JP2008294733A - Microphone element mounting board and microphone device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロホン素子を搭載するためのマイクロホン素子搭載基板、およびこれを用いたマイクロホン装置に関するものである。 The present invention relates to a microphone element mounting substrate for mounting a microphone element, and a microphone device using the same.
近年、携帯電話や自動車電話等の通信機器、または半導体メモリを用いた小型ICレコーダー等の情報機器等の電子機器において、入力された音を電気信号として出力することが可能なマイクロホン装置が広く使用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, microphone devices that can output input sound as an electrical signal have been widely used in communication devices such as mobile phones and automobile phones, or electronic devices such as information devices such as small IC recorders using semiconductor memories. Has been.
このようなマイクロホン装置は、図3に示すように、主として入力された音を電気信号として出力するマイクロホン素子303と、このマイクロホン素子303を収納するための搭載領域302を有する基部305および基部305の上部に形成される枠部304からなる基板301と、搭載領域302を閉塞するキャップ306とから構成されている。
As shown in FIG. 3, such a microphone device includes a microphone element 303 that mainly outputs input sound as an electrical signal, and a
また、マイクロホン装置としての感度を向上させるために、マイクロホン素子303の搭載領域302に空洞部(図示せず)を設け、この空洞部とマイクロホン素子303に形成された音孔を連通させて空洞部での共鳴による音響効果を得ることにより、音307の変換効率を高めた効率の良いマイクロホン装置が提案されている。空洞部は、例えば、搭載領域302の下方の基部305内に3層の絶縁層を積層することにより形成することができる。この場合、基部305の底面となる下層の絶縁層の上側に、空洞部となる大きな開口部を有する中間層の絶縁層を積層し、さらに音孔と連通するように小さな開口部を有する上層の絶縁層を積層することにより、空洞部と開口部が連通する基板301が形成される。開口部は平面視でマイクロホン素子303が搭載されない箇所に空洞部と連通するように形成される。外部から進入した音307はマイクロホン素子303に形成された音孔を通過し、空洞部で共鳴による音響効果を得て搭載領域302の上方空間に広がり、その結果、マイクロホン素子303の検知部で良好に音を検知することができる。
しかしながら、従来のマイクロホン装置は、基部の底面となる下層の絶縁層の上側に、空洞部となる大きな開口部を有する中間層の絶縁層を積層し、さらに音孔と連通するように小さな開口部を有する上層の絶縁層を積層するという構造上、上層の絶縁層の開口部の周囲における強度が不足するために、積層・加圧等により、搭載領域が変形する可能性があった。その結果、マイクロホン素子を搭載した際、空洞部の開口とマイクロホン素子の音孔との距離がばらつきやすくなり、良好に音を検知することができないという問題点があった。 However, in the conventional microphone device, an insulating layer of an intermediate layer having a large opening serving as a cavity is laminated on the lower insulating layer serving as a bottom surface of the base, and a small opening so as to communicate with the sound hole. Due to the structure in which the upper insulating layer having the upper layer is laminated, the strength around the opening of the upper insulating layer is insufficient, so that the mounting region may be deformed by lamination, pressurization, or the like. As a result, when the microphone element is mounted, there is a problem that the distance between the opening of the cavity and the sound hole of the microphone element tends to vary, and sound cannot be detected satisfactorily.
また、基板の露出した面に形成される配線導体にニッケルめっき層や金めっき層を被着するために、マイクロホン素子搭載基板をめっき液中に浸漬した場合、この空洞部に侵入しためっき液を排出・洗浄することが難しいという問題点があった。めっき液はニッケル等の金属化合物を溶解したものであり、このめっき液がマイクロホン素子搭載基板の凹部内に残留すると、配線導体が腐食する場合があり、マイクロホン素子等を搭載する際に接続不良が発生したり、マイクロホン装置が動作不良となる可能性があった。 In addition, in order to deposit a nickel plating layer or a gold plating layer on the wiring conductor formed on the exposed surface of the substrate, when the microphone element mounting substrate is immersed in a plating solution, the plating solution that has penetrated into the cavity is removed. There was a problem that it was difficult to discharge and clean. The plating solution is a solution of nickel or other metal compound. If this plating solution remains in the recess of the microphone element mounting substrate, the wiring conductor may be corroded, and connection failure occurs when the microphone element is mounted. May occur or the microphone device may malfunction.
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、空洞部が形成されたマイクロホン素子搭載基板において、搭載領域の平坦性を良好にできるとともに、基板をめっき液中に浸漬した場合に、空洞部に侵入しためっき液の排出を良好なものとして洗浄性を向上することが可能であり、マイクロホン素子の搭載性、配線導体間の電気的接続性に優れたマイクロホン素子搭載基板を提供することにある。 The present invention was devised in view of the above circumstances, and its purpose is to improve the flatness of the mounting region in the microphone element mounting substrate in which the cavity is formed, and immerse the substrate in the plating solution. In this case, it is possible to improve the washability by improving the drainage of the plating solution that has entered the cavity, and the microphone element mounting substrate having excellent microphone element mounting properties and electrical connection between wiring conductors. Is to provide.
本発明のマイクロホン素子搭載基板は、搭載領域に凹部を有するとともに、該凹部を塞いで前記基板との間に空洞部を形成するように板部材が接合されており、該板部材は、前記空洞部につながる開口部が形成されていることを特徴とする。 The microphone element mounting substrate of the present invention has a recess in the mounting region, and a plate member is bonded so as to close the recess and form a cavity between the substrate and the substrate. An opening connected to the portion is formed.
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、前記板部材の前記空洞部側の主面が、前記基板の前記板部材周囲の主面よりも前記空洞部側に位置していることを特徴とする。 In the microphone element mounting substrate of the present invention, it is preferable that the main surface of the plate member on the cavity portion side is located on the cavity portion side of the main surface of the substrate around the plate member. Features.
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、前記基板の前記板部材周囲の主面の高さ位置が、前記板部材の厚み方向における両主面の間に位置することを特徴とする。 In the microphone element mounting substrate of the present invention, preferably, the height position of the main surface around the plate member of the substrate is located between both main surfaces in the thickness direction of the plate member. .
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、前記基板は、前記凹部の開口周縁部が内側に突出した突出部を有していることを特徴とする。 The microphone element mounting substrate of the present invention is preferably characterized in that the substrate has a protruding portion in which an opening peripheral edge of the recess protrudes inward.
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、前記板部材の上面の算術平均粗さが下面の算術平均粗さよりも大きいことを特徴とする。 In the microphone element mounting substrate of the present invention, preferably, the arithmetic average roughness of the upper surface of the plate member is larger than the arithmetic average roughness of the lower surface.
本発明のマイクロホン装置は、上記のいずれかに記載のマイクロホン素子搭載基板の前記板部材の主面に、音孔を有するマイクロホン素子を前記開口部と前記音孔とが連通するように搭載したことを特徴とする。 In the microphone device of the present invention, a microphone element having a sound hole is mounted on the main surface of the plate member of the microphone element mounting substrate according to any one of the above so that the opening and the sound hole communicate with each other. It is characterized by.
また、本発明のマイクロホン装置は、好ましくは、上記のいずれかに記載のマイクロホン素子搭載基板の前記基板の前記板部材周囲の主面に、音孔を有するマイクロホン素子を前記開口部と前記音孔とが連通するように搭載したことを特徴とする。 In the microphone device of the present invention, preferably, a microphone element having a sound hole is formed on the main surface around the plate member of the substrate of the microphone element mounting substrate described in any of the above, and the opening and the sound hole. It is mounted so as to communicate with each other.
また、本発明のマイクロホン装置は、好ましくは、平面透視して前記開口部の外形が前記音孔の外形と大きさが異なることを特徴とする。 In addition, the microphone device of the present invention is preferably characterized in that the external shape of the opening is different from the external shape of the sound hole in a plan view.
本発明のマイクロホン素子搭載基板は、搭載領域に凹部を有するとともに、凹部を塞いで基板との間に空洞部を形成するように板部材が接合されており、板部材は、空洞部につながる開口部が形成されていることから、マイクロホン素子を搭載する搭載領域を板部材で形成することにより、搭載領域の平坦性を良好なものとすることができる。その結果、マイクロホン素子を搭載した際、空洞部の開口とマイクロホン素子の音孔との距離のばらつきを小さくすることができ、良好に音を検知することができる。 The microphone element mounting substrate of the present invention has a recess in the mounting region, and a plate member is joined so as to close the recess and form a cavity with the substrate. The plate member has an opening connected to the cavity. Since the portion is formed, the flatness of the mounting region can be improved by forming the mounting region on which the microphone element is mounted with a plate member. As a result, when the microphone element is mounted, variation in the distance between the opening of the cavity and the sound hole of the microphone element can be reduced, and sound can be detected satisfactorily.
また、基板の露出した面に形成される配線導体にめっき層を被着する際に、板部材が接合される前の空洞部の開口を広くできることから、空洞部に浸入しためっき液の排出性を向上するができる。 In addition, when the plating layer is deposited on the wiring conductor formed on the exposed surface of the substrate, the opening of the cavity before the plate member is joined can be widened, so that the plating solution that has entered the cavity can be discharged. Can be improved.
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、前記板部材の前記空洞部側の主面が、前記基板の前記板部材周囲の主面よりも前記空洞部側に位置していることから、空洞部上に板部材を接合しても板部材の厚みの一部が基板の厚みの一部と重なるように接合されるため、板部材を基板に精度良く、かつ強固に接合できる。 In the microphone element mounting substrate of the present invention, preferably, the main surface of the plate member on the cavity portion side is located on the cavity portion side with respect to the main surface of the substrate around the plate member. Even if the plate member is bonded onto the cavity, the plate member is bonded so that a part of the thickness of the plate member overlaps with a part of the thickness of the substrate.
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、前記基板の前記板部材周囲の主面の高さ位置が、板部材の厚み方向における両主面の間に位置することから、マイクロホン素子を基板の板部材周囲の主面に板部材を覆うように搭載することによって、マイクロホン素子の下面と板部材の上面との間隔を近いものとすることができ、マイクロホン素子と板部材との隙間を最小限とすることが可能となり、連通する音孔からの音漏れを抑制できる。 In the microphone element mounting substrate of the present invention, preferably, the height position of the main surface around the plate member of the substrate is located between both main surfaces in the thickness direction of the plate member. By mounting the board member on the main surface around the board member so as to cover the board member, the distance between the lower surface of the microphone element and the upper surface of the plate member can be reduced, and the gap between the microphone element and the plate member is reduced. It is possible to minimize the sound leakage from the communicating sound hole.
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、基板は、凹部の開口周縁部が内側に突出した突出部を有していることから、突出部により板部材を良好に保持できる。また、板部材の下面と開口部の周辺の接合面積が広くなるために、板部材を基板に強固に接合できる。 In the microphone element mounting substrate of the present invention, it is preferable that the substrate has a protruding portion in which the opening peripheral edge portion of the concave portion protrudes inward, so that the plate member can be favorably held by the protruding portion. Further, since the bonding area around the lower surface of the plate member and the opening is increased, the plate member can be firmly bonded to the substrate.
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、板部材の上面の算術平均粗さが下面の算術平均粗さよりも大きいことから、板部材の主面に直接マイクロホン素子を搭載する場合において、搭載領域となる板部材にマイクロホン素子を接合材により接合する際に、板部材とマイクロホン素子との接合を良好なものとすることができ、接合強度を強固なものとすることかできる。 Further, the microphone element mounting substrate of the present invention preferably has an arithmetic average roughness of the upper surface of the plate member larger than that of the lower surface, so that when the microphone element is directly mounted on the main surface of the plate member, When the microphone element is bonded to the plate member serving as the mounting region with the bonding material, the bonding between the plate member and the microphone element can be improved, and the bonding strength can be increased.
本発明のマイクロホン装置は、上記のいずれかに記載のマイクロホン素子搭載基板の板部材の主面に、音孔を有するマイクロホン素子を開口部と音孔とが連通するように搭載したことから、マイクロホン素子搭載基板を製造する際に、積層・加圧等により搭載領域の周辺の平坦性が悪化したとしても板部材の平坦性が確保されていることから、マイクロホン素子の搭載領域への搭載性を良好なものとすることができるとともにマイクロホン素子を搭載した際、空洞部の開口とマイクロホン素子の音孔との距離のばらつきを小さくすることができ、良好に音を検知することができる。 In the microphone device of the present invention, a microphone element having a sound hole is mounted on the main surface of the plate member of the microphone element mounting substrate described above so that the opening and the sound hole communicate with each other. When manufacturing the element mounting substrate, even if the flatness around the mounting area deteriorates due to lamination, pressurization, etc., the flatness of the plate member is ensured. When the microphone element is mounted, the variation in the distance between the cavity opening and the sound hole of the microphone element can be reduced, and sound can be detected well.
また、本発明のマイクロホン装置は、好ましくは、上記のいずれかに記載のマイクロホン素子搭載基板の前記基板の前記板部材周囲の主面に、音孔を有するマイクロホン素子を開口部と音孔とが連通するように搭載したことから、板部材の開口とマイクロホン素子の音孔とを接近した状態で、かつばらつきの少ない間隔で連通させることができ、空洞部で共鳴させた音を効率よく、かつ安定して検出することができる。 In the microphone device of the present invention, preferably, a microphone element having a sound hole is provided on a principal surface around the plate member of the substrate of the microphone element mounting substrate according to any one of the above, and an opening and a sound hole are provided. Since it is mounted so as to communicate with each other, the opening of the plate member and the sound hole of the microphone element can be communicated with each other at intervals with little variation, and the sound resonated in the cavity can be efficiently and It can be detected stably.
また、本発明のマイクロホン装置は、好ましくは、平面透視して開口部の外形が音孔の外形と大きさが異なることから、マイクロホン素子を搭載領域へ搭載する際に位置ずれが発生したとしても、平面視でマイクロホン素子の音孔の一部が開口部の一部と重なって連通する孔の開口が狭くなることを抑制することができる。 Further, the microphone device of the present invention is preferably configured so that a positional deviation occurs when the microphone element is mounted on the mounting region because the outer shape of the opening portion is different from the outer shape of the sound hole in a plan view. In addition, it is possible to suppress the opening of the hole communicating with a part of the sound hole of the microphone element overlapping with a part of the opening in a plan view.
以下、本発明のマイクロホン搭載基板およびマイクロホン装置の実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a microphone mounting substrate and a microphone device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1(a)は本発明のマイクロホン素子搭載基板を用いたマイクロホン装置の実施の形態の一例を示す平面図であり、図1(b)は、図1(a)のX−X´線における断面図である。なお、図1はキャップが接合された状態をわかり易くするためにキャップを透視した構造を示しており、キャップの位置を破線で示している。さらに、図2に同様にして本発明の他のマイクロホン素子搭載基板を用いたマイクロホン装置の実施の形態の一例を示す。図1と図2に示した記号は、判り易いように同一の記号としている。 FIG. 1A is a plan view showing an example of an embodiment of a microphone device using a microphone element mounting substrate of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. It is sectional drawing. FIG. 1 shows a structure seen through the cap in order to make it easy to understand the state in which the cap is joined, and the position of the cap is indicated by a broken line. Further, FIG. 2 shows an example of an embodiment of a microphone device using another microphone element mounting substrate of the present invention in the same manner. The symbols shown in FIG. 1 and FIG. 2 are the same symbols for easy understanding.
図1(a)および図1(b)において、101は基板、102は搭載領域、103はマイクロホン素子、104は凹部、105はキャップ、107はキャップ105に形成された音孔、108はマイクロホン素子103に形成された音孔である。また、マイクロホン素子103の下部には空洞部115が形成されており、この空洞部115を塞ぐようにして板部材112が接合材111等により固定されている。なお、板部材112は、空洞部115につながる開口部109が形成されている。さらに、音孔108と開口部109は上下方向に連通するように上下に配置されている。
1A and 1B, 101 is a substrate, 102 is a mounting area, 103 is a microphone element, 104 is a recess, 105 is a cap, 107 is a sound hole formed in the
本実施例において基板101は、マイクロホン素子103が搭載される基部116とキャップ105が被覆される枠部117を具備しており、マイクロホン素子103を収納するための搭載領域102が形成されている。その形状は、例えば直方体状をなし、上面に凹部状の搭載領域102を備える形状である。
In this embodiment, the
また、基板101の搭載領域102の周辺から下面に配線導体(図示せず)が導出されており、この配線導体のうち、搭載領域102の周辺に露出した部位にマイクロホン素子103の電極が半田からなるバンプ122やボンディングワイヤ123等を介して接続される。
In addition, a wiring conductor (not shown) is led out from the periphery of the mounting
配線導体は、タングステン,モリブデン,銅,銀等の金属材料から成り、メタライズ層やめっき層等の形態で形成される。配線導体は、例えば、タングステンのメタライズ層から成る場合であれば、タングステン粉末に有機溶剤、バインダーを添加して作製した金属ペーストを、基板101となる絶縁層に所定パターンで印刷しておくことにより形成される。
The wiring conductor is made of a metal material such as tungsten, molybdenum, copper, or silver, and is formed in the form of a metallized layer, a plating layer, or the like. For example, if the wiring conductor is made of a metallized layer of tungsten, a metal paste produced by adding an organic solvent and a binder to tungsten powder is printed in a predetermined pattern on the insulating layer to be the
また、空洞部115は、例えば基部116を構成する積層体を4層構造として、空洞部115が形成されない第1の絶縁層118と、空洞部115となる孔が形成された第2の絶縁層119と、空洞部115となる孔が形成され板部材112の下面と接合される第3の絶縁層120と、板部材112が挿入される孔が形成され板部材112の側面と接合される第4の絶縁層121を順次積層することにより形成される。さらに、枠部117となる枠状の絶縁層を基部116となる積層体に積層することにより、上面に凹部状の搭載領域102を備えるマイクロホン素子搭載基板が形成される。
The
基板101の露出した面に形成される配線導体(図示せず)には、めっき層が被着されている。配線導体や外部端子電極114等の露出表面には、例えば1〜10μm程度の厚みのニッケルめっき層と0.1〜3μm程度の厚みの金めっき層とが順次被着されているのがよい。これにより、配線導体や外部端子電極114等の酸化を効果的に防止することができるとともに、配線導体に対するボンディングワイヤの接続性や半田の濡れ性等を向上させることができ、電気的接続の信頼性を向上させることができる。
A plating layer is attached to a wiring conductor (not shown) formed on the exposed surface of the
本実施形態において、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、基板101が、搭載領域102に凹部104を有するとともに、凹部104を塞いで基板101との間に空洞部115を形成するように板部材112が接合されており、板部材112は、空洞部115につながる開口部109が形成されている。このような構造としたことから、搭載領域102の平坦性を良好なものとすることができる。その結果、マイクロホン素子103を搭載した際、空洞部115の開口とマイクロホン素子103の音孔との距離のばらつきを小さくすることができ、良好に音を検知することができる。つまり、従来のように開口部を有する第4の絶縁層121で凹部104を覆うように空洞部115を形成した場合、開口部周囲において強度不足となり積層・加工等によって第4の絶縁層121が変形しやすかったが、本発明の構成とすることにより、平坦性を確保することができる。よって、マイクロホン素子103の搭載性を良好とすることができるとともに、マイクロホン素子103の下面と搭載領域102の上面(図1の場合、板部材112の上面)との距離を所望のものとすることができる。
In this embodiment, the microphone element mounting substrate of the present invention has a
この基板101は、例えば酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミックス焼結体等のセラミックス材料から成る複数の絶縁層が積層されて形成されている。基板101は、厚みが0.1〜0.5mm程度の平板状や枠状の複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより形成される。空洞部115は、音106を内部に進入させて共鳴により、増幅するためのものである。このような空洞部115は平面透視して板部材112よりも大きな外形を有している。
The
また、基板101の露出した面に形成される配線導体にめっき層を被着する際に、板部材112が接合される前の空洞部115の開口を広くできることから、空洞部115に浸入しためっき液の排出性を向上することができる。このようなめっき層は、例えば、基板101となる配線基板領域が縦横に配列形成された母基板(図示せず)を作製し、この母基板の外周部に枠状のめっき導通用パターンを形成してめっき導通用パターンをめっき用治具で保持してめっき液に浸漬し、さらにめっき液中で治具の端子からめっき導通用パターンを経由して配線導体や外部端子電極114等に電流を供給するパネルめっき工法により形成される。この際、母基板をめっき液中に浸漬することにより基部116に形成された空洞部115にもめっき液が浸入するが、めっきを被着する前の基板101には板部材112が接合されておらず、空洞部115の開口を広くできることから、めっき工程が終了した後に空洞部115に浸入しためっき液の排出性を向上させることが可能となる。なお、めっきの最終工程には洗浄工程および乾燥工程があり、空洞部115に浸入しためっき液の排出性がよいことにより、洗浄液のめっき液による汚染や、洗浄不足によるシミ(めっき液の残渣)の発生を抑制する効果もある。このような効果により、配線導体が腐食することを抑制して、マイクロホン素子103等を搭載する際に接続不良が発生したり、マイクロホン装置が動作不良となる可能性を低減することができる。
Further, when the plating layer is applied to the wiring conductor formed on the exposed surface of the
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、板部材112の空洞部115側の主面が、板部材112の周囲の基板101の主面(すなわち、基板101の主面の板部材112の外周に沿った部位)よりも空洞部115側に位置していることを特徴とする。このような構造としたことから、空洞部115上に板部材112を接合しても板部材112の厚みの一部が基板101の厚みの一部と重なるように接合されるため、板部材112を基板101に精度良く、かつ強固に接合できる。
In the microphone element mounting substrate of the present invention, preferably, the main surface of the
また、空洞部115側に位置する板部材112の主面の高さ位置を調整することにより空洞部115の容積を容易に調整することができることから、最適な音響効果が得られる空洞部115を形成することができる。例えば、搭載領域102に接合する板部材112の下側を空洞部115に挿入するように突出させて空洞部115の容積を減少させたり、板部材112の下側にさらに窪み部を形成することで空洞部115の容積を増加させたりすることができる。
Further, since the volume of the
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、板部材112の周囲の基板101の主面の高さ位置が、板部材112の厚み方向における両主面の間に位置することを特徴とする。このような構造としたことから、図1,図2に示されるようにマイクロホン素子103を基板101の板部材112周囲の主面に板部材112を覆うように搭載することによって、マイクロホン素子103の下面と板部材112の上面との間隔を近いものとすることができる。その結果、マイクロホン素子103と板部材112との隙間を最小限とすることが可能となり、連通する音孔107、108の隙間からの音漏れを抑制できる。マイクロホン素子103を搭載領域102に搭載する場合、搭載領域102のマイクロホン素子103の下面と向い合う面に半田からなるバンプ122が接合された複数の配線導体を形成しておき、マイクロホン素子103の下面に形成される端子電極をこの配線導体にバンプ122により電気的・機械的に接合することができる。
The microphone element mounting substrate of the present invention is preferably characterized in that the height position of the main surface of the
このとき、例えば接合後のバンプ122の高さが50μmである場合、板部材112の上面の高さ位置を、板部材112の周囲の基板101の主面の高さ位置よりも30μm程度高くすることにより、マイクロホン素子103の下面と板部材112の上面との間隔をより小さくすることができ、連通する音孔107、108の隙間からの音漏れを抑制できる。
At this time, for example, when the height of the bump 122 after bonding is 50 μm, the height position of the upper surface of the
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、基板101は、凹部104の開口周縁部が内側に突出した突出部113を有していることを特徴とする。このような構造としたことから、突出部113により板部材112を良好に保持できる。また、板部材112の下面と開口部109の周辺の接合面積が広くなるために、板部材112を基板101に強固に接合できる。
The microphone element mounting substrate of the present invention is preferably characterized in that the
ここで、板部材112を搭載領域102の凹部104を塞ぐように固定する接合材111としては、音孔108から浸入する音106の振動を吸収し難いように、硬質の樹脂、例えば、エポキシ樹脂等により接合することが望ましい。さらに、板部材112がセラミック等の無機質で構成される場合は、低融点ガラス等のさらに硬質の接合材により板部材112を接合することもできる。この場合、音孔108から浸入する音106の振動が接合材111のガラスには、さらに吸収され難い構造となることから好ましい。
Here, as the bonding material 111 for fixing the
また、本発明のマイクロホン素子搭載基板は、好ましくは、板部材112の上面の算術平均粗さが下面の算術平均粗さよりも大きいことを特徴とする。このような構造としたことから、板部材112の主面に直接マイクロホン素子103を搭載する場合において、搭載領域102となる板部材112にマイクロホン素子103を樹脂等のバンプ122により接合する際に、板部材112とマイクロホン素子103との接合を良好なものとすることができ、接合強度を強固なものとすることかできる。なお、板部材112の下面については、空洞部115内の音が吸収されるのを抑制するという観点からは、算術平均粗さが小さい方がよいため、板部材112の上面の算術平均粗さが下面の算術平均粗さよりも大きいことが好ましい。
The microphone element mounting substrate of the present invention is preferably characterized in that the arithmetic average roughness of the upper surface of the
例えば、板部材112の上面において微細な凹凸形状が形成されるように、ブラスト処理を行ったり、粒子の粗い粒を含んだ樹脂ペーストを塗布することにより、板部材112の上面の算術平均粗さが下面の算術平均粗さよりも大きくなるように形成することができる。板部材112の上面に微細な凹凸形状が形成されることにより、板部材112の主面に直接マイクロホン素子103を搭載する際に、この微細な凹凸形状の間に接合材である樹脂が入り込んでマイクロホン素子103と板部材112との機械的強度が向上する。その他の方法としては、板部材112を製造する過程で当初から板部材112の上面の算術平均粗さが下面の算術平均粗さよりも大きいように一体的に成形しておけば、製造工程を簡略化することができる。
For example, the arithmetic average roughness of the upper surface of the
本発明のマイクロホン装置は、上記のいずれかに記載のマイクロホン素子搭載基板の板部材112の主面に、音孔108を有するマイクロホン素子103を開口部109と音孔108とが連通するように搭載したことを特徴とする。すなわち、板部材112の主面にマイクロホン素子103を接合し、ボンディングワイヤでマイクロホン素子103の電極と基板101に形成した配線導体とを電気的に接続するか、あるいは板部材112にも配線導体を形成し、この配線導体に半田等でマイクロホン素子103を電気的に接続してもよい。このような構造としたことから、マイクロホン素子搭載基板を製造する際に、積層・加圧等により搭載領域102の周辺の平坦性が悪化したとしても板部材112の平坦性が確保される。その結果、マイクロホン素子103の搭載領域102への搭載性を良好なものとすることができるとともにマイクロホン素子103を搭載した際、空洞部115の開口とマイクロホン素子103の音孔との距離のばらつきを小さくすることができ、良好に音を検知することができる。
In the microphone device of the present invention, the
例えば、マイクロホン素子103がMEMS(Micro−electromechanical System)からなるシリコンタイプであれば、非常に薄いシリコンからなる振動膜をフォトエッチングや蒸着等により製作しておき、この振動膜を音圧センサー(検知部)として利用し、振動膜の動きを静電容量の変化として捉える構造である。本構造のように、マイクロホン素子搭載基板の搭載領域102に、音孔108を有するマイクロホン素子103を開口部109と音孔108とが連通するように搭載したことから、音108が空洞部115での共鳴によって増幅された後、音孔108を中心にほぼ均等にマイクロホン素子103の振動膜に音圧が作用することとなり、音106の振動を振動膜に伝達して効率良く振動膜の動きを静電容量の変化として捉えることができる。
For example, if the
また、本発明のマイクロホン装置の構成によれば、マイクロホン装置が小型化して基板101の搭載領域102の面積が小さくなっても、マイクロホン素子103の下側に空洞部115を良好に形成できることから、空洞部115による音響効果を得られる効率の良い小型のマイクロホン装置を実現できる。
Further, according to the configuration of the microphone device of the present invention, the
また、空洞部115の外周形状は、空洞部115となるそれぞれの絶縁層の加工性を考慮して曲線状に加工されていることが望ましい。さらに、空洞部115の容積は、外部からの音106により効果的に音響効果を得るためにマイクロホン素子103に形成された音孔108の容積の2〜4倍程度となるように形成されるのが好ましい。
また、本発明のマイクロホン装置は、好ましくは、図1、図2に示すように、上記のいずれかに記載のマイクロホン素子搭載基板の板部材112の周囲の基板101の主面に、音孔108を有するマイクロホン素子103を開口部109と音孔108とが連通するように搭載したことを特徴とする。すなわち、マイクロホン素子103は板部材112の上方に位置し、板部材112よりも外側においてマイクロホン素子103と基板101とが接続されている。このような構造としたことから、板部材112の開口とマイクロホン素子103の音孔108とを接近した状態で、かつばらつきの少ない間隔で連通させることができ、空洞部115で共鳴させた音を効率よく、かつ安定して検出することができる。
In addition, it is desirable that the outer peripheral shape of the
In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, the microphone device of the present invention preferably has a
マイクロホン素子103と基板101との電気的接続手段としては、例えば、半田や導電性樹脂からなるバンプ122やボンディングワイヤ123により行われる。また、マイクロホン素子103を基板101に固定する際は、マイクロホン素子の外周部と基板101の搭載部102に形成された凹部104の周辺を半田や熱硬化性樹脂等からなるバンプ112で固定することにより、マイクロホン素子103の下面と板部材112の上面が隣接したマイクロホン装置となる。
As an electrical connection means between the
また、本発明のマイクロホン装置は、好ましくは、平面透視して開口部109の外形が音孔108の外形と大きさが異なることを特徴とする。このような構造としたことから、マイクロホン素子103を搭載領域102へ搭載する際に位置ずれが発生したとしても、平面視でマイクロホン素子103の音孔108の一部が開口部109の一部と重なって連通する孔の開口が狭くなることを抑制することができる。
In addition, the microphone device of the present invention is preferably characterized in that the external shape of the
例えば、マイクロホン装置に搭載されるマイクロホン素子103の音孔108の開口径を1.0mmとし、さらに基部116に形成される開口部109の開口径を1.2mmとすれば、マイクロホン素子103を搭載領域102へ搭載する際の位置ずれが理論上0.1mm以内であれば、マイクロホン素子103の音孔108の一部が開口部109の一部と重なることはなく、連通する孔の開口は一定に保たれることになる。
For example, if the opening diameter of the
なお、マイクロホン素子103が搭載されたマイクロホン装置において、キャップ105に形成された音孔107からの異物やダストの進入を防止するために、例えば不織布からなるクロスや細かい金属メッシュ等からなる防塵板110等を音孔107の上方または下方に設けることが好ましい。
In the microphone device in which the
さらに、基板101の下面の外周部には複数の外部端子電極114が形成されている。外部端子電極114は、搭載領域102から導出された配線導体(図示せず)と電気的に接続されている。外部端子電極114を外部回路基板(図示せず)の実装パッドに半田や導電性接着剤等の導電性接合材を介して接合することにより、マイクロホン装置と外部回路基板とが電気的、機械的に接続される。また、マイクロホン素子103が、配線導体および外部端子電極114、および実装パッドを介して外部回路基板の電気回路と電気的に接続されることになる。
Further, a plurality of external terminal electrodes 114 are formed on the outer peripheral portion of the lower surface of the
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に変形できる。例えば、上述の例では基板101の形状を直方体形状としたが、円柱形状、楕円形状等としてもよい。また、空洞部115が形成される基部116を4層構造としたが、5層以上の絶縁層から構成してもよい。
In addition, this invention is not limited to the example of above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can deform | transform into various forms. For example, in the above example, the shape of the
さらに、搭載領域102に搭載される部品はマイクロホン素子103しか示していないが、マイクロホン装置としての特性の最適化のために、マイクロホン素子103以外に駆動用の半導体素子やチップコンデンサ等が同様に搭載されていても良い。
Furthermore, although only the
さらに、図1、図2ではマイクロホン素子103の搭載位置を板部材の周辺における基板上としたが、広面積の板部材103を使用する場合、配線導体が形成された板部材103上にマイクロホン素子103を搭載しておき、板部材を中継接続基板として作用するように凹部104を塞いで基板101に接合されていても良い。
Further, in FIG. 1 and FIG. 2, the mounting position of the
101・・・・・基板
102・・・・・搭載領域
103・・・・・マイクロホン素子
104・・・・・凹部
107・・・・・音孔(キャップ)
108・・・・・音孔(マイクロホン素子)
109・・・・・開口部
112・・・・・板部材
113・・・・・突出部
115・・・・・空洞部
101...
108 ... Sound hole (microphone element)
109 ... opening 112 ...
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JP2007137914A JP2008294733A (en) | 2007-05-24 | 2007-05-24 | Microphone element mounting board and microphone device |
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KR101819388B1 (en) | 2016-12-19 | 2018-01-16 | 주식회사 포스코 | Self diagnostic microphone apparatus having enforced protection function from water and dust |
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2007
- 2007-05-24 JP JP2007137914A patent/JP2008294733A/en active Pending
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