JP2004254138A - コンデンサマイクロホン - Google Patents
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Abstract
【課題】コンデンサマイクロホンの薄型化および軽量化を行う。
【解決手段】本発明のコンデンサマイクロホン１０Ａは、導電パターン１１と、導電パターン１１上に載置された半導体素子１２と、導電パターン１１および半導体素子１２を一体に封止する封止樹脂１３とから成る半導体装置２０Ａと、半導体素子１２と電気的に接続され且つ封止樹脂１３の表面に形成されてコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層１４と、固定電極層１４に対向して設けられコンデンサの他の電極を形成する振動膜２１とを有する構成となっている。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明のコンデンサマイクロホン１０Ａは、導電パターン１１と、導電パターン１１上に載置された半導体素子１２と、導電パターン１１および半導体素子１２を一体に封止する封止樹脂１３とから成る半導体装置２０Ａと、半導体素子１２と電気的に接続され且つ封止樹脂１３の表面に形成されてコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層１４と、固定電極層１４に対向して設けられコンデンサの他の電極を形成する振動膜２１とを有する構成となっている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ信号を感知するコンデンサの固定電極層を半導体装置の表面に設けることで、軽量化及び薄型化を実現するコンデンサマイクロホンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６を参照して、従来型のコンデンサマイクロホン１００の構成を説明する（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
従来型のコンデンサマイクロホン１００は、振動板１０６、固定電極１０７および半導体装置１１０がケース材１０１に収納されていることで構成されていた。振動板１０６と固定電極１０７は、スペーサ１０３が両者の間に挟み込まれることにより、一定距離で離間されてコンデンサを形成している。そして、外部から進入する音響に応じて振動板１０６が振動することで、このコンデンサの容量値が変化する。半導体装置１１０にはＦＥＴが内蔵されており、上記したコンデンサの容量変化がＦＥＴのゲート電極に加印されることにより、オーディオ信号を電気信号に変換していた。
【０００４】
また、コンデンサマイクロホン１００は、振動板１０６とケース材１０１とを離間させるリング１０２、振動板１０６と固定電極１０７とを離間させるスペーサ１０３、半導体装置１１０を収納するホルダ１０４および実装基板１０５が、ケース材１０１に内蔵されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−５０３９３号公報（第８頁、第９図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来型のコンデンサマイクロホン１００では、振動板１０６、固定電極１０７および半導体装置１１０が別々の部品としてケース材１０１に内蔵されている。従って、コンデンサマイクロホン１００の薄型化に限界があり、全体の厚みが２ｍｍ程度以上に成ってしまう問題があった。
【０００７】
更に、固定電極１０７と半導体装置１１０とを接続部１０８を介して接続しなければならないので、このこともコンデンサマイクロホン１００の薄型化を阻害していた。
【０００８】
更にまた、リング１０２、スペーサ１０３、ホルダ１０４および実装基板１０５は、コンデンサマイクロホン１００を構成するための必須の構成要素とは言えない。このことから、これらの部品を多用することも、コンデンサマイクロホン１００の薄型化を阻害していた。
【０００９】
本発明はこのような問題を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、固定電極を半導体装置の表面に設けることにより、薄型化および軽量化を実現するコンデンサマイクロホンを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電パターンと、前記導電パターン上に載置された半導体素子と、前記導電パターンおよび前記半導体素子を一体に封止する封止樹脂とから成る半導体装置と、前記半導体素子と電気的に接続され且つ前記封止樹脂の表面に形成されてコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層と、前記固定電極層に対向して設けられ前記コンデンサの他の電極を形成する振動膜とを有することを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明は、導電パターンと、前記導電パターン上に載置された半導体素子と、前記導電パターンおよび前記半導体素子を一体に封止する封止樹脂とから成る半導体装置と、前記導電パターンの一部から成り且つコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層と、前記固定電極層に対向して設けられ前記コンデンサの他の電極を形成する振動膜とを有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（コンデンサマイクロホンの構成を説明する第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明のコンデンサマイクロホン１０Ａの構成等を説明する。図１（Ａ）はコンデンサマイクロホン１０Ａの断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）Ｘ−Ｘ’での平面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＹ―Ｙ’での断面図である。
【００１３】
図１（Ａ）を参照して、本発明のコンデンサマイクロホン１０Ａは、導電パターン１１と、導電パターン１１上に載置された半導体素子１２と、導電パターン１１および半導体素子１２を一体に封止する封止樹脂１３とから成る半導体装置２０Ａと、半導体素子１２と電気的に接続され且つ封止樹脂１３の表面に形成されてコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層１４と、固定電極層１４に対向して設けられコンデンサの他の電極を形成する振動膜２１とを有する構成となっている。このような各構成要素を以下にて説明する。
【００１４】
導電パターン１１は、銅等の金属から成り、裏面を露出させて封止樹脂１３に埋め込まれている。ここでは、導電パターン１１は、半導体素子１２が実装されるダイパッドを形成する導電パターン１１Ｂと、ボンディングパッドとなる導電パターン１１Ａを形成している。
【００１５】
図１（Ｂ）を参照して、導電パターン１１Ｂは、中央部に配置されており、その上部には接着剤を介して回路素子１２が固着されている。封止樹脂１３から露出する導電パターン１１Ａの裏面は、ソルダーレジスト１９により保護されている。導電パターン１１Ａは、導電パターン１１Ｂを囲むように複数個が半導体装置２０Ａの周辺部に配置されており、金属細線１６を介して半導体素子１２の電極と電気的に接続されている。また、導電パターン１１Ａの裏面には、半田等のロウ材から成る外部電極１８が形成されている。更に、１つの導電パターン１１Ａは、貫通孔２６に設けた接続部１５を介して固定電極層１４と電気的に接続されている。また、導電パターン１１Ａ同士を接続する配線部が形成されても良い。なお、ここでは導電パターン１１は単層の配線構造であるが、２層以上の多層の配線構造が導電パターン１１により構成されても良い。このことにより、より複雑な回路を半導体装置２０Ａ内部に構成することができる。
【００１６】
封止樹脂１３は、導電パターン１１の裏面を露出させて、全体を封止している。ここでは、半導体素子１２、金属細線１６および導電パターン１１を封止している。封止樹脂１３の材料としては、トランスファーモールドにより形成される熱硬化性樹脂や、インジェクションモールドにより形成される熱可塑性樹脂を全般的に採用することができる。
【００１７】
半導体素子１２はＦＥＴが採用され、金属細線１６および接続部１５を介してゲート電極が固定電極層１４と電気的に接続されている。半導体素子１２のソース電極およびドレイン電極は、金属細線１６を介して、ボンディングパッドを形成する導電パターン１１Ａと接続されている。このことにより、固定電極層１４および振動膜２１から成るコンデンサの容量変化を、半導体素子１２で電気信号に変換できる。具体的な回路構成に関しては、図２を参照して後述する。また、半導体素子１２としては、単体のＦＥＴ以外の半導体素子を採用することもできる。例えば、バイポーラ型及びＭＯＳ型の能動素子、抵抗等の受動素子が集積化されて増幅回路やノイズキャンセル回路が構成されたＩＣを半導体素子１２として採用することも可能である。
【００１８】
貫通孔２６は、封止樹脂１３の一部を削除することにより形成され、底部には導電パターン１１Ａの表面が露出している。この貫通孔２６の側面部には、金属膜から成る接続部１５が形成され、封止樹脂１３の表面に形成された固定電極層１４と、導電パターン１１Ａとが電気的に接続されている。また、貫通孔２６の形状は、平面方向の断面がほぼ円形に形成され、封止樹脂１３の表面付近の断面が、下部の断面よりも大きく形成されている。
【００１９】
図１（Ｃ）を参照して、固定電極層１４は、銅等の金属から構成されており、電解メッキ法または無電界メッキ法等により封止樹脂１３の表面に形成されている。そして、固定電極層１４は、貫通孔２６に形成された接続部１５を介して、半導体素子１２のゲート電極と接続されている。また、固定電極層１４と接続部１５は、メッキ膜により一体に形成されても良い。ここでは、固定電極層１４は円形に形成されている。
【００２０】
振動膜２１は、固定電極層１４に対向して、一定距離に離間されて設けられてコンデンサのもう１つの電極を形成している。振動膜２１としては、半永久的に電荷を持たせた樹脂膜を採用することができる。このような振動膜２１が採用されたものを、エレクトレットコンデンサマイクと呼ぶ。
【００２１】
接続部１５は、貫通孔２６の側面および底面に形成された金属層であり、固定電極層１４と導電パターン１１Ａとを電気的に接続する働きを有する。また、貫通孔２６に充填されるように接続部１５を形成することも可能である。
【００２２】
上記した固定電極層１４と接続部１５とは、メッキ法により一体して形成されている。メッキ法により、封止樹脂１３の表面、貫通孔２６の側面および導電パターン１１Ａの表面に均等な厚みの金属層を形成することができる。従って、固定電極層１４と一体化して形成された接続部１５により、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとは電気的に確実に接続される。
【００２３】
図２を参照して、コンデンサマイクロホン１０Ａの回路構成を説明する。点線２４で囲まれる領域が、半導体装置２０Ａに内蔵される回路である。ＦＥＴである半導体素子１２のゲート電極は、金属細線１６等を介して、封止樹脂１３の表面に設けた固定電極層１４と電気的に接続されている。そして、半導体素子のドレイン電極は、抵抗２２を介して電源Ｖｃｃに接続され、更に、カップリングコンデンサ２３を介して、交流側に出力される。また、半導体素子１２のソース電極および振動膜２１は、ＧＮＤに接地されている。従来型のコンデンサマイクロホンでは、固定電極層と半導体素子が別個の構成要素であったが、本発明では、半導体素子１２を封止する封止樹脂１３の表面に、固定電極層１４が設けられているので、簡素化された構造を得ることができる。
【００２４】
図３を参照して、ケース材２５に半導体装置２０Ａが内蔵されたコンデンサマイクロホン１０Ａの構成を説明する。図３（Ａ）は半導体装置２０Ａが実装基板２４を介してケース材２５に固定されたコンデンサマイクロホン１０Ａの断面図であり、図３（Ｂ）は半導体装置２０Ａが直接にケース材２５に固定されたコンデンサマイクロホン１０Ａの断面図である。
【００２５】
図３（Ａ）を参照して、コンデンサマイクロホンを構成する振動膜２１と固定電極層１４が表面に形成された半導体装置２０Ａは、ケース材２５内部に収納されている。ケース材２５は、アルミ等の金属または樹脂から成り、上部に穿設された中心孔から内部に音響が進入する。また、ケース材２５は円筒状の外形を有する。従って、ケース材２５の内壁に収納されるリング２７Ａ、２７Ｂ、振動膜２１、実装基板２４は、円盤状の形状を有する。
【００２６】
リング２７Ａおよび２７Ｂは、コンデンサマイクを構成する各要素の位置決めを行うために用いられ、その中心は抜けてリング（輪）状に成っている。リング２７Ａは、振動膜２１をケース材２５から離間させる働きを有する。リング２７Ｂは、振動膜２１と半導体装置２０Ａとを離間させる働きを有する。固定電極層１４は、半導体素子１２の上面に形成されているので、本発明では、振動膜２１と固定電極層１４とを離間させるスペーサーを排除した構成を得ることができる。
【００２７】
実装基板２４は上部に半導体装置２０Ａが実装され、更にケース材２５を密閉させる働きを有する。実装基板２４の両面には導通された導電路が形成されており、表面の導電路に外部電極を介して半導体装置２０Ａが実装されている。また、振動膜２１と実装基板２４とは、ケース材２５本体若しくは導通ピン等を介して導電路に接続されている。実装基板２４の裏面に形成された導電路は、表面の導電路と導通しており、リードまたは半田電極等を設けることによって外部との接続部が形成される。
【００２８】
図３（Ｂ）を参照して、ここでは、半導体装置２０Ａが直接にケース材２５の内壁に固定されている。即ち、図３（Ａ）に於いて実装基板２４を省いた構成と成っている。ここで用いる半導体装置２０Ａは、ケース材２５の内壁に嵌合するように円形の外形を有する。このような形状の半導体装置２０Ａは、レーザー等を用いて、半導体装置２０Ａの外形を形成する封止樹脂１３を、円形状に切断することで、製造することができる。実装基板２４を省いた構成により、コンデンサマイクロホン１０Ａの構成をより薄型で且つ簡素化することができる。
【００２９】
ここでは、半導体装置２０Ａは、ケース材２５内部を密閉する働きを有し、更に、裏面に形成された外部電極１８が、マイクロホン１０Ａの外部端子の働きを有する。
【００３０】
図４を参照して他の形態のコンデンサマイクロホン１０Ｂの構成を説明する。コンデンサマイクロホン１０Ｂは、導電パターン１１と、導電パターン１１上に載置された半導体素子１２と、導電パターン１１および半導体素子１２を一体に封止する封止樹脂１３とから成る半導体装置２０Ｂと、導電パターン１１の一部から成り且つコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層１４と、固定電極層１４に対向して設けられコンデンサの他の電極を形成する振動膜２１とを有する構成となっている。図１に示すコンデンサマイクロホン１０Ａと共通する箇所は同一符号が付してあり、共通する箇所の具体的な説明は省略する。
【００３１】
図４（Ａ）を参照して、半導体装置２０Ｂは、導電パターン１１Ａが露出する面を上側にして載置される。そして、半導体素子２１が固着される導電パターン１１が、固定電極層１４として機能している。そして、固定電極層１４と、振動膜２１とでコンデンサが形成されている。また、固定電極層１４と半導体素子１２とは、金属細線１６と導電パターン１１Ａを介して電気的に接続されている。
【００３２】
図４（Ｂ）を参照して、導電パターン１１の具体的な形状を説明する。ここでは、半導体素子１２が載置されるランド状の導電パターン１１が中央部に形成され、この導電パターン１１が固定電極層１４として機能している。更に、内蔵される半導体素子１２と金属細線１６を介して接続される導電パターン１１Ａが、その周囲に設けられている。また、１つの導電パターン１１Ａは、固定電極層１４と連続している。
【００３３】
図５を参照して、図４に示した半導体装置２０Ｂがケース材２５に内蔵されたコンデンサマイクロホン１０Ｂの構成を説明する。ケース材２５は円筒形の形状を有し、振動膜２１および半導体装置２０Ｂが内蔵されている。また、図３に示したコンデンサマイクロホン１０Ａと同様にリング２７Ａ、２７Ｂにより各要素が位置決めされている。
【００３４】
半導体装置２０Ｂは、導電パターン１１が露出する面を上面にして、絶縁性接着材を介して実装基板２４に固着されている。また、導電パターン１１Ａは、金属細線２８を介して、実装基板の表面に形成された導電路と電気的に接続されている。従って、導電パターン１１は、半導体素子１２の載置領域、配線部、半導体装置２０Ｂ内部におけるボンディングパッド以外の機能を有している。即ち、固定電極層１４および金属細線２８のボンディングパッドとなる機能を兼ね備えている。半導体装置２０Ｂ以外の構成要素は、図３にて説明したものと同一である。
【００３５】
上記したコンデンサマイクロホン１０Ｂでは、半導体装置２０Ｂの形状が、図１にて示した半導体装置２０Ａよりも簡素化された構成を有するので、より低コストなコンデンサマイクロホンを構成することができる。
【００３６】
本発明の特徴は、封止樹脂１３の上面に固定電極層１４を設けて、固定電極層１４と半導体素子１２とを電気的に接続したことにある。具体的には、封止樹脂１３の上面には金属膜から成る固定電極層１４が形成され、貫通孔２６に設けた接続部１５を介して、固定電極層１４と半導体素子１２とは電気的に接続されている。従って、ＦＥＴである半導体素子１２のゲート電極と固定電極層１４とが接続されることにより、オーディオ信号を電気信号に変換することができる。このことから、コンデンサマイクロホン１０Ａの薄型化および軽量化を実現することができる。
【００３７】
更に、本発明の特徴は、封止樹脂１３の一部を削除することにより設けた貫通孔２６を介して、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとを電気的に接続することにある。具体的には、貫通孔２６の側面およびその底面から露出する導電パターンには、金属膜から成る接続部１５が形成される。そして接続部１５と固定電極層１４とはメッキ法等により一体的に形成されるので、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとは電気的に接続されている。このことにより、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとを電気的に接続するための他の構成要素を追加する必要が無い。
【００３８】
また、上記の説明では、導電パターン１１は単層の配線構造を有するが、導電パターンを多層の配線構造に形成することも可能である。具体的には、絶縁層を介して複数の層を形成する導電パターンを形成し、各層の導電パターンを接続部で電気的に接続することにより、多層の配線構造を実現することができる。
【００３９】
（回路装置１０の製造方法を説明する第２の実施の形態）
本実施例では、コンデンサマイクロホン１０Ａの製造方法を、半導体装置２０Ａの製造方法を中心に説明する。本実施の形態では、コンデンサマイクロホン１０Ａは次の様な工程で製造される。即ち、導電箔３０を用意する工程と、導電箔３０にその厚みよりも浅い分離溝３２を形成して複数個の導電パターン１１を形成する工程と、導電パターン１１に半導体素子１２を固着する工程と、半導体素子１２を被覆し、分離溝３２に充填されるように封止樹脂１３でモールドする工程と、導電パターン１１が露出するように封止樹脂１３に貫通孔２６を形成する工程と、封止樹脂１３の表面に固定電極層１４を形成し、同時に貫通孔２６の側面および底面に接続部１５を形成する工程と、封止樹脂１３が露出するまで導電箔３０の裏面を除去する工程と、封止樹脂１３をダイシングすることにより各回路装置に分離する工程と、ケース材２５にコンデンサマイクを構成する要素を組み込む工程とから構成されている。以下に、本発明の各工程を図６〜図１５を参照して説明する。
【００４０】
第１工程：図６から図８参照
本工程は、導電箔３０を用意し、導電箔３０にその厚みよりも浅い分離溝３２を形成して複数個の導電パターン１１を形成することにある。
【００４１】
本工程では、まず図６の如く、シート状の導電箔３０を用意する。この導電箔３０は、ロウ材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮されてその材料が選択され、材料としては、Ｃｕを主材料とした導電箔、Ａｌを主材料とした導電箔またはＦｅ−Ｎｉ等の合金から成る導電箔等が採用される。導電箔の厚さは、後のエッチングを考慮すると１０μｍ〜３００μｍ程度が好ましいが、３００μｍ以上でも１０μｍ以下でも基本的には良い。後述するように、導電箔３０の厚みよりも浅い分離溝３２が形成できればよい。
【００４２】
続いて、図７に示す如く、導電箔３０の上に、ホトレジスト（耐エッチングマスク）３１を形成し、導電パターン１１となる領域を除いた導電箔３０が露出するようにホトレジスト３１をパターニングする。
【００４３】
そして、図８を参照して、導電箔３０を選択的にエッチングする。ここでは、導電パターン１１は、ダイパッドを形成する導電パターン１１Ｂと、ボンディングパッドを構成する導電パターン１１Ａ等を構成する。また、分離溝３２の側面は湾曲に成り、この部分に充填される封止樹脂１３との密着は強固になる。
【００４４】
第２工程：図９参照
本工程は、導電パターン１１Ｂに半導体素子１２を固着し、半導体素子１２と導電パターン１１Ｂとを電気的に接続することにある。
【００４５】
図９を参照して、導電パターン１１Ｂに接着剤を介して半導体素子１２を実装する。ここで、接着剤としては絶縁性のものを用いることができる。更に、半導体素子１２の電極と所望の導電パターン１１Ａとのワイヤボンディングを行う。具体的には、導電パターン１１Ｂに実装された半導体素子１２の電極と所望の導電パターン１１Ａとを、熱圧着によるボールボンディング及び超音波によるウェッヂボンディングにより一括してワイヤボンディングを行う。
【００４６】
ここでは、半導体素子１２として、ＦＥＴが導電パターン１１Ｂに固着されているが、半導体素子１２としては、バイポーラ型及びＭＯＳ型の能動素子、抵抗等の受動素子が集積化されて増幅回路やノイズキャンセル回路が構成されたＩＣを半導体素子１２として採用することも可能である。
【００４７】
第３工程：図１０参照
本工程は、半導体素子１２を被覆し、分離溝３２に充填されるように封止樹脂１３でモールドすることにある。
【００４８】
本工程では、図１０に示すように、封止樹脂１３は半導体素子１２および複数の導電パターン１１を被覆し、分離溝３２には封止樹脂１３が充填され、分離溝３２と嵌合して強固に結合する。そして封止樹脂１３により導電パターン１１が支持されている。また本工程では、トランスファーモールド、インジェクションモールド、またはポッティングにより実現できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。
【００４９】
本工程の特徴は、封止樹脂１３を被覆するまでは、導電パターン１１となる導電箔３０が支持基板となることである。従来では、本来必要としない支持基板を採用して導電パターンを形成しているが、本発明では、支持基板となる導電箔３０は、電極材料として必要な材料である。そのため、構成材料を極力省いて作業できるメリットを有し、コストの低下も実現できる。また分離溝３２は、導電箔の厚みよりも浅く形成されているため、導電箔３０が導電パターン１１として個々に分離されていない。従ってシート状の導電箔３０として一体で取り扱え、封止樹脂１３をモールドする際、金型への搬送、金型への実装の作業が非常に容易になる特徴を有する。
【００５０】
第４工程：図１１参照
本工程は、導電パターン１１が露出するように封止樹脂１３に貫通孔２６を形成することにある。
【００５１】
本工程では、封止樹脂１３の一部を削除して貫通孔２６を形成することにより、導電パターン１１Ａの表面を露出させる。具体的には、レーザーで封止樹脂１３の一部を取り除くことにより貫通孔２６を形成して、導電パターン１１の表面を露出させる。ここで、レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで封止樹脂１３を蒸発させた後、残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。
【００５２】
レーザーにより形成された貫通孔２６の平面的な形状は円形に形成される。また、貫通孔２６の平面的な断面の大きさは、貫通孔２６の底部に近い方が小さく形成される。
【００５３】
第５工程：図１２および図１３参照
本工程は、封止樹脂１３の表面に固定電極層１４を形成し、同時に貫通孔２６の側面および底面に接続部１５を形成することにある。
【００５４】
本工程では、電界メッキ法または無電界メッキ法により、封止樹脂１３の上面、貫通孔２６の側面部に銅等の金属から成るメッキ膜を形成して、固定電極層１４および接続部１５を構成する。電界メッキ法によりメッキ膜を構成する場合は、導電箔３０の裏面を電極として用いる。図１２では、貫通孔２６の側面部にも、固定電極層１４と同等の厚みを有するメッキ膜が形成されているが、貫通孔２６をメッキ材で埋め込むことも可能である。貫通孔２６を金属で埋め込む場合には、添加剤を加えられたメッキ液を使用し、このようなメッキは一般的にフィリングメッキと呼ばれている。
【００５５】
次に図１３を参照して、封止樹脂１３の上面に形成された固定電極層１４を各回路装置１０毎に分離する。具体的には、先ず、各回路装置１０の境界線に対応する箇所を除いて、固定電極層１４が形成されるようにレジスト３５で被覆する。そして、エッチングを行うことにより、各回路装置１０の境界線に対応する箇所の固定電極層１４を部分的に除去する。また、エッチングが終了した後に、レジスト３５は剥離される。
【００５６】
第６工程：図１４から図１５参照
本工程は、封止樹脂１３が露出するまで導電箔３０の裏面を除去することにある。なお、本工程は、上述した第５工程と同時に行っても良い。
【００５７】
図１４を参照して、本工程は、導電箔３０の裏面を化学的および／または物理的に除き、導電パターン１１として分離するものである。この工程は、研磨、研削、エッチング、レーザの金属蒸発等により施される。実験では導電箔３０を全面ウェトエッチングし、分離溝３２から封止樹脂１３を露出させている。その結果、導電パターン１１Ａおよび導電パターン１１Ｂとなって分離され、封止樹脂１３に導電パターン１１の裏面が露出する構造となる。すなわち、分離溝３２に充填された封止樹脂１３の表面と導電パターン１１の表面は、実質的に一致している構造となっている。
【００５８】
次に、図１５を参照して、導電パターン１１の露出面が覆われるようにソルダーレジスト１９を形成する。封止樹脂１３の上面には、銅等の金属から成る固定電極層１４が形成されており、封止樹脂１３裏面には導電パターン１１が露出している。従って、外部電極１８が形成される箇所に開口部３３を形成して、封止樹脂１３の裏面はソルダーレジスト１９が塗布される。この開口部３３は、露光および現像を行うことにより形成される。
【００５９】
次に、開口部３３から露出する導電パターン１１の裏面に外部電極１８を形成する。具体的には、スクリーン印刷等により開口部３３に半田等のロウ材を塗布し、融解させることにより、外部電極１８は形成される。
【００６０】
次に、各半導体装置の境界線に対応する箇所の封止樹脂１３をダイシングすることにより、個別の回路装置に分離する。ダイシングライン３４に対応する箇所の導電箔３０は、裏面からの導電箔をエッチングする工程で除去されている。また、ダイシングライン３４に対応する箇所の固定電極層１４も、エッチングにより除去されている。従って、本工程では、ダイシングを行うブレードは、封止樹脂１３のみを切除するので、ブレードの摩耗を最小限に押さえることができる。
【００６１】
以上の工程で製造された半導体装置２０Ａは、コンデンサマイクロホンを形成する他の構成要素と共に、ケース材２５に収納される。そして、例えば図３に示すような最終形状を得る。
【００６２】
本発明の特徴は、封止樹脂１３の上面に設けた固定電極層１４と、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとを電気的に接続する接続部１５とを一括して形成することにある。具体的には、固定電極層１４および接続部１５は、一体化したメッキ膜であり、電界メッキ法または無電界メッキ法により形成される。従って、固定電極層１４を形成することによる工程数の増加を極力抑えることができる。
【００６３】
更に、本発明の特徴は、レーザーを用いて封止樹脂１３に貫通孔２６を形成することにある。具体的には、レーザーの出力を調節することにより、封止樹脂１３のみを除去することが可能なので、レーザーによる除去を封止樹脂１３と導電パターン１１との界面でストップさせることができる。
【００６４】
なお、上記の説明では、レーザーを用いることにより貫通孔２６を形成したが、レーザー以外の方法でも貫通孔２６を形成することは可能である。具体的には、封止樹脂１３をモールドする工程に於いて、封止樹脂１３の上面に当接する金型に貫通孔２６の形状に対応した凸部を設ける。そして、凸部の先端部を導電パターンの表面に当接させながら封止樹脂１３による封止をおこなうことで、この凸部の形状に対応した形状の貫通孔２６を形成することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。
【００６６】
第１に、半導体装置２０Ａの表面に固定電極層１４を設けることにより、コンデンサマイクロホン１０の小型化を実現することができる。また、固定電極層１４は、封止樹脂１３に設けた貫通孔２６を介して半導体素子１２と電気的に接続されている。従って、固定電極層１４と半導体素子１２とを接続する接続部を別途に設ける必要が無い。このことから、軽量且つ薄型で簡素化された構成を有するコンデンサマイクロホンを提供することができる。具体的には、コンデンサマイクロホンのトータルの厚みを１ｍｍ以下にすることができる。
【００６７】
第２に、半導体素子１２を封止する封止樹脂１３の表面に固定電極層１４が設けられることで、封止樹脂１３により半導体素子１２と固定電極層１４が離間されている。従って、両者が干渉しないので、出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６８】
第３に、半導体装置２０Ａを直接にケース材２５の内壁に固定することができるので、半導体装置２０Ａを実装するための実装基板を省いてコンデンサマイクロホンを構成することができる。従って、更なる軽量化および薄型化を実現することができる。
【００６９】
第４に、半導体素子１２の載置領域およびボンディングパッド等を形成する導電パターン１１の一部を、固定電極層１４として用いることにより、より簡素化された構成を有するコンデンサマイクロホンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、平面図（Ｃ）である。
【図２】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する回路図である。
【図３】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図４】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図５】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する断面図である。
【図６】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図９】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１３】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１４】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１５】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１６】従来のコンデンサマイクロホンを説明する断面図である。
【符号の説明】
１０Ａ、１０Ｂ コンデンサマイクロホン
１１Ａ、１１Ｂ 導電パターン
１２ 半導体素子
１３ 封止樹脂
１５ 接続部
１４ 固定電極層
１６ 金属細線
２０Ａ、２０Ｂ 半導体装置
２５ ケース材
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ信号を感知するコンデンサの固定電極層を半導体装置の表面に設けることで、軽量化及び薄型化を実現するコンデンサマイクロホンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６を参照して、従来型のコンデンサマイクロホン１００の構成を説明する（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
従来型のコンデンサマイクロホン１００は、振動板１０６、固定電極１０７および半導体装置１１０がケース材１０１に収納されていることで構成されていた。振動板１０６と固定電極１０７は、スペーサ１０３が両者の間に挟み込まれることにより、一定距離で離間されてコンデンサを形成している。そして、外部から進入する音響に応じて振動板１０６が振動することで、このコンデンサの容量値が変化する。半導体装置１１０にはＦＥＴが内蔵されており、上記したコンデンサの容量変化がＦＥＴのゲート電極に加印されることにより、オーディオ信号を電気信号に変換していた。
【０００４】
また、コンデンサマイクロホン１００は、振動板１０６とケース材１０１とを離間させるリング１０２、振動板１０６と固定電極１０７とを離間させるスペーサ１０３、半導体装置１１０を収納するホルダ１０４および実装基板１０５が、ケース材１０１に内蔵されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−５０３９３号公報（第８頁、第９図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来型のコンデンサマイクロホン１００では、振動板１０６、固定電極１０７および半導体装置１１０が別々の部品としてケース材１０１に内蔵されている。従って、コンデンサマイクロホン１００の薄型化に限界があり、全体の厚みが２ｍｍ程度以上に成ってしまう問題があった。
【０００７】
更に、固定電極１０７と半導体装置１１０とを接続部１０８を介して接続しなければならないので、このこともコンデンサマイクロホン１００の薄型化を阻害していた。
【０００８】
更にまた、リング１０２、スペーサ１０３、ホルダ１０４および実装基板１０５は、コンデンサマイクロホン１００を構成するための必須の構成要素とは言えない。このことから、これらの部品を多用することも、コンデンサマイクロホン１００の薄型化を阻害していた。
【０００９】
本発明はこのような問題を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、固定電極を半導体装置の表面に設けることにより、薄型化および軽量化を実現するコンデンサマイクロホンを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電パターンと、前記導電パターン上に載置された半導体素子と、前記導電パターンおよび前記半導体素子を一体に封止する封止樹脂とから成る半導体装置と、前記半導体素子と電気的に接続され且つ前記封止樹脂の表面に形成されてコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層と、前記固定電極層に対向して設けられ前記コンデンサの他の電極を形成する振動膜とを有することを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明は、導電パターンと、前記導電パターン上に載置された半導体素子と、前記導電パターンおよび前記半導体素子を一体に封止する封止樹脂とから成る半導体装置と、前記導電パターンの一部から成り且つコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層と、前記固定電極層に対向して設けられ前記コンデンサの他の電極を形成する振動膜とを有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（コンデンサマイクロホンの構成を説明する第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明のコンデンサマイクロホン１０Ａの構成等を説明する。図１（Ａ）はコンデンサマイクロホン１０Ａの断面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）Ｘ−Ｘ’での平面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＹ―Ｙ’での断面図である。
【００１３】
図１（Ａ）を参照して、本発明のコンデンサマイクロホン１０Ａは、導電パターン１１と、導電パターン１１上に載置された半導体素子１２と、導電パターン１１および半導体素子１２を一体に封止する封止樹脂１３とから成る半導体装置２０Ａと、半導体素子１２と電気的に接続され且つ封止樹脂１３の表面に形成されてコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層１４と、固定電極層１４に対向して設けられコンデンサの他の電極を形成する振動膜２１とを有する構成となっている。このような各構成要素を以下にて説明する。
【００１４】
導電パターン１１は、銅等の金属から成り、裏面を露出させて封止樹脂１３に埋め込まれている。ここでは、導電パターン１１は、半導体素子１２が実装されるダイパッドを形成する導電パターン１１Ｂと、ボンディングパッドとなる導電パターン１１Ａを形成している。
【００１５】
図１（Ｂ）を参照して、導電パターン１１Ｂは、中央部に配置されており、その上部には接着剤を介して回路素子１２が固着されている。封止樹脂１３から露出する導電パターン１１Ａの裏面は、ソルダーレジスト１９により保護されている。導電パターン１１Ａは、導電パターン１１Ｂを囲むように複数個が半導体装置２０Ａの周辺部に配置されており、金属細線１６を介して半導体素子１２の電極と電気的に接続されている。また、導電パターン１１Ａの裏面には、半田等のロウ材から成る外部電極１８が形成されている。更に、１つの導電パターン１１Ａは、貫通孔２６に設けた接続部１５を介して固定電極層１４と電気的に接続されている。また、導電パターン１１Ａ同士を接続する配線部が形成されても良い。なお、ここでは導電パターン１１は単層の配線構造であるが、２層以上の多層の配線構造が導電パターン１１により構成されても良い。このことにより、より複雑な回路を半導体装置２０Ａ内部に構成することができる。
【００１６】
封止樹脂１３は、導電パターン１１の裏面を露出させて、全体を封止している。ここでは、半導体素子１２、金属細線１６および導電パターン１１を封止している。封止樹脂１３の材料としては、トランスファーモールドにより形成される熱硬化性樹脂や、インジェクションモールドにより形成される熱可塑性樹脂を全般的に採用することができる。
【００１７】
半導体素子１２はＦＥＴが採用され、金属細線１６および接続部１５を介してゲート電極が固定電極層１４と電気的に接続されている。半導体素子１２のソース電極およびドレイン電極は、金属細線１６を介して、ボンディングパッドを形成する導電パターン１１Ａと接続されている。このことにより、固定電極層１４および振動膜２１から成るコンデンサの容量変化を、半導体素子１２で電気信号に変換できる。具体的な回路構成に関しては、図２を参照して後述する。また、半導体素子１２としては、単体のＦＥＴ以外の半導体素子を採用することもできる。例えば、バイポーラ型及びＭＯＳ型の能動素子、抵抗等の受動素子が集積化されて増幅回路やノイズキャンセル回路が構成されたＩＣを半導体素子１２として採用することも可能である。
【００１８】
貫通孔２６は、封止樹脂１３の一部を削除することにより形成され、底部には導電パターン１１Ａの表面が露出している。この貫通孔２６の側面部には、金属膜から成る接続部１５が形成され、封止樹脂１３の表面に形成された固定電極層１４と、導電パターン１１Ａとが電気的に接続されている。また、貫通孔２６の形状は、平面方向の断面がほぼ円形に形成され、封止樹脂１３の表面付近の断面が、下部の断面よりも大きく形成されている。
【００１９】
図１（Ｃ）を参照して、固定電極層１４は、銅等の金属から構成されており、電解メッキ法または無電界メッキ法等により封止樹脂１３の表面に形成されている。そして、固定電極層１４は、貫通孔２６に形成された接続部１５を介して、半導体素子１２のゲート電極と接続されている。また、固定電極層１４と接続部１５は、メッキ膜により一体に形成されても良い。ここでは、固定電極層１４は円形に形成されている。
【００２０】
振動膜２１は、固定電極層１４に対向して、一定距離に離間されて設けられてコンデンサのもう１つの電極を形成している。振動膜２１としては、半永久的に電荷を持たせた樹脂膜を採用することができる。このような振動膜２１が採用されたものを、エレクトレットコンデンサマイクと呼ぶ。
【００２１】
接続部１５は、貫通孔２６の側面および底面に形成された金属層であり、固定電極層１４と導電パターン１１Ａとを電気的に接続する働きを有する。また、貫通孔２６に充填されるように接続部１５を形成することも可能である。
【００２２】
上記した固定電極層１４と接続部１５とは、メッキ法により一体して形成されている。メッキ法により、封止樹脂１３の表面、貫通孔２６の側面および導電パターン１１Ａの表面に均等な厚みの金属層を形成することができる。従って、固定電極層１４と一体化して形成された接続部１５により、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとは電気的に確実に接続される。
【００２３】
図２を参照して、コンデンサマイクロホン１０Ａの回路構成を説明する。点線２４で囲まれる領域が、半導体装置２０Ａに内蔵される回路である。ＦＥＴである半導体素子１２のゲート電極は、金属細線１６等を介して、封止樹脂１３の表面に設けた固定電極層１４と電気的に接続されている。そして、半導体素子のドレイン電極は、抵抗２２を介して電源Ｖｃｃに接続され、更に、カップリングコンデンサ２３を介して、交流側に出力される。また、半導体素子１２のソース電極および振動膜２１は、ＧＮＤに接地されている。従来型のコンデンサマイクロホンでは、固定電極層と半導体素子が別個の構成要素であったが、本発明では、半導体素子１２を封止する封止樹脂１３の表面に、固定電極層１４が設けられているので、簡素化された構造を得ることができる。
【００２４】
図３を参照して、ケース材２５に半導体装置２０Ａが内蔵されたコンデンサマイクロホン１０Ａの構成を説明する。図３（Ａ）は半導体装置２０Ａが実装基板２４を介してケース材２５に固定されたコンデンサマイクロホン１０Ａの断面図であり、図３（Ｂ）は半導体装置２０Ａが直接にケース材２５に固定されたコンデンサマイクロホン１０Ａの断面図である。
【００２５】
図３（Ａ）を参照して、コンデンサマイクロホンを構成する振動膜２１と固定電極層１４が表面に形成された半導体装置２０Ａは、ケース材２５内部に収納されている。ケース材２５は、アルミ等の金属または樹脂から成り、上部に穿設された中心孔から内部に音響が進入する。また、ケース材２５は円筒状の外形を有する。従って、ケース材２５の内壁に収納されるリング２７Ａ、２７Ｂ、振動膜２１、実装基板２４は、円盤状の形状を有する。
【００２６】
リング２７Ａおよび２７Ｂは、コンデンサマイクを構成する各要素の位置決めを行うために用いられ、その中心は抜けてリング（輪）状に成っている。リング２７Ａは、振動膜２１をケース材２５から離間させる働きを有する。リング２７Ｂは、振動膜２１と半導体装置２０Ａとを離間させる働きを有する。固定電極層１４は、半導体素子１２の上面に形成されているので、本発明では、振動膜２１と固定電極層１４とを離間させるスペーサーを排除した構成を得ることができる。
【００２７】
実装基板２４は上部に半導体装置２０Ａが実装され、更にケース材２５を密閉させる働きを有する。実装基板２４の両面には導通された導電路が形成されており、表面の導電路に外部電極を介して半導体装置２０Ａが実装されている。また、振動膜２１と実装基板２４とは、ケース材２５本体若しくは導通ピン等を介して導電路に接続されている。実装基板２４の裏面に形成された導電路は、表面の導電路と導通しており、リードまたは半田電極等を設けることによって外部との接続部が形成される。
【００２８】
図３（Ｂ）を参照して、ここでは、半導体装置２０Ａが直接にケース材２５の内壁に固定されている。即ち、図３（Ａ）に於いて実装基板２４を省いた構成と成っている。ここで用いる半導体装置２０Ａは、ケース材２５の内壁に嵌合するように円形の外形を有する。このような形状の半導体装置２０Ａは、レーザー等を用いて、半導体装置２０Ａの外形を形成する封止樹脂１３を、円形状に切断することで、製造することができる。実装基板２４を省いた構成により、コンデンサマイクロホン１０Ａの構成をより薄型で且つ簡素化することができる。
【００２９】
ここでは、半導体装置２０Ａは、ケース材２５内部を密閉する働きを有し、更に、裏面に形成された外部電極１８が、マイクロホン１０Ａの外部端子の働きを有する。
【００３０】
図４を参照して他の形態のコンデンサマイクロホン１０Ｂの構成を説明する。コンデンサマイクロホン１０Ｂは、導電パターン１１と、導電パターン１１上に載置された半導体素子１２と、導電パターン１１および半導体素子１２を一体に封止する封止樹脂１３とから成る半導体装置２０Ｂと、導電パターン１１の一部から成り且つコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層１４と、固定電極層１４に対向して設けられコンデンサの他の電極を形成する振動膜２１とを有する構成となっている。図１に示すコンデンサマイクロホン１０Ａと共通する箇所は同一符号が付してあり、共通する箇所の具体的な説明は省略する。
【００３１】
図４（Ａ）を参照して、半導体装置２０Ｂは、導電パターン１１Ａが露出する面を上側にして載置される。そして、半導体素子２１が固着される導電パターン１１が、固定電極層１４として機能している。そして、固定電極層１４と、振動膜２１とでコンデンサが形成されている。また、固定電極層１４と半導体素子１２とは、金属細線１６と導電パターン１１Ａを介して電気的に接続されている。
【００３２】
図４（Ｂ）を参照して、導電パターン１１の具体的な形状を説明する。ここでは、半導体素子１２が載置されるランド状の導電パターン１１が中央部に形成され、この導電パターン１１が固定電極層１４として機能している。更に、内蔵される半導体素子１２と金属細線１６を介して接続される導電パターン１１Ａが、その周囲に設けられている。また、１つの導電パターン１１Ａは、固定電極層１４と連続している。
【００３３】
図５を参照して、図４に示した半導体装置２０Ｂがケース材２５に内蔵されたコンデンサマイクロホン１０Ｂの構成を説明する。ケース材２５は円筒形の形状を有し、振動膜２１および半導体装置２０Ｂが内蔵されている。また、図３に示したコンデンサマイクロホン１０Ａと同様にリング２７Ａ、２７Ｂにより各要素が位置決めされている。
【００３４】
半導体装置２０Ｂは、導電パターン１１が露出する面を上面にして、絶縁性接着材を介して実装基板２４に固着されている。また、導電パターン１１Ａは、金属細線２８を介して、実装基板の表面に形成された導電路と電気的に接続されている。従って、導電パターン１１は、半導体素子１２の載置領域、配線部、半導体装置２０Ｂ内部におけるボンディングパッド以外の機能を有している。即ち、固定電極層１４および金属細線２８のボンディングパッドとなる機能を兼ね備えている。半導体装置２０Ｂ以外の構成要素は、図３にて説明したものと同一である。
【００３５】
上記したコンデンサマイクロホン１０Ｂでは、半導体装置２０Ｂの形状が、図１にて示した半導体装置２０Ａよりも簡素化された構成を有するので、より低コストなコンデンサマイクロホンを構成することができる。
【００３６】
本発明の特徴は、封止樹脂１３の上面に固定電極層１４を設けて、固定電極層１４と半導体素子１２とを電気的に接続したことにある。具体的には、封止樹脂１３の上面には金属膜から成る固定電極層１４が形成され、貫通孔２６に設けた接続部１５を介して、固定電極層１４と半導体素子１２とは電気的に接続されている。従って、ＦＥＴである半導体素子１２のゲート電極と固定電極層１４とが接続されることにより、オーディオ信号を電気信号に変換することができる。このことから、コンデンサマイクロホン１０Ａの薄型化および軽量化を実現することができる。
【００３７】
更に、本発明の特徴は、封止樹脂１３の一部を削除することにより設けた貫通孔２６を介して、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとを電気的に接続することにある。具体的には、貫通孔２６の側面およびその底面から露出する導電パターンには、金属膜から成る接続部１５が形成される。そして接続部１５と固定電極層１４とはメッキ法等により一体的に形成されるので、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとは電気的に接続されている。このことにより、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとを電気的に接続するための他の構成要素を追加する必要が無い。
【００３８】
また、上記の説明では、導電パターン１１は単層の配線構造を有するが、導電パターンを多層の配線構造に形成することも可能である。具体的には、絶縁層を介して複数の層を形成する導電パターンを形成し、各層の導電パターンを接続部で電気的に接続することにより、多層の配線構造を実現することができる。
【００３９】
（回路装置１０の製造方法を説明する第２の実施の形態）
本実施例では、コンデンサマイクロホン１０Ａの製造方法を、半導体装置２０Ａの製造方法を中心に説明する。本実施の形態では、コンデンサマイクロホン１０Ａは次の様な工程で製造される。即ち、導電箔３０を用意する工程と、導電箔３０にその厚みよりも浅い分離溝３２を形成して複数個の導電パターン１１を形成する工程と、導電パターン１１に半導体素子１２を固着する工程と、半導体素子１２を被覆し、分離溝３２に充填されるように封止樹脂１３でモールドする工程と、導電パターン１１が露出するように封止樹脂１３に貫通孔２６を形成する工程と、封止樹脂１３の表面に固定電極層１４を形成し、同時に貫通孔２６の側面および底面に接続部１５を形成する工程と、封止樹脂１３が露出するまで導電箔３０の裏面を除去する工程と、封止樹脂１３をダイシングすることにより各回路装置に分離する工程と、ケース材２５にコンデンサマイクを構成する要素を組み込む工程とから構成されている。以下に、本発明の各工程を図６〜図１５を参照して説明する。
【００４０】
第１工程：図６から図８参照
本工程は、導電箔３０を用意し、導電箔３０にその厚みよりも浅い分離溝３２を形成して複数個の導電パターン１１を形成することにある。
【００４１】
本工程では、まず図６の如く、シート状の導電箔３０を用意する。この導電箔３０は、ロウ材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮されてその材料が選択され、材料としては、Ｃｕを主材料とした導電箔、Ａｌを主材料とした導電箔またはＦｅ−Ｎｉ等の合金から成る導電箔等が採用される。導電箔の厚さは、後のエッチングを考慮すると１０μｍ〜３００μｍ程度が好ましいが、３００μｍ以上でも１０μｍ以下でも基本的には良い。後述するように、導電箔３０の厚みよりも浅い分離溝３２が形成できればよい。
【００４２】
続いて、図７に示す如く、導電箔３０の上に、ホトレジスト（耐エッチングマスク）３１を形成し、導電パターン１１となる領域を除いた導電箔３０が露出するようにホトレジスト３１をパターニングする。
【００４３】
そして、図８を参照して、導電箔３０を選択的にエッチングする。ここでは、導電パターン１１は、ダイパッドを形成する導電パターン１１Ｂと、ボンディングパッドを構成する導電パターン１１Ａ等を構成する。また、分離溝３２の側面は湾曲に成り、この部分に充填される封止樹脂１３との密着は強固になる。
【００４４】
第２工程：図９参照
本工程は、導電パターン１１Ｂに半導体素子１２を固着し、半導体素子１２と導電パターン１１Ｂとを電気的に接続することにある。
【００４５】
図９を参照して、導電パターン１１Ｂに接着剤を介して半導体素子１２を実装する。ここで、接着剤としては絶縁性のものを用いることができる。更に、半導体素子１２の電極と所望の導電パターン１１Ａとのワイヤボンディングを行う。具体的には、導電パターン１１Ｂに実装された半導体素子１２の電極と所望の導電パターン１１Ａとを、熱圧着によるボールボンディング及び超音波によるウェッヂボンディングにより一括してワイヤボンディングを行う。
【００４６】
ここでは、半導体素子１２として、ＦＥＴが導電パターン１１Ｂに固着されているが、半導体素子１２としては、バイポーラ型及びＭＯＳ型の能動素子、抵抗等の受動素子が集積化されて増幅回路やノイズキャンセル回路が構成されたＩＣを半導体素子１２として採用することも可能である。
【００４７】
第３工程：図１０参照
本工程は、半導体素子１２を被覆し、分離溝３２に充填されるように封止樹脂１３でモールドすることにある。
【００４８】
本工程では、図１０に示すように、封止樹脂１３は半導体素子１２および複数の導電パターン１１を被覆し、分離溝３２には封止樹脂１３が充填され、分離溝３２と嵌合して強固に結合する。そして封止樹脂１３により導電パターン１１が支持されている。また本工程では、トランスファーモールド、インジェクションモールド、またはポッティングにより実現できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。
【００４９】
本工程の特徴は、封止樹脂１３を被覆するまでは、導電パターン１１となる導電箔３０が支持基板となることである。従来では、本来必要としない支持基板を採用して導電パターンを形成しているが、本発明では、支持基板となる導電箔３０は、電極材料として必要な材料である。そのため、構成材料を極力省いて作業できるメリットを有し、コストの低下も実現できる。また分離溝３２は、導電箔の厚みよりも浅く形成されているため、導電箔３０が導電パターン１１として個々に分離されていない。従ってシート状の導電箔３０として一体で取り扱え、封止樹脂１３をモールドする際、金型への搬送、金型への実装の作業が非常に容易になる特徴を有する。
【００５０】
第４工程：図１１参照
本工程は、導電パターン１１が露出するように封止樹脂１３に貫通孔２６を形成することにある。
【００５１】
本工程では、封止樹脂１３の一部を削除して貫通孔２６を形成することにより、導電パターン１１Ａの表面を露出させる。具体的には、レーザーで封止樹脂１３の一部を取り除くことにより貫通孔２６を形成して、導電パターン１１の表面を露出させる。ここで、レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが好ましい。またレーザーで封止樹脂１３を蒸発させた後、残査がある場合は、過マンガン酸ソーダまたは過硫酸アンモニウム等でウェットエッチングし、この残査を取り除く。
【００５２】
レーザーにより形成された貫通孔２６の平面的な形状は円形に形成される。また、貫通孔２６の平面的な断面の大きさは、貫通孔２６の底部に近い方が小さく形成される。
【００５３】
第５工程：図１２および図１３参照
本工程は、封止樹脂１３の表面に固定電極層１４を形成し、同時に貫通孔２６の側面および底面に接続部１５を形成することにある。
【００５４】
本工程では、電界メッキ法または無電界メッキ法により、封止樹脂１３の上面、貫通孔２６の側面部に銅等の金属から成るメッキ膜を形成して、固定電極層１４および接続部１５を構成する。電界メッキ法によりメッキ膜を構成する場合は、導電箔３０の裏面を電極として用いる。図１２では、貫通孔２６の側面部にも、固定電極層１４と同等の厚みを有するメッキ膜が形成されているが、貫通孔２６をメッキ材で埋め込むことも可能である。貫通孔２６を金属で埋め込む場合には、添加剤を加えられたメッキ液を使用し、このようなメッキは一般的にフィリングメッキと呼ばれている。
【００５５】
次に図１３を参照して、封止樹脂１３の上面に形成された固定電極層１４を各回路装置１０毎に分離する。具体的には、先ず、各回路装置１０の境界線に対応する箇所を除いて、固定電極層１４が形成されるようにレジスト３５で被覆する。そして、エッチングを行うことにより、各回路装置１０の境界線に対応する箇所の固定電極層１４を部分的に除去する。また、エッチングが終了した後に、レジスト３５は剥離される。
【００５６】
第６工程：図１４から図１５参照
本工程は、封止樹脂１３が露出するまで導電箔３０の裏面を除去することにある。なお、本工程は、上述した第５工程と同時に行っても良い。
【００５７】
図１４を参照して、本工程は、導電箔３０の裏面を化学的および／または物理的に除き、導電パターン１１として分離するものである。この工程は、研磨、研削、エッチング、レーザの金属蒸発等により施される。実験では導電箔３０を全面ウェトエッチングし、分離溝３２から封止樹脂１３を露出させている。その結果、導電パターン１１Ａおよび導電パターン１１Ｂとなって分離され、封止樹脂１３に導電パターン１１の裏面が露出する構造となる。すなわち、分離溝３２に充填された封止樹脂１３の表面と導電パターン１１の表面は、実質的に一致している構造となっている。
【００５８】
次に、図１５を参照して、導電パターン１１の露出面が覆われるようにソルダーレジスト１９を形成する。封止樹脂１３の上面には、銅等の金属から成る固定電極層１４が形成されており、封止樹脂１３裏面には導電パターン１１が露出している。従って、外部電極１８が形成される箇所に開口部３３を形成して、封止樹脂１３の裏面はソルダーレジスト１９が塗布される。この開口部３３は、露光および現像を行うことにより形成される。
【００５９】
次に、開口部３３から露出する導電パターン１１の裏面に外部電極１８を形成する。具体的には、スクリーン印刷等により開口部３３に半田等のロウ材を塗布し、融解させることにより、外部電極１８は形成される。
【００６０】
次に、各半導体装置の境界線に対応する箇所の封止樹脂１３をダイシングすることにより、個別の回路装置に分離する。ダイシングライン３４に対応する箇所の導電箔３０は、裏面からの導電箔をエッチングする工程で除去されている。また、ダイシングライン３４に対応する箇所の固定電極層１４も、エッチングにより除去されている。従って、本工程では、ダイシングを行うブレードは、封止樹脂１３のみを切除するので、ブレードの摩耗を最小限に押さえることができる。
【００６１】
以上の工程で製造された半導体装置２０Ａは、コンデンサマイクロホンを形成する他の構成要素と共に、ケース材２５に収納される。そして、例えば図３に示すような最終形状を得る。
【００６２】
本発明の特徴は、封止樹脂１３の上面に設けた固定電極層１４と、固定電極層１４と導電パターン１１Ｂとを電気的に接続する接続部１５とを一括して形成することにある。具体的には、固定電極層１４および接続部１５は、一体化したメッキ膜であり、電界メッキ法または無電界メッキ法により形成される。従って、固定電極層１４を形成することによる工程数の増加を極力抑えることができる。
【００６３】
更に、本発明の特徴は、レーザーを用いて封止樹脂１３に貫通孔２６を形成することにある。具体的には、レーザーの出力を調節することにより、封止樹脂１３のみを除去することが可能なので、レーザーによる除去を封止樹脂１３と導電パターン１１との界面でストップさせることができる。
【００６４】
なお、上記の説明では、レーザーを用いることにより貫通孔２６を形成したが、レーザー以外の方法でも貫通孔２６を形成することは可能である。具体的には、封止樹脂１３をモールドする工程に於いて、封止樹脂１３の上面に当接する金型に貫通孔２６の形状に対応した凸部を設ける。そして、凸部の先端部を導電パターンの表面に当接させながら封止樹脂１３による封止をおこなうことで、この凸部の形状に対応した形状の貫通孔２６を形成することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明では、以下に示すような効果を奏することができる。
【００６６】
第１に、半導体装置２０Ａの表面に固定電極層１４を設けることにより、コンデンサマイクロホン１０の小型化を実現することができる。また、固定電極層１４は、封止樹脂１３に設けた貫通孔２６を介して半導体素子１２と電気的に接続されている。従って、固定電極層１４と半導体素子１２とを接続する接続部を別途に設ける必要が無い。このことから、軽量且つ薄型で簡素化された構成を有するコンデンサマイクロホンを提供することができる。具体的には、コンデンサマイクロホンのトータルの厚みを１ｍｍ以下にすることができる。
【００６７】
第２に、半導体素子１２を封止する封止樹脂１３の表面に固定電極層１４が設けられることで、封止樹脂１３により半導体素子１２と固定電極層１４が離間されている。従って、両者が干渉しないので、出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００６８】
第３に、半導体装置２０Ａを直接にケース材２５の内壁に固定することができるので、半導体装置２０Ａを実装するための実装基板を省いてコンデンサマイクロホンを構成することができる。従って、更なる軽量化および薄型化を実現することができる。
【００６９】
第４に、半導体素子１２の載置領域およびボンディングパッド等を形成する導電パターン１１の一部を、固定電極層１４として用いることにより、より簡素化された構成を有するコンデンサマイクロホンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、平面図（Ｃ）である。
【図２】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する回路図である。
【図３】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。
【図４】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。
【図５】本発明のコンデンサマイクロホンを説明する断面図である。
【図６】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図９】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１３】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１４】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１５】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する断面図である。
【図１６】従来のコンデンサマイクロホンを説明する断面図である。
【符号の説明】
１０Ａ、１０Ｂ コンデンサマイクロホン
１１Ａ、１１Ｂ 導電パターン
１２ 半導体素子
１３ 封止樹脂
１５ 接続部
１４ 固定電極層
１６ 金属細線
２０Ａ、２０Ｂ 半導体装置
２５ ケース材
Claims (11)
- 導電パターンと、前記導電パターン上に載置された半導体素子と、前記導電パターンおよび前記半導体素子を一体に封止する封止樹脂とから成る半導体装置と、
前記半導体素子と電気的に接続され且つ前記封止樹脂の表面に形成されてコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層と、
前記固定電極層に対向して設けられ前記コンデンサの他の電極を形成する振動膜とを有することを特徴とするコンデンサマイクロホン。 - 前記固定電極層は、前記導電パターンが露出する面に対向する前記封止樹脂の表面に形成されることを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
- 前記封止樹脂に設けた貫通孔を介して前記固定電極層と前記導電パターンとを電気的に接続することを特徴とする請求項２記載のコンデンサマイクロホン。
- 前記固定電極層は、メッキ膜から成ることを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
- 前記封止樹脂は、前記導電パターンの裏面を露出させて前記半導体素子および前記導電パターンを被覆することを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
- 前記半導体装置、前記固定電極層および前記振動膜はケース材に収納され、前記半導体装置は実装基板を介して前記ケース材の内壁に固定されることを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
- 前記半導体装置、前記固定電極層および前記振動膜はケース材に収納され、前記半導体装置は直接に前記ケース材の内壁に固定されることを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホン。
- 導電パターンと、前記導電パターン上に載置された半導体素子と、前記導電パターンおよび前記半導体素子を一体に封止する封止樹脂とから成る半導体装置と、
前記導電パターンの一部から成り且つコンデンサの１つの電極を形成する固定電極層と、
前記固定電極層に対向して設けられ前記コンデンサの他の電極を形成する振動膜とを有することを特徴とするコンデンサマイクロホン。 - 前記半導体素子が固着される前記導電パターンを、前記固定電極層として用いることを特徴とする請求項８記載のコンデンサマイクロホン。
- 前記封止樹脂は、前記導電パターンの裏面を露出させて前記半導体素子および前記導電パターンを被覆することを特徴とする請求項８記載のコンデンサマイクロホン。
- 前記半導体装置、前記固定電極層および前記振動膜はケース材に収納され、前記半導体装置は実装基板を介して前記ケース材の内壁に固定されることを特徴とする請求項８記載のコンデンサマイクロホン。
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