(57)【要約】【課題】マイクロフォンチップや圧力センサチップ等の半導体センサチップに対する環境要素の影響を低減すると同時に小型化を図る。【解決手段】中空の空洞部Ｓを有するハウジング５内に圧力変動を検出する半導体センサチップ７及び該半導体センサチップ７を駆動制御するための半導体チップ９を設け、前記ハウジング５のうち半導体センサチップ７及び半導体チップ９を搭載する搭載面１７ａに前記空洞部Ｓを外方に連通させる開口部１９を開口させた構成の半導体装置１であって、前記半導体チップ９の少なくとも一部が、前記開口部１９の上方に配置されることを特徴とする半導体装置１を提供する。【選択図】図１
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【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内に圧力変動を検出する半導体センサチップ及び該半導体センサチップを駆動制御するための半導体チップを設け、前記ハウジングのうち半導体センサチップ及び半導体チップを搭載する搭載面に前記空洞部を外方に連通させる開口部を開口させた構成の半導体装置であって、
前記半導体チップの少なくとも一部が、前記開口部の上方に配置されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ハウジングに、前記半導体センサチップを搭載する搭載面から上方に突出する段差部が形成され、
該段差部の上面が、前記半導体チップを搭載する搭載面をなすことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記段差部が、前記開口部の少なくとも一部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ハウジングが前記搭載面を有する略板状の基板を備えると共に、前記開口部が該基板の厚さ方向に貫通して形成され、
前記開口部が、前記基板内部において蛇行していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォンチップや圧力センサチップ等の半導体センサチップを備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機等の携帯電子機器には、例えば特許文献１のように、音響等の圧力変動を検出する半導体装置（マイクロフォンモジュール）が設けられている。また、この種の半導体装置には、中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップ（マイクロフォンチップ）及び半導体センサチップからの出力信号を増幅するための増幅器を配すると共に、外方から前記空洞部に連通する開口部を前記ハウジングに形成して構成されたものがある。特に、この種の半導体装置には、ハウジングのうち半導体センサチップ及び増幅器を搭載した搭載面に前記開口部を開口させたものがある。
そして、前記開口部を搭載面に開口させた構成の半導体装置には、圧力変動を振動で検出する半導体センサチップのダイヤフラムが開口部に対向するように半導体センサチップを配置したものもあり、このように構成することで、搭載面の面積を小さくして半導体装置の小型化を図っている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１１６１８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のように、開口部上に半導体センサチップを配置する場合には、ダイヤフラム等の半導体センサチップの構成要素が外方に露出するため、電磁気的なノイズや太陽光、液滴、粉塵等の環境要素の影響を受けやすくなるという問題がある。
なお、従来では、半導体センサチップを前記環境要素から保護するために、環境要素の侵入を防止する環境バリアを別途設けたものもあるが、環境バリアを製造するにあたっては、手間が掛かっていた。
【０００４】
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、半導体センサチップに対する環境要素の影響を低減できると共に小型化を図ることが可能な半導体装置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】
【０００５】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の半導体装置は、中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップ及び該半導体センサチップを駆動制御するための半導体チップを設け、前記ハウジングのうち半導体センサチップ及び半導体チップを搭載する搭載面に前記空洞部を外方に連通させる開口部を開口させた構成の半導体装置であって、前記半導体チップの少なくとも一部が、前記開口部の上方に配置されることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る半導体装置によれば、半導体チップが開口部の一部を覆うように配されるため、半導体センサチップ及び半導体チップの搭載面の面積を小さく形成することができ、半導体装置の小型化を図ることが可能となる。
また、このように構成することで、ダイヤフラム等の半導体センサチップの構成要素は開口部を介して外方に露出しないため、従来のように別途部材を設けることなく、半導体センサチップに対する電磁気的なノイズや太陽光、液滴、粉塵等の環境要素の影響を低減することが可能となる。
特に、半導体チップによって開口部の一部が覆われることになるため、開口部から侵入しようとする電磁気的なノイズを半導体チップにおいて遮断することが可能となる。すなわち、電磁気的なノイズが開口部及び空洞部を介して半導体センサチップに到達することを防止することができるので、前記半導体装置の出力のノイズを減らすことができる。
【０００７】
また、本発明の半導体装置は、前記ハウジングに、前記半導体センサチップを搭載する搭載面から上方に突出する段差部が形成され、該段差部の上面が、前記半導体チップを搭載する搭載面をなすことを特徴とする。
このように構成した場合には、半導体チップが開口部の全体を覆うように配置されたとしても、前記段差部によって半導体センサチップの搭載面と半導体チップとの間に隙間が形成されることになるため、この隙間を介して開口部を前記空洞部に連通させることができる。したがって、半導体装置の小型化をさらに図ることができる。
【０００８】
さらに、本発明の半導体装置は、前記段差部が、前記開口部の少なくとも一部を覆うように形成されていることを特徴とする。
この場合には、半導体チップの搭載面の領域を拡大することができるため、より安定した状態で半導体チップを配置することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の半導体装置は、前記ハウジングが前記搭載面を有する略板状の基板を備えると共に、前記開口部が該基板の厚さ方向に貫通して形成され、前記開口部が、前記基板内部において蛇行していることを特徴とする。
ここで、蛇行する開口部とは、単に基板の搭載面から基板の厚さ方向のみに直進して形成されるものではなく、例えば、基板内部において屈曲した部分や、搭載面の面方向に延びる部分を含んで構成されたものを示している。
この構成の場合には、開口部の蛇行形状によって半導体センサチップに対する環境要素の影響をさらに低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、別途部材を設けることなく、半導体センサチップに対する電磁気的なノイズや太陽光、液滴、粉塵等の環境要素の影響を低減できると共に、半導体装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１を参照して本発明の一実施形態に係る半導体装置について説明する。図１に示すように、この実施形態に係る半導体装置１は、携帯電話機等の携帯電子機器の筐体内部に設けられるものであり、音響を検出するマイクロフォンモジュールとして機能するものである。
そして、この半導体装置１は、前記筐体に内蔵される回路基板３の表面３ａに搭載されるものであり、中空の空洞部Ｓを有するハウジング５内にマイクロフォンチップ（半導体センサチップ）７、ＬＳＩチップ（半導体チップ）９を設けて構成されている。
【００１２】
マイクロフォンチップ７は、環状の支持部１１の内孔１１ａを覆うようにダイヤフラム１３を設けて構成されている。ダイヤフラム１３は音響等の圧力変動を振動により検出するものであり、マイクロフォンチップ７はこ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。
ＬＳＩチップ９は、マイクロフォンチップ７を駆動制御する役割を果たすものであり、例えばマイクロフォンチップ７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。
【００１３】
ハウジング５は、基板１５と、基板１５の表面１５ａに配されて基板１５と共に空洞部Ｓを画成する蓋体部材１６とを備えて構成されている。
基板１５は、例えば平面視略矩形の厚板状に形成されて所謂多層配線基板をなしており、その表面１５ａから窪んで空洞部Ｓの内壁をなす凹部１７を形成して構成されている。前述のマイクロフォンチップ７は、そのダイヤフラム１３が内孔１１ａを介してこの凹部１７の底面（搭載面）１７ａに対向するように、不図示のダイボンド材を介して底面１７ａに搭載されている。
【００１４】
この基板１５には、その厚さ方向に貫通して空洞部Ｓを外方に連通させる音響孔（開口部）１９が形成されており、この音響孔１９は、凹部１７の底面１７ａに開口している。また、音響孔１９の周縁には、凹部１７の底面１７ａから蓋体部材１６に向かって突出する段差部２１が形成されている。この段差部２１は、音響孔１９の一部を覆うように凹部１７の底面１７ａの面方向に張り出して、略板状に形成されている。
前述のＬＳＩチップ９は、不図示のダイボンド材を介してこの段差部２１の上面（搭載面）２１ａに搭載されている。ここで、ＬＳＩチップ９は、その一部が段差部２１の上面２１ａの縁から張り出すように配置されており、このＬＳＩチップ９の張り出し部分が、段差部２１によって覆われていない音響孔１９の残部の上方に配置されている。
【００１５】
なお、この配置状態において、ＬＳＩチップ９と凹部１７の底面１７ａとの間には段差部２１の厚さ分の隙間が形成されるため、ハウジング５の空洞部Ｓは、上記隙間及び音響孔１９を介して外方に連通することになる。
このように、凹部１７の底面１７ａ側に配されたマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９は、第１のワイヤー２３によって相互に電気接続されており、また、ＬＳＩチップ９は、第２のワイヤー２５を介して凹部１７の底面１７ａに露出する不図示の電極パッドに電気接続されている。
【００１６】
また、基板１５の内部には、音響孔１９を除く凹部１７の底面１７ａ全体と基板１５の厚さ方向に重ねて配される導電性の下部シールド層２７が設けられている。さらに、基板１５の裏面１５ｂには、回路基板３と電気接続するための外部接続端子２９，２９が複数形成されており、これら複数の外部接続端子２９，２９は、基板１５内部に形成された不図示の配線部を介して前述の電極パッドや下部シールド層２７にそれぞれ電気接続されている。
これによって、マイクロフォンチップ７、ＬＳＩチップ９、下部シールド層２７を回路基板３に電気接続することができる。なお、下部シールド層２７は、外部接続端子２９を介して回路基板３のグランドパターンに接続されるようになっており、半導体装置１を回路基板３に搭載した状態で、音響孔１９の形成部分を除く凹部１７の底面１７ａ側から空洞部Ｓ内に侵入しようとする電磁気的なノイズを遮断する電磁シールドとしての役割を果たす。
【００１７】
蓋体部材１６は、略板状に形成されて基板１５の表面１５ａに固定されており、凹部１７の開口を覆うことで基板１５と共にマイクロフォンチップ７やＬＳＩチップ９を含む空洞部Ｓを形成するようになっている。
なお、この蓋体部材１６は、例えば銅材等の導電性を有する材料や、略板状の非導電性材料の表面に導電性材料からなる薄膜を形成して構成されていてもよい。この場合、蓋体部材１６を基板１５の下部シールド層２７やこれに接続された外部接続端子２９に電気接続しておくことで、蓋体部材１６は、下部シールド層２７と同様に、凹部１７の上方側から空洞部Ｓ内に侵入しようとするノイズを遮断する電磁シールドとしての役割を果たすことになる。
【００１８】
そして、上記構成の半導体装置１を搭載する回路基板３の表面３ａには、はんだ等を介して各外部接続端子２９，２９に接合するための接続パッド３１，３１が複数形成されている。なお、下部シールド層２７や蓋体部材１６に電気接続される接続パッド３１はグランドパターンをなしている。また、この回路基板３には、その厚さ方向に貫通する連通孔３３が形成されており、半導体装置１を回路基板３の表面３ａに搭載した状態において、ハウジング５の音響孔１９がこの連通孔３３に対向配置されるようになっている。
そして、このように回路基板３に搭載された半導体装置１において、回路基板３の裏面３ｂから連通孔３３内に音響が伝播すると、この音響が基板１５の音響孔１９、及び、基板１５の底面１７ａとＬＳＩチップ９との隙間を介して空洞部Ｓ内に導入され、ＬＳＩチップ９の上方を回り込む等してマイクロフォンチップ７のダイヤフラム１３に到達することになる。
【００１９】
上記半導体装置１によれば、ＬＳＩチップ９が音響孔１９を覆うようにその上方に配置されているため、マイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９を搭載する凹部１７の底面１７ａの面積を小さく形成することができ、半導体装置１の小型化を図ることができる。
特に、本実施形態においては、ＬＳＩチップ９が段差部２１の上面２１ａに搭載されてＬＳＩチップ９と凹部１７の底面１７ａとの間に隙間が形成されるため、ＬＳＩチップ９が音響孔１９の全体を覆うように配置しても、空洞部Ｓを外方に連通させながら、半導体装置１の小型化を特に図ることができる。
【００２０】
また、この構成では、ダイヤフラム１３等のマイクロフォンチップ７の構成要素は音響孔１９を介して直接外方に露出することがないため、従来のように環境バリアのような別途部材を設けることなく、マイクロフォンチップ７に対する電磁気的なノイズや太陽光、液滴、粉塵等の環境要素の影響を低減することが可能となる。
さらに、ＬＳＩチップ９を音響孔１９の上方に配置しておくことで、音響孔から侵入しようとする電磁気的なノイズをＬＳＩチップ９において遮断することも可能となる。したがって、この半導体装置においては、ＬＳＩチップ９、蓋体部材１６及び下部シールド層２７により前記ノイズがマイクロフォンチップ７に到達することを確実に防いで、前記半導体装置の出力ノイズを減らすことができる。
また、段差部２１は、その一部が音響孔１９を覆うように形成されているため、音響孔１９上に位置するＬＳＩチップ９が搭載される領域を拡大することができ、より安定した状態でＬＳＩチップ９を配置することが可能となる。
【００２１】
なお、上記実施形態においては、段差部２１が略板状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば図２に示すように、段差部４１が音響孔１９の周縁に位置する凹部１７の底面１７ａから上方に立設する垂直壁部４３と、垂直壁部４３から底面１７ａの面方向に延びて音響孔１９の上方を覆う水平壁部４５とを備えて略Ｌ字状に形成されるとしても構わない。なお、この構成においては、水平壁部４５の上面（搭載面）４５ａにＬＳＩチップ９を搭載すればよい。
この構成の場合には、垂直壁部４３によってＬＳＩチップ９を配する水平壁部４５と凹部１７の底面１７ａとの間に隙間を形成できるため、例えば図示例のように、水平壁部４５が音響孔１９の上方の全体を覆うように形成されるとしてもよい。この場合でも、空洞部Ｓを前記隙間及び音響孔１９を介して外方に連通させることができる。
【００２２】
また、段差部２１，４１は、基板１５に一体に形成されることに限らず、例えば基板１５とは別の部材によって構成されるとしても構わない。すなわち、例えば図３に示すように、段差部５３は、基板１５の音響孔１９に嵌め込まれた略筒状の筒状体５１によって構成されるとしてもよい。ここで、段差部５３の垂直壁部５５は筒状体５１のうち凹部１７の底面１７ａから突出する長手方向の一部によって構成されており、水平壁部５７は、垂直壁部５５の先端から筒状体５１の径方向内方に一体に突出して形成されている。
【００２３】
また、この筒状体５１は、図示例のようにその一部を基板１５の裏面１５ｂから突出させ、この突出壁部５９を音漏れ防止用のガスケットとして用いるとしてもよい。すなわち、筒状体５１の突出壁部５９を回路基板３の連通孔３３に嵌め込むことで、空洞部Ｓが筒状体５１を介して回路基板３の連通孔３３に直接連通されるとしてもよい。この構成の場合、回路基板３の裏面３ｂから連通孔３３内に伝播した音響は、突出壁部５９によって回路基板３の表面３ａと基板１５の裏面１５ｂとの間で拡散することがないため、音響を効率よく空洞部Ｓ内に導入することができる。
【００２４】
さらに、上記実施形態において、段差部２１は音響孔１９を覆うように音響孔１９の周縁から張り出して形成されるとしたが、ＬＳＩチップ９の少なくとも一部が音響孔１９の上方に配置されていればよく、例えば図４に示すように、段差部６１は音響孔１９を覆わずに音響孔１９の周縁のみに形成されるとしてもよい。この場合には、ＬＳＩチップ９の一部が音響孔１９の一部を覆うように、ＬＳＩチップ９の残部を音響孔１９の周縁に位置する段差部６１の上面（搭載面）６１ａに搭載すればよい。
なお、この段差部６１は、上述したように基板１５に一体に形成されるとしてもよいし、図示例のように、所定の厚さ寸法を有してＬＳＩチップ９を凹部１７の底面１７ａに固定するダイボンド材としてのダイアタッチ材等の別部材によって構成されるとしても構わない。また、図示例のように、音響孔１９のうち基板１５の裏面１５ｂにおける開口面積が凹部１７の底面１７ａにおける開口面積よりも大きくなるように、基板１５の裏面１５ｂに切欠部６３が形成されるとしてもよい。
【００２５】
さらに、上記実施形態においては、ＬＳＩチップ９が段差部２１の上面２１ａに搭載されるとしたが、例えば、段差部２１を形成せずに凹部１７の底面１７ａに直接搭載されるとしてもよい。この場合でも、ＬＳＩチップ９の一部が音響孔１９の一部を覆うように、ＬＳＩチップ９の残部を音響孔１９の周縁に位置する凹部１７の底面１７ａに配置すればよい。
また、音響孔１９は、凹部１７の底面１７ａから基板１５の厚さ方向に直線状に貫通して形成されるとしたが、少なくとも底面１７ａから基板１５の裏面１５ｂまで基板１５の厚さ方向に貫通して形成されていればよく、例えば図５に示すように、基板１５内部において蛇行しているとしても構わない。この場合には、マイクロフォンチップ７に対する環境要素の影響をさらに低減することができる。
さらに、ハウジング５は、凹部１７を有する基板１５と略板状の蓋体部材１６とにより構成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、単純な板状に形成された基板の搭載面に有底筒状の蓋体部材を被せた構成としても構わない。
【００２６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・半導体装置、５・・・ハウジング、７・・・マイクロフォンチップ（半導体センサチップ）、９・・・ＬＳＩチップ（半導体チップ）、１５・・・基板、１７ａ・・・底面（搭載面）、１９・・・音響孔（開口部）、２１，４１，５３，６１・・・段差部、２１ａ，４５ａ，６１ａ・・・上面（搭載面）、Ｓ・・・空洞部
【図１】
2008187607.tif 000003
【図２】
2008187607.tif 000004
【図３】
2008187607.tif 000005
【図４】
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【図５】
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