JP2012019322A - Capacitor microphone - Google Patents

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幸俊 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high performance broadband microphone with a narrow tolerance.SOLUTION: The microphone comprises capacitance type microphone dies 10a-10c each having a pair of counter electrodes, and a circuit die 20 in which an impedance conversion circuit performing impedance conversion of the output signal from the counter electrodes is formed. The counter electrodes of the plurality of microphone dies 10a-10c having the same shape are connected in parallel with each other, and contained in a package 30 together with the circuit die 20.

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンに関し、特に広帯域のマイクロホンに関する。   The present invention relates to a condenser microphone, and more particularly to a broadband microphone.

従来、振動板の径を拡大することでSN比を改善するとともに、筐体形状による回折効果を利用して高周波特性を得るマイクロホンが知られている(例えば非特許文献1,2)。また、MEMSマイクロホンをアレイ状に配置して物体からの反射超音波を各マイクロホンで受信し、各マイクロホンの出力信号を遅延加算することにより反射波の到来方向を検出する手法が知られている(例えば非特許文献3)。また、一つのダイに複数対の対向電極を形成しそれらを互いに並列接続して、一つのマイクロホンとしてのSN比を改善する構成も知られている。   Conventionally, there has been known a microphone that improves the S / N ratio by increasing the diameter of the diaphragm and obtains high-frequency characteristics using a diffraction effect due to the housing shape (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). In addition, a technique is known in which MEMS microphones are arranged in an array, reflected ultrasonic waves from an object are received by each microphone, and the arrival direction of the reflected wave is detected by delay-adding the output signals of each microphone ( For example, Non-Patent Document 3). There is also known a configuration in which a plurality of pairs of counter electrodes are formed on one die and they are connected in parallel to improve the S / N ratio as one microphone.

三研マイクロホン:「音楽収音用超広帯域マイクロホンの開発」、日本音響学会誌、64巻11号、2008、pp.682-685Sanken Microphone: "Development of an ultra-wideband microphone for music recording", Journal of the Acoustical Society of Japan, Vol. 64, No. 11, 2008, pp.682-685 小野一穂:「マイクロホンの広帯域化」、日本音響学会誌、64巻11号、2008、pp.656-660Kazuho Ono: “Broadband microphone”, Journal of the Acoustical Society of Japan, Vol. 64, No. 11, 2008, pp.656-660 渡部祥文(パナソニック電工):「MEMSとナノテクノロジーを用いた超音波センサ」、松下電工技報、Vol.53 No.2、2005、pp.25-30Yoshifumi Watanabe (Panasonic Electric Works): "Ultrasonic sensor using MEMS and nanotechnology", Matsushita Electric Works Technical Report, Vol.53 No.2, 2005, pp.25-30

非特許文献1,2は、感度を高めSN比を改善するために振動板の面積を大きくしているため、マイクロホンの外形寸法が大きくなる。振動板の面積を大きくすると、振動板の共振周波数が低域にシフトし、共振周波数より高い周波数で感度が急激に低下する。これを改善するために振動板に高い張力を与える必要があるが、経時による張力の低下が発生しやすく感度が低下しやすい。また、振動板の張力が高いと一定の音圧に対する振動変位が小さくなる。感度を高めるために高いバイアス電圧を供給する構成では、汎用性が低くなる。非特許文献3は音源方向を特定する手段であって、SN比を改善する手段ではない。また、アレイ構成について具体的に記されていない。一つのダイに複数対の対向電極を形成しそれらを並列接続する構成では、例えば個々の対向電極の性能にかたよりがあると、全体としてのマイクロホンの特性にばらつきが生じうる。
本発明は、高性能で狭公差の広帯域マイクロホンを提供することを目的とする。
In Non-Patent Documents 1 and 2, since the area of the diaphragm is increased in order to increase sensitivity and improve the SN ratio, the outer dimensions of the microphone are increased. When the area of the diaphragm is increased, the resonance frequency of the diaphragm is shifted to a low frequency, and the sensitivity is rapidly decreased at a frequency higher than the resonance frequency. In order to improve this, it is necessary to apply a high tension to the diaphragm. However, the tension tends to decrease over time, and the sensitivity tends to decrease. Moreover, when the tension of the diaphragm is high, the vibration displacement with respect to a certain sound pressure becomes small. In a configuration in which a high bias voltage is supplied to increase sensitivity, versatility is reduced. Non-Patent Document 3 is a means for specifying the sound source direction, and is not a means for improving the SN ratio. Further, the array configuration is not specifically described. In a configuration in which a plurality of pairs of counter electrodes are formed on one die and they are connected in parallel, for example, depending on the performance of the individual counter electrodes, the characteristics of the microphone as a whole may vary.
It is an object of the present invention to provide a high-performance, narrow-tolerance broadband microphone.

(1)上記目的を達成するためのマイクロホンは、一対の対向電極を有する静電容量型のマイクロホンダイと、前記対向電極の出力信号をインピーダンス変換するインピーダンス変換回路が形成された回路ダイと、を備え、同一形状の複数の前記マイクロホンダイの前記対向電極が互いに並列接続され、前記回路ダイとともにパッケージ内に収納されている。   (1) A microphone for achieving the above object includes a capacitance type microphone die having a pair of counter electrodes, and a circuit die in which an impedance conversion circuit for impedance conversion of an output signal of the counter electrodes is formed. The counter electrodes of the plurality of microphone dies having the same shape are connected in parallel to each other and housed in a package together with the circuit die.

本発明によると、個々のマイクロホンダイについては、振動板の面積は小さく軽くできるので、共振周波数を高くできる。したがってマイクロホンの帯域を広くすることができる。また、複数のマイクロホンダイに形成された一対の対向電極同士をそれぞれ並列接続することによりSN比を改善することができる。   According to the present invention, for each microphone die, the area of the diaphragm can be made small and light, so that the resonance frequency can be increased. Therefore, the microphone band can be widened. Further, the SN ratio can be improved by connecting in parallel a pair of counter electrodes formed on a plurality of microphone dies.

また、各マイクロホンダイには公差が生じうるが、本発明では一対の対向電極を有するマイクロホンダイを形成した後にパッケージに収容する構成であるため、個々のマイクロホンダイの性能を検査した後に一つのパッケージに収容するマイクロホンダイの組み合わせを決定することができる。したがってマイクロホンダイの組み合わせ方によって、マイクロホンとしての公差を小さく抑えることができる。具体的には例えば、各マイクロホンダイの性能を示す値の中央値に対してそれより値が高いマイクロホンダイと低いマイクロホンダイとを組み合わせると、それらを並列接続してなるマイクロホンの公差を小さくすることができる。例えば、中央値より高いマイクロホンダイだけ組み合わされたマイクロホンと、中央値より低いマイクロホンダイだけ組み合わされたマイクロホンとでは、性能のばらつきが大きくなる。一つのダイに複数対の対向電極を形成しそれらを並列接続する構成であると、本発明のようにマイクロホンダイの組み合わせを自由に変更できないので、このように一つのマイクロホンとしての性能がばらつきうる。しかし本発明の構成によるとマイクロホンダイの性能に応じて組み合わせを変更することができるので、マイクロホンの公差を狭めることができる。   In addition, although tolerance may occur in each microphone die, in the present invention, since a microphone die having a pair of counter electrodes is formed and then accommodated in the package, one package after the performance of each microphone die is inspected The combination of microphone dies accommodated in the can be determined. Therefore, the tolerance as a microphone can be kept small by the combination of the microphone dies. Specifically, for example, combining a microphone die with a higher value and a lower microphone die with respect to the median value indicating the performance of each microphone die reduces the tolerance of the microphones connected in parallel. Can do. For example, there is a large variation in performance between a microphone combined with only a microphone die higher than the median value and a microphone combined with only a microphone die lower than the median value. When a plurality of pairs of counter electrodes are formed on one die and they are connected in parallel, the combination of microphone dies cannot be freely changed as in the present invention, and thus the performance as one microphone can vary in this way. . However, according to the configuration of the present invention, since the combination can be changed according to the performance of the microphone die, the tolerance of the microphone can be narrowed.

また、本発明では、インピーダンス変換回路も複数のマイクロホンダイとともに同一パッケージ内に納めることにより、出力信号に与えるノイズの影響を低減できる。さらに、複数のマイクロホンダイは全て同一形状(合同)であるので、製造コストを抑えることができる。また、マイクロホンダイが全て同一形状であることから、インピーダンス変換回路とともにパッケージ内に収納するマイクロホンダイの組み合わせ個数や配置の仕方など設計の自由度が高い。   Further, in the present invention, the impedance conversion circuit is also housed in the same package together with a plurality of microphone dies, so that the influence of noise on the output signal can be reduced. Furthermore, since all the microphone dies have the same shape (joint), the manufacturing cost can be reduced. In addition, since all microphone dies have the same shape, the degree of freedom of design is high, such as the number of combinations of microphone dies to be housed in the package together with the impedance conversion circuit and the manner of arrangement.

(2)上記目的を達成するためのマイクロホンにおいて、前記マイクロホンダイの平面視の形状は四角形であってもよく、その場合、前記対向電極のうちの一方の電極にバイアス電圧を印加するためのバイアス電極パッドが前記マイクロホンダイの前記平面視において対角の位置にある角部にそれぞれ配置され、前記対向電極のうち他方の電極に接続する出力側電極パッドが前記平面視における少なくとも残りの一つの角部に配置されていてもよい。   (2) In the microphone for achieving the above object, the shape of the microphone die in plan view may be a square shape. In this case, a bias for applying a bias voltage to one of the counter electrodes. Electrode pads are respectively disposed at corners at diagonal positions in the plan view of the microphone die, and an output side electrode pad connected to the other electrode of the counter electrodes is at least one remaining corner in the plan view. It may be arranged in the part.

本発明のマイクロホンダイは、音波を受けて振動する振動電極と音波を受けても振動しない静止電極の一対の対向電極を有しており、各マイクロホンダイの静止電極同士が導線によって電気的に接続されるとともに各マイクロホンダイの振動電極同士が導線によって電気的に接続されることによって各対向電極が並列接続されている。そして一方の電極側にバイアス電圧が印加され他方の電極を出力側とする。なお本明細書では、静止電極に対して垂直な方向からマイクロホンダイを見ることを平面視というものとする。   The microphone die of the present invention has a pair of counter electrodes, a vibrating electrode that vibrates by receiving sound waves and a stationary electrode that does not vibrate even when receiving sound waves, and the stationary electrodes of each microphone die are electrically connected to each other by a conductive wire. In addition, the counter electrodes are connected in parallel by electrically connecting the vibrating electrodes of the microphone dies with a conductive wire. A bias voltage is applied to one electrode side, and the other electrode is set as an output side. In this specification, viewing the microphone die from a direction perpendicular to the stationary electrode is referred to as a plan view.

出力側電極パッド同士を接続する導線はノイズの影響を排除するためにできるだけ短いことが望ましい。バイアス電極パッド同士を接続する導線も短いことが望ましいが、出力側電極パッド同士をつなぐ導線はバイアス電極パッド同士をつなぐ導線と比較するとノイズの影響を受けやすいため、出力側電極パッド同士をつなぐ導線ができるだけ短くなることが優先される。そこで、出力側電極パッドが設けられている角部を、隣接するマイクロホンダイの出力側電極パッドが設けられている角部に近くなるように配置すると(平面視において互いのマイクロホンダイの向きを変える)、出力側電極パッドが設けられている角部同士が離れて配置される場合(例えば全て同じ向きにマイクロホンダイを配置する場合)と比較して、出力側電極パッド同士を接続する導線を短くすることができる。   It is desirable that the conductive wire connecting the output side electrode pads be as short as possible in order to eliminate the influence of noise. It is desirable that the conductors connecting the bias electrode pads are short, but the conductors connecting the output electrode pads are more susceptible to noise than the conductors connecting the bias electrode pads, so the conductors connecting the output electrode pads are connected to each other. It is prioritized to be as short as possible. Therefore, if the corners provided with the output-side electrode pads are arranged so as to be close to the corners provided with the output-side electrode pads of the adjacent microphone dies (the direction of each microphone die is changed in plan view). ), The conductors connecting the output side electrode pads are shorter than when the corners where the output side electrode pads are provided are separated from each other (for example, when microphone dies are arranged in the same direction). can do.

また、バイアス電極パッドは対角の関係にある2つの角部にそれぞれ設けられているため、マイクロホンダイの平面視における向きが例えば90°単位で異なっていたとしても、2つあるうちのどちらかのバイアス電極パッドと、隣接するマイクロホンダイのどちらか近い方のバイアス電極パッドとを導線で接続することができる。すなわち、バイアス電極パッドが1つの角部にしか設けられていない構成や、隣り合う角部に2つ設けられている構成(対角の位置関係でない構成)と比較して、バイアス電極パッド同士を接続する導線の長さを短くすることができる。   In addition, since the bias electrode pads are respectively provided at two corners having a diagonal relationship, even if the orientation of the microphone die in plan view is different by, for example, 90 °, one of the two is provided. These bias electrode pads and the bias electrode pad closer to the adjacent microphone die can be connected by a conductive wire. That is, in comparison with a configuration in which the bias electrode pads are provided only at one corner, or a configuration in which two bias electrode pads are provided at adjacent corners (a configuration not having a diagonal positional relationship), The length of the conducting wire to be connected can be shortened.

(3)上記目的を達成するためのマイクロホンにおいて、前記マイクロホンダイの平面視の形状は正方形であってもよい。
平面視が正方形のマイクロホンダイの対角の位置関係にある2つの角部にバイアス電極パッドが設けられ、残りの少なくとも一つの角部に出力側電極パッドが設けられている構成であると、上記(2)で述べた効果に加え、次の効果がある。すなわち、マイクロホンダイの平面視における向きが例えば90°単位で異なっていたとしても、2つあるうちのどちらかのバイアス電極パッドが設けられている角部が、隣接するマイクロホンダイのどちらかのバイアス電極パッドが設けられている角部と必ず隣り合うことになる。そのため、バイアス電極パッドが1つの角部にしか設けられていない構成や、隣り合う角部に2つ設けられている構成(対角の位置関係でない構成)と比較すると、バイアス電極パッド同士を接続する導線の長さを短くすることができる。また、マイクロホンダイの外形の平面視の形状は正方形であることから、平面視において予め限られたスペース内において、90°単位でマイクロホンダイの平面視における向きを自由に変えることができる。
(3) In the microphone for achieving the above object, the shape of the microphone die in plan view may be a square.
When the configuration is such that bias electrode pads are provided at two corners in a diagonal relationship of a square microphone die in plan view, and output electrode pads are provided at at least one other corner, In addition to the effects described in (2), there are the following effects. That is, even if the orientation of the microphone die in plan view is different in units of 90 °, for example, the corner where one of the two bias electrode pads is provided is the bias of one of the adjacent microphone dies. It is always adjacent to the corner where the electrode pad is provided. For this reason, the bias electrode pads are connected to each other as compared with a configuration in which the bias electrode pads are provided only at one corner, or a configuration in which two bias electrode pads are provided at adjacent corners (a configuration not having a diagonal relationship). The length of the conducting wire can be shortened. Further, since the shape of the microphone die in plan view is square, the direction of the microphone die in plan view can be freely changed in units of 90 ° within a space limited in advance in plan view.

(1A)は第一実施形態にかかる上面図、(1B)はその断面図。(1A) is a top view according to the first embodiment, and (1B) is a cross-sectional view thereof. ノイズ電流についての説明図。Explanatory drawing about noise current. 本発明の他の実施形態にかかる上面図。The top view concerning other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態にかかる上面図。The top view concerning other embodiments of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding component in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

1.第一実施形態
図1は、本発明の一実施形態としてのマイクロホン1を示す図である。説明の便宜のために図1に示すように直交するxyz軸を定める。マイクロホン1は、半導体パッケージ30と回路LSI20(回路ダイに相当)と3個のマイクロホンダイ10a〜10cとを備える。半導体パッケージ30は箱形のパッケージ本体31と蓋32とを備える。図1Aは蓋32の図示を省略したマイクロホン1の上面図、図1Bは図1Aの1B−1B線における簡易的な断面図である。蓋32にはパッケージ30の外部空間と内部空間とを連絡する通孔である音響孔H1がメッシュ状に複数形成されている。蓋32の少なくとも一部には導電性の材料が用いられ、電磁シールドとしての機能も持たせている。また蓋32には撥水加工が施されている。マイクロホンダイ10a〜10cと回路LSI20は、半導体パッケージ30に収容されている。各マイクロホンダイは、半導体デバイスの製造プロセスを用いて形成されるダイであって、各ダイの底面101がパッケージ本体31の底部に図示しない接着層を介して固定されている。
1. First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a microphone 1 as an embodiment of the present invention. For convenience of description, orthogonal xyz axes are defined as shown in FIG. The microphone 1 includes a semiconductor package 30, a circuit LSI 20 (corresponding to a circuit die), and three microphone dies 10a to 10c. The semiconductor package 30 includes a box-shaped package body 31 and a lid 32. FIG. 1A is a top view of the microphone 1 with the lid 32 omitted, and FIG. 1B is a simplified cross-sectional view taken along the line 1B-1B in FIG. 1A. The lid 32 is formed with a plurality of mesh-like acoustic holes H1, which are through holes that connect the external space and the internal space of the package 30. A conductive material is used for at least a part of the lid 32 to provide a function as an electromagnetic shield. The lid 32 is water repellent. The microphone dies 10 a to 10 c and the circuit LSI 20 are accommodated in the semiconductor package 30. Each microphone die is a die formed by using a semiconductor device manufacturing process, and the bottom surface 101 of each die is fixed to the bottom of the package body 31 via an adhesive layer (not shown).

マイクロホンダイ10a〜10cは互いに同一形状であり、平面視すなわちxy平面におけるダイの外形の形状は正方形である。個々のマイクロホンダイにはそれぞれ、プレートP、ダイヤフラムD、空気室BC等が形成されている。プレートPには音波をダイヤフラムDに伝搬させるための複数の通孔H2が形成されている。プレートPは音波が伝搬する音響空間SSにおいて振動しない程度の剛性であるためプレートPはダイヤフラムDよりも厚く形成されている。プレートPは全体が導電性の材料で構成されており、静止電極を形成している。なお、プレートPの一部のみが静止電極を形成していてもよい。スペーサSはダイヤフラムDの縁部とプレートPの縁部とに結合しており、ダイヤフラムDとプレートPとの間に空隙を形成している。スペーサSは絶縁性を有しておりダイヤフラムDとプレートPとを絶縁している。   The microphone dies 10a to 10c have the same shape, and the outer shape of the die in plan view, that is, the xy plane is a square. Each microphone die is formed with a plate P, a diaphragm D, an air chamber BC, and the like. The plate P is formed with a plurality of through holes H2 for propagating sound waves to the diaphragm D. Since the plate P is rigid enough not to vibrate in the acoustic space SS through which sound waves propagate, the plate P is formed thicker than the diaphragm D. The plate P is entirely made of a conductive material, and forms a stationary electrode. Only part of the plate P may form a stationary electrode. The spacer S is coupled to the edge of the diaphragm D and the edge of the plate P, and a gap is formed between the diaphragm D and the plate P. The spacer S has an insulating property and insulates the diaphragm D and the plate P from each other.

ダイヤフラムDは音響空間SSと空気室BCとを隔てる。音響空間SSと空気室BCとはダイヤフラムDによって気密に隔てられていても良いし、高い音響抵抗を有するスリット、トレンチ、孔、層間隙間等の通路によって連絡されていても良い。ダイヤフラムDには検出対象範囲内の音波を受けて撓み振動する程度の柔軟性が必要であるためダイヤフラムDはプレートPよりも薄く形成されている。ダイヤフラムDは全体が導電性の材料からなるため、プレートPによって形成されている静止電極とともに静電容量を構成する振動電極を形成している。すなわち各マイクロホンダイには、プレートPとダイヤフラムDとでなる一対の対向電極が形成されている。なおダイヤフラムDの一部のみが振動電極を形成していても良い。支持部BはダイヤフラムDを支持している。支持部Bには開口が形成されている。空気室BCは、当該開口の内側の空間、すなわち、ダイヤフラムDと支持部Bとパッケージ本体31の底部とに囲まれた空間である。   The diaphragm D separates the acoustic space SS and the air chamber BC. The acoustic space SS and the air chamber BC may be airtightly separated by a diaphragm D, or may be connected by a passage such as a slit, trench, hole, or interlayer gap having high acoustic resistance. The diaphragm D needs to be flexible enough to bend and vibrate upon receiving a sound wave within the detection target range, so that the diaphragm D is formed thinner than the plate P. Since the entire diaphragm D is made of a conductive material, the diaphragm D forms a vibrating electrode together with a stationary electrode formed by the plate P. That is, each microphone die is formed with a pair of counter electrodes composed of a plate P and a diaphragm D. Only a part of the diaphragm D may form the vibrating electrode. The support part B supports the diaphragm D. An opening is formed in the support portion B. The air chamber BC is a space inside the opening, that is, a space surrounded by the diaphragm D, the support portion B, and the bottom portion of the package body 31.

マイクロホンダイ10aにおいては、プレートPは配線によって出力側電極パッド12aと電気的に接続されている。出力側電極パッド12aは外形の平面視が正方形である各マイクロホンダイの角部であって支持部B上に一つ形成されている。マイクロホンダイ10bにおいても同様にプレートPは出力側電極パッド12bに接続されている。マイクロホンダイ10cにおいても同様である。マイクロホンダイ10aにおいてダイヤフラムDは支持部Bの表面上に形成された配線によってバイアス電極パッド11a1およびバイアス電極パッド11a2と電気的に接続されている。バイアス電極パッド11a1・11a2は平面視においてマイクロホンダイ10aの互いに対角にあたる角部であって支持部B上に一つずつ計二つ形成されている。マイクロホンダイ10b・10cについても同様にバイアス電極パッド11b1・11b2、11c1・11c2が形成されており、それぞれが形成されているマイクロホンダイのダイヤフラムDと接続されている。   In the microphone die 10a, the plate P is electrically connected to the output-side electrode pad 12a by wiring. One output-side electrode pad 12a is formed on the support portion B, which is a corner portion of each microphone die whose outer plan view is square. Similarly, in the microphone die 10b, the plate P is connected to the output-side electrode pad 12b. The same applies to the microphone die 10c. In the microphone die 10a, the diaphragm D is electrically connected to the bias electrode pad 11a1 and the bias electrode pad 11a2 by wiring formed on the surface of the support portion B. The bias electrode pads 11a1 and 11a2 are formed at two corners on the support portion B, which are diagonal corners of the microphone die 10a in plan view. Bias electrode pads 11b1, 11b2, and 11c1 and 11c2 are similarly formed on the microphone dies 10b and 10c, and are connected to the diaphragm D of the microphone die on which each is formed.

回路LSI20には、バイアス電圧を供給するチャージポンプ回路(不図示)と、各マイクロホンダイの対向電極からの出力電圧をインピーダンス変換するためのインピーダンス変換回路(不図示)が形成されている。また、回路LSI20には、電極パッド21〜25が形成されている。電極パッド21はGNDに接続され、電極パッド22は出力であり外部のアプリケーション回路に接続され、電極パッド23は電源に接続される。   The circuit LSI 20 is formed with a charge pump circuit (not shown) for supplying a bias voltage and an impedance conversion circuit (not shown) for impedance conversion of the output voltage from the counter electrode of each microphone die. In addition, electrode pads 21 to 25 are formed on the circuit LSI 20. The electrode pad 21 is connected to GND, the electrode pad 22 is an output and connected to an external application circuit, and the electrode pad 23 is connected to a power source.

各マイクロホンダイの対向電極は互いに並列接続されている。すなわち、電極パッド24とバイアス電極パッド11a1、バイアス電極パッド11a2とバイアス電極パッド11b1、バイアス電極パッド11b2とバイアス電極パッド11c1がそれぞれワイヤボンディング接続されており、バイアス電圧が電極パッド24から供給されている。また、電極パッド25と出力側電極パッド12a、出力側電極パッド12aと出力側電極パッド12b、出力側電極パッド12bと出力側電極パッド12cがそれぞれワイヤボンディング接続されており、電極パッド25に出力された信号がインピーダンス変換回路によりインピーダンス変換される。各マイクロホンダイに形成されている一対の対向電極は並列接続されていることにより、マイクロホン1から出力される出力信号のSN比を改善できる。   The counter electrodes of each microphone die are connected in parallel to each other. That is, the electrode pad 24 and the bias electrode pad 11a1, the bias electrode pad 11a2 and the bias electrode pad 11b1, and the bias electrode pad 11b2 and the bias electrode pad 11c1 are connected by wire bonding, and a bias voltage is supplied from the electrode pad 24. . Further, the electrode pad 25 and the output side electrode pad 12a, the output side electrode pad 12a and the output side electrode pad 12b, and the output side electrode pad 12b and the output side electrode pad 12c are respectively connected by wire bonding and output to the electrode pad 25. The converted signal is impedance-converted by the impedance conversion circuit. Since the pair of counter electrodes formed on each microphone die are connected in parallel, the SN ratio of the output signal output from the microphone 1 can be improved.

また、本実施形態では図1Aに示すように、出力側電極パッド(12a、12b、12c)が設けられているマイクロホンダイの角部が互いに最も近い位置となるように90°単位で平面視におけるマイクロホンダイの向きを変えて配置されている。そのため、信号出力側の導線を、全て同じ向きにマイクロホンダイが配置されている場合と比較して短くすることができ、信号出力側の導線に対するノイズの影響を受けにくくすることができる。また、出力側電極パッドが互いに最も近くなるように90°単位で向きが変えられていても、バイアス電極パッドは各マイクロホンダイにおいて対角の関係にある2つの角部にそれぞれ設けられているため、2つあるうちのどちらかのバイアス電極パッドが設けられている角部が、隣接するマイクロホンダイのどちらかのバイアス電極パッドが設けられている角部と必ず隣り合うことになる。そのため、バイアス電極パッドが1つの角部にしかない構成や、隣り合う角部に2つ設けられている構成(対角の位置関係でない構成)と比較すると、バイアス電圧側の導線の長さも短くすることができる。なお、各マイクロホンダイの外形の平面視の形状が正方形であるため、パッケージ内の限られたスペース内で平面視において90°単位で自由にマイクロホンダイの向きを変えることができる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1A, in a plan view in units of 90 ° so that the corners of the microphone dies provided with the output-side electrode pads (12a, 12b, 12c) are closest to each other. The microphone die is placed in a different direction. Therefore, the conductors on the signal output side can be shortened as compared with the case where the microphone dies are arranged in the same direction, and the signal output side conductors can be made less susceptible to noise. Further, even if the orientation is changed by 90 ° so that the output-side electrode pads are closest to each other, the bias electrode pads are provided at two corners having a diagonal relationship in each microphone die. The corner where one of the two bias electrode pads is provided is necessarily adjacent to the corner where either bias electrode pad of the adjacent microphone die is provided. Therefore, the length of the conducting wire on the bias voltage side is also shortened as compared with a configuration in which the bias electrode pad has only one corner portion or a configuration in which two bias electrode pads are provided in adjacent corner portions (a configuration not having a diagonal positional relationship). be able to. Since the shape of each microphone die in plan view is square, the direction of the microphone die can be freely changed by 90 ° in plan view within a limited space in the package.

なお、ワイヤボンディングの導線で形成されるコイルに例えば外部の磁界によるノイズ電流が発生した場合、対向電極の部分でそのノイズ電流がキャンセルされるため、外部からのノイズに強い。具体的には例えば、ダイヤフラムDからプレートP側に向かう磁界が発生している条件下で、マイクロホンダイ10bの周囲では当該磁界によるノイズ電流が図2に示すような方向で発生する。しかし、コンデンサの部分では向きが逆となるためノイズの影響がキャンセルされる。したがって本実施形態の構成では、外部からのノイズに強い。   When a noise current due to an external magnetic field is generated in a coil formed of a wire bonding conductor, for example, the noise current is canceled at the counter electrode portion, so that it is resistant to external noise. Specifically, for example, under the condition that a magnetic field from the diaphragm D toward the plate P is generated, a noise current due to the magnetic field is generated in the direction shown in FIG. 2 around the microphone die 10b. However, since the direction is reversed in the capacitor portion, the influence of noise is cancelled. Therefore, the configuration of the present embodiment is resistant to external noise.

また、本実施形態のように、一対の対向電極が形成されたマイクロホンダイを複数用い、各マイクロホンダイの対向電極を並列接続する構成を採用すると、各ダイヤフラムDの面積は小さく軽くすることができるので、各マイクロホンダイについて共振周波数を高くできる。そのため広帯域のマイクロホンを作製できる。   Further, when a configuration in which a plurality of microphone dies having a pair of counter electrodes are used and the counter electrodes of the microphone dies are connected in parallel as in the present embodiment, the area of each diaphragm D can be made small and light. Therefore, the resonance frequency can be increased for each microphone die. Therefore, a broadband microphone can be manufactured.

また、マイクロホンダイには公差が生じうるが、一つのパッケージ内に収納するマイクロホンダイの組み合わせによって、マイクロホンとしての公差を小さく抑えることができる。例えば、各マイクロホンダイの性能を示す値の中央値に対して高いマイクロホンダイと低いマイクロホンダイを組み合わせると、それらを並列接続している一つのマイクロホンとしての公差を小さくすることができる。   In addition, although tolerance may occur in the microphone die, the tolerance as a microphone can be suppressed small by combining the microphone dies housed in one package. For example, when a high microphone die and a low microphone die are combined with respect to the median value indicating the performance of each microphone die, the tolerance as one microphone connecting them in parallel can be reduced.

また、本実施形態では、インピーダンス変換回路が形成された回路LSI20も複数のマイクロホンダイとともに同一パッケージ内に納められているため、出力信号に与えるノイズの影響を低減できる。さらに、複数のマイクロホンダイは全て同一形状である(平面視の形状は全て正方形であり、バイアス電極パッドと出力側電極パッドの位置も全てのマイクロホンダイにおいて同一)ので、インピーダンス変換回路とともにパッケージ内に収納するマイクロホンダイの組み合わせ個数や配置の仕方など設計の自由度が高く、汎用性が高い。   In the present embodiment, the circuit LSI 20 in which the impedance conversion circuit is formed is also housed in the same package together with the plurality of microphone dies, so that the influence of noise on the output signal can be reduced. Furthermore, since the plurality of microphone dies have the same shape (the shape in plan view is all square, and the positions of the bias electrode pad and the output electrode pad are the same in all microphone dies), the impedance conversion circuit is included in the package. The degree of freedom of design is high, such as the number of combinations of microphone dies to be stored and the way to arrange them.

2.他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態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内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、電極パッド同士の配線はワイヤボンディング接続される構成を説明したが、フリップチップ接続であってもよい。フリップチップ接続の場合、マイクロホンダイの底部とパッケージの底部との隙間から音波が空気室に進入するのを避けるためにシール材を用いて当該隙間を封止する。
2. Other Embodiments The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the wiring between the electrode pads is connected by wire bonding is described, but flip-chip connection may be used. In the case of flip chip connection, a sealing material is used to seal the gap to prevent sound waves from entering the air chamber from the gap between the bottom of the microphone die and the bottom of the package.

図3および図4は、8個のマイクロホンダイと回路LSI20との配置と接続の例を示している。図3および図4の例では、各マイクロホンダイには、対角の関係にある2つの角部にバイアス電極パッド13が設けられ、残りの対角の関係にある2つの角部に出力側電極パッド14が設けられている。このため、バイアス電極パッド13同士および出力側電極パッド14同士がそれぞれ隣り合うように隣り合うマイクロホンダイ同士で平面視の向きを90°単位で変えることにより、マイクロホンダイの向きを全て同じように配置する構成と比較して、各導線の長さを短くすることができる。   3 and 4 show examples of the arrangement and connection of eight microphone dies and the circuit LSI 20. 3 and 4, each microphone die is provided with a bias electrode pad 13 at two corners having a diagonal relationship, and output side electrodes are provided at the other two corners having a diagonal relationship. A pad 14 is provided. For this reason, all the microphone dies are arranged in the same direction by changing the direction of the planar view between adjacent microphone dies in units of 90 ° so that the bias electrode pads 13 and the output side electrode pads 14 are adjacent to each other. Compared with the structure to perform, the length of each conducting wire can be shortened.

なお、個々のマイクロホンダイの構成や、マイクロホンダイを固定するパッケージの構成は例えば上記実施形態で示した構成に限定されない。上記実施形態では、ダイヤフラム(振動電極)にバイアス電圧を印加し、プレート(静止電極)を出力側としたが、支持部・ダイヤフラム・プレートの構成によってはそれらが逆であってもよい。すなわち、プレートにバイアス電圧を印加し、ダイヤフラムを出力側としてもよい。   The configuration of each microphone die and the configuration of the package for fixing the microphone die are not limited to the configuration shown in the above embodiment, for example. In the above embodiment, a bias voltage is applied to the diaphragm (vibrating electrode) and the plate (stationary electrode) is used as the output side. However, depending on the configuration of the support portion, diaphragm, and plate, they may be reversed. That is, a bias voltage may be applied to the plate and the diaphragm may be on the output side.

また、上記実施形態においては、マイクロホンダイの平面視の形状が正方形である例を説明したが、マイクロホンダイの平面視の形状は長方形であってもよい。   In the above embodiment, the example in which the shape of the microphone die in plan view is square has been described, but the shape of the microphone die in plan view may be rectangular.

1:マイクロホン、10a〜10c:マイクロホンダイ、11a1・11a2:バイアス電極パッド、11b1・11b2:バイアス電極パッド、11c1・11c2:バイアス電極パッド、12a:出力側電極パッド、12b:出力側電極パッド、12c:出力側電極パッド、13:バイアス電極パッド、14:出力側電極パッド、21〜25:電極パッド、30:半導体パッケージ、31:パッケージ本体、32:蓋、101:底面、B:支持部、BC:空気室、D:ダイヤフラム、H1:音響孔、H2:通孔、20:回路LSI、P:プレート、S:スペーサ、SS:音響空間。   1: microphone, 10a to 10c: microphone die, 11a1, 11a2: bias electrode pad, 11b1, 11b2: bias electrode pad, 11c1, 11c2: bias electrode pad, 12a: output electrode pad, 12b: output electrode pad, 12c : Output side electrode pad, 13: Bias electrode pad, 14: Output side electrode pad, 21-25: Electrode pad, 30: Semiconductor package, 31: Package body, 32: Lid, 101: Bottom, B: Support part, BC : Air chamber, D: Diaphragm, H1: Acoustic hole, H2: Through hole, 20: Circuit LSI, P: Plate, S: Spacer, SS: Acoustic space.

Claims (3)

一対の対向電極を有する静電容量型のマイクロホンダイと、
前記対向電極の出力信号をインピーダンス変換するインピーダンス変換回路が形成された回路ダイと、
を備え、
同一形状の複数の前記マイクロホンダイの前記対向電極が互いに並列接続され、前記回路ダイとともにパッケージ内に収納されている、マイクロホン。
A capacitive microphone die having a pair of counter electrodes;
A circuit die formed with an impedance conversion circuit for impedance conversion of the output signal of the counter electrode;
With
A microphone in which the counter electrodes of a plurality of microphone dies having the same shape are connected in parallel to each other and housed in a package together with the circuit die.
前記マイクロホンダイの平面視の形状は四角形であり、
前記対向電極のうちの一方の電極にバイアス電圧を印加するためのバイアス電極パッドが前記マイクロホンダイの前記平面視において対角の位置にある角部にそれぞれ配置され、前記対向電極のうち他方の電極に接続する出力側電極パッドが前記平面視における残りの少なくとも一つの角部に配置されている、
請求項1に記載のマイクロホン。
The shape of the microphone die in plan view is a quadrangle,
Bias electrode pads for applying a bias voltage to one of the counter electrodes are respectively disposed at corners at diagonal positions in the plan view of the microphone die, and the other electrode of the counter electrodes. The output-side electrode pad connected to is disposed at at least one remaining corner in the plan view,
The microphone according to claim 1.
前記マイクロホンダイの平面視の形状は正方形である、
請求項2に記載のマイクロホン。
The shape of the microphone die in plan view is a square,
The microphone according to claim 2.
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