JP2007082034A - シリコンマイクロホンパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】シリコンマイクロホンパッケージにおいて、優れた受音特性を得ることができるキャビティ及び通気穴（リーク穴）を持つと共に安価に作製することができる。
【解決手段】シリコンマイクロホンパッケージ１は、シリコンマイクロホンチップ２が実装されるリードフレーム成形品４と、リードフレーム成形品４に設置される封止用蓋５及びケース６を備える。リードフレーム成形品４は受音用の開口部４ａと貫通孔４ｂを有し、ケース６は溝部６ａと溝部６ａが臨む通気用の開口部６ｂを有する。封止用蓋５は、シリコンマイクロホンチップ２を覆って設置され、これにより、封止用蓋５とリードフレーム成形品４に囲まれた空間がキャビティ７となる。ケース６は、通気用の開口部６ｂを受音用の開口部４ａに合せ、かつ、溝部６ａを貫通孔４ｂに合せて設置され、これにより、貫通孔４ｂ、溝部６ａ、及び通気用の開口部６ｂがキャビティ７の通気穴８となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、携帯電話、補聴器、車載用の音響センサ、超音波センサの受波装置などに用いられるシリコンマイクロホンパッケージに関するものである。

従来から、コンデンサマイクロホンにエレクトレットコンデンサマイクロホンを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンパッケージがある。このエレクトレットコンデンサマイクロホンパッケージは、部品点数が多く、また、樹脂材料やプリント基板などの存在のために、全体を小型軽量薄型化するのが困難である。さらに、コンデンサ部の振動板と振動板リングは接着剤で貼り合わせているために、高い信頼性が要求される車載用の音響センサには不向きとされている。

そこで、コンデンサマイクロホンに耐環境性の良いシリコンマイクロホンチップを用いたシリコンマイクロホンパッケージが注目されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１のシリコンマイクロホンパッケージでは、印刷回路基板に穴をあけて、その穴をキャビティとしている。つまり、印刷回路基板に穴をあけて、印刷回路基板自体にキャビティを形成している。
特表２００４−５３７１８２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のシリコンマイクロホンパッケージにおいては、キャビティとするための穴を印刷回路基板に形成するのが困難である。また、シリコンマイクロホンパッケージの受音特性を向上するには、キャビティを大きくすると共に、キャビティと外部空間とを連通する通気穴（外部空間とキャビティ内の外圧／内圧差を調整するためのリーク穴）を設けるのが良く、通気穴はキャビティの大きさに対して十分に細くするのが望ましい。

ところが、上述した特許文献１に記載のシリコンマイクロホンパッケージのように印刷回路基板に形成した穴をキャビティとするのでは、キャビティを大きくすることが困難であると共に、キャビティの大きさに対して十分に細い通気穴を形成するのも困難であるため、優れた受音特性を得ることができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、優れた受音特性を得ることができるキャビティ及び通気穴（リーク穴）を持つと共に安価に作製することができるシリコンマイクロホンパッケージを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、シリコンマイクロホンチップをリードフレーム成形品に実装したシリコンマイクロホンチップパッケージにおいて、受音用の開口部を持ち、該開口部上にシリコンマイクロホンチップを実装し、回路部品を実装した外部回路接続のための端子用フレームを有したリードフレーム成形品と、リードフレーム成形品上にシリコンマイクロホンチップを覆ってキャビティを形成するように設置される封止用蓋と、リードフレーム成形品上に設置され、裏面に、キャビティを外部空間と連通するための通気穴を形成するための溝部と、この溝部が臨み外部空間に開口する通気用の開口部とが設けられたケースとを備え、リードフレーム成形品には、通気穴となる貫通孔が設けられ、ケースは、通気用の開口部が受音用の開口部と合わさり、かつ、溝部が貫通孔に合わさるように設置されるものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のシリコンマイクロホンパッケージにおいて、ケースをカシメ工法又は樹脂封止によりリードフレーム成形品に設置したものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載のシリコンマイクロホンパッケージにおいて、ケースに溝部が臨む通気用の開口部が設けられると共に、通気穴となる貫通孔がリードフレーム成形品に代えて封止用蓋に設けられ、ケースは、溝部が貫通孔に合わさるように設置されるものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のシリコンマイクロホンパッケージにおいて、ケース及び封止用蓋は導電材料により形成され、リードフレーム成形品のグランド端子部となる箇所の一部を折り曲げてケース又は封止用蓋と接触させて通電させるものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のシリコンマイクロホンパッケージにおいて、リードフレーム成形品のリードフレーム端子部の折り曲げ方向に応じて受音面方向を切替自在としたものである。

請求項１の発明によれば、封止用蓋をリードフレーム成形品上に設置することにより、封止用蓋とリードフレーム成形品に包囲された空間がキャビティとなるため、大きいキャビティを容易に形成することができる。また、ケースをリードフレーム成形品上に設置することにより、リードフレーム成形品の貫通孔、ケースの溝部、及びケースの通気用の開口部がキャビティと外部空間とを連通する通気穴（リーク穴）となるため、キャビティの大きさに対して十分に細い通気穴を容易に形成することができる。従って、優れた受音特性を得るためのキャビティ及び通気穴を容易に形成することができ、優れた受音特性を発揮できるシリコンマイクロホンパッケージを安価に作製することができる。

請求項２の発明によれば、ケースをリードフレーム成形品に容易に設置することができる。

請求項３の発明によれば、封止用蓋の貫通孔、ケースの溝部、及びケースの通気用の開口部がキャビティと外部空間とを連通する通気穴（リーク穴）となるため、キャビティの大きさに対して十分に細い通気穴を容易に形成することができる。従って、上記請求項１と同様に、優れた受音特性を得るためのキャビティ及び通気穴を容易に形成することができ、優れた受音特性を発揮できるシリコンマイクロホンパッケージを安価に作製することができる。

請求項４の発明によれば、ケース又は封止用蓋が電磁ノイズをシールドする役割を果たす。

請求項５の発明によれば、リードフレーム端子部の折り曲げ方向を変えることで実装基板に対するシリコンマイクロホンパッケージの実装方向が変わり、受音面方向を切替えることができる。なお、リードフレーム端子部の一方の折り曲げ方向については、実装基板に受音用の開口が必要となる。

以下、本発明を具体化した実施形態によるシリコンマイクロホンパッケージについて図面を参照して説明する。図１は、シリコンマイクロホンパッケージの構成を、図２は、シリコンマイクロホンパッケージのリードフレーム成形品の構成を、図３は、シリコンマイクロホンパッケージの封止用蓋の構成を、図４は、シリコンマイクロホンパッケージのケースの構成をそれぞれ示す。シリコンマイクロホンパッケージ１は、例えば、携帯電話、補聴器、車載用の音響センサ、超音波センサの受波装置などに用いられ、音響信号（空気中を伝播する音）を電気信号に変換出力する装置である。

シリコンマイクロホンパッケージ１は、音響信号を静電容量の変化として検出するシリコンマイクロホンチップ２と、シリコンマイクロホンチップ２により検出された音響信号を電気信号に変換出力する電界効果トランジスタ３と、シリコンマイクロホンチップ２及び電界効果トランジスタ３が実装されるリードフレーム成形品４と、リードフレーム成形品４に設置される封止用蓋５及びケース６とを備えている。

このシリコンマイクロホンパッケージ１は、リードフレーム成形品４及び封止用蓋５に包囲された空間によってキャビティ７が形成されており、また、キャビティ７を外部空間と連通するための通気穴（リーク穴）８が形成されている。これらキャビティ７及び通気穴８は、音響信号の受音特性を向上するためのものであり、優れた受音特性を得るには、キャビティ７を大きくし、また、通気穴８をキャビティ７の大きさに対して十分に細くするのが望ましい。シリコンマイクロホンパッケージ１は、実装基板９に実装されて用いられる。

シリコンマイクロホンチップ２は、半導体製造技術を利用してシリコンを加工することにより作製されたものであり、基台部２１と、振動膜２２と、スペーサ２３と、固定膜２４とを有している。基台部２１には、受音穴２ａが形成されており、振動膜２２は、受音穴２ａに臨む位置に設けられている。固定膜２４は、スペーサ２３を介して振動膜２２と重なるように設けられており、振動膜２２と固定膜２４との間には、間隙が設けられている。基台部２１及びスペーサ２３は絶縁性を有しており、振動膜２２及び固定膜２４は導電性を有している。シリコンマイクロホンチップ２は、振動膜２２及び固定膜２４の静電容量の変化により音響信号を検出する。電界効果トランジスタ３は、シリコンマイクロホンチップ２の振動膜２２及び固定膜２４の静電容量の変化、すなわちシリコンマイクロホンチップ２により検出された音響信号を電気信号に変換出力する。

リードフレーム成形品４は、図２に示されるように、複数のリードフレーム４１〜４６を樹脂成形体４０により一体的にしたものである。樹脂成形体４０は、ポリフタルアミド樹脂により形成されており、略矩形の上壁４７と、上壁４７から連続すると共に上壁４７の外周方向に連続する周側壁４８とを有しており、略矩形の箱状をしている。リードフレーム４１〜４６は、銅系金属により作製され、表面にニッケルパラジウム、金、銀などが鍍金されている。リードフレーム４１〜４６は、シリコンマイクロホンチップ２及び電界効果トランジスタ３と電気的に接続され、また、実装基板９上の回路９１と電気的に接続される。

また、リードフレーム成形品４には、音響信号を導入するための受音用の開口部４ａと、通気穴８を形成するための貫通孔４ｂとが設けられている。受音用の開口部４ａは、樹脂成形体４０の上壁４７及びリードフレーム４６を開口して成っている。貫通孔４ｂは、樹脂成形体４０の上壁４７及びリードフレーム４２を貫通して成っている。

リードフレーム４１、４２、４５、４６は、実装基板９上の回路９１と電気的に接続するためのリードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａを有しており、リードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａは、樹脂成形体４０の周側壁４６を貫通して樹脂成形体４０から露出され、受音用の開口部４ａと反対側に折り曲げられている。また、リードフレーム４６はグランド接続用であり、グランド接続用のリードフレーム４６の一部を折り曲げてシールド用接続部４６ｂが形成されている。シールド用接続部４６ｂは、封止用蓋５に電磁ノイズのシールド性を持たせるために封止用蓋５と接触させる部分である。

上記シリコンマイクロホンチップ２は、受音穴２ａをリードフレーム成形品４の上壁４７側にして、受音穴２ａがリードフレーム成形品４の受音用の開口部４ａに合わさるように、受音用の開口部４ａ上に設置され、シリコン系ダイボンド剤２８によりリードフレーム成形品４に接合され、ワイヤ２９ａ、２９ｂによりワイヤボンディング実装される。また、上記電界効果トランジスタ３は、導電性接着剤又は半田（不図示）によりリードフレーム成形品４に接合される。

封止用蓋５は、図３に示されるように、導電性材料により形成されており、略矩形の平板状をしている。封止用蓋５は、リードフレーム成形品４の周側壁４８の下端縁に設置されて、シリコンマイクロホンチップ２、電界効果トランジスタ３、及びリードフレーム成形品４の貫通孔４ｂを覆う。このように封止用蓋５をリードフレーム成形品４に設置することにより、封止用蓋５及びリードフレーム成形品４によって、シリコンマイクロホンチップ２の受音穴２ａと反対側の領域が外部空間から遮蔽される。つまり、封止用蓋５及びリードフレーム成形品４によってキャビティ７が形成され、封止用蓋５及びリードフレーム成形品４により囲まれた空間がキャビティ７となる。

また、封止用蓋５は、リードフレーム成形品４のシールド用接続部４６ｂと導電性接着剤又は半田（不図示）により電気的に接触されて通電され、これにより、封止用蓋５が電磁ノイズをシールドする役割を果たす。また、封止用蓋５の周縁（外周全周）とリードフレーム成形品４は、封止樹脂５９により封止され、これにより、キャビティ７の遮蔽性が高められる。

ケース６は、図４に示されるように、導電性材料により形成されており、略矩形の上板６１と、上板６１から連続する周側板６２とを有し、略矩形の箱状をしている。上板６２の裏面（すなわちケース６の裏面）には、通気穴８を形成するための通気用の溝部６ａと、この溝部６ａが臨み外部空間に開口する通気用の開口部６ｂとが設けられている。周側板６２には、リードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａを通すための溝穴６ｃが設けられている。

ケース６は、溝部６ａがリードフレーム成形品４の貫通孔４ｂに合わさり、かつ、通気用の開口部６ｂがリードフレーム成形品４の受音用の開口部４ａと合わさるように、受音用の開口部４ａ側からリードフレーム成形品４に設置される。このようにケース６をリードフレーム成形品４に設置することにより、リードフレーム成形品４の貫通孔４ｂ、ケース６の溝部６ａ、及び通気用の開口部６ｂによって、キャビティ７と外部空間とを連通するリーク経路（図１の矢印Ａで示す経路）が形成される。つまり、リードフレーム成形品４の貫通孔４ｂ、ケース６の溝部６ａ、及び通気用の開口部６ｂによって、キャビティ７と外部空間とを連通する通気穴（リーク穴）８が形成される。なお、ケース６は、カシメ工法又は封止樹脂（不図示）により、リードフレーム成形品４に固定される。

音響信号（音）は、実装基板９と反対側から導入され、図１の矢印Ｂ方向に、ケース６の通気用の開口部６ｂ、リードフレーム成形品４の受音用の開口部４ａ、及びシリコンマイクロホンチップ２の受音穴２ａを経由して、シリコンマイクロホンチップ２の振動膜２２に与えられる。振動膜２２に音響信号が与えられると、その音響信号によって振動膜２２が振動して振動膜２２及び固定膜２４の静電容量が変化し、これによって、シリコンマイクロホンパッケージ１は音響信号を検出する。

上記のように構成されたシリコンマイクロホンパッケージ１においては、封止用蓋５をリードフレーム成形品４に設置することにより、封止用蓋５及びリードフレーム成形品４により囲まれた空間がキャビティ７となるため、大きいキャビティ７を容易に形成することができる。また、ケース６をリードフレーム成形品４に設置することにより、リードフレーム成形品４の貫通孔４ｂ、ケース６の溝部６ａ、及び通気用の開口部６ｂがキャビティ７と外部空間とを連通する通気穴（リーク穴）８となるため、キャビティ７の大きさに対して十分に細い通気穴８を容易に形成することができる。従って、優れた受音特性を得るためのキャビティ７及び通気穴８を容易に形成することができ、優れた受音特性を発揮できるシリコンマイクロホンパッケージ１を安価に作製することができる。

また、ケース６をカシメ工法又は封止樹脂によりリードフレーム成形品４に固定することにより、ケース６をリードフレーム成形品４に容易に設置することができる。さらに、封止用蓋５をグランド接続用のリードフレーム４６の一部を折り曲げて形成したシールド用接続部４６ｂと接触させて通電させることにより、封止用蓋５が電磁ノイズをシールドする役割を果たす。また、リードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａを受音用の開口部４ａと反対側に折り曲げているため、リードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａを折り曲げた側と同じ側又は反対側に受音用の開口部４ａが存在し、リードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａを折り曲げた側と反対側（実装基板９と反対側）から音響信号を受音することができる。

図５は、シリコンマイクロホンパッケージ１の別の構成例を示す。このシリコンマイクロホンパッケージ１では、上記図１乃至図４のリードフレーム成形品４に貫通孔４ｂを設けた構成に代えて、封止用蓋５に貫通孔５ａが設けられている。ケース６には、通気用の溝部６ａと、この溝部６ａが臨み外部空間に開口する通気用の開口部６ｂとが設けられている。

ケース６は、溝部６ａが封止用蓋５の貫通孔５ａに合わさるように、受音用の開口部４ａと反対側から封止用蓋５を覆ってリードフレーム成形品４に設置される。このようにケース６をリードフレーム成形品４に設置することにより、封止用蓋５の貫通孔５ａ、ケース６の溝部６ａ、及び通気用の開口部６ｂによって、キャビティ７と外部空間とを連通するリーク経路（図５の矢印Ａで示す経路）が形成される。つまり、封止用蓋５の貫通孔５ａ、ケース６の溝部６ａ、及び通気用の開口部６ｂによって、キャビティ７と外部空間とを連通する通気穴８が形成される。

音響信号は、実装基板９と反対側から導入され、図５の矢印Ｂ方向に、リードフレーム成形品４の受音用の開口部４ａ、及びシリコンマイクロホンチップ２の受音穴２ａを経由して、シリコンマイクロホンチップ２の振動膜２２に与えられる。シリコンマイクロホンパッケージ１の他の構成については、上記図１乃至図４の構成と同様である。

このように構成されたシリコンマイクロホンパッケージ１においては、ケース６をリードフレーム成形品４に設置することにより、封止用蓋５の貫通孔５ａ、ケース６の溝部６ａ、及び通気用の開口部６ｂがキャビティ７と外部空間とを連通する通気穴８となるため、キャビティ７の大きさに対して十分に細い通気穴８を容易に形成することができる。従って、上記図１乃至図４の構成と同様に、優れた受音特性を得るためのキャビティ７及び通気穴８を容易に形成することができ、優れた受音特性を発揮できるシリコンマイクロホンパッケージ１を安価に作製することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、封止用蓋５に代えて、ケース６をリードフレーム成形品４のシールド用接続部４６ｂと接触させて通電させてもよい。このような構成によれば、ケース６が電磁ノイズをシールドする役割を果たす。リードフレーム成形品４のリードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａは、受音用の開口部４ａと同じ側に折り曲げてもよい。このような構成によれば、リードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａを折り曲げた側と同じ側（すなわち実装基板９側）から音響信号を受音することができる。すなわち、リードフレーム端子部４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａの折り曲げ方向を変えることで実装基板９に対するシリコンマイクロホンパッケージ１の実装方向が変わり、受音面方向を上記実施形態と逆方向にすることができる。この場合、実装基板９に受音用の開口が必要となる。電界効果トランジスタ３は、キャビティ７の外部に配置して、実装基板９に実装してもよい。シリコンマイクロホンチップ２は、シリコン系ダイボンド剤２８による接合、及びワイヤ２９ａ、２９ｂによるワイヤボンディング実装に代えて、フリップチップ実装してもよい。封止用蓋５とリードフレーム成形品４は、封止樹脂５９に代えて、封止用蓋５をシールド用接続部４６ｂと導電性接着剤又は半田により電気的に接続する工程において、それら導電性接着剤又は半田によって封止してもよい。

本発明の一実施形態に係るシリコンマイクロホンパッケージの側断面図。 同シリコンマイクロホンパッケージのリードフレーム成形品の下側から見た平面図。 同シリコンマイクロホンパッケージの封止用蓋の平面図。 同シリコンマイクロホンパッケージのケースの上から見た平面図。 同シリコンマイクロホンパッケージの別の構成の側断面図。

符号の説明

１ シリコンマイクロホンパッケージ
２ シリコンマイクロホンチップ
２ａ 受音穴
３ 電界効果トランジスタ
４ リードフレーム成形品
４ａ 受音用の開口部
４ｂ 貫通孔
５ 封止用蓋
５ａ 貫通孔
６ ケース
６ａ 通気用の溝部
６ｂ 通気用の開口部
７ キャビティ
８ 通気穴
９ 実装基板
４０ 樹脂成形体
４１、４２、４３、４４、４５、４６ リードフレーム
４１ａ、４２ａ、４５ａ、４６ａ リードフレーム端子部
４６ｂ シールド用接続部

Claims (5)

1. シリコンマイクロホンチップをリードフレーム成形品に実装したシリコンマイクロホンチップパッケージにおいて、
   受音用の開口部を持ち、該開口部上にシリコンマイクロホンチップを実装し、回路部品を実装した外部回路接続のための端子用フレームを有したリードフレーム成形品と、
   前記リードフレーム成形品上に前記シリコンマイクロホンチップを覆ってキャビティを形成するように設置される封止用蓋と、
   前記リードフレーム成形品上に設置され、裏面に、前記キャビティを外部空間と連通するための通気穴を形成するための溝部と、この溝部が臨み外部空間に開口する通気用の開口部とが設けられたケースとを備え、
   前記リードフレーム成形品には、前記通気穴となる貫通孔が設けられ、
   前記ケースは、前記通気用の開口部が前記受音用の開口部と合わさり、かつ、前記溝部が前記貫通孔に合わさるように設置されることを特徴とするシリコンマイクロホンパッケージ。
2. 前記ケースをカシメ工法又は樹脂封止により前記リードフレーム成形品に設置したことを特徴とする請求項１に記載のシリコンマイクロホンパッケージ。
3. 前記ケースに前記溝部が臨む通気用の開口部が設けられると共に、前記通気穴となる貫通孔が前記リードフレーム成形品に代えて前記封止用蓋に設けられ、
   前記ケースは、前記溝部が前記貫通孔に合わさるように設置されることを特徴とする請求項１に記載のシリコンマイクロホンパッケージ。
4. 前記ケース及び封止用蓋は導電材料により形成され、前記リードフレーム成形品のグランド端子部となる箇所の一部を折り曲げて前記ケース又は封止用蓋と接触させて通電させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のシリコンマイクロホンパッケージ。
5. 前記リードフレーム成形品のリードフレーム端子部の折り曲げ方向に応じて受音面方向を切替自在としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のシリコンマイクロホンパッケージ。

Images