JP2007294858A - Method and device for electret - Google Patents
Method and device for electret Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007294858A JP2007294858A JP2007000491A JP2007000491A JP2007294858A JP 2007294858 A JP2007294858 A JP 2007294858A JP 2007000491 A JP2007000491 A JP 2007000491A JP 2007000491 A JP2007000491 A JP 2007000491A JP 2007294858 A JP2007294858 A JP 2007294858A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric film
- fixed electrode
- electrode
- film
- electretization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シリコンの微細加工技術を用いて形成されたコンデンサマイクロホンにおける誘電体膜のエレクトレット化方法及びエレクトレット化装置に関する。 The present invention relates to an electretization method and electretization apparatus for a dielectric film in a condenser microphone formed by using a silicon microfabrication technique.
エレクトレット・コンデンサ・マイクロホン(ECM)は、音波によるコンデンサの容量変化を電気信号として検出すると共に半永久的な分極を持つエレクトレット膜を利用することにより、コンデンサの直流バイアスを不要とした小型の音響電気変換装置である。 Electret condenser microphone (ECM) is a small acoustoelectric converter that detects the change in capacitance of the condenser due to sound waves as an electrical signal and uses an electret film with semi-permanent polarization, eliminating the need for a DC bias of the condenser. Device.
ECMにおけるエレクトレット膜(少なくとも一部が分極している誘電体膜)は、例えばFEP(フロロエチレン・プロピレン)などの有機誘電体膜からなり、この誘電体膜に電荷を注入して固定することによって形成される。誘電体膜に注入された電荷が形成する電場により、誘電体膜を挟むコンデンサの両極に電位差が発生する。尚、誘電体膜に電荷を注入して固定することを、エレクトレット化という。 The electret film (dielectric film at least partially polarized) in the ECM is made of an organic dielectric film such as FEP (fluoroethylene / propylene), for example. It is formed. Due to the electric field formed by the electric charges injected into the dielectric film, a potential difference is generated between the two electrodes of the capacitor sandwiching the dielectric film. In addition, injecting electric charges into the dielectric film and fixing it is called electretization.
誘電体膜(エレクトレット膜)はFEPなどの薄膜から構成されており、当該薄膜の外面には金やニッケルなどの金属が蒸着等によって付着される。 The dielectric film (electret film) is composed of a thin film such as FEP, and a metal such as gold or nickel is attached to the outer surface of the thin film by vapor deposition or the like.
エレクトレット形成のための従来の誘電体膜への電荷の注入方法としては、図6や図7に示す方法がある(例えば特許文献1参照)。 As a conventional method of injecting charges into a dielectric film for forming an electret, there are methods shown in FIGS. 6 and 7 (see, for example, Patent Document 1).
図6は、針状電極を用いてコロナ放電を生じさせて誘電体膜をエレクトレット化する従来の装置の要部断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a conventional apparatus for generating a corona discharge by using a needle-like electrode to electret a dielectric film.
図6の装置では、接地電極(金属トレイ)5上にFEP(フロロエチレン・プロピレン)薄膜4を載置し、高電圧電源7に接続された針状電極6によって直流コロナ放電を生じさせ、イオンをFEP薄膜4に注入し固定することによってエレクトレット化を行う。
In the apparatus of FIG. 6, a FEP (fluoroethylene / propylene) thin film 4 is placed on a ground electrode (metal tray) 5, and a direct current corona discharge is generated by an acicular electrode 6 connected to a high
図7は、ワイヤ電極を用いてコロナ放電を生じさせて誘電体膜をエレクトレット化する従来の装置の要部断面図である。尚、図7において、図6の装置と共通する部分には同じ符号を付すものとする。 FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a conventional apparatus that uses a wire electrode to generate corona discharge and convert the dielectric film into an electret. In FIG. 7, parts that are the same as those in the apparatus of FIG.
図7の装置では、接地電極(金属トレイ)5上にFEP(フロロエチレン・プロピレン)薄膜4を載置し、高電圧電源7に接続されたワイヤ電極21によって直流コロナ放電を生じさせ、イオンをFEP薄膜4に注入し固定することによってエレクトレット化を行う。この図7の装置においては、ワイヤ電極21が2次元的な広がりを有することから、広範囲に亘ってイオンを照射できるという利点がある。
In the apparatus of FIG. 7, a FEP (fluoroethylene / propylene) thin film 4 is placed on a ground electrode (metal tray) 5, a direct current corona discharge is generated by a
従って、通常、ECMの製造に際しては、量産性を考慮し、複数枚のFEP薄膜(誘電体膜)を金属性のトレイに並べて図7の装置によってコロナ放電を行うことにより、一度に大量のFEP薄膜をエレクトレット化している。但し、この方法では、イオンの照射を均一に行えない場合があるため、トレイ上の位置によってFEP薄膜のエレクトレット量がばらつくことがある。その結果、マイクロホンの感度にばらつきが生じる。また、このようなエレクトレット量のばらつきに起因するものの他、寄生容量やFET容量のばらつき等に起因して、マイクロホンの感度にばらつきが発生する場合もある。 Therefore, in general, when manufacturing ECM, considering mass productivity, a large number of FEP thin films (dielectric films) are arranged on a metal tray and subjected to corona discharge by the apparatus of FIG. The thin film is electretized. However, in this method, since the ion irradiation may not be performed uniformly, the electret amount of the FEP thin film may vary depending on the position on the tray. As a result, the microphone sensitivity varies. In addition to those caused by variations in the electret amount, variations in microphone sensitivity may occur due to variations in parasitic capacitance, FET capacitance, and the like.
以上の従来例では、エレクトレット化の対象である誘電体膜自体を取り出してエレクトレット化処理を行っている。このような従来技術は、機械的な部品を組み立てることによって構成されるECMを前提とした技術と言える。 In the above conventional example, the dielectric film itself, which is the target of electretization, is taken out and electretized. Such a conventional technique can be said to be a technique based on an ECM configured by assembling mechanical parts.
これに対して、近年、機械部品を組立てるのではなく、シリコン基板をマイクロ加工して、超小型のコンデンサマイクロホンを形成する技術が提案されている(例えば特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)。 On the other hand, in recent years, there has been proposed a technique for forming an ultra-small condenser microphone by micro-processing a silicon substrate instead of assembling mechanical parts (for example, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4). reference).
いわゆるMEMS(微小電気機械システム)素子の製造技術を用いて製造されるシリコンのコンデンサマイクロホンは、「シリコンマイクロホン(又はシリコンマイク)」と呼ばれており、小型化及び薄型化が進展している携帯電話端末等に搭載するためのECMの製造技術として注目されている(例えば特許文献2参照)。 A silicon condenser microphone manufactured by using a so-called MEMS (micro electro mechanical system) element manufacturing technique is called a “silicon microphone (or silicon microphone)”, and the mobile phone is becoming smaller and thinner. It attracts attention as an ECM manufacturing technique for mounting on a telephone terminal or the like (see, for example, Patent Document 2).
ここで、シリコンマイクロホンは、半導体プロセス技術を用いてシリコン基板を加工することにより製造されるものであるため、半導体加工と関係のないエレクトレット化処理についてはシリコンマイクロホンの製造過程に入れ込むことができない。すなわち、誘電体膜だけを取り出して個別にエレクトレット化することはできない。 Here, since the silicon microphone is manufactured by processing a silicon substrate using a semiconductor process technology, electretization processing unrelated to semiconductor processing cannot be incorporated into the manufacturing process of the silicon microphone. . That is, it is not possible to take out only the dielectric film and make it an electret individually.
従って、例えば特許文献3に記載されているシリコンマイクロホンは、エレクトレット膜を具備しないコンデンサマイクロホンとなっている。 Therefore, for example, the silicon microphone described in Patent Document 3 is a condenser microphone that does not include an electret film.
但し、シリコンマイクロホンにおいてエレクトレット化ができないわけではなく、例えば特許文献4に記載されているシリコンマイクロホンでは、誘電体膜のエレクトレット化が可能となっている。 However, the silicon microphone cannot be electretized. For example, in the silicon microphone described in Patent Document 4, the dielectric film can be electretized.
すなわち、特許文献4に記載のシリコンマイクロホンは、基板上に形成された誘電体膜を含む第1のシリコン基板(マイクロホン膜)と、この第1のシリコン基板に貼り合わされる第2のシリコン基板(マイクロホン裏板)とからなり、第1のシリコン基板の製造工程の最後に誘電体膜のエレクトレット化を行い、しかる後に、第1のシリコン基板に第2のシリコン基板を貼り合わせている。 That is, the silicon microphone described in Patent Document 4 includes a first silicon substrate (microphone film) including a dielectric film formed on a substrate and a second silicon substrate (a microphone film) bonded to the first silicon substrate ( The dielectric film is electretized at the end of the manufacturing process of the first silicon substrate, and then the second silicon substrate is bonded to the first silicon substrate.
また、特許文献5に記載されているシリコンマイクロホン及びその製造方法では、一枚のシリコン基板からなり且つ誘電体膜が露出していない構造のシリコンマイクロホンにおいて誘電体膜のエレクトレット化が可能となっている。
Further, in the silicon microphone and the manufacturing method thereof described in
すなわち、特許文献5に記載のシリコンマイクロホンのエレクトレット化方法は、シリコン基板を微細加工することによって形成されるコンデンサマイクロホン用チップを実装基板上に実装した後に、コンデンサマイクロホンの構成要素である誘電体膜をエレクトレット化するエレクトレット化方法であって、1つの針状電極による少なくとも1回のコロナ放電を、1つのコンデンサマイクロホンに対して個別に実施することにより、誘電体膜をエレクトレット化する。
That is, according to the method for converting a silicon microphone into an electret described in
また、特許文献6に記載されているエレクトレット化方法では、コロナ放電を行う際に、コロナ放電を行う電極とエレクトレット化対象物との間にグリッド電極を配置することによって、イオンの動きを制御しながらエレクトレット化を行う。これにより、エレクトレット化の量を制御することができる。
以上に説明したように、半導体製造プロセスを用いてシリコン基板をマイクロ加工してシリコンマイクロホンを製造しようとした場合、本質的に、誘電体膜だけを取り出してエレクトレット化することができないことから、ECM(エレクトレットコンデンサマイクロホン)を製造することは困難である。 As described above, when trying to manufacture a silicon microphone by micro-processing a silicon substrate using a semiconductor manufacturing process, it is essentially impossible to take out only a dielectric film and make it an electret. It is difficult to manufacture (electret condenser microphone).
また、例えば特許文献4に記載の技術のように、2つの基板の各々に対して個別に製造工程を実施し、最後に両基板を貼り合わせることによってシリコンマイクロホンを製造する方法では、誘電体膜のエレクトレット化は可能であるが、シリコンマイクロホンの製造工程が複雑化するという問題がある。 Further, as in the technique described in Patent Document 4, for example, a method of manufacturing a silicon microphone by performing a manufacturing process on each of two substrates and finally bonding the two substrates together is a dielectric film. However, there is a problem that the manufacturing process of the silicon microphone is complicated.
また、シリコン基板のマイクロ加工の際には、デバイスの寸法にばらつきが生じやすく、また、実装基板上に搭載されるFET(電界効果トランジスタ)等の電子部品の性能のばらつきも無視できない場合があるため、シリコンマイクロホンの感度にばらつきが生じる。しかしながら、上記特許文献4では、このようなシリコンマイクロホンの感度のばらつきに関する対策について何ら記載されていない。 In addition, when microfabrication of a silicon substrate is performed, variations in device dimensions are likely to occur, and variations in the performance of electronic components such as FETs (field effect transistors) mounted on a mounting substrate may not be ignored. Therefore, the sensitivity of the silicon microphone varies. However, the above-mentioned Patent Document 4 does not describe any countermeasures against such variations in sensitivity of silicon microphones.
また、特許文献5に記載の技術のように、1つの針状電極による少なくとも1回のコロナ放電を、1つのコンデンサマイクロホンに対して個別に実施する方法では、目的の着電量のエレクトレット化を行うに際して、コロナ放電を実施するときの各種調整条件(着電距離(コロナ放電用電極と誘電体膜との間の距離)やコロナ放電印加電圧等)を事前に試し、各種調整条件と着電量との関係を調べて、目的の着電量を得られる着電条件を決めなければならない。
In addition, as in the technique described in
さらに、特許文献5に記載の方法では、コロナ放電により発生したイオンを固定電極に設けられた音孔を通過させて誘電体膜まで到達させることによってエレクトレット化を行っているため、固定電極の音孔の大きさが小さくなると、ワイヤ電極を用いた場合だけではなく、針状電極を用いた場合においてもコロナ放電により発生したイオンを誘電体膜まで到達させることができなくなる。
Furthermore, in the method described in
本発明は、以上のような考察に基づいてなされたものであって、その目的は、シリコン基板をマイクロ加工して形成されるコンデンサマイクロホンにおいて、事前に着電条件を調べることなく、また、固定電極の音孔の大きさが小さい場合であっても、目的の着電量に誘電体膜を高精度でエレクトレット化できるようにすることである。 The present invention has been made on the basis of the above-described considerations. The purpose of the present invention is to fix a capacitor microphone formed by micro-processing a silicon substrate without checking the charging conditions in advance. Even when the size of the sound hole of the electrode is small, the dielectric film can be formed into an electret with high accuracy to the target charge amount.
上記目的を達成するために、本発明は、コンデンサマイクロホンにおいて誘電体膜を接地電位にし且つ固定電極を接地電位と異なる電位にした状態で、固定電極の上方においてコロナ放電を行い、それによって誘電体膜をエレクトレット化するものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a corona discharge is performed above a fixed electrode in a condenser microphone in a state where the dielectric film is set to the ground potential and the fixed electrode is set to a potential different from the ground potential. The film is electretized.
本発明によると、コンデンサマイクロホン用チップにおける固定電極を接地電位と異なる電位にした状態で、固定電極の上方においてコロナ放電を行う。これにより、コロナ放電によって発生するイオンは、固定電極の電位によって制御されながら固定電極の音孔を経由して誘電体膜に達し、それによって誘電体膜をエレクトレット化することができる。さらに、着電による誘電体膜の電位が固定電極の電位と等しくなるまで、誘電体膜がエレクトレット化される。そのため、エレクトレット着電の条件と誘電体膜にエレクトレット化される電圧(着電による誘電体膜の電位)との関係を事前に調べることなしに、誘電体膜を目的の着電量に精度よくエレクトレット化できる。 According to the present invention, corona discharge is performed above the fixed electrode while the fixed electrode in the capacitor microphone chip is set to a potential different from the ground potential. As a result, ions generated by corona discharge reach the dielectric film via the sound holes of the fixed electrode while being controlled by the potential of the fixed electrode, whereby the dielectric film can be electretized. Further, the dielectric film is electretized until the potential of the dielectric film caused by the charging becomes equal to the potential of the fixed electrode. For this reason, the dielectric film can be accurately electretized to the target charge amount without investigating the relationship between the conditions of electret charging and the voltage electretized on the dielectric film (potential of the dielectric film by the charging). Can be
本発明の第1〜第3の実施形態においては、後述するように、コンデンサマイクロホンにおける固定電極を接地電位と異なる電位にした状態で、固定電極の上方においてコロナ放電を行う。これにより、コロナ放電によって発生するイオンは、固定電極の電位によって制御されながら固定電極の音孔を経由して誘電体膜に達し、それによって誘電体膜をエレクトレット化することができる。さらに、着電による誘電体膜の電位が固定電極の電位と等しくなるまで、誘電体膜がエレクトレット化される。そのため、エレクトレット着電の条件と誘電体膜にエレクトレット化される電圧(着電による誘電体膜の電位)との関係を事前に調べることなしに、誘電体膜を目的の着電量に精度よくエレクトレット化することができる。 In the first to third embodiments of the present invention, as described later, corona discharge is performed above the fixed electrode in a state where the fixed electrode in the condenser microphone is set to a potential different from the ground potential. As a result, ions generated by corona discharge reach the dielectric film via the sound holes of the fixed electrode while being controlled by the potential of the fixed electrode, whereby the dielectric film can be electretized. Further, the dielectric film is electretized until the potential of the dielectric film caused by the charging becomes equal to the potential of the fixed electrode. For this reason, the dielectric film can be accurately electretized to the target charge amount without investigating the relationship between the conditions of electret charging and the voltage electretized on the dielectric film (potential of the dielectric film by the charging). Can be
また、本発明の第2の実施形態においては、後述するように、マイクロホン用チップを実装用基板に実装する前に誘電体膜に対して着電を行うことによって、着電をするためにマイクロホン用チップと実装用基板とをボンディングワイヤ等によって電気的に接続する必要がなくなる。 Further, in the second embodiment of the present invention, as will be described later, the microphone is charged by charging the dielectric film before mounting the microphone chip on the mounting substrate. There is no need to electrically connect the chip for mounting and the mounting substrate by bonding wires or the like.
さらに、本発明の第2の実施形態においては、後述するように、マイクロホン用チップを実装用基板に実装する前に誘電体膜に対して着電を行うことによって、次のような効果が得られる。すなわち、実装していない状態でコンデンサマイクロホンの感度検査及びエレクトレット化量検査を行うことによって、不良チップを実装前に検出することができるので、実装用基板及び実装素子の廃棄ロスが少なくなる。 Furthermore, in the second embodiment of the present invention, as described later, the following effects can be obtained by charging the dielectric film before mounting the microphone chip on the mounting substrate. It is done. That is, by performing the sensitivity inspection and the electretization amount inspection of the condenser microphone in a state where it is not mounted, a defective chip can be detected before mounting, so that the disposal loss of the mounting substrate and the mounting element is reduced.
また、本発明の第3の実施形態においては、後述するように、コロナ放電にワイヤ電極を用いることにより、複数のマイクロホンの誘電体膜に対して同時に着電を行うことが可能となるので、生産性が向上する。 Further, in the third embodiment of the present invention, as will be described later, by using a wire electrode for corona discharge, it becomes possible to simultaneously charge the dielectric films of a plurality of microphones. Productivity is improved.
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係るエレクトレット化方法及びエレクトレット化装置について図面を参照しながら説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, an electretization method and an electretization apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、シリコン基板をマイクロ加工して製造されるシリコンマイクロホンの構造を説明するためのデバイスの断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a device for explaining the structure of a silicon microphone manufactured by micro-processing a silicon substrate.
図1に示すように、シリコンマイクロホン43は、シリコン基板(シリコンダイヤフラム)34と、シリコン基板34の除去領域を覆うように設けられ且つコンデンサの一極として機能する振動膜33と、振動膜33上に設けられ且つエレクトレット化対象の膜となる無機誘電体膜32と、振動膜33と対向するようにシリコン基板34上にスペーサ部37によって支持されており且つコンデンサの他極として機能する固定電極31とを備えている。固定電極31には、複数の音孔(音波を振動膜33に導くための開口部)35が設けられている。また、振動膜33と固定電極31との間には、犠牲層のエッチングにより形成されるエアギャップ36が介在する。シリコンマイクロホン43を構成する振動膜33、固定電極31及び無機誘電体膜32は、シリコンの微細加工技術とCMOS(相補型電界効果トランジスタ)の製造プロセス技術とを利用して製造される。
As shown in FIG. 1, the
図2は、シリコン基板を用いたエレクトレットマイクロホンの実装構造(ケース封入後の構造)を示す断面図である。尚、図2において、図1と共通する部分には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。また、図2において、シリコンマイクロホン(半導体デバイス)43については簡略化して描いている(実際の構造は図1に示すとおりである)。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electret microphone mounting structure (structure after case sealing) using a silicon substrate. In FIG. 2, parts that are the same as those in FIG. In FIG. 2, the silicon microphone (semiconductor device) 43 is illustrated in a simplified manner (the actual structure is as shown in FIG. 1).
図2に示すように、プラスチック又はセラミックよりなる実装基板42上に、シリコンマイクロホン(半導体デバイス)43とその他の素子である電子部品(FET、抵抗、アンプ等)45が実装されている。
As shown in FIG. 2, a silicon microphone (semiconductor device) 43 and other electronic components (FET, resistor, amplifier, etc.) 45 are mounted on a mounting
実装基板42の裏面には接地パターン46とマイク信号出力パターン47とが配置されている。図2に示すように、実装態様ではシリコンマイクロホン43は実装基板42上に実装されている。コンデンサの一極をなす振動膜33は、ボンディングワイヤ44aを介してその他の電子部品45に電気的に接続されている。また、その他の電子部品45は、ボンディングワイヤ44cを介して、実装基板42上の配線パターン60bに電気的に接続されている。コンデンサの他極をなす固定電極31は、ボンディングワイヤ44bを介して、実装基板42上の配線パターン60aに電気的に接続されている。また、各配線パターン60a及び60bはそれぞれ、実装基板42の内部の配線L1及びL2を介して、実装基板42の裏面に設けられた接地パターン46及びマイク信号出力パターン47に電気的に接続されている。
A
シールドケース41は、エレクトレット化処理が済んだ後に、実装基板42上に取り付けられる。このシールドケース41には、音波を導く音孔としての広い開口部49が設けられている。
The shield case 41 is attached on the mounting
図3は、本実施形態のエレクトレット化装置の要部の構成を示す図である。尚、図3において、図1及び図2と共通する部分には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the electretization apparatus according to the present embodiment. In FIG. 3, the same reference numerals are given to portions common to FIGS. 1 and 2, and redundant description is omitted.
図3のエレクトレット化装置は、1つのシリコンマイクロホンに対して、1つの針状電極を用いたコロナ放電によりイオンを照射してエレクトレット化を行う。 The electretization apparatus of FIG. 3 performs electretization by irradiating ions to one silicon microphone by corona discharge using one needle-like electrode.
図3に示すように、本実施形態のエレクトレット化処理には、針状電極51を用いたコロナ放電を利用する。すなわち、シリコンマイクロホン(半導体デバイス)43の上方に針状電極51を位置させる。針状電極51には、コロナ放電を生じさせるための高電圧電源53が接続されている。高電圧電源53は例えば5〜10kV程度の高電圧を針状電極51に印加する。
As shown in FIG. 3, corona discharge using the
尚、エレクトレット着電工程時には、シリコンマイクロホン43に対して、実装態様時とは異なる配線がなされる。
In the electret charging process, wiring different from that in the mounting mode is made on the
具体的には、エレクトレット着電工程時においても、図3に示すように、シリコンマイクロホン43は実装基板42上に実装されているが、コンデンサの一極をなす振動膜33及びコンデンサの他極をなす固定電極31はそれぞれ、図2に示す実装態様時とは異なり、ボンディングワイヤ44a及び44bを介して、実装基板42上の配線パターン60a及び60bに電気的に接続されている。また、各配線パターン60a及び60bはそれぞれ、実装基板42の内部の配線L1及びL2を介して、実装基板42の裏面に設けられた接地パターン46及びマイク信号出力パターン47に電気的に接続されている。
Specifically, as shown in FIG. 3, even during the electret charging process, the
また、図3に示すように、実装基板42の裏面の接地パターン46には、接地用ピン(着電装置ピン)52が接続されている。また、シリコンマイクロホン43の振動膜33は、ワイヤ44a、実装基板42上の配線パターン60a及び実装基板42の内部の配線L1を経由して、実装基板42の裏面に設けられた接地パターン46に電気的に接続されている。従って、接地用ピン(着電装置ピン)52を接地パターン46に接続することによって、振動膜33つまり誘電体膜32を接地電位にすることができる。
Further, as shown in FIG. 3, a grounding pin (charging device pin) 52 is connected to the
一方、図3に示すように、実装基板42の裏面のマイク信号出力パターン47には、電圧印加用ピン(着電装置ピン)54が接続されていると共に、電圧印加用ピン(着電装置ピン)54は可変電圧機55に接続されている。また、前述のように、シリコンマイクロホン43の固定電極31は、ワイヤ44b、実装基板42上の配線パターン60b及び実装基板42の内部の配線L2を経由して、実装基板42の裏面に設けられたマイク信号出力パターン47に電気的に接続されている。従って、電圧印加用ピン(着電装置ピン)54をマイク信号出力パターン47に接続することによって、固定電極31を、可変電圧機55によって設定した電位、つまり接地電位と異なる電位にすることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, a voltage application pin (charging device pin) 54 is connected to the microphone
以上に述べた図3に示す状態で、シリコンマイクロホン43の内部の無機誘電体膜32(図1参照)に対して、針状電極51によるコロナ放電によって生じたイオンを照射する。これにより、シリコンマイクロホン43の無機誘電体膜32(図1参照)を、固定電極31に印加している電圧でエレクトレット化することができる。
In the state shown in FIG. 3 described above, the inorganic dielectric film 32 (see FIG. 1) inside the
ところで、従来の方法では、固定電極は接地されているか、又は電気的に浮いた状態であった。この場合、イオンが固定電極を通ってアースに流れてしまい、適切な量のイオンが誘電体膜に照射されなくなってしまう。特に、固定電極に設けられている音孔が小さくなるほど、誘電体膜へのイオンの照射量が減って誘電体膜がエレクトレット化されにくくなる。 By the way, in the conventional method, the fixed electrode is grounded or is in an electrically floating state. In this case, ions flow through the fixed electrode to the ground, and an appropriate amount of ions is not irradiated onto the dielectric film. In particular, as the sound hole provided in the fixed electrode becomes smaller, the amount of ions irradiated to the dielectric film decreases, and the dielectric film becomes less likely to be electretized.
それに対して、本実施形態においては、図1及び図3に示すように、シリコンマイクロホン43の固定電極31を接地電位と異なった電位にすることによって、振動膜33と固定電極31との間に電位差が生じ、その結果、針状電極51によるコロナ放電によって生じたイオンが、固定電極31に設けられた複数の音孔35を経由して誘電体膜32に引き付けられる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the fixed
そして、誘電体膜32が徐々にエレクトレット化されてその電位(エレクトレット電位)が大きくなっていき、最終的には振動膜33上の誘電体膜32表面の電位と固定電極35の電位とが等しくなる。
The
誘電体膜32の電位と固定電極35の電位とが等しくなると、イオンは従来方法のように誘電体膜32まで照射されなくなるため、誘電体膜32は、エレクトレット電位が固定電極35に印加した電位と等しくなるまでエレクトレット化されることになる。
When the potential of the
以上に説明したように、本実施形態によると、シリコン基板をマイクロ加工して形成されるコンデンサマイクロホンにおいて、事前に着電条件を調べることなく、また、固定電極31の音孔35の大きさが小さい場合であっても、目的の着電量に誘電体膜32を高精度でエレクトレット化することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the condenser microphone formed by micro-processing the silicon substrate, the size of the
また、本実施形態によると、誘電体膜32の帯電電荷量を、可変電圧機55によって設定した固定電極31の電位の大きさにより調整することができる。
Further, according to the present embodiment, the charge amount of the
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係るエレクトレット化方法及びエレクトレット化装置について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, an electretization method and an electretization apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図4は、本実施形態のエレクトレット化装置の要部の構成を示す図である。尚、図4において、図1〜図3と共通する部分には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the electretization apparatus according to the present embodiment. In FIG. 4, the same reference numerals are given to portions common to those in FIGS. 1 to 3, and redundant description is omitted.
図4のエレクトレット化装置は、1つのシリコンマイクロホン43のチップに対して、1つの針状電極を用いたコロナ放電によりイオンを照射してエレクトレット化を行う。
The electretization apparatus shown in FIG. 4 performs electretization by irradiating the chip of one
図4に示すように、本実施形態においては、シリコンマイクロホン43は着電用固定冶具81の上に置かれており、シリコンマイクロホン43の振動膜33及び固定電極31はそれぞれ接地用ピン52及び電圧印加用ピン54と電気的に接続されている。接地用ピン52はリード線によってアースに接続されており、これにより振動膜33つまり誘電体膜32を接地電位にすることができる。また、電圧印加用ピン54はリード線によって可変電圧機55に接続されており、可変電圧機55によって固定電極31を接地電位とは異なる電位にすることができる。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
以上に述べた図4に示す状態で、固定電極31上方の針状電極51によりコロナ放電を行い、それによって生じたイオンを、シリコンマイクロホン43の内部の誘電体膜32(図1参照)に対して照射して誘電体膜32をエレクトレット化する。
In the state shown in FIG. 4 described above, corona discharge is performed by the needle-
本実施形態によると、第1の実施形態と同様の着電プロセスによって第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、シリコンマイクロホン43の誘電体膜32を実装基板42上に実装する前にエレクトレット化するため、次のような効果が得られる。すなわち、シリコンマイクロホン43と実装基板42とをボンディングワイヤ等によって電気的に接続する必要がなくなる。また、シリコンマイクロホン43の感度検査及びエレクトレット化量検査をチップ単体で行うことができるため、言い換えると、実装していない状態でシリコンマイクロホン43の感度検査及びエレクトレット化量検査を行うことができるため、不良チップを実装前に検出することができるので、実装用基板及び実装素子の廃棄ロスが少なくなる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by the same charging process as that of the first embodiment. In addition, since the
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態に係るエレクトレット化方法及びエレクトレット化装置について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, an electretization method and an electretization apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図5は、本実施形態のエレクトレット化装置の要部の構成を示す図である。尚、図5において、図1〜図4と共通する部分には同じ符号を付すことにより、重複する説明を省略する。 FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the electretization apparatus according to the present embodiment. In FIG. 5, the same reference numerals are given to portions common to those in FIGS. 1 to 4, and redundant description is omitted.
図5のエレクトレット化装置は、複数のシリコンマイクロホン43のチップに対して、ワイヤ電極91を用いたコロナ放電によりイオンを照射してエレクトレット化を行う。
The electretization apparatus of FIG. 5 performs electretization by irradiating ions to the chips of the plurality of
図5に示すように、本実施形態のエレクトレット化処理には、ワイヤ電極91を用いたコロナ放電を利用する。すなわち、シリコンマイクロホン(半導体デバイス)43の上方にワイヤ電極91を位置させる。ワイヤ電極91には、コロナ放電を生じさせるための高電圧電源53が接続されている。高電圧電源53は例えば5〜10kV程度の高電圧をワイヤ電極91に印加する。
As shown in FIG. 5, corona discharge using the
また、ワイヤ電極91の下側には、基板実装済みのシリコンマイクロホン43が複数並べられていると共に、図3に示す第1の実施形態と同様に、接地用ピン52及び電圧印加用ピン54が、各シリコンマイクロホン43を実装した実装基板42のそれぞれの接地パターン46及びマイク信号出力パターン47に電気的に接続されている。これにより、各シリコンマイクロホン43において、各固定電極31を接地電位と異なる電位にすることができると共に、各振動膜33つまり各誘電体膜32を接地電位にすることができる。
A plurality of
以上に述べた図5に示す状態で、ワイヤ電極91によりコロナ放電を行い、それによって生じたイオンを、各シリコンマイクロホン43の内部の誘電体膜32(図1参照)に対して照射して各誘電体膜32をエレクトレット化する。
In the state shown in FIG. 5 described above, corona discharge is performed by the
本実施形態によると、第1の実施形態と同様の着電プロセスによって第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、複数のシリコンマイクロホン43の誘電体膜32(図1参照)を同時に、固定電極31に印加している電圧でエレクトレット化することができるので、シリコンマイクロホンの生産性を向上させることができる。
According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by the same charging process as that of the first embodiment. Further, since the dielectric films 32 (see FIG. 1) of the plurality of
本発明は、シリコン基板を微細加工して形成される半導体チップを用いたシリコンマイクロホン(シリコンマイク)において、目標の着電電位に誘電体膜を高い精度でエレクトレット化することができるという効果を奏し、移動体通信機に搭載される超小型のシリコンマイクロホン、そのエレクトレット化方法及びその製造に使用されるエレクトレット化装置として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides an effect that a dielectric film can be electretized with high accuracy to a target charging potential in a silicon microphone (silicon microphone) using a semiconductor chip formed by finely processing a silicon substrate. The present invention is useful as an ultra-small silicon microphone mounted on a mobile communication device, an electret method thereof, and an electret device used for manufacturing the same.
31 固定電極
32 無機誘電体膜
33 振動膜
34 シリコン基板
35 音孔
36 エアギャップ
37 スペーサ部
41 シールドケース
42 実装基板
43 シリコンマイクロホン
44a、44b、44c ボンディングワイヤ
45 電子部品
46 接地パターン
47 マイク信号出力パターン
49 開口部
51 針状電極
52 接地用ピン
53 高電圧電源
54 電圧印加用ピン
55 可変電圧機
60a、60b 配線パターン
81 着電用固定冶具
91 ワイヤ電極
L1、L2 配線
31
Claims (9)
前記誘電体膜を接地電位にする工程(a)と、
前記固定電極を前記接地電位と異なる他の電位にする工程(b)と、
前記工程(a)及び前記工程(b)の後に、コロナ放電によって発生させたイオンを、前記固定電極に設けられた前記複数の音孔を経由して前記誘電体膜まで到達させ、それによって前記誘電体膜をエレクトレット化する工程(c)とを備えていることを特徴とするエレクトレット化方法。 A fixed electrode having a plurality of sound holes, a vibration film disposed so as to face the fixed electrode, and a dielectric provided on the vibration film so as to be positioned between the fixed electrode and the vibration film In a condenser microphone comprising a film, an electretization method for electretizing the dielectric film,
A step (a) of setting the dielectric film to a ground potential;
A step (b) of setting the fixed electrode to another potential different from the ground potential;
After the step (a) and the step (b), ions generated by corona discharge reach the dielectric film via the plurality of sound holes provided in the fixed electrode, thereby And (c) a step of electretizing the dielectric film.
前記コンデンサマイクロホンは実装基板に実装されており、
前記工程(a)は、前記誘電体膜を、前記実装基板上に設けられた第1の電極を介して前記接地電位にする工程を含み、
前記工程(b)は、前記固定電極を、前記実装基板上に設けられた第2の電極を介して前記他の電位にする工程を含むことを特徴とするエレクトレット化方法。 The electretization method according to claim 1,
The condenser microphone is mounted on a mounting board,
The step (a) includes the step of bringing the dielectric film to the ground potential through a first electrode provided on the mounting substrate.
The step (b) includes a step of setting the fixed electrode to the other potential via a second electrode provided on the mounting substrate.
前記工程(a)は、前記誘電体膜を、第1のプローブピンを介して前記接地電位にする工程を含み、
前記工程(b)は、前記固定電極を、第2のプローブピンを介して前記他の電位にする工程を含むことを特徴とするエレクトレット化方法。 The electretization method according to claim 1,
The step (a) includes the step of bringing the dielectric film to the ground potential via a first probe pin,
The step (b) includes a step of bringing the fixed electrode to the other potential via a second probe pin.
前記工程(c)は、ワイヤ電極を用いて前記コロナ放電を発生させる工程を含むことを特徴とするエレクトレット化方法。 The electretization method according to claim 1,
The step (c) includes a step of generating the corona discharge using a wire electrode.
前記工程(c)は、針状電極を用いて前記コロナ放電を発生させる工程を含むことを特徴とするエレクトレット化方法。 The electretization method according to claim 1,
The step (c) includes a step of generating the corona discharge using a needle-like electrode.
前記工程(c)における前記誘電体膜の帯電電荷量を、前記工程(b)における前記固定電極の前記他の電位の大きさにより調整することを特徴とするエレクトレット化方法。 The electretization method according to claim 1,
The electretization method characterized in that the charge amount of the dielectric film in the step (c) is adjusted by the magnitude of the other potential of the fixed electrode in the step (b).
コロナ放電を発生させるための電極と、
前記電極に高電圧を印加するための高電圧電源と、
前記固定電極を接地電位と異なる他の電位にするための電圧電源と、
エレクトレット化対象の膜である前記誘電体膜を前記接地電位にするための接地用ピンと、
前記固定電極を前記他の電位にするための電圧印加用ピンとを備えていることを特徴とするエレクトレット化装置。 A fixed electrode having a plurality of sound holes, a vibration film disposed so as to face the fixed electrode, and a dielectric provided on the vibration film so as to be positioned between the fixed electrode and the vibration film In a condenser microphone comprising a film, an electretization device for electretizing the dielectric film,
An electrode for generating corona discharge;
A high voltage power supply for applying a high voltage to the electrode;
A voltage power source for setting the fixed electrode to another potential different from the ground potential;
A grounding pin for setting the dielectric film, which is a film to be electretized, to the ground potential;
An electretizing apparatus comprising: a voltage application pin for setting the fixed electrode to the other potential.
前記電圧電源は前記他の電位の大きさを調整できることを特徴とするエレクトレット化装置。 In the electretization apparatus of Claim 8,
The electretization apparatus characterized in that the voltage power source can adjust the magnitude of the other potential.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007000491A JP4376910B2 (en) | 2006-03-28 | 2007-01-05 | Electretization method and electretization apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006088099 | 2006-03-28 | ||
JP2007000491A JP4376910B2 (en) | 2006-03-28 | 2007-01-05 | Electretization method and electretization apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007294858A true JP2007294858A (en) | 2007-11-08 |
JP4376910B2 JP4376910B2 (en) | 2009-12-02 |
Family
ID=38765133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007000491A Expired - Fee Related JP4376910B2 (en) | 2006-03-28 | 2007-01-05 | Electretization method and electretization apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4376910B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009123999A (en) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Panasonic Corp | Method for manufacturing micro condenser microphone |
WO2009116256A1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-09-24 | パナソニック株式会社 | Microphone device |
US7941909B2 (en) | 2007-11-14 | 2011-05-17 | Panasonic Corporation | Method of fabricating an ultra-small condenser microphone |
US7948731B2 (en) | 2008-06-04 | 2011-05-24 | Panasonic Corporation | Static eliminator, and microphone electretizing method and apparatus using static eliminator |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4861790B2 (en) * | 2006-10-27 | 2012-01-25 | パナソニック株式会社 | Electretization method and electretization apparatus |
-
2007
- 2007-01-05 JP JP2007000491A patent/JP4376910B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7941909B2 (en) | 2007-11-14 | 2011-05-17 | Panasonic Corporation | Method of fabricating an ultra-small condenser microphone |
JP2009123999A (en) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Panasonic Corp | Method for manufacturing micro condenser microphone |
US7855095B2 (en) | 2007-11-16 | 2010-12-21 | Panasonic Corporation | Method of fabricating an ultra-small condenser microphone |
US8114700B2 (en) | 2007-11-16 | 2012-02-14 | Panasonic Corporation | Method of fabricating an ultra-small condenser microphone |
WO2009116256A1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-09-24 | パナソニック株式会社 | Microphone device |
US7948731B2 (en) | 2008-06-04 | 2011-05-24 | Panasonic Corporation | Static eliminator, and microphone electretizing method and apparatus using static eliminator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4376910B2 (en) | 2009-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2006132193A1 (en) | Method of electretizing condenser microphone, electretizing apparatus, and method of manufacturing condenser microphone using the same | |
US8073166B2 (en) | Electretization method and apparatus | |
US7040173B2 (en) | Pressure sensor and method for operating a pressure sensor | |
EP2178312B1 (en) | Directional silicon condenser microphone having additional back chamber | |
US7855095B2 (en) | Method of fabricating an ultra-small condenser microphone | |
KR101059364B1 (en) | Electrets and electret condensers | |
WO2011148740A1 (en) | Acoustic sensor, acoustic transducer, microphone using the acoustic transducer, and method for producing acoustic transducer | |
JP4376910B2 (en) | Electretization method and electretization apparatus | |
KR20060033021A (en) | Sound detection mechanism | |
JP5298384B2 (en) | Microphone unit | |
GB2467848A (en) | MEMS transducer | |
JP4861790B2 (en) | Electretization method and electretization apparatus | |
JP2012517182A (en) | Floating capacitor microphone assembly | |
JP2009253891A (en) | Microphone unit and method of manufacturing the same | |
US7948731B2 (en) | Static eliminator, and microphone electretizing method and apparatus using static eliminator | |
JP5055238B2 (en) | Manufacturing method and electretization apparatus for micro condenser microphone | |
KR20090119268A (en) | Silicon condenser microphone and manufacturing method of silicon chip thereof | |
JP2007081706A (en) | Condenser microphone | |
JP4672539B2 (en) | Condenser microphone device | |
JP2011004314A (en) | Method and apparatus for electret for mems device | |
JP4889393B2 (en) | Measuring method of electric potential between both electrodes of electret capacitor | |
JP4961362B2 (en) | Measuring method of electric potential between both electrodes of electret capacitor | |
KR100540712B1 (en) | A subminiature Si microphone | |
JP2015159401A (en) | Method of producing electret material and electret capacitor microphone | |
JP2009246779A (en) | Microphone unit, and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090609 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090710 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090818 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090909 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4376910 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |