：コンデンサマイクロホン、１０５：コンデンサマイクロホン、１０６：コンデンサマイクロホン
【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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【図７】
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