CN1527640A - 电容式话筒 - Google Patents

Abstract

一种电容式话筒，进行电容式话筒的薄型化及轻量化。本发明的电容式话筒10A具有如下结构，其包括：半导体装置20A，其包括导电图案11、被载置在导电图案11上的半导体元件12及一体密封导电图案11及半导体元件12的密封树脂13；固定电极层14，其和半导体元件12电连接且在密封树脂13的表面形成，并形成电容的一个电极；振动膜21，与固定电极层14对向设置，形成电容的另一电极。

Description

电容式话筒

技术领域

本发明涉及通过在半导体装置表面设置感知音频信号的电容的固

定电极层实现轻量化及薄型化的电容式话筒。

背景技术

参照图16说明现有型电容式话筒100的结构(例如参照专利文献1)。

现有型的电容式话筒100是在壳体101中收纳振动板106、固定电极107及半导体装置110而构成的。通过在振动板106和固定电极107两者之间夹入衬垫103使两者以一定距离分开而形成电容。振动板106对应自外部进入的声音而振动，使该电容的电容值变化。在半导体装置110中内装FET，通过在FET的栅极电极上施加所述的电容变化将音频信号变换为电信号。

另外，电容式话筒100在壳体101中内装分离振动板106和壳体101的环102、分离振动板106和固定电极107的衬垫103、收纳半导体装置110的支架104及安装衬底105。

专利文献1

特开2000-50393号公报(第8页、第9图)

发明内容

但是，在现有型的电容式话筒100中，振动板106、固定电极107及半导体装置110作为不同的部件内装在壳体101中。从而，限制了电容式话筒100的薄型化，整体厚度在2mm以上。

由于必须介由连接部108连接固定电极107和半导体装置110，这也阻碍了电容式话筒100的薄型化。

另外，不能说环102、衬垫103、支架104及安装衬底105是构成电容式话筒100的必要构成要素。由此，多用这些部件也阻碍了电容式话筒100的薄型化。

本发明是鉴于这样的问题而产生的，本发明的主要目的在于，提供一种电容式话筒，其通过在半导体装置表面设置固定电极，实现薄型化及轻量化。

本发明具有如下特征，其包括：半导体装置，其具有导电图案、被载置在所述导电图案上的半导体元件及将所述导电图案及所述半导体元件一体密封的密封树脂；固定电极层，其和所述半导体元件电连接且在所述密封树脂表面形成，并形成电容的一个电极；振动膜，与所述固定电极层对向设置，形成所述电容的另一电极。

另外，本发明具有如下特征，其包括：半导体装置，其具有导电图案、被载置在所述导电图案上的半导体元件及将所述导电图案及所述半导体元件一体密封的密封树脂；固定电极层，其由所述导电图案的一部分形成，且形成电容的一个电极；振动膜，与所述固定电极层对向设置，且形成所述电容的另一电极。

附图说明

图1是说明本发明电容式话筒的剖面图(A)、平面图(B)、平面图(C)；

图2是说明本发明电容式话筒的电路图；

图3是说明本发明电容式话筒的剖面图(A)、剖面图(B)；

图4是说明本发明电容式话筒的剖面图(A)、平面图(B)；

图5是说明本发明电容式话筒的剖面图；

图6是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图7是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图8是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图9是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图10是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图11是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图12是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图13是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图14是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图15是说明本发明电容式话筒制造方法的剖面图；

图16是说明现有电容式话筒的剖面图；

具体实施方式

(说明电容式话筒结构的第一实施例)

参照图1说明本发明电容式话筒10A的构成等。图1(A)是电容式话筒10A的剖面图，图1(B)是图1(A)X-X’的平面图，图1(C)是图1(A)Y-Y’的剖面图。

参照图1(A)，本发明的电容式话筒10A具有如下结构，其包括：半导体装置20A，其具有导电图案11、被载置在导电图案11上的半导体元件12及将导电图案11及半导体元件12一体密封的密封树脂13；固定电极层14，其和半导体元件12电连接且在所述密封树脂13表面形成，并形成电容的一个电极；振动膜21，与固定电极层14对向设置，形成电容的其它电极。以下说明这样的各构成要素。

导电图案11由铜等金属构成，露出背面，埋入密封树脂13。在此，导电图案11包括形成安装半导体元件12的垫板的导电图案11B和构成焊盘的导电图案11A。

参照图1(B)，导电图案11B被配置在中央部，在其上部介由粘结剂固定电路元件12。自密封树脂13露出的导电图案11A的背面利用抗焊剂19保护。在半导体装置20A周边部包围导电图案11B配置多个导电图案11A，导电图案11A介由金属细线16和半导体元件12的电极电连接。另外，在导电图案11A的背面形成由焊锡等焊剂构成的外部电极18。一个导电图案11A介由通孔26中设置的连接部15和固定电极层14电连接。也可以形成连接导电图案11A相互之间的配线部。在此，导电图案11是单层的配线结构，但也可以由导电图案11构成两层以上的多层配线结构。因此，可在半导体装置20A内部构成更复杂的电路。

使导电图案11背面露出，由密封树脂13密封整体。在此，密封半导体元件12、金属细线16及导电图案11。作为密封树脂13的材料，可全部采用利用传递膜形成的热硬性树脂或利用注入膜形成的热塑性树脂。

半导体元件12采用FET，介由金属细线16及连接部15将栅极电极和固定电极层14电连接。半导体元件12的源极电极及漏极电极介由金属细线16和形成焊盘的导电图案11A连接。因此，由固定电极层14及振动膜21构成的电容的容量变化可由半导体元件12变换为电信号。具体的电路结构参照图2后述。另外，作为半导体元件12也可以采用单体FET以外的半导体元件。例如，也可以将集成双极型及MOS型有源元件、电阻等无源元件并构成放大电路或噪声消除电路的IC作为半导体元件12采用。

通孔26通过消除密封树脂13的一部分而形成，在底部露出导电图案11A的表面。在该通孔26的侧面部形成由金属膜构成的连接部15，并电连接在密封树脂13表面形成的固定电极层14和导电图案11A。另外，通孔26的形状为，平面方向的剖面大致形成圆形，密封树脂13表面附近的剖面比下部剖面大。

参照图1(C)，固定电极层14由铜等金属构成，并利用电解电镀法或无电解镀敷法等在密封树脂13表面形成。而且，固定电极层14介由通孔26中形成的连接部15和半导体元件12的栅极电极连接。另外，固定电极层14和连接部15也可以利用镀膜形成一体。在此，固定电极层14形成圆形。

振动膜21与固定电极层14相对，以一定距离分开设置，形成电容的另一个电极。振动膜21可采用半永久性具有电荷的树脂膜。采用这种振动膜21的装置称为驻极电容式微音器。

连接部15是通孔26的侧面及底面上形成的金属层，其具有电连接固定电极层14和导电图案11A的作用。另外，也可以填充通孔26而形成连接部15。

所述的固定电极层14和连接部15利用镀敷法一体地形成。可利用镀敷法在密封树脂13表面、通孔26侧面及导电图案11A表面形成均匀厚度的金属层。因此，利用和固定电极层14一体形成的连接部15固定电极层14和导电图案11B被可靠地电连接。

参照图2说明电容式话筒10A的电路结构。虚线24包围的区域是半导体装置20A中内装的电路。FET半导体元件12的栅极电极介由金属细线16等和密封树脂13表面设置的固定电极层14电连接。半导体元件的漏极电极介由电阻22连接到电源Vcc，另外，介由耦合电容器23输出到交流侧。半导体元件12的源极电极及振动膜21被接地到GND。在现有型电容式话筒中，固定电极层和半导体元件是不同的构成要素，在本发明中，由于在密封半导体元件12的密封树脂13表面设置固定电极层14，因此可得到简单的结构。

参照图3说明壳体25中内装半导体装置20A的电容式话筒10A的结构。图3(A)是在壳体25内介由安装衬底24固定半导体装置20A的电容式话筒10A的剖面图，图3(B)是在壳体25中直接固定半导体装置20A的电容式话筒10A的剖面图。

参照图3(A)，在表面形成构成电容式话筒的振动膜21和固定电极层14的半导体装置20A被收纳在壳体25内部。壳体25由铝等金属或树脂构成，声音由上部穿设的中心孔进入内部。另外，壳体25具有圆筒状外形。因此，壳体25内壁上收纳的环27A、27B、振动膜21、安装衬底24具有圆盘状的形状。

环27A及27B用于进行构成电容式话筒的各要素的定位，其中心被去除，形成环状。环27A具有自壳体25隔开振动膜21的作用。环27B具有分开振动膜21和半导体装置20A的作用。由于固定电极层14形成在半导体元件12的上面，因此，在本发明中，可得到去除了分离振动膜21和固定电极层14的衬垫的结构。

安装衬底24上部安装有半导体装置20A，还具有密封壳体25的作用。在安装衬底24的两面形成导通的导电路，在表面导电路上介由外部电极安装半导体装置20A。另外，振动膜21和安装衬底24介由壳体25主体或导通销等连接到导电路。在安装衬底24背面形成的导电路和表面导电路导通，并通过设置引线或焊锡电极等形成和外部连接的连接部。

参照图3(B)，在此，半导体装置20A直接固定在壳体25的内壁上。即，在图3中，构成了省略安装衬底24的结构。在此使用的半导体装置20A嵌入壳体25内壁，具有圆形外形。这样形状的半导体装置20A可使用激光等将形成半导体装置20A外形的密封树脂13切断为圆形来制造。通过省略安装衬底24的结构可使电容式话筒10A的结构更薄且简单。

在此，半导体装置20A具有密封壳体25内部的作用，另外，背面形成的外部电极18具有话筒10A的外部端子的作用。

参照图4说明其它形态电容式话筒10B的结构。电容式话筒10B包括：半导体装置20B，其具有导电图案11、被载置在导电图案11上的半导体元件12及将导电图案11及半导体元件12一体密封的密封树脂13；固定电极层14，其由导电图案11的一部分构成，且形成电容的一个电极；振动膜21，与固定电极层14对向设置，并形成电容的另一电极。和图1所示的电容式话筒10A相同的部位使用相同符号，并省略相同部位的具体说明。

参照图4(A)，半导体装置20B以导电图案11A露出的面为上侧而被载置。固定有半导体元件21的导电图案11具有作为固定电极层14的功能。由固定电极层14和振动膜21形成电容。另外，固定电极层14和半导体元件12介由金属细线16和导电图案11A电连接。

参照图4(B)说明导电图案11的具体形状。在此，载置半导体元件12的平台(ランド)状导电图案11在中央部形成，该导电图案11具有作为固定电极层14的功能。另外，介由金属细线16和内装的半导体元件12连接的导电图案11A被设置在其周围。一个导电图案11A和固定电极层14连接。

参照图5说明在壳体25中内装图4所示的半导体装置20B的电容式话筒10B的结构。壳体25具有圆筒形的形状，且内装振动膜21及半导体装置20B。另外，和图3所示的电容式话筒10A相同，利用环27A、27B定位各要素。

半导体装置20B将导电图案11露出的面作为上面，介由绝缘性粘结剂固定在安装衬底24上。另外，导电图案11A介由金属细线28和安装衬底表面形成的导电路电连接。从而，导电图案11具有半导体元件12的载置区域、配线部、半导体装置20B内部的焊盘以外的功能。即，兼有形成固定电极层14及金属细线28的焊盘的功能。半导体装置20B以外的构成要素和由图3说明的相同。

在所述的电容式话筒10B中，由于半导体装置20B的形状具有比图1所示的半导体装置20A更简化的结构，故可构成更低成本的电容式话筒。

本发明的特征在于，在密封树脂13上面设置固定电极层14，将固定电极层14和半导体元件12电连接。具体地说，在密封树脂13的上面形成由金属膜构成的固定电极层14，并介由通孔26中设置的连接部15电连接固定电极层14和半导体元件12。从而，通过连接FET半导体元件12的栅极电极和固定电极层14可将音频信号变换为电信号。由此，可实现电容式话筒10A的薄型化及轻量化。

另外，本发明的特征在于，介由利用去除密封树脂13的一部分设置的通孔26将固定电极层14和导电图案11B电连接。具体地说，在由通孔26侧面及其底面露出的导电图案上形成由金属膜构成的连接部15。由于连接部15和固定电极层14利用镀敷法等一体地形成，故固定电极层14和导电图案11B被电连接。因此，没有必要追加为将固定电极层14和导电图案11B电连接的其它构成要素。

另外，在上述说明中，导电图案11具有单层的配线结构，但也可以将导电图案形成多层配线结构。具体地说，构成介由绝缘层形成多层的导电图案，通过由连接部电连接各层导电图案可实现多层配线结构。

(说明电路装置10制造方法的第2实施例)

在本实施例中，以半导体装置20A的制造方法为中心说明电容式话筒10A的制造方法。在本实施例中，电容式话筒10A由如下工序制造。即，包括：准备导电箔30的工序；在导电箔30上形成比其厚度更浅的分离槽32，并形成多个导电图案11的工序；在导电图案11上固定半导体元件12的工序；由密封树脂13进行模制，覆盖半导体元件12并填充分离槽32的工序；在密封树脂13形成通孔26，使导电图案11露出的工序；在密封树脂13表面形成固定电极层14，同时在通孔26侧面及底面形成连接部15的工序；除去导电箔30的背面直至露出密封树脂13的工序；通过切割密封树脂13分离为各电路装置的工序；在壳体25中装入构成电容式话筒的要素构件的工序。以下参照图6～图15说明本发明的各工序。

第一工序，参照图6～图8

本工序在于，准备导电箔30，并在导电箔30上形成比其厚度更浅的分离槽32，形成多个导电图案11。

在本工序中，首先，如图6，准备片状导电箔30。该导电箔30考虑焊剂的黏附性、结合性、镀敷性选择其材料，作为材料采用以Cu为主材料的导电箔、以Al为主材料的导电箔或由Fe-Ni等合金构成的导电箔等。导电箔的厚度考虑以后的蚀刻，最好为10um～300um左右，但即使为300um以上或10um以下也基本可以。如后所述，只要形成比导电箔30的厚度更浅的分离槽32即可。

另外，如图7所示，在导电箔30上形成光致抗蚀剂(耐蚀刻掩膜)31，并对光致抗蚀剂31制图，以使除去构成导电图案11的区域外的导电箔30露出。

而后，参照图8，选择地蚀刻导电箔30。在此，导电图案11构成形成垫板的导电图案11B和形成焊盘的导电图案11A等。另外，分离槽32的侧面形成弯曲，和在该部分填充的密封树脂13的密切接触更牢固。

第2工序，参照图9

本工序在于，在导电图案11B上固定半导体元件12，并将半导体元件12和导电图案11B电连接。

参照图9，介由粘结剂在导电图案11B上安装半导体元件12。在此，粘结剂可使用绝缘性的物质。然后进行半导体元件12的电极和所需导电图案11A的引线结合。具体地说，将导电图案11B上安装的半导体元件12的电极和所需的导电图案11A通过采用热压装的球形结合及采用超声波的楔形结合一并进行引线结合。

在此，作为半导体元件12，FET被固定在导电图案11B上，但作为半导体元件12也可以采用集成双极型及MOS型的有源元件、电阻等无源元件而构成放大电路或噪声消除电路的IC。

第三工序，参照图10

本工序在于，由密封树脂13进行模制，覆盖半导体元件12，并填充分离槽32。

在本工序中，如图10所示，密封树脂13密封半导体元件12及多个导电图案11，且密封树脂13填充在分离槽32中，并和分离槽32嵌合而紧固结合。利用密封树脂13支承导电图案11。另外，本工序可通过传递膜、注入膜或罐封实现。作为树脂材料，环氧树脂等热硬性树脂可由传递膜实现，聚酰亚胺树脂、硫化聚苯等热塑性树脂可由注入膜实现。

本发明的特征在于，在覆盖密封树脂13之前，构成导电图案11的导电箔30作为支承衬底。在现有技术中，采用本来不需要的支承衬底形成导电图案，而在本发明中，作为支承衬底的导电箔30作为电极材料是必要的材料。由此，具有可最大限度节省构成材料而作业的优点，并可降低成本。另外，由于分离槽32形成得比导电箔的厚度更浅，故导电箔30未被作为导电图案11一一分离。从而，可作为片状导电箔30一体安装，在模装密封树脂13时，向模型的搬运、向模型的安装工作变得非常容易。

第4工序，参照图11

本工序在于，在密封树脂13上形成通孔26，以使导电图案11露出。

在本工序中，通过去除密封树脂13的一部分，形成通孔26，使导电图案11A的表面露出。具体地说，通过利用激光去除密封树脂13的一部分形成通孔26，使导电图案11的表面露出。在此，作为激光最好为二氧化碳激光。另外，在利用激光使密封树脂13蒸发后存在残渣时，由过锰酸钠或过硫酸铵等湿法腐蚀，清除该残渣。

利用激光形成的通孔26的平面形状形成圆形。另外，通孔26平面剖面的大小形成为越接近通孔26底部越小。

第5工序，参照图12及图13

本工序在于，在密封树脂13表面形成固定电极层14，同时在通孔26的侧面及底面形成连接部15。

在本工序中，利用电解电镀法或无电解镀敷法在密封树脂13的上面，通孔26的侧面部形成由铜等金属构成的镀膜，构成固定电极层14及连接部15。在利用电解电镀法构成镀膜时，将导电箔30背面作为电极使用。在图12中，在通孔26侧面部也形成具有和固定电极层14相同厚度的镀膜，但也可以将镀敷材料埋入通孔26。在将金属埋入通孔26时，使用加入了添加剂的镀液，这样的镀敷一般称为填充镀敷。

其次，参照图13，按每个电路装置10分离密封树脂13的上面形成的固定电极层14。具体地说，首先，除去对应各电路装置10分界线的部位外，为形成固定电极层14由抗蚀剂35覆盖。而后，通过进行蚀刻，将对应各电路装置10分界线的部位的固定电极层14部分除去。另外，在蚀刻结束后，剥离抗蚀剂35。

第6工序，参照图14～图15

本工序在于，除去导电箔30的背面，直至密封树脂13露出。另外，本工序也可以和所述第5工序同时进行。

参照图14，本工序是将导电箔30背面化学地及/或物理地除去，并作为导电图案11分离。该工序利用研磨、研削、蚀刻、激光金属蒸发等施行。在实验中，将导电箔30正面湿式蚀刻，使密封树脂13自分离槽32露出。其结果，分离为导电图案11A及导电图案11B，形成在密封树脂13上露出导电图案11背面的结构。即，分离槽32中填充的密封树脂13的表面和导电图案11的表面形成实质一致的结构。

其次，参照图15，覆盖导电图案11的露出面形成抗焊剂19。在密封树脂13上面形成由铜等金属构成的固定电极层14，在密封树脂13背面露出导电图案11。从而，在形成外部电极18的部位形成开口部33，在密封树脂13背面涂敷抗焊剂19。该开口部33通过进行曝光及显影形成。

然后，在自开口部33露出的导电图案11背面形成外部电极18。具体地说，利用网印等在开口部33涂敷焊锡等焊剂并使其融凝形成外部电极18。

通过切割对应各半导体装置分界线的部位的密封树脂13，分离为各个电路装置。对应切割线34的部位的导电箔30利用由背面蚀刻导电箔的工序除去。另外，对应切割线34的部位的固定电极层14也利用蚀刻除去。从而，在本工序中，由于进行切割的刀片仅切除密封树脂13，因此，可最大限度地减小刀片的磨损。

由以上工序制造的半导体装置20A与形成电容式话筒的其它构成要素一起，被收纳在壳体25内。得到例如图3所示的最终形状。

本发明的特征在于，将密封树脂13的上面设置的固定电极层14与电连接固定电极层14和导电图案11B的连接部15一起形成。具体地说，固定电极层14及连接部15是一体化的镀膜，通过电解电镀法或无电解镀敷法形成。从而，可最大限度抑制形成固定电极层14引起的工序数的增加。

另外，本发明的特征在于，使用激光在密封树脂13上形成通孔。具体地说，由于通过调节激光的输出可仅除去密封树脂13，因此可使通过激光进行的除去在密封树脂13和导电图案11的界面上停止。

在所述说明中，是通过使用激光形成通孔26，但也可以用激光以外的方法形成通孔26。具体地说，在模制密封树脂13的工序中，在与密封树脂13的上面接触的模型上设置与通孔26形状对应的凸部。通过一边使凸部的前端部与导电图案的表面接触，一边采用密封树脂13进行密封，可形成形状与该凸部形状对应的的通孔26。

本发明可得到如下所示的效果。

第一，通过在半导体装置20A的表面设置固定电极层14可实现电容式话筒10的小型化。另外，固定电极层14介由密封树脂13上设置的通孔26和半导体元件12电连接。从而，无需另外设置连接固定电极层14和半导体元件12的连接部。因此，可提供具有轻、薄且简洁的结构的电容式话筒。具体地说，可将电容式话筒的总厚度降低到1mm以下。

第二，通过在密封半导体元件12的密封树脂13的表面设置固定电极层14，利用密封树脂13分离半导体元件12和固定电极层14。因此，两者互不干扰，故可提高输出信号的S/N比。

第三，由于可直接在壳体25内壁固定半导体装置20A，因此，可省去用于安装半导体装置20A的安装衬底而构成电容式话筒。因此，可进一步实现轻量化及薄型化。

第四，通过将形成半导体元件12载置区域及焊盘等的导电图案11的一部分作为固定电极层14使用，可提供具有更加简易的结构的电容式话筒。

Claims (11)

1、一种电容式话筒，其特征在于，包括：半导体装置，其具有导电图案、被载置在所述导电图案上的半导体元件及将所述导电图案及所述半导体元件一体密封的密封树脂；固定电极层，其和所述半导体元件电连接且在所述密封树脂表面形成，并形成电容的一个电极；振动膜，与所述固定电极层对向设置，形成所述电容的另一电极。

2、如权利要求1所述的电容式话筒，其特征在于，所述固定电极层在与所述导电图案露出的面对向的所述密封树脂表面形成。

3、如权利要求2所述的电容式话筒，其特征在于，介由所述密封树脂上设置的通孔将所述固定电极层和所述导电图案电连接。

4、如权利要求1所述的电容式话筒，其特征在于，所述固定电极层由镀膜形成。

5、如权利要求1所述的电容式话筒，其特征在于，所述密封树脂使所述导电图案背面露出，覆盖所述半导体元件及所述导电图案。

6、如权利要求1所述的电容式话筒，其特征在于，所述半导体装置、所述固定电极层及所述振动膜被收纳在壳体内，且所述半导体装置介由安装衬底被固定在所述壳体内壁上。

7、如权利要求1所述的电容式话筒，其特征在于，所述半导体装置、所述固定电极层及所述振动膜被收纳在壳体内，且所述半导体装置被直接固定在所述壳体内壁上。

8、一种电容式话筒，其特征在于，包括：半导体装置，其具有导电图案、被载置在所述导电图案上的半导体元件及将所述导电图案及所述半导体元件一体密封的密封树脂；固定电极层，其由所述导电图案的一部分形成，且形成电容的一个电极；振动膜，与所述固定电极层对向设置，且形成所述电容的另一电极。

9、如权利要求8所述的电容式话筒，其特征在于，将固定有所述半导体元件的所述导电图案作为所述固定电极层使用。

10、如权利要求8所述的电容式话筒，其特征在于，所述密封树脂露出所述导电图案背面，覆盖所述半导体元件及所述导电图案。

11、如权利要求8所述的电容式话筒，其特征在于，所述半导体装置、所述固定电极层及所述振动膜被收纳在壳体内，且所述半导体装置介由安装衬底被固定在所述壳体内壁上。

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