JP2010035070A - マイクロフォンモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】全体を薄型化しても、コンデンサマイクロフォンとその出力を効果的に電磁遮蔽することができるマイクロフォンモジュールを提供する。
【解決手段】コンデンサマイクロフォンチップとその出力線となる金属細線とを、リードフレーム基板の接地するダイパッド部の上方に配置し、リードフレーム基板の周囲を接地する金属製シールドケースにより覆い、金属板の厚みに等しいダイパッド部と金属製シールドケースにより高周波電磁誘導ノイズの侵入を遮断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンデンサマイクロフォンを内蔵するマイクロフォンモジュールに関し、更に詳しくは、電磁誘導ノイズの影響を受けずにコンデンサマイクロフォンの出力信号を出力するマイクロフォンモジュールに関する。

コンデンサマイクロフォンは、音声の音圧を受けてコンデンサの電極間の静電容量が変化する原理を利用し、高抵抗を介して電極間に電圧を加え、静電容量の変化に比例した電圧の変化を取り出することによって、音声信号を電圧信号に変換して出力する音声信号変換素子である。従って、コンデンサマイクロフォンの出力インピーダンスは、小型のものでも１ギガオーム程度に達する高インピーダンスであり、信号レベルが極めて低いことから、入力インピーダンスの高い増幅器をその出力に接続し、音声信号を表す出力信号を増幅している。

従って、コンデンサマイクロフォンから増幅器までの回路は、電磁誘導ノイズや静電誘導によるノイズに脆弱であり、厳重に電磁遮蔽を行う必要があった。そこで、従来、プリント基板上に取り付けられるコンデンサマイクロフォンと増幅器を導電性ケースで覆ったマイクロフォンモジュールが提案されている（特許文献１）。

この従来のマイクロフォンモジュール１００は、図８に示すように、プリント基板１０５上にコンデンサマイクロフォンチップ１０１とその出力信号を増幅する増幅器１０２が実装され、コンデンサマイクロフォンチップ１０１の出力信号は、金属細線で増幅器１０２と接続され、更に金属細線及び回路パターンによりプリント基板１０５に接続され外部に出力される。

また、コンデンサマイクロフォンチップ１０１と増幅器１０２を含むプリント基板１０５の平面は、音孔１０３を有する金属ケース１０４で覆われている。音孔１０３は、音声による音圧を金属ケース１０４に囲われたコンデンサマイクロフォンチップ１０１の電極へ伝達させる為のものである。

プリント基板１０５の平面には、上述の回路パターンを形成する銅箔からなる１２乃至３８μｍの厚さの導電材料層が形成されるが、プリント基板１０５自体はＦＲ−４などのガラスエポキシ材料により形成されるので、その底面全体に２乃至７μｍの厚さのニッケルメッキを施したり、中間層に導電層を介在させ、金属ケース１０４が開口するプリント基板１０５側を遮蔽している。

特表２００４−５３７１８２号公報（第６頁２０行乃至４５行、図１）

この従来のマイクロフォンモジュール１００によれば、コンデンサマイクロフォンチップ１０１とその出力回路パターンが金属ケース１０４とプリント基板１０５に形成されるニッケルメッキや導電層で覆われるので、静電遮蔽については一定の効果が得られるが、厚さを１．５ｍｍ以下に小型化するマイクロフォンモジュール１００では、プリント基板１０５も薄型化する必要があり、厚さが数μｍのニッケルメッキや導電層では、電磁遮蔽が不完全で、コンデンサマイクロフォンの出力信号から高周波電磁誘導ノイズを除くことができないという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、全体を薄型化しても、コンデンサマイクロフォンとその出力を効果的に電磁遮蔽することができるマイクロフォンモジュールを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、請求項１のマイクロフォンモジュールは、一枚の金属板から打ち抜かれた第１リード片と第２リード片と第３リード片とを、打ち抜かれた際の相対位置で、金属板にほぼ等しい厚みの絶縁モールド体により一体成形してなるリードフレーム基板と、リードフレーム基板の平面上に搭載されるコンデンサマイクロフォンチップと、リードフレーム基板の平面上に搭載され、コンデンサマイクロフォンチップに接続する金属細線から入力されるコンデンサマイクロフォンチップの出力信号を増幅するマイクロフォン駆動チップと、音孔が形成され、リードフレーム基板の平面上に固定されることにより、リードフレーム基板との間に収容室が形成される金属製シールドケースとを備え、マイクロフォン駆動チップは、外部電源に接続する第１リード片から電源を入力し、マイクロフォン駆動チップで増幅された出力信号を、第２リード片と接地された第３リード片間に出力するマイクロフォンモジュールであって、
第３リード片は、リードフレーム基板の平面上で収容室に臨むダイパッド部を有し、コンデンサマイクロフォンチップとマイクロフォン駆動チップと金属細線とは、ダイパッド部の上方に配置され、第３リード片に接続する金属製シールドケースにより周囲が覆われることを特徴とする。

コンデンサマイクロフォンチップとマイクロフォン駆動チップと金属細線とは、周囲が接地された第３リード片に接続する金属製シールドケースで覆われ、金属製シールドケースが開口する底面側は、金属板の厚みに等しい第３リード片のダイパッド部で覆われるので、高周波電磁誘導ノイズの侵入が遮断される。

請求項２のマイクロフォンモジュールは、第１リード片と第２リード片と第３リード片のリードフレーム基板の平面に露出する各部を、それぞれ電源回路パターンと信号出力パターンと接地パターンとして、リードフレーム基板の平面上に、第１リード片を介してマイクロフォン駆動チップが電源を入力し、第２リード片と第３リード片との間に、マイクロフォン駆動チップで増幅された出力信号を出力するコンデンサマイクロフォン出力回路が形成されることを特徴とする。

金属板を打ち抜く形状によって、プリント配線基板上に形成される印刷パターンに相当する電源回路パターンと接地パターンと出力信号パターンが形成される。

請求項３のマイクロフォンモジュールは、第１リード片と第２リード片と第３リード片を一組とする複数組のリード片が、共通するタイバーに所定ピッチで一体に連結する状態で金属板から打ち抜かれ、第１リード片と第２リード片と第３リード片は、それぞれタイバーから切り離す連結部を、リードフレーム基板の側面から突出させた外部端子部とすることを特徴とする。

複数組のリード片は、共通するタイバーに一体に連結する状態で金属板から打ち抜いて同時に形成される。また、各組の第１リード片と第２リード片と第３リード片は、タイバーに連結して相対的に位置決めされるので、その打ち抜かれた相対位置で絶縁モールドにより一体成形することができる。

タイバーに連結する連結部は、一体成形してなるリードフレーム基板の側面から突出するので、外部回路に接続する外部端子部とすることができる。

請求項１の発明によれば、接地されたリードフレームの一部であるダイパッド部により、金属製シールドケースが開口する底面側が覆われるので、薄型化したマイクロフォンモジュールであっても、高周波電磁誘導ノイズが通過しない厚さの金属板でマイクロフォンモジュールとその出力部である金属細線を、外部から確実に電磁遮蔽することができ、高周波電磁誘導ノイズを含まないコンデンサマイクロフォンの出力信号を出力することができる。

請求項２の発明によれば、金属板を打ち抜き第１リード片と第２リード片と第３リード片を形成する工程で、電源回路パターンと出力信号パターンと接地パターンが同時に形成されるので、これらのパターンを別に形成することなく、必要な素子を搭載するだけで、コンデンサマイクロフォン出力回路を形成することができる。

請求項３の発明によれば、複数のマイクロフォンモジュールに備えられるリードフレーム基板を一連の工程でまとめて製造することができる。

また、第１リード片と第２リード片と第３リード片を、タイバーに連結させてリードフレーム基板とする工程で側面から突出する外部端子部によって、外部回路へ電気接続することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係るマイクロフォンモジュール１を、図１乃至図６を用いて説明する。図１は、金属製シールドケース２０を除いたマイクロフォンモジュール１の斜視図であり、長方形の板状に形成されたリードフレーム基板２と、その平面上に搭載されるコンデンサマイクロフォンチップ３、マイクロフォン駆動チップ４及び２つのコンデンサ５、６とから、図３に示すコンデンサマイクロフォン出力回路が構成される。

リードフレーム基板２は、後述する工程で一枚の導電性金属板から打ち抜き形成される第１リード片７、第２リード片８及び第３リード片９と、これらのリード片７、８、９とともに一体成形される絶縁モールド体１０とからなっている。図６、図７に示すように、絶縁モールド体１０の厚さは、各リード片７、８、９を打ち抜き形成する金属板の厚さにほぼ等しい厚さとなっている。

第１リード片７は、この絶縁モールド体１０に囲まれてリードフレーム基板２の平面に露出する内部電源端子部７ａと、底面に露出する部位を電源リード端子部７ｂと、絶縁モールド体１０の一側面から突出する外部電源端子部７ｃとを有し、図示しない外部電源が電源リード端子部７ｂ又は外部電源端子部７ｃのいずれかに接続されることにより、コンデンサマイクロフォン出力回路の各回路素子に電源を供給する電源回路パターンとして作用する。

また、第２リード片８は、リードフレーム基板２の平面の２カ所の一部で露出する内部信号端子部８ａと、底面に露出する信号リード端子部８ｂと、絶縁モールド体１０の一側面から突出する外部信号端子部８ｃとを有し、図示しない外部信号処理回路が信号リード端子部８ｂ又は外部信号端子部８ｃのいずれかに接続されることにより、コンデンサマイクロフォン出力回路の信号出力パターンとして作用する。

第３リード片９は、第１リード片７と第２リード片８間の隙間の金属板から打ち抜かれ、リードフレーム基板２の平面に、コンデンサマイクロフォンチップ３、マイクロフォン駆動チップ４を搭載する大きさで長方形状に露出するダイパッド部１１と、内部電源端子部７ａと内部信号端子部８ａの間でリードフレーム基板２の残る平面に露出する内部接地端子部９ａと、リードフレーム基板２の底面に露出する接地リード端子部９ｂと、前後（図２において左右）の側面の３カ所から突出する外部接地端子部９ｃ、９ｃ、９ｃとを一体に有している。第３リード片９は、接地リード端子部９ｂと外部接地端子部９ｃ、９ｃ、９ｃの少なくとも一つが接地されることにより、コンデンサマイクロフォン出力回路の接地パターンとして作用する。

コンデンサマイクロフォンチップ３は、音声の音圧を受け、音圧による静電容量の変化に比例して電圧信号を出力する音声検出素子であり、その一対の出力端子とマイクロフォン駆動チップ４の一対の入力端子を、ワイヤボンディングによる一対の金属細線１２、１２で接続することにより、電圧信号からなる出力信号をマイクロフォン駆動チップ４へ出力している。

マイクロフォン駆動チップ４は、コンデンサマイクロフォンチップ３の出力インピーダンスが高インピーダンスであることから、ここでは、高い入力インピーダンスの増幅回路として設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）チップにより構成される。マイクロフォン駆動チップ４は、ワイヤボンディングによる金属細線１４で接続する内部電源端子部７ａから電源を入力し、一対の出力端子の一方を、第３リード片９のダイパッド部１１に、他方を、内部信号端子部８ａに、それぞれワイヤボンディングによる金属細線１３、１５により接続し、増幅したコンデンサマイクロフォンチップ３の出力信号を第２リード片８と第３リード片９間に出力している。また、マイクロフォン駆動チップ４は、バイアス電圧供給回路も備え、必要に応じて金属細線１２からコンデンサマイクロフォンチップ３に供給するともできる。

コンデンサマイクロフォンチップ３とマイクロフォン駆動チップ４は、ダイパッド１１上に接着剤により固定され、これらのチップ３、４とチップ３、４間を接続する金属細線１２、１２を含む全体の鉛直方向（図２において上下方向）に投影した輪郭が、ダイパッド１１の平面内に投影されるように、ダイパッド１１上に配置される。

図６に示すように、コンデンサ５とコンデンサ６とは、それぞれリードフレーム基板２の平面に露出する第２リード片８の内部信号端子部８ａと第３リード片９のダイパッド１１との間、及び内部信号端子部８ａと第３リード片９の内部接地端子部９ａとの間に跨って搭載され、第２リード片８と第３リード片９に接続されることにより、図３に示す信号出力パターン８と接地パターン９間の高周波ノイズを遮断する高周波フィルタが形成される。

金属製シールドケース２０は、コンデンサマイクロフォンチップ３、マイクロフォン駆動チップ４及び２つのコンデンサ５、６が搭載されたリードフレーム基板２の平面全体を覆うもので、ニッケル合金板若しくは銅合金板などの金属板により底面側が開口する直方体状に形成される。金属製シールドケース２０の平面には、外部の音声の音圧をコンデンサマイクロフォンチップ３へ伝える為の小孔からなる音孔２１が穿設されている。

以下、このように構成されるマイクロフォンモジュール１を製造する製造工程を説明する。リードフレーム基板２は、縦３．５ｍｍ、横４．８５ｍｍ、厚さが１．２５ｍｍ以下の微小な基板であり、他の多数のリードフレーム基板２とともに同時にプレス加工と絶縁モールド体１０による一体成形工程を経て製造される。

リードフレーム基板２を形成する一組の第１リード片７、第２リード片８及び第３リード片９は、縦方向と横方向に同一形状で連続する他のリードフレーム基板２を形成するリード片７、８、９とともに、共通するタイバー２３に一体に連結した状態で、ニッケル合金板若しくは銅合金板などからなる一枚の導電性金属板から打ち抜いて形成される。

続いて、各第１リード片７、第２リード片８及び第３リード片９の平面側に露出する内部端子部７ａ、８ａ、９ａと底面側に露出するリード端子部７ｂ、８ｂ、９ｂを残して、リード片７、８、９の一部を、プレス加工及びエッチング加工で図４、図５に示す形状に加工し、各リード片７、８、９の平面側と底面側の一部に絶縁モールド体１０を流入させる空間を形成する。また、タイバー２３に連結される各リード片７、８、９の連結部７Ｃ、８Ｃ、９Ｃの底面側も除かれ、薄肉となってタイバー２３に連結している。

図４、図５に示す各リード片７、８、９は、共通して連結するタイバー２３を残し、絶縁モールド体１０を一体成形する金型内に配置される。金型内のキャビティの高さは、各リード片７、８、９を形成する金属板の厚さに略等しく、キャビティ内に絶縁モールド体１０を流入させることにより、金属板にほぼ等しい厚さのリードフレーム基板２が成型される。各リード片７、８、９は、タイバー２３に一体に連結されると共に、平面に露出する内部端子部７ａ、８ａ、９ａと底面に露出するリード端子部７ｂ、８ｂ、９ｂとが上下の金型で挟持されるので、絶縁モールド体１０を流入圧により位置ずれすることなく、互いに所定の間隔を保って成型される。また、内部端子部７ａ、８ａ、９ａとリード端子部７ｂ、８ｂ、９ｂに絶縁モールド体１０が付着することがなく、樹脂ばりの発生が抑制される。

続いて、リードフレーム基板２のダイパッド１１上に、コンデンサマイクロフォンチップ３とマイクロフォン駆動チップ４を接着によって固定し、ワイヤボンディングで金属細線１２、１３を接続する。また、コンデンサ５、６を、内部信号端子部８ａと内部接地端子部９ａ間に跨らせて接続し、信号回路パターンと接地回路パターン間に接続する。このように、リードフレーム基板２の平面に露出する各リード片７、８、９の内部電源端子部７ａ、内部信号端子部８ａ、内部接地端子部９ａは、それぞれ図３の電源回路パターン、信号回路パターン、接地回路パターンに相当する部位に露出するので、リードフレーム基板２上に新たな回路パターンを形成することなく、必要最小限のワイヤボンディングによってコンデンサマイクロフォン出力回路に必要な回路部品を接続できる。

リードフレーム基板２の平面上には、上述の一体成形の際に、その周辺に沿ってわずかに盛り上げられた絶縁枠部１０ａが絶縁モールド体１０により形成され、図２に示すように、この絶縁枠部１０ａ上に、音孔２１がダイパッド１１の上方から外れた位置となる姿勢で金属製シールドケース２０を取り付け、金属製シールドケース２０の長方形状枠の底面を接着してリードフレーム基板２上に固定する。この固定の際に、ダイパッド１１の隅に導電性接着剤２２（図１参照）が塗布され、ダイパッド１１と金属製シールドケース２０の間が導電性接着剤２２により電気接続される。

金属製シールドケース２０を固定することにより、リードフレーム基板２上に搭載した回路部品３、４、５、６及び金属細線１２、１３の周囲が、金属製シールドケース２０によって覆われる。

一体成形した各リードフレーム基板２は、薄肉の連結部７Ｃ、８Ｃ、９Ｃにおいてタイバー２３から切断することにより、図６、図７に示すリードフレーム基板２が形成される。タイバー２３から切断され、リードフレーム基板２の前後の側面から突出して残された連結部７Ｃ、８Ｃ、９Ｃは、それぞれ上述の外部電源端子部７ｃ、外部信号端子部８ｃ、外部接地端子部９ｃとされ、マイクロフォンモジュール１の製造工程が完了する。

このように製造されたマイクロフォンモジュール１は、例えば、マイクロフォンモジュール１を用いて音声を入力する必要のある携帯電話機などのプリント配線基板上に配線された電源ランドパターン、信号ランドパターン及び接地ランドパターンへ、それぞれリードフレーム基板２の底面に露出する電源リード端子部７ｂ、信号リード端子部８ｂ、接地リード端子部９ｂを対向配置させ、リフロー接続により相互を電気接続して、プリント配線基板に表面実装する。

また、リードフレー基板２の底面に露出するリード端子部７ｂ、８ｂ、９ｂの他に、側面から突出する外部電源端子部７ｃ、外部信号端子部８ｃを外部電源、外部信号処理回路に接続したり、外部接地端子部９ｃ、９ｃ、９ｃを接地させることもできる。接地リード端子部９ｂと外部接地端子部９ｃの少なくともいずれかを接地させることにより、コンデンサマイクロフォンチップ３とマイクロフォン駆動チップ４及びこれらを接続する金属細線１２の周囲は接地された金属製シールドケース２０により覆われ、金属製シールドケース２０が開口する底面側にも接地されたダイパッド１１が配置されるので、接地された金属板の厚さで電磁遮蔽することができ、高周波電磁誘導ノイズを含まないコンデンサマイクロフォンの出力信号を出力することができる。

上述の実施の形態では、ダイパッド１１がリードフレーム基板２の平面に露出しているが、コンデンサマイクロフォンチップ３とマイクロフォン駆動チップ４及びこれらを接続する金属細線１２の下方に配置されるものであれば、絶縁モールド体１０により埋め込まれているものであってもよく、底面側に露出していてもよい。

また、マイクロフォン駆動チップ４は、ＡＳＩＣチップで構成したが、入力インピーダンスが高く、増幅回路を内蔵する素子であれば、他の回路素子で構成することもできる。

また、上述の実施の形態では、絶縁モールド体１０に３種類の第１リード片７、第２リード片８及び第３リード片９を一体成形してリードフレーム基板２としたが、４種類以上のリード片を一体成形してリードフレーム基板とし、そのうちの３種類を一組のリード片７、８、９としてもよい。

また、外部の音声の音圧をコンデンサマイクロフォンチップ３へ伝える為の小孔からなる音孔２１を、金属製シールドケース２０に形成したが、リード片７、８、９と干渉しない位置であれば、リードフレーム基板側など他の位置に形成してもよい。

本発明は、コンデンサマイクロフォンチップの出力機能を有する微小なマイクロフォンモジュールに適している。

金属製シールドケース２０を除いたマイクロフォンモジュール１の斜視図である。 マイクロフォンモジュール１の縦断面図である。 マイクロフォンモジュール１により構成されるコンデンサマイクロフォン出力回路の回路図である。 タイバー２３に連結される第１リード片７、第２リード片８及び第３リード片９の平面側斜視図である。 タイバー２３に連結される第１リード片７、第２リード片８及び第３リード片９の底面側斜視図である。 リードフレーム基板２へ各部品を搭載する状態を示す斜視図である。 リードフレーム基板２の底面側斜視図である。 従来のマイクロフォンモジュール１００の縦断面図である。

符号の説明

１ マイクロフォンモジュール
２ リードフレーム基板
３ コンデンサマイクロフォンチップ
４ マイクロフォン駆動チップ
７ 第１リード片
８ 第２リード片
９ 第３リード片
１０ 絶縁モールド体
１１ ダイパッド部
１２ 金属細線
２０ 金属製シールドケース
２１ 音孔
２３ タイバー

Claims (4)

1. 一枚の金属板から打ち抜かれた第１リード片と第２リード片と第３リード片とを、打ち抜かれた際の相対位置で、前記金属板にほぼ等しい厚みの絶縁モールド体により一体成形してなるリードフレーム基板と、
   前記リードフレーム基板の平面上に搭載されるコンデンサマイクロフォンチップと、
   前記リードフレーム基板の平面上に搭載され、前記コンデンサマイクロフォンチップに接続する金属細線から入力されるコンデンサマイクロフォンチップの出力信号を増幅するマイクロフォン駆動チップと、
   音孔が形成され、前記リードフレーム基板の平面上に固定されることにより、リードフレーム基板との間に収容室が形成される金属製シールドケースとを備え、
   前記マイクロフォン駆動チップは、外部電源に接続する前記第１リード片から電源を入力し、マイクロフォン駆動チップで増幅された出力信号を、前記第２リード片と接地された前記第３リード片間に出力するマイクロフォンモジュールであって、
   前記第３リード片は、前記リードフレーム基板の平面上で収容室に臨むダイパッド部を有し、
   前記コンデンサマイクロフォンチップと前記マイクロフォン駆動チップと前記金属細線とは、ダイパッド部の上方に配置され、前記第３リード片に接続する金属製シールドケースにより周囲が覆われることを特徴とするマイクロフォンモジュール。
2. 第１リード片と第２リード片と第３リード片のリードフレーム基板の平面に露出する各部を、それぞれ電源回路パターンと信号出力パターンと接地パターンとして、前記リードフレーム基板の平面上に、第１リード片を介してマイクロフォン駆動チップが電源を入力し、第２リード片と第３リード片との間に、マイクロフォン駆動チップで増幅された出力信号を出力するコンデンサマイクロフォン出力回路が形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォンモジュール。
3. 第１リード片と第２リード片と第３リード片を一組とする複数組のリード片が、共通するタイバーに所定ピッチで一体に連結する状態で金属板から打ち抜かれ、第１リード片と第２リード片と第３リード片は、それぞれタイバーから切り離す連結部を、リードフレーム基板の側面から突出させた外部端子部とすることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のマイクロフォンモジュール。
4. リード片を４カ所以上備えたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォンモジュール。

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