JP2009055082A - マイクロフォンパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロフォンパッケージにおいて検出される音響の質の低下を防止できるようにする。
【解決手段】音響を検出するマイクロフォンチップ７及び該マイクロフォンチップ７を駆動制御する制御回路部９を有する音響検出ユニット５と、マイクロフォンチップ７及び制御回路部９を搭載する搭載面３ｂ、並びに、音響検出ユニット５を囲繞するように搭載面３ｂから音響検出ユニット５よりも上方に突出する環状の側壁部２７を有する箱型基板２１と、搭載面３ｂの上方を覆うように側壁部２７の上端面２７ａに配されて、箱型基板２１と共に中空の空洞部Ｓを形成する蓋体２３と、を備え、箱型基板２１及び蓋体２３の一方に空洞部Ｓを外方に連通させる音響孔３ａを形成し、蓋体２３に、その内面２３ｂから空洞部Ｓ内に向けて上端面２７ａの下方側まで突出する突出部２９を設けたマイクロフォンパッケージ１を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、マイクロフォンパッケージに関する。

従来、マイクロフォンパッケージは、例えば特許文献１のように、中空の空洞部を形成したハウジング内の搭載面に、音響を検出するマイクロフォンチップやこれを制御するＬＳＩチップを搭載して構成されている。また、ハウジングには空洞部を外方に連通させる音響孔が形成されている。
特表２００４−５３７１８２号公報

ところで、中空の空洞部及び音響孔を有するハウジングでは、音響孔の周辺においてヘルムホルツの共鳴が発生するが、上記共鳴に基づくマイクロフォンパッケージの共振周波数が可聴領域内にある場合には、マイクロフォンチップにおいて検出する音響の質が低下するという問題がある。

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、共振周波数に基づく音質の低下を防止して、所望の音響特性が得られるマイクロフォンパッケージを提供することを目的としている。

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。
本発明のマイクロフォンパッケージは、音響を検出するマイクロフォンチップ及び該マイクロフォンチップを駆動制御する制御回路部を有する音響検出ユニットと、前記マイクロフォンチップ及び前記制御回路部を搭載する搭載面、並びに、前記音響検出ユニットを囲繞するように前記搭載面から前記音響検出ユニットよりも上方に突出する環状の側壁部を有する箱型基板と、前記搭載面の上方を覆うように前記側壁部の上端面に配されて、前記箱型基板と共に中空の空洞部を形成する蓋体と、を備え、前記箱型基板及び前記蓋体の一方に前記空洞部を外方に連通させる音響孔が形成され、前記蓋体に、その内面から前記空洞部内に向けて突出する突出部が設けられていることを特徴とする。

この発明に係るマイクロフォンパッケージによれば、蓋体に突出部を設けることにより、空洞部の容積を容易に小さくすることができる。そして、音響孔の大きさが一定である場合、マイクロフォンパッケージの共振周波数は、空洞部の容積が小さい程高くなるため、上記共振周波数を容易に可聴領域の周波数よりも高い周波数に引き上げることが可能となる。

また、前記マイクロフォンパッケージにおいては、前記突出部が、前記蓋体に一体に形成されていてもよい。
さらに、前記マイクロフォンパッケージにおいては、前記突出部が、前記蓋体の外面から前記空洞部に向けて窪むと共に前記蓋体の内面から突出する窪み部からなっていてもよい。

これらの場合には、マイクロフォンパッケージの部品点数を増やすことなく、空洞部の容積を小さくすることができる。また、窪み部は蓋体を変形することで形成できるため、空洞部の容積調整が容易となる。

また、前記マイクロフォンパッケージにおいては、前記窪み部が、前記側壁部の内周面に押し付けられるように環状に形成されていてもよい。
この場合には、窪み部を箱型基板の開口部分に挿入するだけで、蓋体を箱型基板に取り付けることができるため、箱型基板に対する蓋体の位置決めを容易に行うことができる。

さらに、前記マイクロフォンパッケージにおいては、前記突出部が前記蓋体の内面に貼り付けられる吸音材からなっていてもよい。
この場合には、音響孔から空洞部内に入り込んだ音響が突出部において反射しないため、この余分な反射音がマイクロフォンチップにおいて検出されることを防止でき、マイクロフォンパッケージの音質向上をさらに図ることができる。

また、本発明のマイクロフォンパッケージは、音響を検出するマイクロフォンチップ及び該マイクロフォンチップを駆動制御する制御回路部を有する音響検出ユニットと、前記マイクロフォンチップ及び前記制御回路部を搭載する搭載面、並びに、前記音響検出ユニットを囲繞するように前記搭載面から前記音響検出ユニットよりも上方に突出する環状の側壁部を有する箱型基板と、前記搭載面の上方を覆うように前記側壁部の上端面に配されて、前記箱型基板と共に中空の空洞部を形成する蓋体と、を備え、前記搭載面が、前記側壁部を立設する基準搭載面、及び、該基準搭載面との間に段差を有して前記基準搭載面よりも低く位置する窪み搭載面とからなり、前記基準搭載面に、前記マイクロフォンチップ及び前記制御回路部のうち高さ寸法が小さい方を配置し、前記窪み搭載面に、前記マイクロフォンチップ及び前記制御回路部のうち前記搭載面からの高さ寸法が大きい方を配置することを特徴とする。

この発明に係るマイクロフォンパッケージによれば、マイクロフォンチップ及び制御回路部のうち高さ寸法が大きい方に関して、基準搭載面から突出する高さ寸法を小さくすることができるため、側壁部の突出長さを短く設定することが可能となり、結果として、空洞部の容積を小さくすることができる。したがって、上述したように、マイクロフォンパッケージの共振周波数を容易に可聴領域の周波数よりも高い周波数に引き上げることが可能となる。
また、この場合には、側壁部の突出長さを短くできるため、マイクロフォンパッケージの薄型化も図ることができる。

本発明によれば、マイクロフォンパッケージの共振周波数を容易に可聴領域の周波数よりも高い周波数に引き上げることができるため、共振周波数に基づく音質低下を防止して所望の音響特性を得ることが可能となる。

以下、図１を参照して本発明の一実施形態に係る半導体装置について説明する。図１に示すように、この実施形態に係るマイクロフォンパッケージ１は、中空の空洞部Ｓ及びこれを外方に連通させる音響孔３ａを有するハウジング３と、ハウジング３内に設けられて音響を検出するための音響検出ユニット５と、を備えている。
そして、音響検出ユニット５は、ハウジング３内の搭載面３ｂに搭載されたマイクロフォンチップ７及び制御回路部９をワイヤー（電気配線部）１１により電気接続して構成されている。

マイクロフォンチップ７は、厚さ方向に貫通する内孔１３ａを形成してなる支持部１３と、支持部１３の内孔１３ａを覆うように設けられて音響等の圧力変動を振動により検出する音響検出部１５とを備えている。
支持部１３の上面には、ワイヤー１１の一端を接合する電極パッド１３ｂが形成されている。また、音響検出部１５は、支持部１３の内孔１３ａを覆うように設けられた略板状の固定電極１５ａと、固定電極１５ａと支持部１３の厚さ方向に所定の間隔をもって対向配置されて圧力変動に応じて振動するダイヤフラム１５ｂとを備えている。このマイクロフォンチップ７は、音響検出部１５が内孔１３ａを介してハウジング３内の搭載面３ｂに対向するように、不図示のダイボンド材を介して搭載面３ｂに搭載されている。

制御回路部９は、マイクロフォンチップ７を駆動制御するＬＳＩチップ１７と、ＬＳＩチップ１７を封止する樹脂封止部１９とから構成されている。
ＬＳＩチップ１７は、例えばマイクロフォンチップ７からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのＡ／Ｄ変換器、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等を含んで構成されている。このＬＳＩチップ１７の上面には、ワイヤー１１の他端を接合する電極パッド１７ｂが形成されている。そして、ＬＳＩチップ１７は、不図示のダイボンド材を介してハウジング３の搭載面３ｂに搭載されている。また、樹脂封止部１９は、ＬＳＩチップ１７の他にＬＳＩチップ１７とワイヤー１１との接合部分も封止しており、これによってＬＳＩチップ１７及び前記接合部分が保護されている。
なお、以上のように構成された音響検出ユニット５においては、マイクロフォンチップ７とＬＳＩチップ１７との間で上方に湾曲したループ形状をなすワイヤー１１が音響検出ユニット５の構成部品の中で搭載面３ｂから最も高くに位置している。

ハウジング３は、マイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ１７を搭載する箱型基板２１、及び、箱型基板２１と共に空洞部Ｓを形成する蓋体２３を備えている。
箱型基板２１は、例えばセラミック基板等の所謂多層配線基板をなしており、板状に形成されてハウジング３の搭載面３ｂをなす底壁部２５と、音響検出ユニット５を囲繞するように搭載面３ｂから突出する環状の側壁部２７とを備えている。ここで、側壁部２７は、音響検出ユニット５を構成するワイヤー１１よりも上方に突出している。
なお、箱型基板２１がセラミック多層配線基板からなる場合、箱型基板２１の配線部をなす所定パターンの導電路を形成したセラミックシートを複数積層して製造することができる。そして、側壁部２７は、環状に形成されたセラミックシートを積層することで形成することができる。
なお、前述したマイクロフォンチップ７及び制御回路部９は、箱型基板２１の側壁部２７の内周面との間に隙間をあけて配されている。

蓋体２３は、例えば銅材等の導電性板材によって形成されており、箱型基板２１の搭載面３ｂ及び音響検出ユニット５の上方を覆うように側壁部２７の上端面２７ａに配されている。すなわち、蓋体２３は、箱型基板２１の開口部分を閉塞することで箱型基板２１と共に中空の空洞部Ｓを形成している。
この蓋体２３には、その外面２３ａから空洞部Ｓ内に向けて窪むと共に内面２３ｂから空洞部Ｓ内に向けて側壁部２７の上端面２７ａの下方側に突出する窪み部（突出部）２９が形成されている。この窪み部２９は、箱型基板２１の側壁部２７の内周面に押し付けられるように環状に形成されており、音響検出ユニット５と側壁部２７の内周面との隙間にも入り込むように配されている。すなわち、上述のように突出する窪み部２９の先端は、マイクロフォンチップ７の厚さ方向に関してマイクロフォンチップ７の上面よりも下方側に突出し、搭載面３ｂとの間に間隙を有する位置まで突出している。
なお、この窪み部２９の先端は、上述した図示例に限らず、少なくとも側壁部２７の上端面２７ａよりも下方側に突出し、かつ、搭載面３ｂとの間に間隙を有する位置に配されていればよい。すなわち、窪み部２９の先端は、例えば、マイクロフォンチップ７の厚さ方向に関してマイクロフォンチップ７の上面と側壁部２７の上端面２７ａとの間に配されるとしてもよい。

そして、この窪み部２９のうち外周側の壁部２９ａは、側壁部２７の内周面に沿うように配されており、内周側の壁部２９ｂは、搭載面３ｂ上のほぼ中央部分に配されているワイヤー１１に接触しないように、搭載面３ｂの上方に膨らむドーム状に形成されている。ここで、ワイヤー１１上に位置する蓋体２３の中央部分の高さ位置は、側壁部２７の上端面２７ａに配された蓋体２３の周縁部分と同じ高さ以下とすることが好ましい。すなわち、蓋体２３におけるドーム状の膨らみの大きさは、ワイヤー１１のループ高さにあわせてできる限り低くすることが好ましい。
また、ハウジング３の音響孔３ａは、上述した蓋体２３にその厚さ方向に貫通して形成されており、制御回路部９に対向する位置に配されている。

次に、上記構成のマイクロフォンパッケージ１の製造方法について、以下に述べる。
このマイクロフォンパッケージ１を製造する際には、はじめに、箱型基板２１の搭載面３ｂにマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ１７を搭載する（チップ搭載工程）。次いで、ワイヤーボンディングを施してマイクロフォンチップ７とＬＳＩチップ１７とをワイヤー１１により電気接続し、さらにＬＳＩチップ１７と箱型基板２１とを電気接続する（配線工程）。その後、前述のワイヤー１１との接合部分を含むＬＳＩチップ１７全体を封止する樹脂封止部１９を形成する（封止工程）。

また、これらチップ搭載工程、配線工程及び封止工程の前後あるいは同時に、蓋体２３を形成する（蓋体形成工程）。
この蓋体形成工程においては、はじめに、平らな導電性板材にその厚さ方向に貫通して音響孔３ａとする貫通孔を形成する（音響孔形成工程）。次いで、導電性板材に絞り加工を施して、導電性板材の一方の主面から窪むと共に他方の主面から突出する環状の窪み部２９を形成する（絞り加工工程）。なお、この絞り加工工程においては、環状の窪み部２９のうち外周側の壁部２９ａを、導電性板材の他方の主面からほぼ垂直に伸びるように形成し、また、内周側の壁部２９ｂを、他方の主面側から一方の主面に向けて膨ませてドーム状に形成する。
なお、前述した音響孔形成工程は、例えば絞り加工工程の前あるいは同時に実施されるとしてもよい。

そして、上述したチップ搭載工程、配線工程、封止工程及び蓋体形成工程の終了後には、蓋体２３を箱型基板２１に取り付けることで（蓋体設置工程）、箱型基板２１及び蓋体２３により空洞部Ｓが形成され、マイクロフォンパッケージ１の製造が完了する。なお、この蓋体設置工程においては、窪み部２９を側壁部２７の内側に嵌め込むことで、箱型基板２１に対する蓋体２３の位置決めを行うことができる。

上記マイクロフォンパッケージ１によれば、蓋体２３に窪み部２９を形成することにより、空洞部Ｓの容積を容易に小さくすることができる。そして、音響孔３ａの大きさが一定である場合、マイクロフォンパッケージ１の共振周波数は、空洞部Ｓの容積が小さいほど高くなるため、上記共振周波数を容易に可聴領域の周波数よりも高い周波数に引き上げることが可能となる。したがって、マイクロフォンチップ７において検出される音響の質がこの共振周波数によって低下することを防止して、所望の音響特性を得ることが可能となる。

また、窪み部２９は、蓋体２３に一体に形成されているため、マイクロフォンパッケージ１の構成部品点数を増やすことなく、空洞部Ｓの容積を小さくすることができる。さらに、窪み部２９は蓋体２３をなす導電性板材に変形加工を施すことで形成できるため、空洞部Ｓの容積調整が容易となる。
さらに、このマイクロフォンパッケージ１によれば、窪み部２９を箱型基板２１の開口部分に挿入するだけで、蓋体２３を箱型基板２１に取り付けることが可能となるため、箱型基板２１に対する蓋体２３の位置決めを容易に行うことができる。

また、蓋体２３は導電性を有するため、マイクロフォンパッケージ１を搭載する実装基板のグランドパターンに蓋体２３を電気接続することで、この蓋体２３によりマイクロフォンパッケージ１の蓋体２３側から空洞部Ｓ内への電磁気的なノイズの侵入を遮断するシールド部を構成することができる。この場合には、ノイズに基づいてマイクロフォンチップ７に誤作動が生じることを防止することができる。
そして、箱型基板２１の内部に前述したグランドパターンに電気接続されるグランド配線が形成されている場合には、グランド配線の一部を蓋体２３の窪み部２９に接触する側壁部２７の内周面に露出させておいてもよい。この場合には、窪み部２９がグランド配線に押し付けられるため、蓋体２３を簡単かつ確実にグランドパターンに電気接続することができ、前述のシールド部を容易に構成することが可能となる。
なお、上述したノイズの遮断を考慮しない場合には、蓋体２３は導電性材料に限らず、樹脂材料等の他の材料によって形成されても構わない。

さらに、上記マイクロフォンパッケージ１によれば、箱型基板２１が、搭載面３ｂに立設されて音響検出ユニット５を囲繞する側壁部２７を備えているため、チップ搭載工程の後から蓋体設置工程が完了するまでの間に、マイクロフォンチップ７やＬＳＩチップ９、ワイヤー１１を保護することができる。

なお、上記実施形態において、窪み部２９は、音響検出ユニット５と側壁部２７の内周面との隙間に入り込むように環状に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも蓋体２３の内面２３ｂから空洞部Ｓ内に向けて突出していればよい。したがって、例えば図２に示すように、窪み部（突出部）３１は、側壁部２７の内周面から離れてマイクロフォンチップ７に対向して間隙を形成するように配置されていてもよいし、例えば制御回路部９に対向する位置のみに配置されていてもよい。この場合、蓋体２３は、窪み部３１の形成領域を除いて平板状に形成されていてもよい。

また、蓋体２３には、窪み部２９，３１が形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、蓋体２３の外面２３ａから窪まずに蓋体２３の内面２３ｂから一体に突出するだけの突出部が形成されていてもよい。なお、この突出部の場合でも、前述した窪み部３１の場合と同様に、マイクロフォンチップ７との間に間隙を形成するように配置されていてもよい。
さらに、例えば図３に示すように、蓋体２３とは別個の部材により突出部３３を形成し、平板状に形成された蓋体２３の内面２３ｂに貼り付けてもよい。この場合、突出部３３の材質は蓋体と同一としてもよいし、異なっていてもよい。
そして、この図３に示す構成のマイクロフォンパッケージ３０において、突出部３３が、例えばスポンジゴム等の吸音材からなる場合には、音響孔３ａから空洞部Ｓ内に入り込んだ音響が突出部３３において反射しないため、この余分な反射音がマイクロフォンチップ７において検出されることを防止でき、マイクロフォンパッケージ３０の音質向上をさらに図ることができる。

また、蓋体２３に窪み部２９，３１や突出部３３を設ける代わりに、例えば図４に示すように、箱型基板２１の底壁部２５に、側壁部２７を立設する基準搭載面３ｃ、及び、基準搭載面３ｃとの間に段差を有して基準搭載面３ｃよりも低く位置する窪み搭載面３ｄを形成してもよい。そして、この場合には、基準搭載面３ｃにマイクロフォンチップ７及び制御回路部９のうち高さ寸法が小さい方を配置し、窪み搭載面３ｄにマイクロフォンチップ７及び制御回路部９のうち高さ寸法が小さい方を配置すればよい。なお、図示例においては、マイクロフォンチップ７の高さ寸法の方が大きいため、これを窪み搭載面３ｄに配置している。
この場合、蓋体２３は平らな板状に形成されていてもよいが、上記実施形態の窪み部２９，３１や突出部３３を有していてもよい。

この構成のマイクロフォンパッケージ４０によれば、マイクロフォンチップ７及び制御回路部９のうち高さ寸法が高いものに関して、基準搭載面３ｃから突出する高さ寸法を小さくすることができるため、また、ワイヤー１１のループ高さも低く設定できるため、側壁部２７の突出長さを短く設定することが可能となり、結果として、空洞部Ｓの容積を小さくすることができる。したがって、上記実施形態と同様に、マイクロフォンパッケージ４０の共振周波数を容易に可聴領域の周波数よりも高い周波数に引き上げることが可能となる。
また、この場合には、側壁部２７の突出長さを短くできるため、マイクロフォンパッケージ４０の薄型化も図ることができる。

また、上述した全ての実施形態においては、マイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ１７をワイヤー１１によって電気接続した構成について述べたが、これに限ることはなく、マイクロフォンチップ７やＬＳＩチップ１７を箱型基板２１の搭載面３ｂにフリップチップ実装した構成にも適用することができる。
なお、このフリップチップ実装の構成では、マイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ１７を電気接続する電気配線（電気配線部）を箱型基板２１の底壁部２５に形成しておけばよい。この場合、マイクロフォンチップ７、ＬＳＩチップ１７及び箱型基板２１の電気配線によって音響検出ユニットが構成されることになる。また、マイクロフォンチップ７をフリップチップ実装する場合には、例えば箱型基板２１に搭載面３ｂから窪む凹部（バックキャビティ）を形成しておき、この凹部に音響検出部１５が対向するようにマイクロフォンチップ７を搭載面３ｂに配置すればよい。

さらに、この構成では、箱型基板２１の側壁部２７の突出高さが、マイクロフォンチップ７及び制御回路部９の高さ寸法よりも大きくなるように搭載面３ｂから突出していればよい。
そして、この構成において、例えばマイクロフォンチップ７が音響検出ユニットの構成部品の中で最も高く位置している場合には、制御回路部９に対向する蓋体２３に窪み部３１や突出部３３を設ける、あるいは、マイクロフォンチップ７を窪み搭載面３ｄに配置することがより好ましく、これにより空洞部Ｓの容積をより小さくすることができる。

また、上述した全ての実施形態において、ハウジング３の音響孔３ａは蓋体２３に形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば箱型基板２１の底壁部２５や側壁部２７に形成されるとしてもよい。

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。

この発明の一実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す概略側断面図である。 この発明の他の実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す概略側断面図である。 この発明の他の実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す概略側断面図である。 この発明の他の実施形態に係るマイクロフォンパッケージを示す概略側断面図である。

符号の説明

１，３０，４０…マイクロフォンパッケージ、３…ハウジング、３ａ…音響孔、３ｂ…搭載面、３ｃ…基準搭載面、３ｄ…窪み搭載面、５…音響検出ユニット、７…マイクロフォンチップ、９…制御回路部、１１…ワイヤー（電気配線部）、２１…箱型基板、２３…蓋体、２７…側壁部、２７ａ…上端面、２９，３１…窪み部（突出部）、３３…突出部、Ｓ…空洞部

Claims (6)

1. 音響を検出するマイクロフォンチップ及び該マイクロフォンチップを駆動制御する制御回路部を有する音響検出ユニットと、
   前記マイクロフォンチップ及び前記制御回路部を搭載する搭載面、並びに、前記音響検出ユニットを囲繞するように前記搭載面から前記音響検出ユニットよりも上方に突出する環状の側壁部を有する箱型基板と、
   前記搭載面の上方を覆うように前記側壁部の上端面に配されて、前記箱型基板と共に中空の空洞部を形成する蓋体と、を備え、
   前記箱型基板及び前記蓋体の一方に前記空洞部を外方に連通させる音響孔が形成され、
   前記蓋体に、その内面から前記空洞部内に向けて突出する突出部が設けられていることを特徴とするマイクロフォンパッケージ。
2. 前記突出部が、前記蓋体に一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォンパッケージ。
3. 前記突出部が、前記蓋体の外面から前記空洞部に向けて窪むと共に前記蓋体の内面から突出する窪み部からなることを特徴とする請求項２に記載のマイクロフォンパッケージ。
4. 前記窪み部が、前記側壁部の内周面に押し付けられるように環状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロフォンパッケージ。
5. 前記突出部が、前記蓋体の内面に貼り付けられる吸音材からなることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォンパッケージ。
6. 音響を検出するマイクロフォンチップ及び該マイクロフォンチップを駆動制御する制御回路部を有する音響検出ユニットと、
   前記マイクロフォンチップ及び前記制御回路部を搭載する搭載面、並びに、前記音響検出ユニットを囲繞するように前記搭載面から前記音響検出ユニットよりも上方に突出する環状の側壁部を有する箱型基板と、
   前記搭載面の上方を覆うように前記側壁部の上端面に配されて、前記箱型基板と共に中空の空洞部を形成する蓋体と、を備え、
   前記搭載面が、前記側壁部を立設する基準搭載面、及び、該基準搭載面との間に段差を有して前記基準搭載面よりも低く位置する窪み搭載面とからなり、
   前記基準搭載面に、前記マイクロフォンチップ及び前記制御回路部のうち高さ寸法が小さい方を配置し、前記窪み搭載面に、前記マイクロフォンチップ及び前記制御回路部のうち前記搭載面からの高さ寸法が大きい方を配置することを特徴とするマイクロフォンパッケージ。

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