JP2010538517A

JP2010538517A - セラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホン

Info

Publication number: JP2010538517A
Application number: JP2010522780A
Authority: JP
Inventors: パーク、スン−ホ; チョ、ユン−ジャイ
Original assignee: ビーエスイーカンパニーリミテッド
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2010-12-09
Also published as: EP2186352A4; CN101381069A; EP2186352B1; EP2186352A1; WO2009031742A1; KR20090023871A; US20100177922A1; MY146310A; KR101008399B1

Abstract

本発明はＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部が上部に装着された基板と、前記基板の上部に装着され、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を囲むリング（Ｒｉｎｇ）状のパッケージと、前記パッケージ内壁に付着され伝導性物質で製造されたリング状の挿入部と、前記パッケージを完全に覆い音が通過できる音響孔が穿孔された上板と、を含むコンデンサマイクロホンを開示する。
また、本発明はＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部が上部に装着された基板と、前記基板の上部に装着され、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を覆い、音が通過できる音響孔が穿孔されたパッケージと、前記パッケージ内壁に付着され、伝導性物質で製造された挿入部と、を含むコンデンサマイクロホンを開示する。
【選択図】図１

Description

本発明はコンデンサマイクロホンに関し、さらに詳しくはコンデンサマイクロホンのセラミックパッケージの内部側面に金属性又は他の伝導性物質を挿入して電磁波をグラウンド（Ｇｒｏｕｎｄ）させることによってＥＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）効果及びＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）効果を減少させるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンに関する。

一般に、マイクロホンとは音響エネルギーを電気エネルギーに変える変換器のことをいう。マイクロホンはダイナミックマイクロホン（ＥｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃＭｉｃｒｏｐｈｏｎｅ）とコンデンサマイクロホン（ＣｏｎｄｅｎｓｅｒＭｉｃｒｏｐｈｏｎｅ）に大別される。

ここで、ダイナミックマイクロホンは誘導起電力を用いるものであって、マイクロホンの内部に所定の磁場を形成できる磁石及び振動板と連結され磁場内部で流動するコイルを備える。このダイナミックマイクロホンは振動によってコイルが磁場内部で揺れる時に発生する誘導起電力を測定してこれを電気信号に変える原理に基づいて製作される。ところが、ダイナミックマイクロホンの場合機械的に丈夫な特性を持つので劣悪な環境で使用するには有利であるが、マイクロホンの内部に磁石を収納しなければならないため小型化が難しく、感度特性が悪くて反応速度が遅いという短所がある。

一方、コンデンサマイクロホンはコンデンサの原理に基づいたものであって、対向するフラット電極を具備する。そして、フラット電極のうち一方を振動板として使用し、音によって振動板が振動するとコンデンサの容量が変化して蓄積電荷が変化し、その結果音の変化によって電流が流れる原理に基づいて製作される。このようなコンデンサマイクロホンは小型化が比較的容易であり、感度特性及び反応速度が優れる長所がある。

コンデンサマイクロホンを製作するためには振動板と背極板のうちいずれか一つに電源が供給されて電界を形成させなければならない。従来は背極板に電源を供給する方法が用いられていたが、最近は電荷が蓄積されるエレクトレット（Ｅｌｅｃｔｒｅｔ）により別途の電源を必要としないコンデンサマイクロホンが開発された。

このようなコンデンサマイクロホンはバイアス電源の代りに電荷がほぼ永久的に蓄積されるエレクトレットを用いて静電気場を形成することを特徴とする。エレクトレットを用いたコンデンサマイクロホンをエレクトレットコンデンサマイクロホン（ＥｌｅｃｔｒｅｔＣｏｎｄｅｎｓｅｒＭｉｃｒｏｐｈｏｎｅ：ＥＣＭ）という。

一方、最近、微細装置の集積化のために用いられるＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）技術がある。ＭＥＭＳ技術は半導体工程、特に集積回路技術を応用したマイクロマシニング（ＭｉｃｒｏＭａｃｈｉｎｉｎｇ）技術を用いて単位の超小型センサやアクチュエータ（Ａｃｔｕａｔｏｒ）及び電気機械的構造を製作できる技術である。このようなマイクロマシニング技術を用いて製作されたＭＥＭＳチップマイクロホンは超精密微細加工による小型化、高性能化、多機能化、集積化が可能で、安全性及び信頼性を向上させることができるという長所がある。

以上のマイクロマシニング技術を用いて製作されたＭＥＭＳチップマイクロホンは電気的駆動と信号処理を行わなければならないので他の集積回路（ＩＣ）半導体チップデバイスを含む回路部と共にパッケージングされる必要がある。ところが、このパッケージをセラミックで製作する場合、セラミックは非伝導性を有するため電気的又は音響的な側面で問題が発生するようになる。電子機器から付随的に発生した電磁波が機器そのもの又は他の機器の動作に影響を及ぼすことをＥＭＩ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）効果といい、静電気を帯びた物体から静電気が放出されることをＥＳＤ（ＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）効果というが、セラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンではこのようなＥＭＩ効果及びＥＳＤ効果が発生する問題がある。

本発明は上述した問題を解決するために創案されたものであり、コンデンサマイクロホンのセラミックパッケージの内部側面に金属性又は他の伝導性物質を挿入してコンデンサマイクロホンから発生する電磁波をグラウンドさせることによってＥＳＤ効果及びＥＭＩ効果を減少させるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンに関する。

本発明はＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部が上部に装着された基板と、前記基板の上部に装着され、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を囲むリング（Ｒｉｎｇ）状のパッケージと、前記パッケージ内壁に付着され伝導性物質で製作されたリング状の挿入部と、前記パッケージを完全に覆い音が通過できる音響孔が穿孔された上板と、を含むコンデンサマイクロホンを開示する。

また、本発明はＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部が上部に装着された基板と、前記基板の上部に装着され、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を覆い音が通過できる音響孔が穿孔されたパッケージと、前記パッケージ内壁に付着され、伝導性物質で製作された挿入部と、を含むコンデンサマイクロホンを開示する。

さらに、本発明はＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を基板に装着するステップと、内壁に伝導性物質の挿入部が付着されたパッケージを前記基板に覆いかぶせるステップと、前記パッケージを完全に覆い音が通過できる音響孔が穿孔された上板を前記パッケージに覆いかぶせるステップと、を含むコンデンサマイクロホン製作方法を開示する。

また、ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を基板に装着するステップと、内壁に伝導性物質の挿入部が付着され、音が通過できる音響孔が穿孔されたパッケージを前記基板に覆いかぶせるステップと、を含むコンデンサマイクロホン製作方法を開示する。

本発明はコンデンサマイクロホンにおいて、マイクロホンチップ及び回路部を囲むパッケージ内壁又はパッケージの上板を金属性又は伝導性物質で製造してコンデンサマイクロホンの電気的及び音響的特性を向上させる効果がある。特に、セラミックからなるパッケージ内壁及びパッケージ上板を使用する場合に比べて、ＥＭＩ効果及びＥＳＤ効果が減少する効果がある。

また、本発明は耐熱性が強くＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔｅｄＤｅｖｉｃｅ）の製造に適合したセラミックを使用して基板を製造することによって、工程中に変形するか又は接合特性が弱くなる問題が発生しないという長所がある。

図１は、本発明の第１実施例によるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンを示す断面図である。図２は、本発明の第１実施例によるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンを示す分解斜視図である。図３は、本発明の第２実施例によるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンを示す断面図である。図４は、本発明の第２実施例によるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンを示す分解斜視図である。

以下、添付した図面に基づいて本発明について詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施例によるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンの断面図を示し、図２は本発明の第１実施例によるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンの分解斜視図を示す。図１及び図２に示すように、ＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０が回路部１５０とともにパッケージングされる。ここで、ＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０は外部からの音源を電気信号に変える役割を行う。電気信号は電線１７０を伝って回路部１５０に伝達される。回路部１５０は内部のＩＣチップによって受信された電気信号を増幅して外部に出力する役割を行う。

本発明でＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０及び回路部１５０は基板１８０上に位置する。この時、前記基板１８０はセラミックで製造される。セラミックは耐熱性があり、ＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０及び回路部１５０を構成するシリコン及び金属素材と熱膨張係数が近いので、工程で変形するか又は接合特性が弱くなる問題が発生しない。

ＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０及び回路部１５０は基板１８０上にダイボンディング（Ｄｉｅ−ｂｏｎｄｉｎｇ）で接着される。ダイボンディングのための接着剤としては一般にエポキシ樹脂を使用する。また、回路部１５０を基板１８０上に装着した後、回路部１５０を保護するために回路部１５０をエポキシ樹脂でカプセル封入（Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）する。ところが、エポキシ樹脂のような接着剤は粘性の低い物質であるので必要の無い部分にまで流れていくことがあるという問題がある。したがって、本発明では基板１８０上に防止部１６０を形成してエポキシ樹脂が必要の無い部分にまで流れていかないようにする。

パッケージ１２０は上部及び下部の無いリング（Ｒｉｎｇ）のような形状を有する。また、パッケージ１２０の素材はセラミックで製造される。セラミックは耐熱性があり、ＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０及び回路部１５０を構成するシリコン及び金属素材と熱膨張係数が近いので、工程で変形するか又は接合特性が弱くなる問題が発生しない。

パッケージ１２０の内壁にはパッケージ１２０のように上部及び下部の無いリングのような形状に製造された挿入部１４０が付着される。挿入部１４０の素材は金属又は伝導性を有する物質である。金属又は伝導性物質は非伝導性物質のセラミックと異なって、電気が通じるのでＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０から発生する電磁波をグラウンドさせる。したがって、非伝導性のセラミックのみでパッケージを製造する場合よりＥＭＩ効果及びＥＳＤ効果が著しく減少する。

挿入部１４０が付着されたパッケージ１２０を基板１８０の上部に装着した後、パッケージ１２０の上部を上板１１０で覆う。上板１１０は挿入部１４０の周縁に沿って挿入部１４０と接触できるように製造される。そして、上板１１０はパッケージ１２０内部の音が流れ出ないようにパッケージ１２０を完全に覆うことができるように製造される。ただし、上板１１０にはＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０の上側に音響孔１１１が穿孔される。音響孔１１１はコンデンサマイクロホン１００の外部から音をパッケージ構造１００の内部に受け入れる役割を行う。

上板１１０の素材は挿入部１４０と同じように金属又は伝導性物質である。上板１１０を金属又は伝導性物質で製造する場合、ＭＥＭＳマイクロホンチップ１３０から発生する電磁波をグラウンドさせることによって、セラミックコンデンサマイクロホンで非伝導性のセラミックのみでパッケージを製造する場合よりＥＭＩ効果及びＥＳＤ効果が著しく減少する。したがって、パッケージ１２０を金属又は伝導性物質で製造した場合と同じようにコンデンサマイクロホンパッケージの電気的な特性及び音響的な特性を向上させることができる。

以上のコンデンサマイクロホン１００で、パッケージ１２０とパッケージ内壁に挿入される挿入部１４０が互いに密着して製造される場合のみならず、パッケージ１２０と挿入部１４０の間に所定の間隔を置いて製造する場合にも本発明の目的を達成することができる。またパッケージ１２０と基板１８０は同じ素材であるセラミックで製造されるので一体として作ることもできる。

また、第１実施例において、パッケージ１２０と挿入部１４０がどちらも伝導性物質であり一体として作る場合にもコンデンサマイクロホンから発生する電磁波をグラウンドさせることによってＥＳＤ効果及びＥＭＩ効果を減少させる本発明の目的を達成することができる。

図３は本発明の第２実施例によるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンの断面図を示し、図４は本発明の第２実施例によるセラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンの分解斜視図を示す。第２実施例は前記第１実施例とほぼ同じ構造及び効果を持つので以下では相違点を中心に見てみる。

第２実施例では第１実施例と同じように基板３８０上にＭＥＭＳマイクロホンチップ３３０及び回路部３５０が接着され、基板３８０上にはエポキシ樹脂が必要の無い部分にまで流れていかないようにする防止部３６０が付着される。

パッケージ３２０は側面と上部が閉塞され、下部のみが開放されている形態である。また、パッケージ３２０の素材はセラミックである。セラミックは耐熱性があり、ＭＥＭＳマイクロホンチップ３３０及び回路部３５０を構成するシリコン及び金属素材と熱膨張係数が近いので、工程中に変形するか又は接合特性が弱くなる問題が発生しない。

パッケージ３２０の内壁にはパッケージ３２０と同じように側面と上部が閉塞され、下部のみが開放されている形態に製造された挿入部３４０が付着される。挿入部３４０とパッケージ３２０が結合された後は、ＭＥＭＳマイクロホンチップ３３０の上側に音響孔３１０が穿孔される。音響孔３１０はコンデンサマイクロホン３００の外部から音を受け入れる役割を行う。挿入部３４０の素材は金属又は伝導性を有する物質である。したがって、ＭＥＭＳマイクロホンチップ３３０から発生する電磁波をグラウンドさせることによって、非伝導性のセラミックのみでパッケージを製造する場合よりＥＭＩ効果及びＥＳＤ効果が著しく減少する。

パッケージ３２０内壁に挿入部３４０が付着された後、基板３８０上にパッケージ３２０を覆いかぶせる。

以上のコンデンサマイクロホン３００で、パッケージ３２０とパッケージ内壁に挿入される挿入部３４０が互いに密着して製造される場合だけでなく、パッケージと挿入部の間に所定の間隔を置いて製造される場合にも本発明の目的を達成することができる。またパッケージ３２０と基板３８０は同じ素材であるセラミックで製造されるために一体として作ることもできる。

また、第２実施例において、パッケージ３２０と挿入部３４０がどちらも伝導性物質であり一体として作る場合にもコンデンサマイクロホンから発生する電磁波をグラウンドさせることによってＥＳＤ効果及びＥＭＩ効果を減少させる本発明の目的を達成することができる。

本発明は、セラミックパッケージを用いたコンデンサマイクロホンを提供する。

Claims

ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部が上部に装着された基板と、
前記基板の上部に装着され、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を囲むリング（Ｒｉｎｇ）状のパッケージと、
前記パッケージ内壁に付着され伝導性物質で製造されたリング状の挿入部と、
前記パッケージを完全に覆い音が通過できる音響孔が穿孔された上板と、を含むコンデンサマイクロホン。
前記基板はセラミック素材で製造された請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
前記パッケージはセラミック素材で製造された請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
前記挿入部は金属性素材で製造された請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
前記上板は伝導性物質で製造された請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
前記基板の上部に付着されてエポキシ樹脂が所定領域以上にまで流れていくことを防止する防止部をさらに含む請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
前記基板と前記パッケージは一体として作られることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
前記パッケージと前記挿入部の間が所定間隔を置いて離隔していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
前記パッケージは伝導性物質であり前記挿入部と一体として作られることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部が上部に装着された基板と、
前記基板の上部に装着され、前記ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を覆い、音が通過できる音響孔が穿孔されたパッケージと、
前記パッケージ内壁に付着され、伝導性物質で製造され、音が通過できる前記音響孔が穿孔された挿入部と、を含むコンデンサマイクロホン。
前記基板はセラミック素材で製造された請求項１０に記載のコンデンサマイクロホン。
前記パッケージはセラミック素材で製造された請求項１０に記載のコンデンサマイクロホン。
前記挿入部は金属性素材で製造された請求項１０に記載のコンデンサマイクロホン。
前記基板の上部に付着されてエポキシ樹脂が所定領域以上にまで流れていくことを防止する防止部をさらに含む請求項１０に記載のコンデンサマイクロホン。
前記基板と前記パッケージは一体として作られることを特徴とする請求項１０に記載のコンデンサマイクロホン。
前記パッケージと前記挿入部の間が所定間隔を置いて離隔していることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
前記パッケージは伝導性物質であり前記挿入部と一体として作られることを特徴とする請求項１０に記載のコンデンサマイクロホン。
ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を基板に装着するステップと、
内壁に伝導性物質の挿入部が付着されたパッケージを前記基板上部に装着するステップと、
音が通過できる音響孔が穿孔された上板を前記パッケージに覆いかぶせるステップと、を含むコンデンサマイクロホン製造方法。
前記基板の上部に付着されてエポキシ樹脂が所定領域以上にまで流れていくことを防止する防止部を形成するステップをさらに含む請求項１８に記載のコンデンサマイクロホン製造方法。
ＭＥＭＳマイクロホンチップ及び回路部を基板に装着するステップと、
内壁に伝導性物質の挿入部が付着され、音が通過できる音響孔が穿孔されたパッケージを前記基板上部に装着するステップと、を含むコンデンサマイクロホン製造方法。
前記基板の上部に付着されてエポキシ樹脂が所定領域以上にまで流れていくことを防止する防止部を形成するステップをさらに含む請求項２０に記載のコンデンサマイクロホン製造方法。