(57)【要約】【課題】支持部の内孔を覆うようにダイヤフラムを設けてなるシリコンマイクチップを基板の搭載面に搭載したシリコンマイクパッケージにおいて、シリコンマイクチップのマイク特性の変動を抑制できるようにする。【解決手段】基板２１の搭載面３ａにシリコンマイクチップ５のダイヤフラム１５を対向させた状態で、シリコンマイクチップ５の支持部１１がシリコーン系熱硬化性樹脂２９によって基板２１の搭載面３ａに貼り付けられているシリコンマイクパッケージ１を提供する。【選択図】図１
2009164826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部の内孔を覆うようにダイヤフラムを設けてなるシリコンマイクチップを、基板の搭載面に搭載したシリコンマイクパッケージであって、
前記基板の搭載面に前記ダイヤフラムを対向させた状態で、前記支持部がシリコーン系熱硬化性樹脂により前記基板の搭載面に貼り付けられていることを特徴とするシリコンマイクパッケージ。
【請求項２】
前記シリコンマイクチップを含むように前記搭載面を覆って前記基板と共に中空の空洞部を形成する蓋体を備え、
前記基板及び前記蓋体の少なくともいずれか一方に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシリコンマイクパッケージ。
【請求項３】
基板の搭載面に、支持部の内孔を覆うようにダイヤフラムを設けてなるシリコンマイクチップを搭載するシリコンマイクチップの搭載方法であって、
前記基板の搭載面に、シリコーン系熱硬化性樹脂を塗布し、
前記ダイヤフラムが前記搭載面に対向するように、前記支持部を前記シリコーン系熱硬化性樹脂上に配置し、
前記シリコーン系熱硬化性樹脂を加熱して硬化させることで、前記支持部を前記搭載面に貼り付けることを特徴とするシリコンマイクチップの搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコンマイクパッケージ、及び、これに備えるシリコンマイクチップの搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンコンデンサマイクロホンのように音響等の圧力変動を振動により検出するダイヤフラムを備えるシリコンマイクチップは、例えば特許文献１，２のように、基板の搭載面に搭載されて、この基板と共にシリコンマイクパッケージを構成している。このシリコンマイクチップは、シリコンからなる環状の支持部の内孔を覆うようにダイヤフラムを設けて構成されている。
一方、シリコンマイクチップを搭載する基板は、セラミック、プラスチック、ガラスエポキシによって構成されるものが広く使用されている。そして、従来のシリコンマイクパッケージでは、エポキシ系やアクリル系の熱硬化性樹脂によりシリコンマイクチップを基板の搭載面に貼り付けている。
【特許文献１】特表２００４−５３７１８２号公報
【特許文献２】特表２００３−５０８９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、シリコンマイクチップをなすシリコンと、基板を構成するセラミック、プラスチック、ガラスエポキシ等の材料とでは熱膨張係数が大きく異なり、また、エポキシ系やアクリル系の熱硬化性樹脂の弾性率は大きい。例えばエポキシ系熱硬化性樹脂の弾性率は３６００ＭＰａ程度であり、アクリル系熱硬化性樹脂の弾性率は４７０ＭＰａ程度である。このため、従来のシリコンマイクパッケージがその使用時や製造時において加熱冷却されると、シリコンマイクチップのダイヤフラムに応力が加わり、この応力に基づくダイヤフラムの変形によってマイク特性が変動するという問題がある。
【０００４】
例えば、シリコンマイクチップを基板に貼り付ける際には、熱硬化性樹脂の加熱硬化及びその冷却によって基板が熱膨張あるいは収縮して変形する結果、その際に生じる応力がダイヤフラムに加わってしまい、これによりシリコンマイクパッケージの製造時にマイク特性が変化してしまい、目標とするマイク特性が得られなくなる虞がある。
また、製造されたシリコンマイクパッケージを別の実装基板に実装する場合にも、上記と同様に、ダイヤフラムが応力の影響を受けてしまい、目標とするマイク特性が得られない虞がある。
なお、このようなマイク特性の変化としては、例えばダイヤフラムに引張応力が生じると、音響等の圧力変動に対するダイヤフラムの撓み量が減少するため、マイク感度が低下してしまうことが挙げられる。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、マイク特性の変動を抑制できるシリコンマイクパッケージ及びシリコンマイクチップの搭載方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のシリコンマイクパッケージは、支持部の内孔を覆うようにダイヤフラムを設けてなるシリコンマイクチップを基板の搭載面に搭載してなり、前記基板の搭載面に前記ダイヤフラムを対向させた状態で、前記支持部がシリコーン系熱硬化性樹脂により前記基板の搭載面に貼り付けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係るシリコンマイクパッケージにおいて使用されるシリコーン系熱硬化性樹脂の弾性率は、シリコンからなる支持部よりも小さい。このため、基板とシリコンマイクチップとで熱膨張係数が大きく異なっていても、シリコンマイクパッケージが加熱冷却された際には、この熱膨張係数の差に基づいて基板とシリコンマイクチップとの間に発生する応力をシリコーン系熱硬化性樹脂において吸収することができる。
【０００８】
また、前記シリコンマイクパッケージにおいては、前記シリコンマイクチップを含むように前記搭載面を覆って前記基板と共に中空の空洞部を形成する蓋体を備え、前記基板及び前記蓋体の少なくともいずれか一方に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成されていてもよい。
【０００９】
このシリコンマイクパッケージにおいては、音響等の圧力変動が空洞部の外側から開口部を介してシリコンマイクチップのダイヤフラムに到達することで、上記圧力変動を検出することができる。
そして、このシリコンマイクパッケージでは、シリコンマイクチップが空洞部に配されているため、空洞部の外側の塵埃や水滴等からダイヤフラムを保護することができる。したがって、これら塵埃や水滴に基づいてシリコンマイクチップのマイク特性が変動したり、誤作動が生じることを防止できる。
【００１０】
そして、本発明のシリコンマイクチップの搭載方法は、基板の搭載面に、支持部の内孔を覆うようにダイヤフラムを設けてなるシリコンマイクチップを搭載する方法であって、前記基板の搭載面に、シリコーン系熱硬化性樹脂を塗布し、前記ダイヤフラムが前記搭載面に対向するように、前記支持部を前記シリコーン系熱硬化性樹脂上に配置し、前記シリコーン系熱硬化性樹脂を加熱して硬化させることで、前記支持部を前記搭載面に貼り付けることを特徴とする。
【００１１】
このシリコンマイクチップの搭載方法を実施することで前述のシリコンマイクパッケージを製造することができる。
また、このシリコンマイクチップの搭載方法においては、シリコーン系熱硬化性樹脂が硬化した後に、基板やシリコンマイクチップが冷却される。ここで、シリコーン系熱硬化性樹脂の弾性率は、前述したように、基板やシリコンマイクチップよりも小さい。このため、シリコンマイクチップを基板に搭載する際にも、シリコーン系熱硬化性樹脂は、基板とシリコンマイクチップとの熱膨張係数の差に基づいて基板とシリコンマイクチップとの間に発生する応力を吸収することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板とシリコンマイクチップとの熱膨張係数の差に基づいて、基板とシリコンマイクチップとの間に発生する応力をシリコーン系熱硬化性樹脂において吸収できるため、当該応力に基づくダイヤフラムの変形を抑えて、シリコンマイクチップのマイク特性が変動することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１を参照して本発明の一実施形態に係るシリコンマイクパッケージについて説明する。図１に示すように、この実施形態に係るシリコンマイクパッケージ１は、中空の空洞部Ｓを有するハウジング３内の搭載面３ａに、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７を設けて構成されている。
シリコンマイクチップ５は、シリコンにより形成されて平面視略円形の内孔１１ａを有する環状の支持部１１と、内孔１１ａの上端を覆うように配置された略円板状のバックプレート１３と、支持部１１の内孔１１ａ側にバックプレート１３と略平行に配されて内孔１１ａを覆うように配置された円板状のダイヤフラム１５とから構成されている。なお、バックプレート１３は、例えば多結晶シリコンを略円板状に形成した導電性の半導体膜であり、このバックプレート１３には、その厚さ方向に貫通する複数の通孔１３ａが形成されている。また、ダイヤフラム１５は、例えば、燐（Ｐ）などの不純物をドープした多結晶シリコンを円板状に形成した導電性の半導体膜である。
【００１４】
このシリコンマイクチップ５においては、バックプレート１３とダイヤフラム１５との間にバイアス電圧を印加できるようになっており、ダイヤフラム１５の振動に基づくバックプレート１３とダイヤフラム１５との間の静電容量の変化によって、音響等の圧力変動を検出するようになっている。
ＬＳＩチップ７は、例えばシリコンマイクチップ５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。
これらシリコンマイクチップ５とＬＳＩチップ７とは、これらの間で上方に湾曲したループ形状をなすワイヤー９によって電気接続されている。
【００１５】
ハウジング３は、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７を搭載する箱型基板（基板）２１、及び、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７を含むように箱型基板２１の搭載面３ａを覆う蓋体２３を備えている。
箱型基板２１は、例えばセラミック基板等の所謂多層配線基板をなしており、板状に形成されてハウジング３の搭載面３ａをなす底壁部２５と、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７を囲繞するように搭載面３ａから突出する環状の側壁部２７とを備えている。なお、側壁部２７は、前述した電気接続用のワイヤー９よりも上方に突出している。
【００１６】
例えば、この箱型基板２１がセラミック多層配線基板からなる場合には、箱型基板２１の配線部をなす所定パターンの導電路を形成したセラミックシートが複数積層されることで、箱型基板２１を製造することができる。そして、側壁部２７は、環状に形成されたセラミックシートを積層することで形成することができる。
なお、前述したシリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７は、箱型基板２１の側壁部２７の内周面との間に隙間をあけて配されている。そして、この箱型基板２１は、その搭載面３ａとＬＳＩチップ７との間にワイヤー２８を配することで、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７と電気接続される。
【００１７】
蓋体２３は、例えば銅材等の導電性板材によって形成されており、箱型基板２１の搭載面３ａ、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７の上方を覆うように側壁部２７の上端面２７ａに配されている。すなわち、蓋体２３は、箱型基板２１の開口部分を閉塞することで箱型基板２１と共に中空の空洞部Ｓを形成している。
この蓋体２３には、空洞部Ｓを外方に連通させる開口部２３ａが形成されている。
【００１８】
そして、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７は、シリコーン系熱硬化性樹脂２９によって箱型基板２１の搭載面３ａに貼り付けられている。
このシリコーン系熱硬化性樹脂２９は、シリコンマイクチップ５の内孔１１ａの周囲と箱型基板２１との間を埋めるように配されており、これが硬化した状態においては、内孔１１ａ、ダイヤフラム１５及び箱型基板２１の搭載面３ａとにより画定される空洞部Ｓ１が外方に対してほぼ密封されることになる。なお、実際に上記空洞部Ｓ１が密封されていると、温度や大気圧の変化に基づいてダイヤフラム１５の両側において圧力差が生じるため、例えば、箱型基板２１と支持部１１との間の一部分のみにシリコーン系熱硬化性樹脂２９を塗布せずに、この塗布しない部分を利用して空洞部Ｓ１を外方に連通させる細孔を形成する場合がある。
【００１９】
このシリコーン系熱硬化性樹脂２９の具体例としては、例えば東レ・ダウコーニング株式会社製の型番「ＤＡ６５０１」が挙げられる。このシリコーン系熱硬化性樹脂２９は、１５０℃の高温を６０分間維持することで硬化するようになっており、硬化状態におけるシリコーン系熱硬化性樹脂２９の弾性率（ヤング率）は０．８ＭＰａである。すなわち、シリコーン系熱硬化性樹脂２９は、従来シリコンマイクチップ５のダイボンドに使用されているエポキシ系やアクリル系の熱硬化性樹脂の弾性率と比較して非常に小さい。
【００２０】
以上のほうに構成されたシリコンマイクパッケージ１を製造する際には、はじめに、シリコンマイクチップ５を箱型基板２１に搭載する。以下に、この搭載方法を説明する。
この搭載方法においては、はじめに、箱型基板２１の搭載面３ａにシリコーン系熱硬化性樹脂２９を塗布する。次いで、ダイヤフラム１５が搭載面３ａに対向するように、支持部１１をシリコーン系熱硬化性樹脂２９上に配置する。そして、シリコーン系熱硬化性樹脂２９を加熱して硬化させることで、支持部１１を箱型基板２１の搭載面３ａに貼り付ける。この加熱硬化の際には、常温（２５℃）から１５０℃の高温まで加熱し、この加熱状態を６０分維持すればよい。なお、ＬＳＩチップ７は、シリコンマイクチップ５と同様にシリコーン系熱硬化性樹脂２９によって貼り付けられ、この貼り付けはシリコンマイクチップ５の貼り付けと同時に行われる。
【００２１】
これらシリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７が箱型基板２１の搭載面３ａに貼り付けられた後には、シリコンマイクチップ５、ＬＳＩチップ７及び箱型基板２１を冷却することで、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７の搭載が完了する。
この冷却においては、シリコンマイクチップ５と箱型基板２１との熱膨張係数の差に基づいてシリコンマイクチップ５と箱型基板２１との間に応力が発生する。ここで、前述したようにシリコーン系熱硬化性樹脂２９の弾性率は箱型基板２１やシリコンマイクチップ５よりも小さいことから、この応力はシリコーン系熱硬化性樹脂２９によって吸収することができる。
【００２２】
上述したシリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７の搭載が完了した後は、シリコンマイクチップ５とＬＳＩチップ７との間、及び、ＬＳＩチップ７と箱型基板２１との間にそれぞれワイヤー９，２８を配し、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７を覆う蓋体２３を箱型基板２１の上端面２７ａに固定することで、シリコンマイクパッケージ１の製造が完了する。
なお、以上のように製造されたシリコンマイクパッケージ１においては、音響等の圧力変動が外方から蓋体２３の開口部２３ａを介してシリコンマイクチップ５のダイヤフラム１５に到達した際に、この圧力変動に基づいてダイヤフラム１５が振動することで、上記圧力変動を検出することができる。
【００２３】
上記シリコンマイクパッケージ１によれば、シリコーン系熱硬化性樹脂２９の弾性率が支持部１１よりも小さいため、シリコンマイクパッケージ１がその使用時において加熱冷却されても、シリコンマイクチップ５と箱型基板２１との熱膨張係数の差に基づいてシリコンマイクチップ５と箱型基板２１との間に発生する応力をシリコーン系熱硬化性樹脂２９において吸収することができる。また、この応力は、前述したようにシリコンマイクチップ５の搭載時にも発生するが、同様にしてシリコーン系熱硬化性樹脂２９において吸収される。
以上のことから、前記応力に基づくダイヤフラム１５の変形を抑えて、シリコンマイクチップ５のマイク特性が変動することを抑制できる。
【００２４】
また、このシリコンマイクパッケージ１によれば、シリコンマイクチップ５が空洞部Ｓに配されているため、空洞部Ｓの外側の塵埃や水滴等からダイヤフラム１５を保護することができる。したがって、これら塵埃や水滴に基づいてシリコンマイクチップ５のマイク特性が変動したり、誤作動が生じることも防止できる。
【００２５】
なお、上記実施形態において、空洞部Ｓを外方に連通する開口部２３ａは、蓋体２３に形成されるとしたが、例えば箱型基板２１の底壁部２５や側壁部２７に形成されていてもよい。
また、シリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７を搭載する箱型基板２１は、底壁部２５及び側壁部２７によって構成されるとしたが、搭載面３ａをなす底壁部２５のみによって構成されるとしても構わない。すなわち、中空の空洞部Ｓを有するハウジングは、略板状の基板によって構成されるとしてもよい。この場合には、例えば凹部を有する蓋体を用意し、この蓋体をシリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７を含むように基板の搭載面に配すればよい。
【００２６】
さらに、シリコンマイクパッケージ１は、基板と共に中空の空洞部Ｓを構成する蓋体を備えて構成されるとしたが、特に空洞部Ｓを形成する必要はない。したがって、例えば図２に示すように、シリコンマイクパッケージ３１は、シリコーン系熱硬化性樹脂２９によりシリコンマイクチップ５及びＬＳＩチップ７を略板状の基板３３の搭載面３３ａに貼り付けて構成されるとしてもよい。
また、これらシリコンマイクパッケージ１，３１は、ＬＳＩチップ７を備えているが、少なくともシリコンマイクチップ５、これを搭載する基板２１，３３、及び、シリコンマイクチップ５を搭載面３ａ，３３ａに貼り付けるためのシリコーン系熱硬化性樹脂２９を備えていればよい。
【００２７】
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】
【００２８】
【図１】この発明の一実施形態に係るシリコンマイクパッケージを示す概略側断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態に係るシリコンマイクパッケージを示す概略側断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，３１…シリコンマイクパッケージ、３ａ…搭載面、５…シリコンマイクチップ、１１…支持部、１１ａ…内孔、１５…ダイヤフラム、２１…箱型基板（基板）、２３…蓋体、２３ａ…開口部、２９…シリコーン系熱硬化性樹脂、３３…基板、３３ａ…搭載面、Ｓ…空洞部
【図１】
2009164826.tif 000003
【図２】
2009164826.tif 000004