(57)【要約】【課題】  ノイズを低減して受信信号のＳ／Ｎ比を向上することができる音波受信装置を提供する。【解決手段】  音波受信装置１は、前壁の表裏に貫通する音波導入孔５を備えた直方体の箱状の装置本体２と、音波導入孔５を通して受信した音波を受信信号に変換する音波受信部６ａ、及び受信信号を取り出す出力端子８ａ，９ａを各別に有して音波導入孔５の開口面５ａに交差する方向に離間し、音波導入孔５に重複する２つの電極板８，９を備える音波受信素子６と、装置本体２の少なくとも内側面に形成されたシールド用のシールドパターン１２とを具備し、電極板８を、シールドパターン１２と電気的に接続している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前壁の表裏に貫通する音波導入孔を備えた箱状の装置本体と、前記音波導入孔を通して受信した音波を受信信号に変換する音波受信部、前記受信信号を取り出す出力端子、及び前記音波導入孔の開口面に沿って形成された導電層を備える音波受信素子と、前記装置本体の少なくとも内側面に形成されたシールド用のシールドパターンとを具備し、前記導電層が前記シールドパターンに電気的に接続されていることを特徴とする音波受信装置。
【請求項２】
前記装置本体の後壁に、前記装置本体の内外を連通させる空気抜き孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の音波受信装置。
【請求項３】
前記装置本体内に、前記音波受信素子から出力される受信信号を増幅するプリアンプが、少なくとも収納配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の音波受信装置。
【請求項４】
前記音波受信素子は、導電性接着剤を用いて前記装置本体に固着されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の音波受信装置。
【請求項５】
前記音波受信素子は、出力端子を有して前記音波導入孔の開口面に交差する方向に離間し、前記音波導入孔に重複する２つの電極板を備え、前記導電層は、両電極板のうち前記音波導入孔に近い方の電極板であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の音波受信装置。
【請求項６】
前記音波受信素子は、出力端子を有して前記音波導入孔の開口面に交差する方向に離間し、前記音波導入孔に重複する２つの電極板を備えるとともに、両電極板と前記音波導入孔との間に両電極板とは互いに絶縁されたシールド層を備え、前記導電層は前記シールド層であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の音波受信装置。
【請求項７】
前記音波受信素子は、半導体基板からなる支持基板の主表面に電極板を備えるとともに、該電極板に電気的に接続された出力端子である電極パッドが前記支持基板の主表面側に露出され、前記電極パッドを用いて前記装置本体にフェースダウン実装されていることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の音波受信装置。
【請求項８】
前記装置本体は、前壁に前記音波導入孔を有するとともに後壁の全面に亘る開口を有した箱状のカバーと、前記音波受信素子を使用する部品が実装された実装基板の一部からなり、前記カバーが被着されるベースとから構成されていることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の音波受信装置。
【請求項９】
前記装置本体は、前記音波導入孔を備えた平板状のカバーと、前壁の全面に亘る開口を有した箱状であって、該開口が前記カバーで塞がれるベースとから構成され、前記カバーは、前記音波導入孔を備えた平板状の成形品に回路パターンを形成した立体回路形成基板であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の音波受信装置。
【請求項１０】
前記ベースは、前壁の全面に亘る開口を有した箱状の成形品に回路パターンを形成した立体回路形成基板であることを特徴とする請求項９に記載の音波受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波を受信する音波受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音波受信装置としては、半導体製造技術を用いて作製された微小な音波受信素子を用いるものが提供されている。
【０００３】
このような音波受信装置に用いられる音波受信素子としては、厚み方向に揺動自在となるように一端側がフレームに固定されたダイアフラムを備えるとともに、このダイアフラムの他端側に設けられた可動電極と、この可動電極に対向してフレームに設けられた固定電極とから構成されるコンデンサを備え、音波によるダイヤフラムの位置変化をコンデンサの容量の変化により検出するシリコンコンデンサマイクロホンが提供されている（特許文献１）。
【特許文献１】特表２００１−５１８２４６号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように近年では音波受信素子の小型化が進み、例えば、上記のシリコンコンデンサマイクロホンはサイズが１ｍｍ未満のものである。しかし、このような音波受信素子の小型化に伴って音波受信素子から得られる受信信号も微小な信号となっており、周囲からのノイズが大きいと、受信信号がノイズに埋もれてしまい、正しい受信信号を得ることができないという問題があった。そのため、周囲からのノイズを低減することにより音波受信素子から出力される受信信号のＳ／Ｎ比を向上することが望まれていた。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、ノイズを低減して受信信号のＳ／Ｎ比を向上することができる音波受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、前壁の表裏に貫通する音波導入孔を備えた箱状の装置本体と、前記音波導入孔を通して受信した音波を受信信号に変換する音波受信部、前記受信信号を取り出す出力端子、及び前記音波導入孔の開口面に沿って形成された導電層を備える音波受信素子と、前記装置本体の少なくとも内側面に形成されたシールド用のシールドパターンとを具備し、前記導電層が前記シールドパターンに電気的に接続されていることを特徴とする音波受信装置とした。
【０００７】
請求項１の発明によれば、装置本体に設けたシールドパターンによって、音波受信素子から出力される受信信号に生じるノイズを低減できる。加えて、音波導入孔の開口面に沿って形成した導電層をシールドパターンに電気的に接続してシールドパターンと同電位としているので、シールドパターンを形成できない音波導入孔においては導電層がシールドの役割を果たすことになる。これにより、さらに音波受信装置のシールド性能が向上し、音波受信素子から出力される受信信号に生じるノイズを低減して受信信号のＳ／Ｎ比を向上できる。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１に記載の構成に加えて、前記装置本体の後壁に、前記装置本体の内外を連通させる空気抜き孔を設けたことを特徴とする音波受信装置とした。
【０００９】
請求項２の発明によれば、周囲温度の変化によって装置内の空気が膨張、収縮しても、空気抜き孔から空気が流出入することになるため、装置内の圧力変化が抑制される。これにより、装置内の圧力の変化によって音波受信素子の音波受信部に応力が生じて音波受信素子の受信感度が変動することを防止することができる。加えて、音波受信装置を実装基板に実装する際に用いる部位である装置本体の後壁に空気抜き孔を設けてあるので、空気抜き孔を設けたことによるシールド性能の低下を抑えることができる。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項１又は２に記載の構成に加えて、前記装置本体内に、前記音波受信素子から出力される受信信号を増幅するプリアンプが、少なくとも収納配置されていることを特徴とする音波受信装置とした。
【００１１】
請求項３の発明によれば、プリアンプを装置本体内に収納配置しているので、音波受信素子から出力される受信信号はシールドされた装置本体内で増幅されることになる。そのため、増幅前の微小な受信信号へのノイズの混入を抑制でき、これにより受信信号のＳ／Ｎ比を向上することができる。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項１乃至３いずれか１項に記載の構成に加えて、前記音波受信素子は、導電性接着剤を用いて前記装置本体に固着されていることを特徴とする音波受信装置とした。
【００１３】
請求項４の発明によれば、導電性接着剤がシールドの役割を果たすことになり、音波導入孔の周辺部においてもノイズを低減することができる。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１乃至４いずれか１項に記載の構成に加えて、前記音波受信素子は、出力端子を有して前記音波導入孔の開口面に交差する方向に離間し、前記音波導入孔に重複する２つの電極板を備え、前記導電層は、両電極板のうち前記音波導入孔に近い方の電極板であることを特徴とする音波受信装置とした。
【００１５】
請求項５の発明によれば、音波受信素子の２つの電極板のうち、音波導入孔に近いほうの電極板がシールドパターンと電気的に接続される導電層となるので、この電極板が他方の電極板をノイズから守るシールドの役割を果たすことになり、この電極板によって音波導入孔を通過するノイズを低減できる。これにより音波導入孔でのシールド性能を向上することができる。
【００１６】
請求項６の発明では、請求項１乃至４いずれか１項に記載の構成に加えて、前記音波受信素子は、出力端子を有して前記音波導入孔の開口面に交差する方向に離間し、前記音波導入孔に重複する２つの電極板を備えるとともに、両電極板と前記音波導入孔との間に両電極板とは互いに絶縁されたシールド層を備え、前記導電層は前記シールド層であることを特徴とする音波受信装置とした。
【００１７】
請求項６の発明によれば、音波受信素子の２つの電極板とは互いに絶縁されたシールド層がシールドパターンと電気的に接続される導電層となるので、このシールド層が両電極板をノイズから守るシールドの役割を果たすことになり、このシールド層によって音波導入孔を通過するノイズを低減できる。これにより音波導入孔でのシールド性能を向上することができる。加えて、両電極板から受信信号を取り出すことができるので、差動方式での信号取り出しが可能となり、高いＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００１８】
請求項７の発明では、請求項１乃至６いずれか１項に記載の構成に加えて、前記音波受信素子は、半導体基板からなる支持基板の主表面に電極板を備えるとともに、該電極板に電気的に接続された出力端子である電極パッドが前記支持基板の主表面側に露出され、前記電極パッドを用いて前記装置本体にフェースダウン実装されていることを特徴とする音波受信装置とした。
【００１９】
請求項７の発明によれば、半導体基板からなる支持基板の主表面に備えた電極板に電気的に接続された出力端子である電極パッドを用いて、音波受信素子を装置本体にフェースダウン実装することができ、そのため、例えばワイヤボンドによる接続が不要となることから、装置本体の小型化、薄型化が可能となる。
【００２０】
請求項８の発明では、請求項１乃至７いずれか１項に記載の構成に加えて、前記装置本体は、前壁に前記音波導入孔を有するとともに後壁の全面に亘る開口を有した箱状のカバーと、前記音波受信素子を使用する部品が実装された実装基板の一部からなり、前記カバーが被着されるベースとから構成されていることを特徴とする音波受信装置とした。
【００２１】
請求項８の発明によれば、音波受信装置の装置本体の後壁部分を音波受信装置を実装する実装基板の一部で兼用することにより、音波受信装置の部品点数の削減、組立コストの低減を図ることができる。
【００２２】
請求項９の発明では、請求項１乃至７いずれか１項に記載の構成に加えて、前記装置本体は、前記音波導入孔を備えた平板状のカバーと、前壁の全面に亘る開口を有した箱状であって、該開口が前記カバーで塞がれるベースとから構成され、前記カバーは、前記音波導入孔を備えた平板状の成形品に回路パターンを形成した立体回路形成基板であることを特徴とする音波受信装置とした。
【００２３】
請求項９の発明によれば、音波導入孔を備えた平板状の成形品に回路パターンを形成した立体回路形成基板をカバーとして用いるので、音波導入孔及びその周辺部の形状の自由度を向上することができる。
【００２４】
請求項１０の発明では、請求項９に記載の構成に加えて、前記ベースは、前壁の全面に亘る開口を有した箱状の成形品に回路パターンを形成した立体回路形成基板であることを特徴とする音波受信装置とした。
【００２５】
請求項１０の発明によれば、前壁の全面に亘る開口を有した箱状の成形品に回路パターンを形成した立体回路形成基板をベースとして用いるので、音波受信装置の部品点数の削減、組立コストの低減を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、装置本体に設けたシールドパターンによって、音波受信素子から出力される受信信号に生じるノイズを低減できるという効果に加えて、シールドパターンを形成できない音波導入孔においては導電層がシールドの役割を果たすことになり、これによってさらに音波受信装置のシールド性能が向上し、音波受信素子から出力される受信信号に生じるノイズを低減して受信信号のＳ／Ｎ比を向上できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、図１乃至９を用いて、本発明の音波受信装置の実施形態について説明する。
【００２８】
（実施形態１）
本実施形態の音波受信装置１は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、前壁の表裏に貫通する音波導入孔５を備えた直方体の箱状の装置本体２と、音波導入孔５を通して受信した音波を受信信号に変換する音波受信部６ａ、及び受信信号を取り出す出力端子８ａ，９ａを各別に有して音波導入孔５の開口面５ａに交差する方向に離間し、音波導入孔５に重複する２つの電極板８，９を備える音波受信素子６と、装置本体２の少なくとも内側面に形成されたシールド用のシールドパターン１２とを具備し、電極板８を、シールドパターン１２と電気的に接続している。尚、図１（ａ）において、シールドパターン１２は省略し、音波受信素子６は一部を省略して示してある。これは、以下の図３、図４（ａ）、図５乃至９においても同様である。
【００２９】
装置本体２は、図１（ａ）に示すように、音波導入孔５を備えた平板状のカバー３と、前壁の全面に亘る開口を有した直方体の箱状であって、該開口がカバー３で塞がれるベース４とから構成されている。カバー３は、ベース４の前記開口を塞いで装置本体２の前壁となるもので、カバー３にはその表裏に貫通する例えば円柱状の孔からなる音波導入孔５が形成されている。ベース４は、装置本体２の後壁となる底部４ａと、底部４ａから立設された側壁部４ｂとからなり、前壁の全面に亘る開口を有した直方体の箱状に形成されている。また、これらカバー３及びベース４からなる装置本体２には、その内側面にシールド用のシールドパターン１２が形成されるとともに、音波受信素子６から出力される受信信号を外部に出力するための出力用回路パターン（図示せず）が形成されている。
【００３０】
音波受信素子６は、図１（ｂ）の概略断面図に示すように、略中央部に凹状のダイアフラム部１１ａを備えた支持基板１１の主表面１１ｂに音波導入孔５の開口面５ａに沿って形成されて、出力端子８ａ，９ａを有して音波導入孔５の開口面５ａに交差する方向に離間し、音波導入孔５に重複する２つの電極板８，９と、両電極板８，９の間に配置される圧電材料からなる強誘電体薄膜１０とを備えて構成されている。
【００３１】
さらに詳しく説明すると、この音波受信素子６は、図２（ａ）に示すような圧電センサであり、次のような構造を有している。すなわち、このような音波受信素子６は、例えばＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造を有するシリコンウエハから形成された支持基板１１上に、ＳｉＯ２からなる絶縁膜層１７と、白金電極である第１の電極板８と、圧電材料であるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる強誘電体薄膜１０と、強誘電体薄膜層１０の短絡保護及び第２の電極板９の面積制御のための絶縁膜層１８と、白金電極である第２の電極板９とが積層されて構成されている。支持基板１１は、裏面にＳｉＯ２からなる絶縁膜層１３を有するＳｉ半導体基板１４の表面に、ＳｉＯ２からなる絶縁膜層１５を介してＳｉ半導体活性層１６を備えるとともに、これら絶縁膜層１３，１５、及びＳｉ半導体基板１４の一部を取り除いてダイアフラム部１１ａが形成されている。第１の電極板８には、強誘電体薄膜１０に形成されたコンタクトホール１０ａを通って出力端子８ａが電気的に接続され、第２の電極板９には出力端子９ａが電気的に接続されている。そしてダイアフラム部１１ａ上に積層された第１の電極板８、強誘電体薄膜１０、及び第２の電極板９から音波受信部６ａが形成されている。以上により構成された音波受信素子６によれば、音波受信部６ａに音波が入射されると、音波の応力によって強誘電体薄膜１０に圧電効果が生じ、これにより発生する電圧を出力端子８ａ，９ａから受信信号として取り出すことで、音波を検出できるのである。
【００３２】
この音波受信素子６は、図１（ｂ）に示すように、音波受信部６ａをカバー３の音波導入孔５に臨ませて、支持基板１１をカバー３の裏面にエポキシ樹脂等の接着剤で固着することでカバー３に実装されている。加えて、両電極板８，９のうち音波導入孔５に近い方の第１の電極板８の出力端子８ａを、シールドパターン１２のカバー３に形成された部位にワイヤ７ａを用いて電気的に接続してある。また、第２の電極板９の出力端子９ａを、ワイヤ７ｂを用いて前記出力用回路パターン（図示せず）に電気的に接続してある。
【００３３】
そして、上記のように音波受信素子６が実装されたカバー３を、ベース４の前記開口を塞ぐようにベース４に取り付けることで音波受信素子６を装置本体２内に収納配置し、かつ、シールドパターン１２及び前記出力用回路パターンのカバー３に形成された部位とベース４に形成された部位とを各別に電気的に接続することで、音波受信装置１が構成されている。
【００３４】
本実施形態の音波受信装置１によれば、装置本体２に設けたシールドパターン１２によって、音波受信素子６から出力される受信信号に生じるノイズを低減できる。加えて、音波受信素子の両電極板８，９のうち、音波導入孔５に近いほうの第１の電極板８をシールドパターン１２に電気的に接続してシールドパターン１２と同電位としているので、シールドパターン１２を形成できない音波導入孔５において、この第１の電極板８が第２の電極板９をノイズから守るシールドの役割を果たすことになる。これにより、音波受信装置１のシールド性能が向上し、音波受信素子６から出力される受信信号に生じるノイズを低減して受信信号のＳ／Ｎ比を向上できる。
【００３５】
ところで、本発明の音波受信装置１に用いられる音波受信素子６は、図２（ａ）に示すような圧力センサに限られるものではなく、図２（ｂ）に示すようなコンデンサマイクロホン１９を用いることができる。このようなコンデンサマイクロホン１９は、シリコンウエハからなり、穴部２０ａが形成された支持基板２０と、穴部２０ａを跨ぐように支持基板２０に設けられた第１の電極板であるバックプレート部２１と、出力端子２１ａをバックプレート部２１に電気的に接続するためのコンタクトホール２２、及びバックプレート部２１の表面を露出する孔部２３ａを備えた酸化シリコン及び窒化シリコンからなる絶縁膜層２３と、バックプレート部２１との間にエアギャップ２４を有して孔部２３ａを跨ぐように形成された例えばポリシリコンからなる第２の電極板であるダイアフラム部２５と、バックプレート部２１に電気的に接続される出力端子２１ａと、ダイアフラム部２５に電気的に接続される出力端子２５ａとから構成されている。また、バックプレート部２１には、エアギャップ２４内に空気を流出入させるための空気孔２１ｂが複数設けられている。そしてダイアフラム部２５とバックプレート部２１とから可変ギャップコンデンサである音波受信部２６が形成されている。以上により構成されたコンデンサマイクロホン１９は、出力端子２１ａ，２５ａ間に直流バイアス電圧をかけて駆動するものであり、この状態で音波受信部２６に音波が入射されると、音波の応力によりダイアフラム部２５が押し撓められて、ダイアフラム部２５とバックプレート部２１との間の距離が変化し、これにより音波受信部２６の静電容量が変化することになる。そのため、この静電容量の変化を受信信号として出力端子２１ａ，２５ａから取り出すことで、音波を検出することができるのである。
【００３６】
さらに、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、装置本体２の後壁となるベース４の底部４ａに、装置本体２の内外を連通させる空気抜き孔２８を設けることができる。このような空気抜き孔２８によれば、例えば音波受信装置１使用時の温度上昇により音波受信装置１内の空気が膨張した場合、膨張した空気が空気抜き孔２８から外方へ流出して、音波受信装置１内の圧力変化を抑制することができる。また、逆に、温度下降により音波受信装置１内の空気が収縮した場合、空気抜き孔２８から音波受信装置１内に空気が流入することで、音波受信装置１内の圧力変化を抑制することができる。すなわち、周囲温度の変化によって装置本体２内の空気が膨張、収縮しても、空気抜き孔２８から空気が流出入することになるため、音波受信装置１内の圧力変化が抑制されるのである。これにより、音波受信装置１内の圧力の変化によって音波受信素子６の音波受信部６ａに応力が生じて、音波受信素子６の受信感度が変動することを防止できる。加えて、音波受信装置１を実装基板に実装する際に用いる部位であるベース４の底部４ａに空気抜き孔２８を設けてあるので、空気抜き孔２８を設けたことによるシールド性能の低下を抑えることができる。
【００３７】
また、図４（ａ）に示すように、装置本体２の後壁にあたるベース４の底部４ａを、音波受信素子６を使用する部品２９，２９が実装された実装基板３０の一部で兼用することとしてもよい。この場合、装置本体２は、カバー３及び側壁部４ｂからなり、前壁に音波導入孔５を有するとともに後壁の全面に亘る開口を有した箱状のカバー３´と、音波受信素子６を使用する部品２９，２９が実装された実装基板３０の一部からなり、カバー３´が被着されるベース４´とから構成されることになる。もちろん、カバー３´及びベース４´からなる装置本体２にはその内側面にシールドパターン（図示せず）が形成されている。このように音波受信装置１の装置本体２の後壁部分となる底部４ａを、音波受信装置１を実装する実装基板３０の一部で兼用することにより、音波受信装置１の部品点数の削減、組立コストの低減を図ることができる。
【００３８】
さらに、上述した音波受信素子６に、図４（ｂ）に示すようなシールド層３１を設けることができる。すなわち、音波受信素子６は、出力端子８ａ，９ａを有して音波導入孔５の開口面５ａに交差する方向に離間し、音波導入孔５に重複する２つの電極板８，９を備えるとともに、両電極板８，９と音波導入孔５との間に両電極板８，９とは絶縁膜層２７により互いに絶縁され、音波導入孔５の開口面５ａに沿って形成された導電層であるシールド層３１を備えている。そして、このシールド層３１をシールドパターン１２のカバー３に形成された部位にワイヤ７ｃを用いて電気的に接続してある。
【００３９】
このように、音波受信素子６の２つの電極板８，９とは互いに絶縁されたシールド層３１がシールドパターン１２と電気的に接続されているので、このシールド層３１が両電極板８，９をノイズから守るシールドの役割を果たすことになり、このシールド層３１によって音波導入孔５を通過するノイズを低減できる。これにより音波導入孔５でのシールド性能を向上することができる。加えて、両電極板８，９から受信信号を取り出すことができるので、差動方式での信号取り出しが可能となり、高いＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００４０】
（実施形態２）
本実施形態の音波受信装置１は、上記の実施形態１に比べて、装置本体２に特徴があり、その他の構造は上記実施形態１と略同様であるので同一の符号を付し説明を省略する。
【００４１】
すなわち、本実施形態の音波受信装置１の装置本体２は、図５（ａ）に示すように、カバー３とベース４とをそれぞれ立体回路形成基板（ＭＩＤ（Molded Interconnect  Device））としたもので、ここでカバー３は、表裏に貫通する断面円形の孔である音波導入孔５を備えた平板状の成形品にシールドパターン１２等の回路パターンを形成した立体回路形成基板であり、ベース４は、底部４ａと側壁部４ｂとを一体に形成してなる、前壁の全面に亘る開口を有した直方体の箱状の成形品にシールドパターン１２等の回路パターンを形成した立体回路形成基板である。上記の成形品としては、樹脂製やセラミック製のものを用いることができる。
【００４２】
このような立体回路形成基板の製造方法を、カバー３を例に挙げて説明すると、まず射出成形により表裏に貫通する断面円形の孔である音波導入孔５を備えた平板状の樹脂やセラミックの成形品を形成し、次にこの成形品の表面に銅薄膜をスパッタリングで形成する。そしてレーザを用いて銅薄膜の回路として必要な部分と不要な部分との電気的な絶縁を行う。次に、電気銅めっきにより銅薄膜の回路として必要な部分に銅を厚付けしてから銅薄膜の不要部分をエッチングして取り除く。この後に、電気めっきにより銅を厚付けした部分の上にニッケル及び金を形成することで回路パターンが形成されて、立体回路形成基板が完成することになる。
【００４３】
本実施形態によれば、カバー３を立体回路形成基板としたので音波導入孔５及びその周辺部の形状の自由度を向上することができ、ベース４を立体回路形成基板としたので音波受信装置の部品点数の削減、及び組立コストの低減を図ることができる。
【００４４】
一方、図５（ｂ）に示すように、プリアンプ３２を装置本体２内にワイヤ７ｄ，７ｄを用いてベース４の底部４ａに設けた前記出力用回路パターン（図示せず）にワイヤボンドして収納配置してもよい。この場合、音波受信素子６から出力される受信信号を増幅するプリアンプ３２を装置本体２内に収納配置しているので、音波受信素子６から出力される受信信号はシールドされた装置本体２内で増幅される。そのため、増幅前の微小な受信信号へのノイズの混入を抑制でき、これにより受信信号のＳ／Ｎ比を向上することができる。この場合プリアンプ３２の配置場所は底部４ａに限られるものではなく、状況に応じて、カバー３や側壁部４ｂに配置して装置本体２内に収納することとしてもよく、またその接続方法もワイヤボンドに限られるものではなく、状況に応じて好適な接続方法を選ぶことができる。また尚、必要に応じてプリアンプ３２以外にも様々な装置を装置本体２内に収納配置することができる。
【００４５】
また、上記の音波受信装置１では、音波受信素子６をエポキシ樹脂等の接着剤を用いてカバー３に固着していたが、図６（ａ）に示すように、例えば銀ペースト等の導電性接着剤３６を用いてカバー３に固着することとしてもよい。この場合、導電性接着剤３６はシールドパターン１２と電気的に接続されてシールドの役割を果たすことになり、音波導入孔５の周辺部においてもノイズを低減することができる。加えて、この例では音波受信素子６の支持基板１１に導電性が付与してあり、支持基板１１が導電性接着剤３６と電気的に接続されて同電位となるため、支持基板１１がシールドの役割を果たすことになる。これにより、さらにノイズの低減を図ることができる。
【００４６】
或いは、音波受信素子６をカバー３にワイヤボンドするかわりにフェースダウン実装することもできる。この場合、音波受信素子６は、例えばシリコンウエハ等の半導体基板からなる支持基板１１の主表面１１ｂに電極板を備えるとともに、電極板に電気的に接続された出力端子である電極パッドが支持基板１１の主表面１１ｂ側に露出するように形成してあり、この電極パッドを用いて、図６（ｂ）に示すように、装置本体２のカバ−３にフェースダウン実装するのである。このように、支持基板１１の主表面１１ｂに備えた電極板に電気的に接続された電極パッドを用いて、音波受信素子６を装置本体２にフェースダウン実装することができる。そのため、例えばワイヤボンドによる接続が不要となることから、装置本体２の小型化、薄型化が可能となる。
【００４７】
ところで、上述したように本実施形態では、カバー３は立体回路形成基板であるので、音波導入孔５及びその周辺部の形状として様々な形状を射出成形により容易に得ることができ、例えば、図７（ａ）に示すように、音波導入孔５をカバー３の裏面側から表面側にかけて拡開するテーパ形状とすることができる。これによれば、音波導入孔５により音波が受け入れ易くなるとともに、音波を効率的に音波受信部６ａに集めることができ、集音効果を向上できる。尚、図７において、音波導入孔５のテーパ形状の角度を角度Ａ、音波受信素子６のダイアフラム部１１ａのテーパ形状の角度を角度Ｂで示す。このとき、上記の図７（ａ）に示す音波導入孔５は、角度Ａが角度Ｂより小さいものであるが、図７（ｃ）に示すように角度Ａが角度Ｂより小さすぎると、カバー３の音波受信素子６を実装するための部位が薄くなって強度が著しく低下し、例えば、ワイヤボンドで音波受信素子６を実装する際にかかる荷重でカバー３が変形したり、ワイヤボンド時に超音波振動が働かない等の悪影響を及ぼす恐れがある。逆に、図７（ｄ）に示すように角度Ａが角度Ｂより大きい場合は、音波導入孔５のカバー３の表面側の開口の大きさが小さくなり、集音効果が低下することになる。従って、音波導入孔５をテーパ形状とする場合は、図７（ｂ）に示すように、角度Ａと角度Ｂを同一の大きさとすれば、実装性と集音効果の効率を最も良くすることができる。
【００４８】
一方、音波受信部６ａに入射する音波が、例えば、周波数が約１００ｋＨｚと高いものである場合、その波長が約３．４ｍｍと短いために次のような問題を生じていた。すなわち、音波導入孔５の内周面で反射した音波が音波受信部６ａに入射する際、この音波と、音波導入孔５の内周面で反射されずに直接音波受信部６ａに入射した音波との間には時間差があるために、これら音波間で位相差が生じることになる。このような位相差は波長が短いほど顕著に表れ、その結果、音波受信部６ａでの受信波形を乱すことになるという問題があった。このような問題を解決するためには、音波導入孔５の内周面での音波の反射を低減させることが必要とされており、そこで図８（ａ）に示すカバー３では、音波導入孔５をカバー３の裏面側から表面側にかけて、段階的に拡開する孔形状としてある。この音波導入孔５によれば、音波導入孔５の内周面にカバー３の表面と並行する面を有しているので、この面に入射した音波は入射方向に対して略反対方向に反射されることになる。そのため、音波導入孔５の内周面で反射した音波が音波受信部６ａに入射することを防止でき、これにより上記問題を解決することができる。或いは、図８（ｂ）に示すように、音波導入孔５の内周面を粗面化させて粗面部３３を設けることとしてもよく、この粗面部３３によれば、音波が様々な方向に分散するように反射されるので、音波の反射が低減することになり、これによっても上記の問題を解決することができる。また、図８（ｃ）に示すように、カバー３の裏面側の音波導入孔５の周辺部に、音波受信素子６配置用の凹部３４を設けることができる。この場合、音波導入孔５の厚み寸法が短くなるために音波導入孔５の内周面で反射される音波の数が少なくなり、これにより上記問題を解決できる。加えて、凹部３４の開口縁に、例えばテーパ形状からなる誘い込み部３４ａを形成しておくことで、音波受信素子６の実装を容易に行うことができるようになる。一方、図８（ｄ）に示すように、音波受信素子６が実装されるカバー３の裏面側の音波導入孔５の周辺部に、音波導入孔５を囲繞する凸部３５を設けてもよく、この凸部３５によれば、音波受信素子６をエポキシ樹脂等の接着剤でカバー３に実装する際に、接着剤が音波受信部６ａへ流れ込むことがなくなり、これにより、接着剤が音波受信部６ａに流れ込んで、音波受信部６ａに悪影響を与えることを防止できる。
【００４９】
さらに、音波導入孔５をカバー３に複数設けることとしてもよく、例えばカバー３に、図９（ａ）に示すように音波導入孔５を３行３列のアレイ状に所定のピッチで並べて形成することができる。そして、このようなカバー３に音波受信素子６を各音波導入孔５に対応させて設けることで、音波の各音波受信素子６への入射タイミングの差から音波の入射方向を検出可能な音波受信装置を得ることができる。
【００５０】
このような音波の入射方向を検出可能な音波受信素子においては、特に各音波受信素子６の音波受信部６ａ間のピッチに高い精度が要求され、また音波受信素子６を高い位置精度で実装することが重要になるが、本実施形態のカバー３は、上述したように立体回路形成基板であるため、これら音波導入孔５を射出成形により高精度のピッチで設けることができる。そのため、音波受信素子６の音波受信部６ａを高精度のピッチでカバー３に実装することができ、これにより、音波受信素子６が実装された音波受信装置１をアレイ状に並べる場合に比べて、製造工程が簡略化されるとともに、より高いピッチで音波受信部６ａを並べることができる。
【００５１】
加えて、図９（ｂ）に示すように、音波受信素子６自体をアレイ状に形成して９つの音波受信部６ａが３行３列のアレイ状に所定のピッチで並んだ形状とすることができ、上記の音波導入孔５をアレイ状に設けたカバー３に、この音波受信素子６を実装することで、さらに高いピッチで音波受信部６ａを並べることができ、音波の入射方向の特定を高精度に行うことが可能となる。
【００５２】
尚、図９において、音波導入孔５及び音波受信部６ａは３行３列のアレイ状に並べてあるが、並べ方は３行３列に限られるものではなく、用途に応じて好適な並べ方を選択して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１の音波受信装置の概略断面図であり、（ｂ）は、同上の音波受信装置の一部を省略した概略断面図である。
【図２】（ａ）は、圧電センサを示す断面図であり、（ｂ）は、コンデンサマイクロホンを示す断面図である。
【図３】（ａ）は、同上のその他の音波受信装置の概略断面図であり、（ｂ）は、同上の音波受信装置の下面図である。
【図４】（ａ）は、同上のさらにその他の音波受信装置の一部を省略した概略断面図であり、（ｂ）は、同上の他の音波受信装置の一部を省略した概略断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態２の音波受信装置の概略断面図であり、（ｂ）は、同上のその他の音波受信装置の概略断面図である。
【図６】（ａ）は、同上の音波受信素子とカバーの一例を示す断面図であり、（ｂ）は、同上のさらに他の音波受信装置を示す概略断面図である。
【図７】（ａ）は、テーパ形状の音波導入孔の一例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、テーパ形状の音波導入孔の好適な例を示す概略説明図であり、（ｃ）は、テーパ形状の音波導入孔のその他の例を示す概略説明図であり、（ｄ）は、テーパ形状の音波導入孔のさらにその他の例を示す概略説明図である。
【図８】（ａ）は、音波導入孔の形状の一例を示す概略説明図であり、（ｂ）は、音波導入孔の形状の他の例を示す概略説明図であり、（ｃ）は、音波導入孔の形状のさらに他の例を示す概略説明図であり、（ｄ）は、音波導入孔の形状の他の例を示す概略説明図である。
【図９】（ａ）は、音波導入孔をアレイ状に備えたカバーの斜視図であり、（ｂ）は、音波導入孔をアレイ状に備えたカバー及び、アレイ化された音波受信素子を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    音波受信装置
２    装置本体
３    カバー
４    ベース
４ａ  底部
４ｂ  側壁部
５    音波導入孔
５ａ  開口面
６    音波受信素子
６ａ  音波受信部
７ａ，７ｂ  ワイヤ
８    第１の電極板
８ａ  出力端子
９    第２の電極板
９ａ  出力端子
１０    強誘電体薄膜
１１    支持基板
１１ａ  ダイアフラム部
１１ｂ  主表面
１２    シールドパターン
【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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【図８】
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【図９】
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