JP2008271424A

JP2008271424A - 音響センサ

Info

Publication number: JP2008271424A
Application number: JP2007114682A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Takahata; 利彦高畑; Hiroshi Kawada; 裕志河田; Takeshi Yoshida; 岳司吉田; Naoki Ushiyama; 直樹牛山
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】パッケージの小型化を図れるとともに、音響特性の向上を図れる音響センサを提供する。
【解決手段】静電容量型の音響センサチップ１０と、音響センサチップ１０と協働するＩＣチップ２０と、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とを収納するパッケージ３０とを備える。音響センサチップ１０は、ダイヤフラム状の振動板部１２の受波面がパッケージ３０の音波導入部３３に臨む形でパッケージ３０に実装され、ＩＣチップ２０は、音響センサチップ１０の背板部１４における振動板部１２側とは反対側に対向配置され、且つ、振動板部１２における背板部１４側の空間１６とパッケージ３０の内部空間であるキャビティ３４とが連通する形で音響センサチップ１０に接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、音響センサに関するものである。

従来から、エレクトレットコンデンサマイクロホンに比べて耐環境性に優れた音響センサチップを備えた音響センサとして、図１２に示すように、シリコン基板を用いて形成された静電容量型の音響センサチップ１０’と、音響センサチップ１０’と協働するＩＣチップ２０’と、音響センサチップ１０’とＩＣチップ２０’とを収納するパッケージ３０’とを備えた音響センサが提案されている（例えば、特許文献１）。

上述の音響センサは、音響センサチップ１０’とＩＣチップ２０’とが一表面側に実装されたプリント配線板からなるベース基板３１’と、ベース基板３１’との間に音響センサチップ１０’およびＩＣチップ２０’を収納する形でベース基板３１’に封着されたシールドケース３２’とでパッケージ３０’が構成されており、シールドケース３２’において音響センサチップ１０’の受波面に対向する部位に音波導入部３３’が形成されている。また、ベース基板３１’の上記一表面には音響センサチップ１０’の背面側にキャビティ３４’を形成するための凹部３１ａ’が形成されている。
特表２００４−５３７１８２号公報（段落〔００１０〕−〔００１２〕および図１）

しかしながら、図１２に示した構成の音響センサでは、音響センサチップ１０’とＩＣチップ２０’とがベース基板３１’の同一平面上に横並びで実装されており、パッケージ３０’の平面サイズが大きくなってしまうので、回路基板などへの実装面積を小さくするために、より一層の小型化が要求されている。また、上述の音響センサでは、キャビティ３４’の容積が大きいほど音響特性が向上するが、音響センサチップ１０’のチップサイズおよびベース基板３１’の厚みによりキャビティ３４’の容積が制限されてしまい、しかも、ベース基板３１’に凹部３１ａ’を形成する必要がありコストが高くなってしまう。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、パッケージの小型化を図れるとともに、音響特性の向上を図れる音響センサを提供することにある。

請求項１の発明は、ダイヤフラム状の振動板部に背板部が対向配置され振動板部に設けられた可動電極と背板部に設けられた固定電極とでコンデンサが形成された静電容量型の音響センサチップと、音響センサチップと協働するＩＣチップと、音響センサチップとＩＣチップとを収納するパッケージとを備え、音響センサチップは、振動板部の受波面がパッケージの音波導入部に臨む形でパッケージに実装され、ＩＣチップは、音響センサチップの背板部における振動板部側とは反対側に対向配置され、且つ、振動板部における背板部側の空間とパッケージの内部空間であるキャビティとが連通する形で音響センサチップに接合されてなることを特徴とする。

この発明によれば、音響センサチップは、振動板部の受波面がパッケージの音波導入部に臨む形でパッケージに実装され、ＩＣチップは、音響センサチップの背板部における振動板部側とは反対側に対向配置され、且つ、振動板部における背板部側の空間とパッケージの内部空間であるキャビティとが連通する形で音響センサチップに接合されているので、ＩＣチップが、音響センサチップの背板部における振動板部側とは反対側に対向配置されていることにより、パッケージの小型化を図れ、ＩＣチップが、振動板部における背板部側の空間とパッケージの内部空間であるキャビティとが連通する形で音響センサチップに接合されていることにより、キャビティの容積が音響センサチップのチップサイズに制限されることがないから、従来に比べてパッケージの小型化を図りながらもキャビティの容積を大きくすることができ、音響特性の向上を図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとは両者の間の距離を規定するスペーサ用の粒子を混合した接着剤により接合されてなることを特徴とする。

この発明によれば、スペーサ用の粒子を混合していない接着剤により接合する場合に比べて、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとの間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとは互いの対向面の少なくとも一方から突設された突起部を介して接合されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとの間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとは互いの対向面の少なくとも一方に形成したバンプを介して接合されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとがバンプを介して電気的に接続されるので、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとがボンディングワイヤを介して電気的に接続される場合に比べて前記音響センサチップの小型化を図れて前記パッケージの小型化を図れるとともに、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとの間の配線長を短縮することができ、また、前記音響センサチップと前記ＩＣチップとの間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記パッケージは、前記音波導入部を有し一表面側に前記音響センサチップが実装されるベース基板と、ベース基板の前記一表面側にベース基板との間に前記音響センサチップおよび前記ＩＣチップを収納し前記キャビティが形成される形で封着されるシールドケースとで構成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、耐ノイズ性を高めることができる。

請求項１の発明では、パッケージの小型化を図れるとともに、音響特性の向上を図れるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態の音響センサについて図１および図２を参照しながら説明する。

本実施形態の音響センサは、バルクマイクロマシニング技術などを利用して形成された静電容量型の音響センサチップ１０と、音響センサチップ１０と協働するＩＣチップ２０と、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とを収納するパッケージ３０とを備えている。なお、ＩＣチップ２０には、音響センサチップ１０の出力信号からノイズを除去するノイズ除去回路や音響センサチップ１０の出力信号を増幅する増幅回路などが集積化されている。

音響センサチップ１０は、図２に示すように、枠状（本実施形態では、矩形枠状）の支持部１１の内側に連続一体に形成されたダイヤフラム状の振動板部（可動板部）１２の背面側（図２（ｂ）における上面側）に絶縁層（例えば、シリコン酸化膜）からなる複数のスペーサ部１３を介して背板部（固定板部）１４が設けられ、振動板部１２と背板部１４との間に空間１６が形成されている。また、背板部１４には複数の排気孔（アコースティックホール）１５が厚み方向に貫設されており、振動板部１２の振動時に排気孔１５を空気が通過するようにしてある。したがって、振動板部１２が音波の圧力を受けて振動する際に振動板部１２と背板部１４との間の空間１６の媒質である空気により過度に制動を受けないようにすることができ、広い周波数帯域にわたる平坦な周波数特性と広いダイナミックレンジとを得ることが可能となる。なお、本実施形態における音響センサチップ１０は、厚み方向の中間部に埋込酸化膜（シリコン酸化膜）からなる絶縁膜を有するＳＯＩウェハとシリコンウェハとを互いの対向面の少なくとも一方に形成したシリコン酸化膜が介在する形で貼り合わせた後でシリコンウェハを所定厚さ（ここでは、背板部１４の設計厚さ）まで研磨した多層構造ウェハを用いて形成されており、ＳＯＩウェハの主表面側のシリコン層の一部により形成される振動板部１２に予め不純物をドーピングすることで振動板部１２に導電性を付与してあって、振動板部１２が可動電極を構成し、また、シリコンウェハの一部により形成される背板部１４に予め不純物をドーピングすることで背板部１４に導電性を付与してあって、背板部１４が固定電極を構成している。また、支持部１１および振動板部１２は、ＳＯＩウェハの他表面に、例えば誘導結合プラズマ型のエッチング装置を用いたドライエッチングにより凹所１７を設けることにより形成さている。なお、音響センサチップ１０の構造は特に限定するものではなく、例えば、振動板部１２に導電性を付与せずに導電性材料（例えば、アルミニウムなど）からなる可動電極を積層するとともに、背板部１４に導電性を付与せずに導電性材料（例えば、アルミニウムなど）からなる固定電極を積層するようにしてもよい。

上述の音響センサチップ１０では、ダイヤフラム状の振動板部１２に背板部１４が対向配置され振動板部１２に設けられた可動電極と背板部１４に設けられた固定電極とでコンデンサが形成されるから、振動板部１２が音波の圧力を受けることにより振動板部１２と背板部１４との間の距離が変化し、コンデンサの静電容量が変化する。したがって、振動板部１２および背板部１４に設けた図示しないパッド（以下、第１のパッドと称す）間に直流バイアス電圧を印加しておけば、第１のパッドの間には音波の圧力に応じて微小な電圧変化が生じるから、音波を電気信号に変換することができる。

また、上述のパッケージ３０は、一表面側に音響センサチップ１０が実装されるプリント配線板からなるベース基板３１と、ベース基板３１の上記一表面側にベース基板３１との間に音響センサチップ１０およびＩＣチップ２０を収納しキャビティ３４が形成される形で封着されるシールドケース３２とで構成されており、ベース基板３１に、円形状に開口した音孔からなる音波導入部３３が設けられている。

ベース基板３１の外周形状は矩形状であり、シールドケース３２は、金属製であって、一面開口した矩形箱状の形状に形成されており、開口端縁から外方に延設された外鍔部３２ｂを、ベース基板３１の周部に形成された矩形枠状のシールド用導体パターン３１ｂに対して導電性接着剤６１（図３（ｉ）参照）により封着してある。したがって、パッケージ３０が上述のベース基板３１とシールドケース３２とで構成されていることにより、耐ノイズ性を高めることができる。

ところで、上述の音響センサチップ１０は、振動板部１２の受波面１２ａがパッケージ３０の音波導入部３３に臨む形でパッケージ３０におけるベース基板３１に実装され、ＩＣチップ２０は、音響センサチップ１０の背板部１４における振動板部１２側とは反対側に対向配置され、且つ、振動板部１２における背板部１４側の空間１６とパッケージ３０の内部空間であるキャビティ３４とが連通する形で音響センサチップ１０に接合されている。ここにおいて、音響センサチップ１０は、振動板部１２および背板部１４に設けた第１のパッドがベース基板３１の上記一表面側に形成されている第１の導体パターン（図示せず）とボンディングワイヤ１９を介して電気的に接続されている。

また、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とはチップサイズとして略同じサイズのものを用いており、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間には、両者を接合する接着剤であってスペーサ用の小球状の粒子５２（図３（ｅ）参照）が混合された接着剤５１（図３（ｅ）参照）からなるチップ間スペーサ部５０が介在している。ここにおいて、粒子５２は、例えば、金属、ガラス、Ｓｉなどにより形成すればよく、粒子５２の直径は、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の所望のギャップ長に応じて適宜設定すればよい。

また、ＩＣチップ２０は、裏面（図１（ａ）における下面）を音響センサチップ１０の背板部１４に対向させた形で配置されており、主表面側（図１（ａ）における上面側）の図示しないパッド（以下、第２のパッドと称す）がベース基板３１の上記一表面側に形成されている第２の導体パターン（図示せず）とボンディングワイヤ２９を介して電気的に接続され、主表面側が封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部２８により封止されている。

一方、ベース基板３１は、上述の導体パターンと電気的に接続される外部接続用電極（図示せず）が他表面に設けられており、対応する導体パターンと外部接続用電極とが金属材料（例えば、Ｃｕ、Ｎｉなど）からなる貫通孔配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。なお、上述の導体パターンは、シールド用導体パターン３１ｂの内側の適宜位置に配置されている。

以下、本実施形態の音響センサの製造方法について図３を参照しながら説明する。

まず、図３（ａ）に示すように音波導入部３３、シールド用導体パターン３１ｂ、上記導体パターン、上記外部接続用電極、上記貫通孔配線などを有するベース基板３１を形成し、その後、図３（ｂ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側において音波導入部３３の周部にダイボンド材４１を塗布し、続いて、図３（ｃ）に示すように音響センサチップ１０をダイボンド材４１によりベース基板３１に接着することでベース基板３１に搭載する。

その後、図３（ｄ）に示すように音響センサチップ１０の第１のパッドとベース基板３１の第１の導体パターンとをボンディングワイヤ１９を介して電気的に接続し、続いて、図３（ｅ）に示すように音響センサチップ１０における支持部１１の四隅それぞれの上にスペーサ用の小球状の粒子５２を混合した接着剤５１を塗布してから、図３（ｆ）に示すようにＩＣチップ２０を接着剤５１により音響センサチップ１０に接着する（接合する）ことで音響センサチップ１０に搭載する。

次に、図３（ｇ）に示すようにＩＣチップ２０の第２のパッドとベース基板３１の第２の導体パターンとをボンディングワイヤ２９を介して電気的に接続してから、図３（ｈ）に示すようにＩＣチップ２０の主表面側に封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部２８を設ける。

その後、図３（ｉ）に示すようにベース基板３１のシールド用導体パターン３１ｂ上に導電性接着剤６１を塗布してから、図３（ｊ）に示すようにシールドケース３２を導電性接着剤６１によりベース基板３１に接着することで音響センサが完成する。

しかして、本実施形態の音響センサでは、音響センサチップ１０は、振動板部１２の受波面１２ａがパッケージ３０の音波導入部３３に臨む形でパッケージ３０に実装され、ＩＣチップ２０は、音響センサチップ１０の背板部１４における振動板部１２側とは反対側に対向配置され、且つ、振動板部１２における背板部１４側の空間１６とパッケージ３０の内部空間であるキャビティ３４とが連通する形で音響センサチップ１０に接合されているので、ＩＣチップ２０が、音響センサチップ１０の背板部１４における振動板部１２側とは反対側に対向配置されていることにより、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とを横並びで配置する場合に比べてパッケージ３０の平面サイズを小さくできてパッケージ３０の小型化を図れ、ＩＣチップ２０が、振動板部１２における背板部１４側の空間１６とパッケージ３０の内部空間であるキャビティ３４とが連通する形で音響センサチップ１０に接合されていることにより、キャビティ３４の容積が音響センサチップ１０のチップサイズおよびベース基板３１の厚みに制限されることがないから、従来に比べてパッケージ３０の小型化を図りながらもキャビティ３４の容積を大きくすることができ、音響特性の向上を図れる。

また、本実施形態の音響センサでは、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とは両者の間の距離を規定するスペーサ用の粒子５２を混合した接着剤５１により接合されているので、スペーサ用の粒子５２を混合していない接着剤により接合する場合に比べて、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

なお、図４に示すように、音響センサチップ１０に電気的に接続されるボンディングワイヤ１９の音響センサチップ１０側の一端部がＩＣチップ２０により覆われないようにＩＣチップ２０のチップサイズを音響センサチップ１０のチップサイズよりも小さくしてもよく、この場合には、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とを接合する接着剤５１に必ずしも粒子５２を混合させる必要はない。

（実施形態２）
本実施形態の音響センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図５（ｃ）に示すように音響センサチップ１０におけるＩＣチップ２０との対向面から複数（図示例では、４つ）の突起部１８が突設されており、これらの突起部１８がチップ間スペーサ部５０を構成している点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における音響センサチップ１０は、支持部１１の四隅から上述の突起部１８が突設されている。なお、突起部１８は、絶縁膜（例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜など）により構成されているが、絶縁膜に限らず、例えば、金属膜により構成してもよい。

以下、本実施形態の音響センサの製造方法について図５を参照しながら説明する。

まず、図５（ａ）に示すように音波導入部３３、シールド用導体パターン３１ｂ、上記導体パターン、上記外部接続用電極、上記貫通孔配線などを有するベース基板３１を形成し、その後、図５（ｂ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側において音波導入部３３の周部にダイボンド材４１を塗布し、続いて、図５（ｃ）に示すように音響センサチップ１０をダイボンド材４１によりベース基板３１に接着することでベース基板３１に搭載する。

その後、図５（ｄ）に示すように音響センサチップ１０の第１のパッドとベース基板３１の第１の導体パターンとをボンディングワイヤ１９を介して電気的に接続し、続いて、図５（ｅ）に示すように音響センサチップ１０の各突起部１８上に接着剤５３を塗布してから、図５（ｆ）に示すようにＩＣチップ２０を接着剤５３により音響センサチップ１０に接着する（接合する）ことで音響センサチップ１０に搭載する。

次に、図５（ｇ）に示すようにＩＣチップ２０の第２のパッドとベース基板３１の第２の導体パターンとをボンディングワイヤ２９を介して電気的に接続してから、図５（ｈ）に示すようにＩＣチップ２０の主表面側に封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部２８を設ける。

その後、図５（ｉ）に示すようにベース基板３１のシールド用導体パターン３１ｂ上に導電性接着剤６１を塗布してから、図５（ｊ）に示すようにシールドケース３２を導電性接着剤６１によりベース基板３１に接着することで音響センサが完成する。

しかして、本実施形態の音響センサでは、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とが、音響センサチップ１０におけるＩＣチップ２０との対向面から突設された突起部１８を介して接合されているので、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

ところで、本実施形態の音響センサでは、上述のように、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とが、音響センサチップ１０におけるＩＣチップ２０との対向面から突設された突起部１８を介して接合されているが、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とは互いの対向面の少なくとも一方から突設された突起部を介して接合されるようにすれば、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

（実施形態３）
本実施形態の音響センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図６（ｄ）に示すように音響センサチップ１０におけるＩＣチップ２０との対向面に複数（図示例では、４つ）の金属突起（突起部）７１が形成されており、これらの金属突起７１がチップ間スペーサ部５０を構成している点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における音響センサチップ１０は、支持部１１の四隅に上述の金属突起７１が形成されている。ここにおいて、金属突起７１は、スタッドバンプにより構成されている。なお、金属突起７１の材料としては、Ａｕを採用している。

以下、本実施形態の音響センサの製造方法について図６を参照しながら説明する。

まず、図６（ａ）に示すように音波導入部３３、シールド用導体パターン３１ｂ、上記導体パターン、上記外部接続用電極、上記貫通孔配線などを有するベース基板３１を形成し、その後、図６（ｂ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側において音波導入部３３の周部にダイボンド材４１を塗布し、続いて、図６（ｃ）に示すように音響センサチップ１０をダイボンド材４１によりベース基板３１に接着することでベース基板３１に搭載する。

その後、図６（ｄ）に示すように音響センサチップ１０上にスタッドバンプからなる金属突起７１を形成し更に音響センサチップ１０の第１のパッドとベース基板３１の第１の導体パターンとをボンディングワイヤ１９を介して電気的に接続し、続いて、図６（ｅ）に示すように音響センサチップ１０の各金属突起７１に接着剤５４を塗布し、図６（ｆ）に示すようにＩＣチップ２０と音響センサチップ１０とを接合することにより金属突起７１からなるチップ間スペーサ部５０が形成される。ここにおいて、ＩＣチップ２０と音響センサチップ１０とは金属突起７１を介して接合され、金属突起７１の周囲が接着剤５４により保護される。

次に、図６（ｇ）に示すようにＩＣチップ２０の第２のパッドとベース基板３１の第２の導体パターンとをボンディングワイヤ２９を介して電気的に接続してから、図６（ｈ）に示すようにＩＣチップ２０の主表面側に封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部２８を設ける。

その後、図６（ｉ）に示すようにベース基板３１のシールド用導体パターン３１ｂ上に導電性接着剤６１を塗布してから、図６（ｊ）に示すようにシールドケース３２を導電性接着剤６１によりベース基板３１に接着することで音響センサが完成する。

しかして、本実施形態の音響センサでは、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とが、音響センサチップ１０におけるＩＣチップ２０との対向面から突設された金属突起７１を介して接合されているので、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

ところで、本実施形態の音響センサでは、上述のように、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とが、音響センサチップ１０におけるＩＣチップ２０との対向面から突設された金属突起７１を介して接合されているが、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とは互いの対向面の少なくとも一方から突設された金属突起を介して接合されるようにすれば、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

（実施形態４）
本実施形態の音響センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図７（ｄ）に示すようにＩＣチップ２０における音響センサチップ１０との対向面に、ＩＣチップ２０と音響センサチップ１０とを電気的および機械的に接続する複数（図示例では、６つ）のバンプ８１が形成されており、これらのバンプ８１がチップ間スペーサ部５０を構成している点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態におけるＩＣチップ２０は、主表面側を音響センサチップ１０に対向させる形でフリップチップ実装されている。ここで、ＩＣチップ２０は、音響センサチップ１０の支持部１１に対向する部位において複数のバンプ８１が周方向に離間して配置されている。なお、バンプ８１は、スタッドバンプにより構成されている。また、バンプ８１の材料としては、Ａｕを採用している。

以下、本実施形態の音響センサの製造方法について図７を参照しながら説明する。

まず、図７（ａ）に示すように音波導入部３３、シールド用導体パターン３１ｂ、上記導体パターン、上記外部接続用電極、上記貫通孔配線などを有するベース基板３１を形成し、その後、図７（ｂ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側において音波導入部３３の周部にダイボンド材４１を塗布し、続いて、図７（ｃ）に示すように音響センサチップ１０をダイボンド材４１によりベース基板３１に接着することでベース基板３１に搭載する。

その後、図７（ｄ）に示すように音響センサチップ１０の第１のパッドとベース基板３１の第１の導体パターンとをボンディングワイヤ１９を介して電気的に接続し、続いて、図７（ｅ）に示すようにＩＣチップ２０の主表面側にバンプ８１をスタッドバンプ法により形成し、図７（ｆ）に示すようにＩＣチップ２０を音響センサチップ１０にフリップチップ実装することでＩＣチップ２０と音響センサチップ１０とを接合することによりバンプ８１からなるチップ間スペーサ部５０が形成される。

次に、図７（ｇ）に示すようにベース基板３１のシールド用導体パターン３１ｂ上に導電性接着剤６１を塗布してから、図７（ｈ）に示すようにシールドケース３２を導電性接着剤６１によりベース基板３１に接着することで音響センサが完成する。

しかして、本実施形態の音響センサでは、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とがバンプ８１を介して電気的に接続されるので、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とがボンディングワイヤを介して電気的に接続される場合に比べて音響センサチップ１０の小型化を図れてパッケージ３０の小型化を図れるとともに、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の配線長を短縮することができ、また、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

なお、本実施形態の音響センサでは、上述のように、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とが、ＩＣチップ２０における音響センサチップ１０との対向面に形成したバンプ８１を介して接合されているが、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とは互いの対向面の少なくとも一方に形成したバンプ８１を介して接合されるようにすれば、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との間の距離の精度を高めることができ、製品間の音響特性のばらつきを低減できる。

ところで、上記各実施形態のように音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とをベース基板３１の厚み方向に重ねて配置する構成は以下の各参考例においても適用できる。

（参考例１）
本参考例の基本構成は実施形態１と略同じであって、図８（ｂ）に示すように音響センサチップ１０の一表面側にバンプ９１が形成されており、音響センサチップ１０がベース基板３１にフリップチップ実装されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

以下、本参考例の音響センサの製造方法について図８を参照しながら説明する。

まず、図８（ａ）に示すように音波導入部３３、シールド用導体パターン３１ｂ、上記導体パターン、上記外部接続用電極、上記貫通孔配線などを有するベース基板３１を形成し、その後、図８（ｂ）に示すように音響センサチップ１０にバンプ９１を形成してから、図８（ｃ）に示すように音響センサチップ１０をベース基板３１の上記一表面側にフリップチップ実装する。

その後、図８（ｄ）に示すように音響センサチップ１０上にダイボンド材９２を塗布してから、図８（ｅ）に示すようにＩＣチップ２０をダイボンド材９２により音響センサチップ１０に接着する（接合する）ことで音響センサチップ１０に搭載する。ここにおいて、ダイボンド材９２によりチップ間スペーサ部５０が形成される。

次に、図８（ｆ）に示すようにＩＣチップ２０の第２のパッドとベース基板３１の第２の導体パターンとをボンディングワイヤ２９を介して電気的に接続し、続いて、図８（ｇ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側に音響センサチップ１０を封止する封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部９４を設けることによって、音響センサチップ１０の凹所１７の内部空間によりキャビティが構成される。

次に、図８（ｈ）に示すようにベース基板３１のシールド用導体パターン３１ｂ上に導電性接着剤６１を塗布してから、図８（ｉ）に示すようにシールドケース３２を導電性接着剤６１によりベース基板３１に接着することで音響センサが完成する。

しかして、本参考例の音響センサにおいても、音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とを横並びに配置する場合に比べてパッケージ３０の平面サイズを小さくできてパッケージ３０の小型化を図れる。

（参考例２）
本参考例の音響センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図９（ｊ）に示すようにシールドケース３２に音波導入部３３が形成され、図９（ｉ）に示すようにＩＣチップ２０がベース基板３１に実装され、音響センサチップ１０がＩＣチップ２０の主表面側に搭載されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

以下、本参考例の音響センサの製造方法について図９を参照しながら説明する。

まず、図９（ａ）に示すようにシールド用導体パターン３１ｂ、上記導体パターン、上記外部接続用電極、上記貫通孔配線などを有するベース基板３１を形成し、その後、図９（ｂ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側にダイボンド材４１を塗布し、続いて、図９（ｃ）に示すようにＩＣチップ２０をダイボンド材４１によりベース基板３１に接着することでベース基板３１に搭載する。

その後、図９（ｄ）に示すようにＩＣチップ２０の第２のパッドとベース基板３１の第２の導体パターンとをボンディングワイヤ２９を介して電気的に接続し、続いて、図９（ｅ）に示すようにＩＣチップ２０の主表面側にスペーサ用の小球状の粒子５２を混合した接着剤５１を塗布してから、図９（ｆ）に示すように音響センサチップ１０を接着剤５１によりＩＣチップ２０に接着する（接合する）ことでＩＣチップ２０に搭載する。ここにおいて、小球状の粒子５２を混合した接着剤５１によりチップ間スペーサ部５０が形成される。

次に、図９（ｇ）に示すように音響センサチップ１０の第１のパッドとベース基板３１の第１の導体パターンとをボンディングワイヤ１９を介して電気的に接続してから、図９（ｈ）に示すように各ボンディングワイヤ１９，２９を封止する封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部９５を設ける。

その後、図９（ｉ）に示すようにベース基板３１のシールド用導体パターン３１ｂ上に導電性接着剤６１を塗布してから、図９（ｊ）に示すようにシールドケース３２を導電性接着剤６１によりベース基板３１に接着することで音響センサが完成する。

（参考例３）
本参考例の音響センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１０（ｉ）に示すようにシールドケース３２に音波導入部３３が形成され、ＩＣチップ２０がベース基板３１に実装され、また、音響センサチップ１０にバンプ９１（図１０（ｅ）参照）が形成され、音響センサチップ１０がＩＣチップ２０にフリップチップ実装されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

以下、本参考例の音響センサの製造方法について図１０を参照しながら説明する。

まず、図１０（ａ）に示すようにシールド用導体パターン３１ｂ、上記導体パターン、上記外部接続用電極、上記貫通孔配線などを有するベース基板３１を形成し、その後、図１０（ｂ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側にダイボンド材４１を塗布し、続いて、図１０（ｃ）に示すようにＩＣチップ２０をダイボンド材４１によりベース基板３１に接着することでベース基板３１に搭載する。

その後、図１０（ｄ）に示すようにＩＣチップ２０の第２のパッドとベース基板３１の第２の導体パターンとをボンディングワイヤ２９を介して電気的に接続し、続いて、図１０（ｅ）に示すように音響センサチップ１０の主表面側（パッドが形成されている面側）にスタッドバンプからなるバンプ９１を形成してから、図１０（ｆ）に示すように音響センサチップ１０をＩＣチップ２０の主表面側にフリップチップ実装することで音響センサチップ１０とＩＣチップ２０とを接合する。ここにおいて、バンプ９１によりチップ間スペーサ部５０が形成される。

次に、図１０（ｇ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側に音響センサチップ１０とＩＣチップ２０との積層構造を囲みボンディングワイヤ２９を封止する封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部９４を設ける。

次に、図１０（ｈ）に示すようにベース基板３１のシールド用導体パターン３１ｂ上に導電性接着剤６１を塗布してから、図１０（ｉ）に示すようにシールドケース３２を導電性接着剤６１によりベース基板３１に接着することで音響センサが完成する。

（参考例４）
本参考例の基本構成は実施形態１と略同じであって、図１１（ｉ）に示すようにシールドケース３２に音波導入部３３が形成され、図１１（ｈ）に示すようにＩＣチップ２０がベース基板３１に実装され、音響センサチップ１０がＩＣチップ２０の主表面側にフリップチップ実装されている点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

以下、本参考例の音響センサの製造方法について図１１を参照しながら説明する。

まず、図１１（ａ）に示すようにシールド用導体パターン３１ｂ、上記導体パターン、上記外部接続用電極、上記貫通孔配線などを有するベース基板３１を形成し、その後、図１１（ｂ）に示すようにＩＣチップ２０の主表面側にバンプ９５をスタッドバンプ法により形成し、続いて、図１１（ｃ）に示すようにＩＣチップ２０をベース基板３１にフリップチップ実装することでベース基板３１に搭載する。

その後、図１１（ｄ）に示すようにＩＣチップ２０の裏面側にダイボンド材５３を塗布してから、図１１（ｅ）に示すように音響センサチップ１０をＩＣチップ２０の裏面側にダイボンド材５３を介して接着する。ここにおいて、ダイボンド材５３によりチップ間スペーサ部５０が形成される。

次に、図１１（ｆ）に示すように音響センサチップ１０の第１のパッドとベース基板３１の第１の導体パターンとをボンディングワイヤ１９を介して電気的に接続し、続いて、図１１（ｇ）に示すようにベース基板３１の上記一表面側にＩＣチップ２０と音響センサチップ１０との積層構造を囲みボンディングワイヤ１９を封止する封止樹脂（例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂など）からなる封止部９５を設ける。

次に、図１１（ｈ）に示すようにベース基板３１のシールド用導体パターン３１ｂ上に導電性接着剤６１を塗布してから、図１１（ｉ）に示すようにシールドケース３２を導電性接着剤６１によりベース基板３１に接着することで音響センサが完成する。

実施形態１の音響センサを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略分解斜視図である。同上における音響センサチップを示し、（ａ）は一部破断した概略斜視図、（ｂ）は概略断面図である。同上の音響センサの製造方法の説明図である。同上の他の構成例の概略分解斜視図である。実施形態２の音響センサの製造方法の説明図である。実施形態３の音響センサの製造方法の説明図である。実施形態４の音響センサの製造方法の説明図である。参考例１の音響センサの製造方法の説明図である。参考例２の音響センサの製造方法の説明図である。参考例３の音響センサの製造方法の説明図である。参考例４の音響センサの製造方法の説明図である。従来例を示す概略断面図である。

符号の説明

１０音響センサチップ
１１支持部
１２振動板部
１３スペーサ部
１４背板部
１５排気孔
１６空間
２０ＩＣチップ
３０パッケージ
３１ベース基板
３２シールドケース
３３音波導入部
３４キャビティ

Claims

ダイヤフラム状の振動板部に背板部が対向配置され振動板部に設けられた可動電極と背板部に設けられた固定電極とでコンデンサが形成された静電容量型の音響センサチップと、音響センサチップと協働するＩＣチップと、音響センサチップとＩＣチップとを収納するパッケージとを備え、音響センサチップは、振動板部の受波面がパッケージの音波導入部に臨む形でパッケージに実装され、ＩＣチップは、音響センサチップの背板部における振動板部側とは反対側に対向配置され、且つ、振動板部における背板部側の空間とパッケージの内部空間であるキャビティとが連通する形で音響センサチップに接合されてなることを特徴とする音響センサ。
前記音響センサチップと前記ＩＣチップとは両者の間の距離を規定するスペーサ用の粒子を混合した接着剤により接合されてなることを特徴とする請求項１記載の音響センサ。
前記音響センサチップと前記ＩＣチップとは互いの対向面の少なくとも一方から突設された突起部を介して接合されてなることを特徴とする請求項１記載の音響センサ。
前記音響センサチップと前記ＩＣチップとは互いの対向面の少なくとも一方に形成したバンプを介して接合されてなることを特徴とする請求項１記載の音響センサ。
前記パッケージは、前記音波導入部を有し一表面側に前記音響センサチップが実装されるベース基板と、ベース基板の前記一表面側にベース基板との間に前記音響センサチップおよび前記ＩＣチップを収納し前記キャビティが形成される形で封着されるシールドケースとで構成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の音響センサ。