JP2010154290A - エレクトレットコンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】 音響装置であるＥＣＭには、ノイズに対する規格条件が設定されており、このノイズに対する規格条件を満足するとともに、価格アップや形状の増大を伴わないＥＣＭの提供が望まれていた。
【解決手段】集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路の入力電極と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極とを接続したＥＣＭにおいて、前記回路基板に集積回路がフリップチップ実装されるとともに、前記回路基板上に形成された前記集積回路の信号入力電極への配線パターンが、前記集積回路の実装領域からわずかに突出する接続電極部として形成され、前記接続電極部と前記背面電極とが導電バネ部材によって空間的に接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極または振動膜とを接続したエレクトレットコンデンサマイクロホンに関し、特に回路基板上に形成された前記集積回路の入力電極への配線パターンと前記背面電極との電気的接続構造に関する。

近年、携帯電話、ビデオカメラ、デジタルカメラ等に広く用いられる小型で高性能なマイクロホンとして、エレクトレットコンデンサマイクロホンが広く用いられている。

このエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成としては集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極とを接続すると共に、回路基板に設けたスルーホールによって回路基板の下面側に出力電極を設ける構成となっている。（例えば特許文献１）

以下、特許文献１に開示された従来のエレクトレットコンデンサマイクロホンの構成を説明する。図１２は従来のエレクトレットコンデンサマイクロホンの断面図であり、趣旨を逸脱しない範囲で本願との関係が分かる様に一部変更して記載している。図１３は図１２に示すエレクトレットコンデンサマイクロホンの集積回路実装部Ｈの拡大断面図、図１４は図１３における集積回路を実装する前の回路基板の平面図である。

図１２において、５０はエレクトレットコンデンサマイクロホン（以後ＥＣＭと略記する）である。２は回路基板であり、前記回路基板２は絶縁基板により構成され、上面側に接続配線２ａ、下面側に出力電極２ｂが形成されると共に集積回路１１が実装されている。そして回路基板２に設けたスルーホール２ｃによって回路基板２の上面側に実装された集積回路１１が下面側の出力電極に接続されている。

３は背面電極ユニットであり、前記背面電極ユニット３は絶縁基板である背面電極基板３ａの上面側に電極膜による背面電極４が形成され、また前記背面電極４の上面にエレクトレット層５が膜形成されている。６は振動膜ユニットであり、前記振動膜ユニット６は金属材料または絶縁部材の表面に金属膜を形成した振動膜支持枠６ａの下面側に導電性の振動膜７が固着されることにより一体化されている。

そして回路基板２と背面電極ユニット３と振動膜ユニット６とは第１スペーサ８と第２スペーサ９を挟んで積層されており、この積層状態において背面電極４は背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃと第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａを介して回路基板２の接続配線２ａに接続されている。又８５は金属製のシールドケースであり上面側に音響孔８５ａが設けられている。

すなわち、ＥＣＭ５０の構成は、前記回路基板２と背面電極ユニット３の間に第１スペーサ８、また背面電極ユニット３と振動膜ユニット６の間に第２スペーサ９を挟んだ状態で積層した後に、接着材等により固着一体化してＥＣＭカプセルを構成し、該ＥＣＭカプセルに前記シールドケース８５を被覆することによりＥＣＭ５０が完成する。

図１３は図１２に示すＥＣＭ５０の点線で示す集積回路実装部Ｈの拡大断面図、図１４は図１３における集積回路１１を実装する前の回路基板２の平面図であり、図１３は図１４のＡ−Ａ断面を示している。以下図１３，図１４により集積回路実装部分Ｈの詳細を説明する。
１例として本実施形態においては、回路基板２の上面側には６個のパッド電極２０ａ〜２０ｆが設けられており、例えばこれらのパッド電極は、２０ａがデータ出力パッド、２０ｂが電源のＧＮＤパッド、２０ｃがクロック信号パッド、２０ｄが電源のＶＤＤパッド、２０ｅが信号入力パッド、２０ｆがＲＬセレクトパッドである。

そしてこれらのパッド電極の内２０ａ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｆの４個はスルーホール２ｃに接続されている。また２０ｅは回路基板２の接続配線２ａの１つである信号入力配線２ａｅに接続されることにより第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａ及び背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃを介して背面電極４に接続されている。さらに２０ｂは電源のＧＮＤに接続されている。そして上記６個のパッド電極２０ａ〜２０ｆには集積回路１１がバンプ１１ａによってフリップチップ実装されている。

上記構成を有するＥＣＭ５０におけるノイズ問題として次の２種類が考えられる。第１のノイズ問題はデータ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃよりノイズ信号Ｎ１が発生し、このノイズ信号Ｎ１が樹脂材料であるために誘電率の大きい回路基板２を通して、回路基板２の上面に形成されている信号入力配線２ａｅに干渉してＥＣＭとしてのノイズ特性を悪化させる原因となることである。

また、第２のノイズ問題としては、上記構成を有する従来のＥＣＭ５０においてはスルーホール２ｃの設置位置が集積回路１１の実装領域（図１４に点線で示す）の外側に設けられている。このために図１３に示す如くデータ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃよりノイズ信号Ｎ２が発生し、マイクロホンのコンデンサを形成している背面電極４や信号入力配線２ａｅに干渉してＥＣＭとしてのノイズ特性を悪化させる原因となる。

この第２のノイズ問題によるノイズ特性の悪化を低減させる方法としてシールドを行う方法が提案されている。（例えば特許文献２）
図１５はシールドを設けた従来のＥＣＭにおける集積回路実装部Ｈの拡大断面図であり、図１３と基本構成を同じにして記載してある。図１５において図１３と異なるところは集積回路１１の実装部分をシールド性の樹脂３０で被覆したことである。

上記樹脂３０は封止樹脂の内部に導電粒子を混入して、シールド性を持たせたり、また封止樹脂の外表面に導電被膜を形成してシールド性を持たせたものである。そしてデータ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃより発生するノイズ信号Ｎ２をこのシールド性の樹脂３０で遮蔽してＥＣＭとしてのノイズ特性の悪化を低減させている。

さらに第１のノイズ問題によるノイズ特性の悪化を低減させる方法としては、回路基板２の上面に形成される信号入力配線２ａｅの長さを出来るだけ短くすることが考えられる。この信号入力配線２ａｅの長さを短くした構成として、信号入力パッド２０ｅと背面電極４との電気的接続を、信号入力配線２ａｅ、第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａ及び背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃを介して行わず、回路基板２の上面で信号入力配線２ａｅの１部に接続パターンを形成し、この接続パターンと背面電極４の間を金属製バネ部材によって電気的に接続する構成が提案されている。（例えば特許文献３）

特開２００７−１２９５４３号公報 特開平１１−２６６４９９号公報 特開２００６−１１５００８号公報

音響装置であるＥＣＭには、音響装置の各メーカーによってノイズに対する規格条件が設定されており、例えばｆｏＨｚの方形波及び広帯域ノイズ（ホワイトノイズ）を、共に所定レベルのノイズ信号Ｖｐｐとして電源のＶＤＤ端子に印加した状態において、データ出力パッド２０ａで検出されるノイズ信号レベルを所定の基準値以下にする必要がある、

まず第１のノイズ問題について考えると、特許文献１のように信号入力パッド２０ｅと背面電極４との電気的接続を、信号入力配線２ａｅ、第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａ及び背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃを介して行う構成においては、回路基板２上の信号入力配線２ａｅの長さが長すぎてノイズ信号レベルを所定の基準値以下にすることは困難である。

これに対して、特許文献３の構成は信号入力配線２ａｅの長さを短く出来るため、特許文献１の構成に比べて第１のノイズ問題によるノイズ特性の悪化を低減させる効果がある。

しかし、本発明者がこの回路基板２の上面に形成される信号入力配線２ａｅの長さとデータ出力パッド２０ａで検出されるノイズ信号レベルの関係を調査した結果を以下に説明する。図１６は図１４に示す回路基板２の部分平面図及び断面図であり、回路基板２における信号入力配線２ａｅの長さを変化させてデータ出力パッド２０ａで検出されるノイズ信号レベルの変化を調べるためのものである。図１６（Ａ）は回路基板２における信号入力パッド２０ｅ及び信号入力配線２ａｅの配設部分を示す部分平面図、図１６（Ｂ）、図１６（Ｃ）は図１６（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、回路基板２の表面に形成された信号入力配線２ａｅを部分的に剥離した状態を示している。

図１６（Ｂ）は回路基板２上に形成された信号入力配線２ａｅを、信号入力パッド２０ｅから回路基板２の端部（図１２に示す第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａと接続する部分）までの中間位置で剥離した５０％剥離状態を示し、図１６（Ｃ）は回路基板２上に形成された信号入力配線２ａｅを、信号入力パッド２０ｅのすぐそばから剥離した９０％剥離状態を示している。すなわち信号入力配線２ａｅが回路基板２に密着している長さを変化させることによって、図１４に示すノイズ信号Ｎ１が樹脂材料であるために誘電率の大きい回路基板２を通して、信号入力配線２ａｅに干渉する状態を調べることを目的としている。

図１７は各剥離条件に対するノイズ値を表したノイズ特性表（表１）であり、３個のサンプル、ＮＯ１，ＮＯ２，ＮＯ３について、図１６（Ｂ）に一点鎖線で示す信号入力配線２ａｅを剥離していない状態（剥離無し）、図１６（Ｂ）に示す信号入力配線２ａｅを中間位置まで剥離した状態（５０％剥離）、図１６（Ｃ）に示す信号入力配線２ａｅを信号入力パッド２０ｅのすぐそばまで剥離した状態（９０％剥離）の各条件下において、データ出力パッド２０ａにおけるノイズの測定を行った結果を示している。

図１７の表１に示す如く３個のサンプルにおいて、剥離無しでは−８０．８〜−８０．９［ｄＢＦＳ］のノイズ値が５０％剥離では−８７．８〜−８７．９［ｄＢＦＳ］と減少し、更に９０％剥離では−８８．３〜−８８．８［ｄＢＦＳ］と減少している。この結果より、回路基板２に密着する信号入力配線２ａｅの長さを短くすることが、ノイズ信号Ｎ１の低減に効果があることがわかる。

上記表１に示す如く、回路基板２の上面において信号入力配線２ａｅの長さを出来るだけ短くする必要があり、引用文献３のように回路基板２の上面において、信号入力配線２ａｅに接続された接続パターンを回路基板２の中央に設け、インピーダンス変換用の集積回路とコンデンサ等のエレメントをその周辺に配置する構成では、信号入力配線２ａｅの長さが十分に短くならず、ノイズ特性の悪化を低減させる効果が不十分で有ることがわかった。

また、第２のノイズ問題について考えると、特許文献１のような、デジタル信号が印加されるデジタルパッド電極や、電源のＶＤＤパッド電極に接続されたスルーホールを集積回路の実装領域の外側に形成する構成においてはノイズ特性の悪化が問題となり、特許文献２に示すような対策が必要であった。しかし特許文献２に示す対策を行うことは、樹脂充填に伴う部材の追加及び工数の増加によるコストアップが問題となり、さらにこれらの部材を設けることにより、ＥＣＭとしての小型、薄型化の妨げになるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、本発明の第１の目的は回路基板の信号入力配線に接続された接続パターンと背面電極の間を導電バネ部材によって電気的に接続する構成において、回路基板上の配線パターンと導電バネ部材の形状を改良することによって、第１のノイズ問題に対するノイズ特性の悪化を十分に低減させ得るＥＣＭを提供することである。

さらに本発明の第２の目的は、集積回路を実装する回路基板におけるスルーホールの配設位置を工夫することによって、第２のノイズ問題に対するノイズ特性の悪化を十分に低減させ得るＥＣＭを提供することである。

上記課題を解決するための本発明におけるＥＣＭの構成は、集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路の入力電極と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極とを接続したエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、前記回路基板に集積回路がフリップチップ実装されるとともに、前記回路基板上に形成された前記集積回路の入力電極への配線パターンが、集積回路の実装領域からわずかに突出する接続電極部として形成され、前記接続電極部と前記背面電極とが導電バネ部材によって空間的に接続されていることを特徴とする。

上記構成によると、回路基板上に形成された前記集積回路の入力電極から引き出される接続電極部までの距離が極めて短くなり、この接続電極部と背面電極とを導電バネ部材によって空間的に接続できるため、第１のノイズ問題に対するノイズ特性の悪化を十分に低減させ得る効果がある。

前記導電バネ部材は矩形リング形状に形成されており、前記回路基板における前記導電バネ部材の矩形リング形状の内部に対応する位置に、前記集積回路が実装されていると良い。

前記導電バネ部材の矩形リング形状の４角に前記背面電極に当接する突起部が形成され、前記矩形リング形状の中心線上に回路基板の接続電極部に当接する突起部が形成されていると良い。

上記構成により、接続電極部を集積回路の実装領域からわずかに突出する位置に形成することができ、この接続電極部と背面電極とを導電バネ部材によって空間的に接続させることができる。

前記集積回路を実装した回路基板にスルーホールを設け、前記集積回路からの出力電極を回路基板の下面側に引き出す構成であって、前記スルーホールを前記集積回路の実装領域内に形成すると良い。

上記構成によれば、ノイズ発生源となる電源端子やデジタル端子の配線であるスルーホールを、フリップチップ実装された集積回路の実装領域内に形成することによって、集積回路が発生ノイズの遮蔽部材として機能し、発生ノイズが背面電極や信号入力配線に干渉することを防止するので第２のノイズ問題に対するノイズ特性の悪化をも十分に低減させ得る効果がある。

前記回路基板に上面側と下面側とをシールドするためのシールド電極層を設けると良い。

上記構成によれば、回路基板の下面側の出力電極側より発生するノイズ信号が回路基板上の配線電極や背面電極に干渉して発生するノイズ問題を完全に防止できる。

上記の如く本発明によれば、回路基板上に形成された接続配線における集積回路の入力電極から引き出される接続電極部までの距離が極めて短くなり、この接続電極部と背面電極とを導電バネ部材によって空間的に接続できるため、第１のノイズ問題に対するノイズ特性の悪化を十分に低減させ得る効果がある。

さらに、ノイズ発生源となる電源端子やデジタル端子の配線であるスルーホールを、フリップチップ実装された集積回路の実装領域内に形成することによって、集積回路が発生するノイズの遮蔽部材として機能し、発生ノイズが背面電極や信号入力配線に干渉することを防止するので第２のノイズ問題に対しても十分に低減させ得る効果がある。

以下図１〜図６により本発明の第１実施形態におけるＥＣＭ１０の構成を説明する。図１はＥＣＭ１０の断面図、図２は図１に示すＥＣＭ１０の集積回路実装部Ｈの拡大断面図、図３は図２における集積回路実装前の回路基板の平面図、図４は導電バネ部材の平面図、図５は図４に示す導電バネ部材のＡ−Ａ断面図、図６は図１に示す回路基板と導電バネ部材の平面図である。なお図１、図２、図３に示す本発明の第１実施形態におけるＥＣＭ１０の基本的構成は、図１２、図１３、図１４に示す従来のＥＣＭ５０の構成と同じであり、同一部材には同一番号を付し、重複する説明を省略する。

以下、図面により本発明の第１実施形態におけるＥＣＭ１０の構成を説明する。図１は本発明の第１実施形態におけるＥＣＭ１０の断面図であり、図１２に示す従来のＥＣＭ５０に対応しており基本的構成は同じである。そしてＥＣＭ１０がＥＣＭ５０と異なるところは、図１４に示す如く従来のＥＣＭ５０においては信号入力パッド２０ｅが回路基板２の接続配線２ａの１つである信号入力配線２ａｅに接続されることにより、第１スペーサ８の内周面に設けられた接続電極８ａ及び背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃを介して背面電極４に接続されていたのに対し、ＥＣＭ１０では信号入力パッド２０ｅから引き出された信号入力配線２ｅａが集積回路１１（点線で示す）の実装領域からわずかに突出する位置に接続電極部２ｅｓとして形成されている。

また図１に示す如く背面電極基板３ａにおける背面電極４はスルーホール３ｃを介して裏面側に接続電極部３ｅを形成している。そして回路基板２に設けられた接続電極部２ｅｓと背面電極基板３ａに設けられた接続電極部３ｅとの間は導電バネ部材１によって空間的に接続されている。

次に従来のＥＣＭ５０と本発明のＥＣＭ１０とのノイズ信号Ｎ１に対する干渉について説明する。
ＥＣＭ１０は上記構成によって、データ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃよりノイズ信号Ｎ１が発生し、このノイズ信号Ｎ１が樹脂材料であるために誘電率の大きい回路基板２を通して、回路基板２の上面に形成されている信号入力配線２ａｅに干渉することは、図１４で説明したＥＣＭ５０と同じである。

しかし、ＥＣＭ５０とＥＣＭ１０との違いは信号入力配線２ａｅの長さの違いである。すなわちＥＣＭ５０では図１２に示す如く信号入力配線２ａｅが回路基板２の上面を横切って接続電極８ａに接続され、さらに背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃを介して背面電極４に接続されているのに対し、ＥＣＭ１０では信号入力配線２ａｅが集積回路１１の実装領域からわずかに突出する位置に接続電極部２ｅｓとして形成され、この接続電極部２ｅｓと背面電極基板３ａに設けられた接続電極部３ｅとの間は導電バネ部材１によって空間的に接続されている。

すなわち、信号入力配線２ａｅが回路基板２の上面を横切って長く延びているＥＣＭ５０に対して、信号入力配線２ａｅが集積回路１１の実装領域からわずかに突出する位置までしか延びていないＥＣＭ１０は、その回路基板２に接している信号入力配線２ａｅが短くなることによって、ＥＣＭ５０と同様のノイズ信号Ｎ１が発生してもその干渉が小さくなり、ＥＣＭとしてのノイズ特性の悪化を小さくすることができる。そのノイズ信号Ｎ１による干渉が小さ理由は図１７の表１で説明した通りである。

次に図４，図５により図１に示す導電バネ部材１の構成に付いて説明する。
図４は導電バネ部材１の平面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図であり、導電バネ部材１は矩形リング形状に形成されており、導電バネ部材１の矩形リング形状の４角に前記背面電極基板３ａの接続電極部３ｅに当接する突起部１ｂが形成され、前記矩形リング形状の中心線Ｙ（以後単に中心線と記載する）上に回路基板２の接続電極部２ｅｓに当接する突起部１ａが形成されている。なお突起部１ａの対向位置にも突起部１ｃが設けられているが、本実施形態ではバネとしてのバランスをとるためのダミー突起となっている。

上記導電バネ部材１は中心線上より両端に向かって反り上がった形状を有し、中心線上には回路基板２の接続電極部２ｅｓに当接する突起部１ａが下向きに形成され、両端には背面電極基板３ａの接続電極部３ｅに当接する突起部１ｂが上向きに形成されている。

次に回路基板２の上面に形成された電極パターンと導電バネ部材１との位置関係及び接続関係を説明する。図６は図１に示す回路基板２における第１スペーサ８の内周部分の範囲を示しており、その電極パターンは図３に示す通りである。
すなわち、回路基板２の上面側には６個のパッド電極２０ａ〜２０ｆが設けられており、これらのパッド電極の内２０ａ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｆの４個はスルーホール２ｃに接続されている。また信号入力パッド２０ｅは信号入力配線２ａｅを介して接続電極部２ｅｓに接続されている。

そして回路基板２と重なるように太点線で示す集積回路１１と導電バネ部材１が配置されており、回路基板２における前記導電バネ部材１の矩形リング形状の内部に対応する位置に、前記集積回路１１が実装されている。また導電バネ部材１の矩形リング形状の４角に背面電極基板３ａの接続電極部３ｅに当接する突起部１ｂが形成され、また矩形リング形状の中心線上には、回路基板２の接続電極部２ｅｓに当接する突起部１ａが形成されている。

回路基板２の上面は絶縁膜で被覆されているが、６個のパッド電極２０ａ〜２０ｆに対応する６個の開口２ｈ１（細点線円で示す）と接続電極部２ｅｓの部分に対応する１個の開口２ｈ２が設けられており、この開口２ｈ１を通して集積回路１１とパッド電極２０ａ〜２０ｆとのボンディングが行われ、また開口２ｈ２を通して接続電極部２ｅｓと導電バネ部材１の突起部１ａとの圧接が行われる。

図６に示す構成の如く、回路基板２の上面において導電バネ部材１の矩形リング形状の内部に対応する位置に集積回路１１が実装され、導電バネ部材１の矩形リング形状の４角に前記背面電極３の接続電極部３ｅに当接する突起部１ｂが形成され、また矩形リング形状の中心線上に回路基板２の接続電極部２ｅｓに当接する突起部１ａが形成されることによって、接続電極部２ｅｓを集積回路１１の実装領域からわずかに突出する位置に形成することができ、この接続電極部２ｅｓと背面電極３の接続電極部３ｅとを導電バネ部材１によって空間的に接続されている。この結果信号入力配線２ａｅの長さを極めて短くできることでノイズ信号Ｎ１による干渉を小さくすることができる。

次に前記ＥＣＭ１０の動作を説明する。
上記構成を有するＥＣＭ１０の動作は、表面に導電膜を有する振動膜７と、表面にエレクトレット層５が形成された背面電極４とが第２スペーサ９を挟んでコンデンサマイクロホンを形成する。そして音響孔８５ａより入力される音響入力信号Ｐｓの空気振動により前記振動膜７が変位すると、前記コンデンサマイクロホンのコンデンサがこの変位を電気信号に変換し、この電気信号が背面電極４から背面電極基板３ａに設けられたスルーホール３ｃ、接続電極部３ｅ、導電バネ部材１、回路基板２の接続電極部２ａｅを介して集積回路１１に入力され、処理された後に回路基板２の下面に設けられた出力電極２ｂより出力される。

次に図７〜９により本発明の第２実施形態におけるＥＣＭの構成を説明する。
図７は第２実施形態におけるＥＣＭ２０の断面図、図８は図７に示すＥＣＭ２０の集積回路実装部Ｈの拡大断面図、図９は図８における集積回路実装前の回路基板２の平面図であり、図１〜３に示すＥＣＭ１０の断面図、ＥＣＭ１０の集積回路実装部Ｈの拡大断面図、集積回路実装前の回路基板２の平面図に対応している。従ってＥＣＭ２０の構成において、ＥＣＭ１０の構成における各要素と同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。

ＥＣＭ２０は第２のノイズ問題について改良した実施形態であり、ＥＣＭ１０と異なるところは図９に示す如く、データ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃが集積回路１１の下面の面積内、すなわち実装領域の内側に設けられたことである。

周知の如く集積回路１１は、その基板領域はＧＮＤレベルに接地されており、また素子形成領域においてもＧＮＤレベルの領域を有するため、全体としてはシールド機能を有する如く構成されている。この結果図９に示す如くデータ出力パッド２０ａ、クロック信号パッド２０ｃ等のデジタル信号が印加されるパッド電極に接続されたスルーホール２ｃや、電源のＶＤＤパッド２０ｄに接続されたスルーホール２ｃより発生されるノイズ信号Ｎ２は、図８に示す如く集積回路１１によってシールドされ、背面電極４や信号入力配線２ａｅへのノイズ信号Ｎ２による干渉が少なくなる。従ってＥＣＭとしてのノイズ特性を悪化させる原因を小さくすることができる。

図１０は本発明の第３実施形態におけるＥＣＭの部分拡大断面図であり、図８に示す集積回路実装部Ｈの拡大断面図に対応している。図１０に示す部分拡大断面図において図８に示す部分拡大断面図と異なるところは、回路基板２を２層基板にしてその中間層にシールド電極２ｄを設けたことである。このシールド電極２ｄによって回路基板２の下面側に形成されたノイズ発生電極からのノイズ信号が、回路基板２の上面側に存在する背面電極４や信号入力配線２ａｅに干渉することを完全に防止できるため、集積回路１１によるシールド機能とあわせてより完全なシールド機能をはたすことができる。

図１１は本発明におけるＥＣＭと従来のＥＣＭとのノイズ特性を比較して示す特性図であり、横軸は周波数を示し、縦軸はノイズレベルを示している。この特性図は前述のようにｆｏＨｚの方形波及び広帯域ノイズを、共に所定レベルのノイズ信号Ｖｐｐとして電源電圧ＶｏのＶＤＤ端子に重畳印加した状態において、データ出力パッド２０ａのノイズ信号レベルを測定したものである。

実線で示すＮ１０は本発明におけるＥＣＭ１０のノイズ特性を示し、１点鎖線で示すＮ２０はＥＣＭ２０のノイズ特性を示し、点線で示すＮ５０は従来のＥＣＭ５０のノイズ特性を示している。そして各特性はいずれも印加信号の周波数であるｆｏＨｚに最大のピークを有し、１０００Ｈｚ以上に複数のピークを有する特性となっている。そして最大のピークを有するｆｏＨｚにおいて比較すると、従来のＥＣＭ５０はかろうじて所定の基準値である−Ｄ０ｄＢＶを切っているに対し、本発明における第１のノイズ対策を行ったＥＣＭ１０は−Ｄ４ｄＢＶとなっており、そのノイズ改善量がΔＮ１ｄＢＶとなっている。すなわち本発明における構成によって、ノイズ規格条件をクリアーしていることが分かる。さらに第１のノイズ対策に加えて第２のノイズ対策を行ったＥＣＭ２０はそのノイズ改善量がΔＮ２ｄＢＶとなっており、余裕を持ってノイズ規格条件をクリアーしていることが分かる。

上記各実施形態においては、コンデンサマイクロホンの構成として、背面電極ユニット３側の背面電極４にエレクトレット層５を設けたバックエレクトレット型のＥＣＭについて説明したが、これに限定されるものではなく振動膜ユノット６側の振動膜７にエレクトレット層５を設ける膜エレクトレット型のＥＣＭにも適用できることは当然である。

本発明の第１実施形態におけるＥＣＭの断面図である。 図１に示すＥＣＭの集積回路実装部Ｈの拡大断面図である。 図２における集積回路実装前の回路基板の平面図である。 図１に示す導電バネ部材の平面図である。 図４に示す導電バネ部材のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す回路基板と導電バネ部材の平面図である。 本発明の第２実施形態におけるＥＣＭの断面図である。 図７に示すＥＣＭの集積回路実装部Ｈの拡大断面図である。 図８における集積回路実装前の回路基板の平面図である。 本発明の第３実施形態におけるＥＣＭの部分拡大断面図である。 本発明におけるＥＣＭと従来のＥＣＭとのノイズ特性を比較して示す特性図である。 従来のＥＣＭの断面図である。 図１２に示す従来のＥＣＭの集積回路実装部Ｈの拡大断面図である。 図１３における集積回路実装前の回路基板の平面図である。 シールドを設けた従来のＥＣＭにおける集積回路実装部Ｈの拡大断面図である。 図１４に示す回路基板２の部分平面図及び断面図であり、図１６（Ａ）は回路基板２における信号入力パッド２０ｅ及び信号入力配線２ａｅの配設部分を示す部分平面図、図１６（Ｂ）、図１６（Ｃ）は図１６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１６に示す各剥離条件に対するノイズ値を表したノイズ特性表（表１）である。

符号の説明

１ 導電バネ部材
１ａ，１ｂ、１ｃ 突起部
２ 回路基板
２ａ 接続配線
２ａｅ 信号入力配線
２ｅｓ、３ｅ 接続電極部
２ｂ 出力電極
２ｃ、３ｃ スルーホール
２ｄ シールド電極
２ｈ１，２ｈ２ 開口
３ 背面電極ユニット
３ａ 背面電極基板
４ 背面電極
５ エレクトレット層
６ 振動膜ユニット
６ａ 振動膜支持枠
７ 振動膜
８ 第１スペーサ
８ａ 接続電極
９ 第２スペーサ
１０、２０，５０ ＥＣＭ
１１ 集積回路
１１ａ バンプ
２０ａ データ出力パッド
２０ｂ ＧＮＤパッド
２０ｃ クロック信号パッド
２０ｄ ＶＤＤパッド
２０ｅ 信号入力パッド
２０ｆ ＲＬセルクトパッド
８５ シールドケース
８５ａ 音響孔
Ｈ 集積回路実装部
Ｐｓ 音響入力信号
Ｎ１，Ｎ２， ノイズ信号

Claims (5)

1. 集積回路を実装した回路基板と、エレクトレット層を形成した背面電極と振動膜とを対向配置させてコンデンサマイクロホンを形成し、前記回路基板上の集積回路の入力電極と前記コンデンサマイクロホンを形成する背面電極とを接続したエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、前記回路基板に集積回路がフリップチップ実装されるとともに、前記回路基板上に形成された前記集積回路の信号入力電極への配線パターンが、前記集積回路の実装領域からわずかに突出する接続電極部として形成され、前記接続電極部と前記背面電極とが導電バネ部材によって空間的に接続されていることを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロホン。
2. 前記導電バネ部材は矩形リング形状に形成されており、前記回路基板における前記導電バネ部材の矩形リング形状の内部に対応する位置に、前記集積回路が実装されている請求項１記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
3. 前記導電バネ部材の矩形リング形状の４角に前記背面電極に当接する突起部が形成され、前記矩形リング形状の中心線上に回路基板の接続電極部に当接する突起部が形成されている請求項２記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
4. 前記集積回路を実装した回路基板にスルーホールを設け、前記集積回路からの出力電極を回路基板の下面側に引き出す構成であって、前記スルーホールを前記集積回路の実装領域内に形成した請求項１から３のいずれか１項に記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
5. 前記回路基板に上面側と下面側とをシールドするためのシールド電極層が設けられている請求項４記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。

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