JP2008092561A - Semiconductor microphone unit, manufacturing method thereof, and method of mounting semiconductor microphone unit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体マイクチップを備える半導体マイクユニット、その製造方法、及び、半導体マイクユニットを基板に搭載する半導体マイクユニットの搭載方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor microphone unit including a semiconductor microphone chip, a manufacturing method thereof, and a mounting method of a semiconductor microphone unit in which the semiconductor microphone unit is mounted on a substrate.
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半導体マイクチップは、基板の表面に実装されて、この基板と共にマイクパッケージを構成するようになっている(例えば、特許文献1,2参照。)。この半導体マイクチップは、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。
ところで、この種の半導体マイクチップは、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造される。この製造プロセスにおいては、CVD(Chemical Vapor Deposition)等により不純物がドープされた多結晶シリコン膜をダイヤフラムとして成膜するが、この成膜は高温で行われるため、この成膜終了後にダイヤフラムが冷却されると引張側の内部応力が発生する。
By the way, this type of semiconductor microphone chip is manufactured by applying a semiconductor device manufacturing process. In this manufacturing process, a polycrystalline silicon film doped with impurities is formed as a diaphragm by CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like, but since this film formation is performed at a high temperature, the diaphragm is cooled after the film formation is completed. Then, an internal stress on the tension side is generated.
しかしながら、上述のようにダイヤフラムに引張応力が存在すると、音響等の圧力変動に基づくダイヤフラムの撓み量が減少して感度が低下するという問題がある。
なお、この引張応力を軽減させる方法としては、ダイヤフラムを多くのバネを介して支持部に取りつけることでダイヤフラムを支持部から切り離すことも考えられるが、切り離した場合にはダイヤフラムの強度が低下するという問題もある。
However, when there is a tensile stress in the diaphragm as described above, there is a problem in that the amount of flexure of the diaphragm based on pressure fluctuations such as sound is reduced and sensitivity is lowered.
In addition, as a method of reducing this tensile stress, it can be considered that the diaphragm is detached from the support part by attaching the diaphragm to the support part via many springs, but if it is detached, the strength of the diaphragm is reduced. There is also a problem.
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、半導体マイクチップの感度を向上させると共にダイヤフラムの強度低下を防止できる半導体マイクユニット、その製造方法、及び、半導体マイクユニットを基板に搭載する半導体マイクユニットの搭載方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can improve the sensitivity of a semiconductor microphone chip and prevent a reduction in the strength of the diaphragm, a manufacturing method thereof, and a semiconductor microphone unit mounted on a substrate. An object of the present invention is to provide a method for mounting a semiconductor microphone unit.
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。
請求項1に係る発明は、支持部の内孔を覆うようにダイヤフラムを設けてなる半導体マイクチップを備える半導体マイクユニットであって、前記支持部よりも熱膨張係数の大きな支持基板の表面に前記ダイヤフラムを対向させた状態で、熱硬化性接着剤により前記支持部を前記支持基板の表面に貼り付けて構成されていることを特徴とする半導体マイクユニットを提案している。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の半導体マイクユニットにおいて、硬化した状態における前記熱硬化性接着剤が、前記半導体マイクチップ及び前記支持基板を冷却する際に前記支持基板に発生する収縮力を前記支持部に伝達できる程度の引張弾性率を有することを特徴とする半導体マイクユニットを提案している。
The invention according to
これらの発明に係る半導体マイクユニットを製造する際には、熱硬化性接着剤により半導体マイクチップを支持基板に貼り付ける。この際には、熱硬化性接着剤を加熱して硬化させる。なお、この加熱では、半導体マイクチップ及び支持基板も加熱されるため伸長するため、半導体マイクチップの支持部と支持基板との固定は上記のように伸長した状態で行われる。
そして、熱硬化性接着剤が硬化して半導体マイクチップと支持基板とが相互に固定された後には、半導体マイクチップ及び支持基板を冷却する。
When manufacturing the semiconductor microphone unit according to these inventions, the semiconductor microphone chip is attached to the support substrate with a thermosetting adhesive. At this time, the thermosetting adhesive is heated and cured. In this heating, since the semiconductor microphone chip and the support substrate are also heated, the semiconductor microphone chip and the support substrate are stretched. Therefore, the support portion of the semiconductor microphone chip and the support substrate are fixed in the stretched state as described above.
Then, after the thermosetting adhesive is cured and the semiconductor microphone chip and the support substrate are fixed to each other, the semiconductor microphone chip and the support substrate are cooled.
この冷却においては、支持基板が半導体マイクチップの支持部よりも大きく収縮することになるが、支持部は熱硬化性接着剤によって支持基板に固定されているため、収縮量の差に基づく支持基板の収縮力が熱硬化性接着剤を介して支持部に伝達されることになる。
そして、上記収縮力は、支持基板の表面に対向配置されたダイヤフラムを縮めようとする方向に作用するため、ダイヤフラムの引張応力を緩和することができる。
また、上述のように引張応力を緩和することができるため、従来のように、支持部からダイヤフラムを切り離す必要がなくなり、ダイヤフラムの強度が低下することも防止できる。
In this cooling, the support substrate contracts to a greater extent than the support portion of the semiconductor microphone chip. However, since the support portion is fixed to the support substrate by a thermosetting adhesive, the support substrate is based on the difference in contraction amount. The shrinkage force is transmitted to the support portion through the thermosetting adhesive.
And since the said contraction force acts in the direction which tries to shrink the diaphragm arrange | positioned facing the surface of a support substrate, the tensile stress of a diaphragm can be relieve | moderated.
Moreover, since the tensile stress can be relieved as described above, it is not necessary to separate the diaphragm from the support portion as in the conventional case, and the strength of the diaphragm can be prevented from being lowered.
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の半導体マイクユニットにおいて、前記支持基板に、前記内孔を介して前記ダイヤフラムを外方に露出させる貫通孔が形成されていることを特徴とする半導体マイクユニットを提案している。 According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor microphone unit according to the first or second aspect, a through hole that exposes the diaphragm to the outside through the inner hole is formed in the support substrate. Has proposed a semiconductor microphone unit characterized by
この発明に係る半導体マイクユニットを基板の表面に搭載する際には、支持基板の裏面を基板の表面に対向させた状態で、別途接着剤(後述の搭載用接着剤)により支持基板を基板に貼り付ければよい。この状態においては、ダイヤフラム及び基板が、内孔及び貫通孔を介して相互に対向することになる。したがって、内孔、貫通孔、ダイヤフラム及び基板によって外方空間から隔離された空洞部を形成することができる。そして、この空洞部は貫通孔が形成されていない場合と比較して大きくなるため、空洞部の容積拡大を図ることができる。
この空洞部の容積が小さい場合には、ダイヤフラムの振動に対して空洞部内の圧力が上昇しやすくなるため、ダイヤフラムが撓みにくくなるが、上述のように空洞部の容積拡大を図ることで空洞部内の圧力上昇を抑制できるため、ダイヤフラムが撓みにくくなることを容易に防止することが可能となる。
When the semiconductor microphone unit according to the present invention is mounted on the surface of the substrate, the support substrate is attached to the substrate by a separate adhesive (a mounting adhesive described later) with the back surface of the support substrate facing the surface of the substrate. Just paste. In this state, the diaphragm and the substrate face each other through the inner hole and the through hole. Therefore, it is possible to form a cavity that is isolated from the outer space by the inner hole, the through hole, the diaphragm, and the substrate. And since this cavity part becomes large compared with the case where the through-hole is not formed, the volume expansion of a cavity part can be aimed at.
When the volume of the cavity is small, the pressure in the cavity is likely to increase with respect to the vibration of the diaphragm, so that the diaphragm is difficult to bend. However, by increasing the volume of the cavity as described above, Therefore, it is possible to easily prevent the diaphragm from becoming difficult to bend.
請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体マイクユニットを基板の表面に搭載する半導体マイクユニットの搭載方法であって、前記基板に前記支持基板の裏面を対向させて、前記支持基板を搭載用接着剤により前記基板に貼り付け、硬化した状態における前記搭載用接着剤が、前記支持基板及び前記基板の熱膨張係数の差に基づいてこれらの間に発生する応力を吸収できる程度の引張弾性率を有することを特徴とする半導体マイクユニットの搭載方法を提案している。
The invention according to claim 4 is a mounting method of a semiconductor microphone unit in which the semiconductor microphone unit according to any one of
この発明に係る半導体マイクユニットの搭載方法においては、半導体マイクユニットを構成した後に半導体マイクユニットを基板に搭載するため、この搭載において半導体マイクユニットや基板を加熱冷却する熱サイクルがあっても、この熱サイクルに基づく基板の伸び縮みが半導体マイクチップに影響することを防止できる。
すなわち、熱硬化性を有する搭載用接着剤により支持基板と基板とを貼り付ける場合には、搭載用接着剤を硬化させるために半導体マイクユニット及び基板を加熱させる。この際には半導体マイクチップ、支持基板及び基板が加熱されて膨張することになる。
In the semiconductor microphone unit mounting method according to the present invention, since the semiconductor microphone unit is mounted on the substrate after the semiconductor microphone unit is configured, even if there is a thermal cycle for heating and cooling the semiconductor microphone unit and the substrate in this mounting, It is possible to prevent the expansion and contraction of the substrate based on the thermal cycle from affecting the semiconductor microphone chip.
That is, when the support substrate and the substrate are attached with a thermosetting mounting adhesive, the semiconductor microphone unit and the substrate are heated to cure the mounting adhesive. At this time, the semiconductor microphone chip, the support substrate, and the substrate are heated to expand.
そして、搭載用接着剤が硬化して支持基板と基板とが相互に固定された後には、半導体マイクユニット及び基板を冷却する。この冷却においては、支持基板及び基板の熱膨張係数の差に基づいて支持基板と基板との間に応力が発生する。ここで、この応力は搭載用接着剤によって吸収されるため、支持基板や基板がこの応力に基づいて変形することはない。したがって、半導体マイクユニットの搭載に際して、半導体マイクチップが変形することを容易に防止できる。 Then, after the mounting adhesive is cured and the support substrate and the substrate are fixed to each other, the semiconductor microphone unit and the substrate are cooled. In this cooling, stress is generated between the support substrate and the substrate based on the difference between the thermal expansion coefficients of the support substrate and the substrate. Here, since this stress is absorbed by the mounting adhesive, the support substrate and the substrate are not deformed based on this stress. Therefore, it is possible to easily prevent the semiconductor microphone chip from being deformed when the semiconductor microphone unit is mounted.
請求項5に係る発明は、支持部の内孔を覆うようにダイヤフラムを設けた半導体マイクチップを製造し、前記支持部よりも熱膨張係数の大きな支持基板の表面に前記ダイヤフラムを対向させて、熱硬化性接着剤により前記支持部を前記支持基板の表面に貼り付けることを特徴とする半導体マイクユニットの製造方法を提案している。 The invention according to claim 5 is to manufacture a semiconductor microphone chip provided with a diaphragm so as to cover the inner hole of the support part, and the diaphragm is opposed to the surface of the support substrate having a larger thermal expansion coefficient than the support part, A method of manufacturing a semiconductor microphone unit is proposed, in which the support portion is attached to the surface of the support substrate with a thermosetting adhesive.
この発明に係る半導体マイクユニットの製造方法によれば、上述したように、半導体マイクチップの製造において発生するダイヤフラムの引張応力を、半導体マイクチップの支持基板への貼り付けにおいて緩和することができる。 According to the method of manufacturing a semiconductor microphone unit according to the present invention, as described above, the tensile stress of the diaphragm generated in the manufacture of the semiconductor microphone chip can be reduced when the semiconductor microphone chip is attached to the support substrate.
請求項1及び請求項5に係る発明によれば、支持基板に半導体マイクチップの支持部を貼り付ける際に、支持基板の収縮に基づいてダイヤフラムの引張応力を容易に緩和することができるため、半導体マイクチップの感度向上を図ることができる。また、ダイヤフラムの強度低下を防止することもできる。 According to the first and fifth aspects of the invention, when the support portion of the semiconductor microphone chip is attached to the support substrate, the tensile stress of the diaphragm can be easily relaxed based on the contraction of the support substrate. The sensitivity of the semiconductor microphone chip can be improved. Moreover, the strength reduction of the diaphragm can also be prevented.
請求項2に係る発明によれば、熱硬化性接着剤を硬化させた後に冷却する際に、支持基板の収縮力を確実に支持部に伝達することができるため、ダイヤフラムの引張応力を確実に緩和することができる。 According to the second aspect of the invention, when the thermosetting adhesive is cured and then cooled, the contraction force of the support substrate can be reliably transmitted to the support portion, so that the tensile stress of the diaphragm can be reliably ensured. Can be relaxed.
請求項3に係る発明によれば、空洞部の容積拡大を図ることでダイヤフラムが撓みにくくなることを容易に防止できるため、半導体マイクチップの感度低下を防止することができる。 According to the third aspect of the invention, it is possible to easily prevent the diaphragm from becoming difficult to bend by increasing the volume of the cavity, and thus it is possible to prevent the sensitivity of the semiconductor microphone chip from being lowered.
請求項4に係る発明によれば、半導体マイクユニットの搭載に際して半導体マイクユニットや基板を加熱冷却する熱サイクルがあっても、半導体マイクチップが変形することを容易に防止できる。したがって、半導体マイクユニットの搭載に際してダイヤフラムに応力が発生することを容易に防ぐことができる。 According to the invention which concerns on Claim 4, even if there exists a thermal cycle which heats and cools a semiconductor microphone unit or a board | substrate when mounting a semiconductor microphone unit, it can prevent easily that a semiconductor microphone chip | tip deform | transforms. Therefore, it is possible to easily prevent the diaphragm from being stressed when the semiconductor microphone unit is mounted.
以下、図1,2を参照して本発明の第1実施形態に係るシリコンマイクユニット(半導体マイクユニット)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ユニット1は、ベース基板(基板)3の表面3aに搭載されると共に蓋体5によって覆われており、これらシリコンマイクユニット1、ベース基板3及び蓋体5によってマイクパッケージ11が構成されている。このマイクパッケージ11は、例えばベース基板3を図示しない回路基板に搭載することで、この回路基板と電気接続されるように構成されている。
シリコンマイクユニット1は、ベース基板3の表面3a上に配置されたシリコンマイクチップ(半導体マイクチップ)13と、シリコンマイクチップ13及びベース基板3の間に配置される支持基板15とを備えている。
The silicon microphone unit (semiconductor microphone unit) according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, a
The
シリコンマイクチップ13は、図2に示すように、シリコンにより形成されて平面視略円形の内孔21aを有する環状の支持部21と、内孔21a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23と、支持部21の内孔21a側にバックプレート23と略平行に配されて内孔21aを覆うように配置された円板状のダイヤフラム25とから構成されている。なお、バックプレート23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23には、その厚さ方向に貫通する複数の通孔23aが形成されている。また、ダイヤフラム25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。
このシリコンマイクチップ13においては、バックプレート23とダイヤフラム25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25の振動に基づくバックプレート23とダイヤフラム25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。
As shown in FIG. 2, the
In the
支持基板15は、支持部21を構成するシリコンよりも熱膨張係数の大きい材料により形成されている。すなわち、シリコンの膨張係数は約3ppm/Kであるため、支持基板15は、例えば銅合金や42アロイ(鉄−ニッケル合金)等の金属材料によって形成されていればよい。なお、支持基板15は金属材料に限らず、シリコンの熱膨張係数よりも大きければ、例えば樹脂材料により形成されるとしてもよい。
この支持基板15の表面15aには、この表面15aにダイヤフラム25が対向するように、熱硬化性接着剤27を介して上述のシリコンマイクチップ13の支持部21が貼り付けられている。この熱硬化性接着剤27は、シリコンマイクチップ13の内孔21aの周囲と支持基板15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21a、ダイヤフラム25及び支持基板15の表面15aとにより画定される空洞部S1が外方空間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25の両側において圧力差が生じるため、例えば、支持基板15と支持部21との間の一部分のみに熱硬化性接着剤27を塗布せずに、この塗布しない部分を利用して空洞部S1を外方空間に連通させる細孔を形成する場合がある。
The
The
この熱硬化性接着剤27としては、例えば、エポキシ系の接着剤である日立化成工業株式会社製の型番「EN−4072」が挙げられる。この熱硬化性接着剤27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、硬化状態における引張弾性率が3600MPa以上となっている。この引張弾性率は、後述するシリコンマイクユニット1の製造方法において、シリコンマイクチップ13及び支持基板15を冷却する際に支持基板15に発生する収縮力をシリコンマイクチップ13の支持部21に伝達することができる程度の大きさとなっている。また、この熱硬化性接着剤27にはフィラーが混入されている。
図1に示すように、ベース基板3は、例えば、その内部に電気的な配線部(不図示)を設けた所謂多層配線基板からなり、シリコンマイクチップ13と電気的に接続できるように構成されている。なお、シリコンマイクチップ13とベース基板3との電気接続は、例えばワイヤーボンディングによって行われる。
Examples of the thermosetting adhesive 27 include model number “EN-4072” manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., which is an epoxy adhesive. The
As shown in FIG. 1, the
このベース基板3の表面3aには、熱硬化性を有する搭載用接着剤29を介して上述したシリコンマイクユニット1の支持基板15が貼り付けられている。
この搭載用接着剤29としては、例えば、アクリル系の接着剤である日立化成工業株式会社製の型番「EN−4900F−1」が挙げられる。この搭載用接着剤29は、熱硬化性接着剤27と同様に、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いる。また、硬化状態における搭載用接着剤29の引張弾性率は、300〜500MPaとなっている。この引張弾性率は、後述するシリコンマイクユニット1の搭載方法において、支持基板15及びベース基板3の熱膨張係数の差に基づいてこれらの間に発生する応力を吸収できる程度の大きさとなっている。
The
Examples of the mounting
蓋体5は、ベース基板3の表面3aから厚さ方向に離間した位置に配される略板状の上端壁部5aと、ベース基板3の表面3aの周縁に固定される略環状の側壁部5bとを備えている。すなわち、蓋体5は、これら上端壁部5a及び側壁部5bにより側壁部5bの先端部側に開口する略凹状に形成されている。
したがって、側壁部5bの先端部をベース基板3の表面3aに配した状態においては、ベース基板3及び蓋体5によりシリコンマイクチップ13を含む中空空間S2が画定されることになる。この中空空間S2は、上端壁部5aに形成された開口部5cを介してマイクパッケージ11の外方空間に連通している。
The lid 5 includes a substantially plate-like upper
Therefore, in a state where the front end portion of the
以上のように構成されたマイクパッケージ11を製造する際には、シリコンマイクユニット1を予め製造しておき、このシリコンマイクユニット1をベース基板3に搭載し、最後に蓋体5を取りつける。
はじめに、シリコンマイクユニット1の製造方法について、以下に述べる。この製造方法においては、はじめにシリコンマイクチップ13を製造する。この際には、図2に示すように、CVD等により燐(P)などの不純物をドープした多結晶シリコン膜をダイヤフラム25として支持部21上に成膜する。このようにダイヤフラム25を成膜した後にシリコンマイクチップ13が冷却されるとダイヤフラム25に引張応力が発生する。この引張応力は、ダイヤフラム25の面方向(A方向)に作用している。
なお、ダイヤフラム25の成膜後には、CVD等でバックプレート23を成膜し、RIE(Reactive Ion Etching)等でエッチングを施すことでバックプレート23に複数の通孔23aを形成する。以上により、シリコンマイクチップ13の製造が完了する。
When the
First, a method for manufacturing the
After the
次いで、支持基板15の表面15aにダイヤフラム25を対向させた状態で、熱硬化性接着剤27によりシリコンマイクチップ13の支持部21を支持基板15の表面15aに貼り付ける。
この貼り付けの際には、はじめに、シリコンマイクチップ13の内孔21aの周囲と支持基板15との間が埋められるように熱硬化性接着剤27を塗布する。次いで、熱硬化性接着剤27を硬化させてシリコンマイクチップ13の支持部21と支持基板15とを相互に固定する。この硬化の際には、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、この加熱では、シリコンマイクチップ13及び支持基板15も加熱されて支持基板15の表面15a方向に伸長するため、シリコンマイクチップ13の支持部21と支持基板15との固定は上記のように伸長した状態で行われることになる。
Next, the
At the time of this bonding, first, a
シリコンマイクチップ13及び支持基板15が相互に固定された後には、これらシリコンマイクチップ13及び支持基板15を常温まで冷却する。この冷却においては、支持基板15がシリコンマイクチップ13の支持部21よりも大きく収縮することになるが、支持部21は硬化した熱硬化性接着剤27によって支持基板15に固定されているため、収縮量の差に基づく支持基板15の収縮力が熱硬化性接着剤27を介して支持部21に伝達されることになる。ここで、支持基板15の収縮方向(B方向)は支持基板15の表面15a方向であり、ダイヤフラム25の面方向に沿っているため、上記収縮力は、ダイヤフラム25を縮めようとする方向に作用し、ダイヤフラム25の引張応力を緩和することができる。
以上により、シリコンマイクユニット1の製造が完了する。
After the
Thus, the manufacture of the
次に、上記シリコンマイクユニット1をベース基板3に搭載するシリコンマイクユニット1の搭載方法について、以下に述べる。
この搭載方法においては、図1に示すように、ベース基板3に支持基板15の裏面15bを対向させて熱硬化性の搭載用接着剤29により支持基板15をベース基板3に貼り付ける。この貼り付けの際には、ベース基板3の表面3aと支持基板15の裏面15bとの間に搭載用接着剤29を塗布する。次いで、搭載用接着剤29を硬化させて支持基板15とベース基板3とを相互に固定する。この硬化の際には、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、この加熱では、支持基板15及びベース基板3が加熱されてベース基板3の表面3a方向に伸長するため、支持基板15とベース基板3との固定は上記のように伸長した状態で行われる。
Next, a mounting method of the
In this mounting method, as shown in FIG. 1, the
そして、支持基板15及びベース基板3が相互に固定された後に、シリコンマイクユニット1及びベース基板3を冷却して、シリコンマイクユニット1の搭載が完了する。この冷却においては、支持基板15及びベース基板3の熱膨張係数の差に基づいて支持基板15とベース基板3との間に応力が発生する。ここで、この応力は搭載用接着剤29によって吸収されるため、支持基板15やベース基板3がこの応力に基づいて変形することはない。したがって、シリコンマイクチップ13が変形することを容易に防止できる。
上述したシリコンマイクユニット1の搭載が完了した後には、シリコンマイクユニット1を覆う蓋体5をベース基板3の表面3aに固定することで、マイクパッケージ11の製造が完了する。
なお、以上のように製造されたマイクパッケージ11においては、音響等の圧力変動が蓋体5の開口部5cを介してシリコンマイクチップ13のダイヤフラム25に到達した際に、この圧力変動に基づいてダイヤフラム25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。
After the
After the above-described mounting of the
In the
上記シリコンマイクユニット1及びその製造方法によれば、支持基板15の表面15aにシリコンマイクチップ13の支持部21を貼り付ける際に、支持基板15の収縮に基づいてダイヤフラム25の引張応力を容易に緩和することができるため、シリコンマイクチップ13の感度向上を図ることができる。特に、熱硬化性接着剤27は、シリコンマイクチップ13及び支持基板15を冷却する際に支持基板15に発生する収縮力を支持部21に伝達できる程度の引張弾性率を有しているため、上記引張応力を確実に緩和することができる。
また、上述のように引張応力を緩和できるため、従来のように、ダイヤフラム25を支持部21から切り離す必要がなくなり、ダイヤフラム25の強度が低下することも防止できる。
According to the
Further, since the tensile stress can be relieved as described above, it is not necessary to separate the
また、上記シリコンマイクユニット1の搭載方法によれば、シリコンマイクユニット1を構成した後にシリコンマイクユニット1をベース基板3に搭載するため、この搭載においてシリコンマイクユニット1やベース基板3を加熱冷却する熱サイクルがあっても、シリコンマイクチップ13が変形することを防止できる。したがって、シリコンマイクチップ13の搭載に際してダイヤフラム25に応力が発生することを防止できる。すなわち、上記熱サイクルに基づくベース基板3の伸び縮みがダイヤフラム25に影響することを防止できる。
Further, according to the mounting method of the
次に、本発明による第2実施形態について図3を参照して説明する。なお、この第2実施形態のシリコンマイクユニットは、第1実施形態と支持基板の構成についてのみ異なっている。ここでは、主に上記相違点についてのみ説明し、第1実施形態のシリコンマイクユニット1及びマイクパッケージ11の構成要素と同一の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The silicon microphone unit of the second embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the support substrate. Here, only the differences will be mainly described, and the same components as those of the
図3に示すように、シリコンマイクユニット(半導体マイクユニット)31を構成する支持基板33には、その表面33aから裏面33bまで貫通する貫通孔33cが形成されている。この貫通孔33cは、シリコンマイクチップ13の内孔21aを介してダイヤフラム25をシリコンマイクユニット31の外方に露出させる役割を果たしている。
この構成のシリコンマイクユニット31をベース基板3の表面3aに搭載する際には、上記第1実施形態と同様に、支持基板33の裏面33bをベース基板3の表面3aに対向させた状態で、支持基板33を搭載用接着剤29によりベース基板3に貼り付ければよい。なお、この状態においては、ダイヤフラム25及びベース基板3が内孔21a及び貫通孔33cを介して相互に対向することになる。
As shown in FIG. 3, the support substrate 33 constituting the silicon microphone unit (semiconductor microphone unit) 31 is formed with a through
When the
ここで、搭載用接着剤29は、支持基板33の貫通孔33cの周囲とベース基板3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21a、貫通孔33c、ダイヤフラム25及びベース基板3とにより画定される空洞部S3が外方空間に対してほぼ密封されることになる。すなわち、空洞部S3が外方空間に対してほぼ隔離されることになる。なお、実際に上記空洞部S3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25の両側において圧力差が生じるため、例えば、ベース基板3と支持基板33との間の一部分のみに搭載用接着剤29を塗布せずに、この塗布しない部分を利用して空洞部S3を外方空間に連通させる細孔を形成する場合がある。
上記シリコンマイクユニット31によれば、支持基板33に貫通孔33cを形成しておくことで、上記第1実施形態の空洞部S1と比較してより大きな空洞部S3を形成することができる、すなわち、空洞部S3の容積拡大を図ることができる。
Here, the mounting
According to the
なお、この種の空洞部の容積が小さい場合には、ダイヤフラム25の振動に対して空洞部内の圧力が上昇しやすくなるため、ダイヤフラム25が撓みにくくなるが、上述のように空洞部S3の容積拡大を図ることで空洞部S3内の圧力上昇を抑制できるため、ダイヤフラム25が撓みにくくなることを容易に防止することが可能となる。したがって、シリコンマイクチップ13の感度低下を防止することができる。
In addition, when the volume of this kind of cavity part is small, since the pressure in a cavity part rises easily with respect to the vibration of the
なお、熱硬化性接着剤27は上記実施形態のものに限ることはなく、少なくとも硬化状態における熱硬化性接着剤27が、シリコンマイクチップ13及び支持基板15,33を冷却する際に支持基板15,33に発生する収縮力をシリコンマイクチップ13に伝達できる程度の引張弾性率を有していればよい。この引張弾性率の具体的な大きさは、上記実施形態と同様に、3600MPa以上であればよい。
また、搭載用接着剤29は上記実施形態のものに限ることはなく、少なくとも硬化状態における搭載用接着剤29が、支持基板15,33及びベース基板3の熱膨張係数の差に基づいてこれらの間に発生する応力を吸収できる程度の引張弾性率を有していればよい。
この引張弾性率の具体的な大きさは、上記実施形態と同様に300〜500MPaの範囲内であればよい。
The
Further, the mounting
The specific magnitude | size of this tensile elasticity modulus should just be in the range of 300-500 MPa similarly to the said embodiment.
さらに、例えば、支持基板15,33及びベース基板3の熱膨張係数が等しい場合には、冷却の際に上記応力が発生しないため、搭載用接着剤29は上記応力を吸収できる程度の引張弾性率を有していなくてもよい。
また、搭載用接着剤29は、熱硬化性を有するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも支持基板15とベース基板3とを相互に固定することができればよく、例えば熱硬化性を有していなくても構わない。
Further, for example, when the thermal expansion coefficients of the
Although the mounting
さらに、シリコンマイクチップ13に備える内孔21a、バックプレート23やダイヤフラム25は、平面視で略円形状に形成されるとしたが、平面視で多角形状に形成されるとしても構わない。また、環状の支持部21の外形形状も、平面視で円環形状や多角形の環状に形成されていてよい。
さらに、シリコンマイクユニット1は、マイクパッケージ11を構成するベース基板3の表面3aに搭載されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、回路基板(基板)に直接搭載されるとしても構わない。この場合でも、上記実施形態と同様の搭載用接着剤29により支持基板15,33を回路基板の表面に貼り付ければよい。
Furthermore, although the
Furthermore, although the
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1,31・・・シリコンマイクユニット(半導体マイクユニット)、3・・・ベース基板(基板)、3a・・・表面、13・・・シリコンマイクチップ(半導体マイクチップ)、15,33・・・支持基板、15a,33a・・・表面、15b,33b・・・裏面、21・・・支持部、21a・・・内孔、25・・・ダイヤフラム、27・・・熱硬化性接着剤、29・・・搭載用接着剤、33c・・・貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記支持部よりも熱膨張係数の大きな支持基板の表面に前記ダイヤフラムを対向させた状態で、熱硬化性接着剤により前記支持部を前記支持基板の表面に貼り付けて構成されていることを特徴とする半導体マイクユニット。 A semiconductor microphone unit including a semiconductor microphone chip provided with a diaphragm so as to cover the inner hole of the support part,
The support portion is attached to the surface of the support substrate with a thermosetting adhesive in a state where the diaphragm is opposed to the surface of the support substrate having a larger thermal expansion coefficient than the support portion. A semiconductor microphone unit.
前記基板に前記支持基板の裏面を対向させて、熱硬化性を有する搭載用接着剤により前記支持基板を前記基板に貼り付け、
硬化した状態における前記搭載用接着剤が、前記支持基板及び前記基板の熱膨張係数の差に基づいてこれらの間に発生する応力を吸収できる程度の引張弾性率を有することを特徴とする半導体マイクユニットの搭載方法。 A semiconductor microphone unit mounting method for mounting the semiconductor microphone unit according to any one of claims 1 to 3 on a surface of a substrate,
The back surface of the support substrate is opposed to the substrate, and the support substrate is attached to the substrate with a thermosetting mounting adhesive.
The mounting adhesive in a cured state has a tensile elastic modulus that can absorb a stress generated between the supporting substrate and the substrate based on a difference in thermal expansion coefficient between the supporting substrate and the substrate. How to install the unit.
前記支持部よりも熱膨張係数の大きな支持基板の表面に前記ダイヤフラムを対向させて、熱硬化性接着剤により前記支持部を前記支持基板の表面に貼り付けることを特徴とする半導体マイクユニットの製造方法。 Manufacturing a semiconductor microphone chip provided with a diaphragm so as to cover the inner hole of the support part,
Manufacturing a semiconductor microphone unit, wherein the diaphragm is opposed to a surface of a support substrate having a larger thermal expansion coefficient than the support portion, and the support portion is attached to the surface of the support substrate with a thermosetting adhesive. Method.
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