JP2012517183A

JP2012517183A - 付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法

Info

Publication number: JP2012517183A
Application number: JP2011549080A
Authority: JP
Inventors: ソン、チュン−ダム
Original assignee: ビーエスイーカンパニーリミテッド
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2012-07-26
Also published as: KR101088400B1; TW201138486A; KR20110042521A; EP2493214A4; EP2493214A1; US8519492B2; CN201910913U; US20110266641A1; WO2011049276A1; CN102045632A

Abstract

【課題】本発明は付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの製造方法に関する。
【解決手段】本発明の方法は、基板に接着剤を塗布した後、チャンバー筒をマウンターでマウントするステップと、前記チャンバー筒を接着している接着剤を硬化（ｃｕｒｅ）させるステップと、前記チャンバー筒の上に接着剤を塗布した後にマウンターでＭＥＭＳチップをマウントするステップと、前記ＭＥＭＳチップを接着している接着剤を硬化（ｃｕｒｅ）させるステップと、部品が実装された前記基板とケースを接合するステップと、を含めて前記ＭＥＭＳチップによるバックチャンバーに前記チャンバー筒によって形成されるバックチャンバーが増加されて付加的なバックチャンバーを有することである。よって、本発明によって形成されるシリコンコンデンサマイクロホンはＭＥＭＳチップその自体の足りない足りないバックチャンバー空間を増やして感度を向上させて、ＴＨＤ（ＴｏｔａｌＨａｒｍｏｎｉｃＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）などのノイズを改善することができるという効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明はシリコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法に関し、より詳しくは、付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法に関する。

一般的に、移動通信端末機やオディオなどに広く採用されているコンデンサマイクロホンは電圧バイアス要素と、音圧（ｓｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ）に対応して変化するコンデンサ（Ｃ）を形成するダイアフラム／バックプレート対、そして出力信号をバッファリングするための電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）からなる。この伝統的な方式のコンデンサマイクロホンは一つのケースの中に振動板と、スペーサリング、絶縁リング、バックプレート、通電リングを順次に挿入した後最後に回路部品が実装されたＰＣＢを装入しケースの端部をＰＣＢ側に折って一つの組立体に仕上げる。

一方、近頃、微細装置の集積化のために採用される技術としてマイクロマシニングを利用する半導体加工技術がある。ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）と呼ばれるこの技術は半導体工程、特に集積回路技術を応用するマイクロマシニング技術を利用してμｍ単位の超小型センサーやアクチュエータ及び電気機械的構造物を制作することができる。このマイクロマシニング技術を利用して製作されたＭＥＭＳチップマイクロホンは従来の振動板と、スペーサリング、絶縁リング、バックプレート、通電リングなどのような伝統的なマイクロホン部品らを超精密微細加工を介して小型化、高性能化、多機能化、集積化して安定性及び信頼性を向上することができるという長所がある。

図９は、シリコンコンデンサマイクロホンに用いる一般的なＭＥＭＳチップ構造の例を示す図である。図９を参照すると、ＭＥＭＳチップ１０はシリコンウエハ１４の上にＭＥＭＳ技術を利用してバックプレート１３を形成した後スペーサ１２を間に置いて振動膜１１が形成された構造で形成されている。バックプレート１３には音孔１３ａが形成されていて、バックプレートの後面空間はバックチャンバーを形成している。

図１０は、ＭＥＭＳチップを利用して具現された従来のシリコンコンデンサマイクロホンを示す側断面図である。図１０を参照すると、従来のシリコンコンデンサマイクロホン１はＰＣＢ４０にＭＥＭＳチップ１０と特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）チップ２０を実装した後音孔３０ａが形成されたケース３０に内蔵して組立てを仕上げた。

しかし、この従来のシリコンコンデンサマイクロホン１のバックチャンバー１５は図１０に示すように、ＭＥＭＳチップ１０によって形成されるが、ＭＥＭＳチップ１０は半導体チップとしてそのサイズが非常の小さいことからバックチャンバー１５の空間が極めて狭小することになって、これによって厳しいバックストリーム（ｂａｃｋｓｔｒｅａｍ）によって空気抵抗力が生じ振動板の振動力が低下されることでマイクロホンの音質（感度）が低下されるという問題点がある。

本発明は上述の問題点を解消するために提案されるものであって、本発明の目的は、バックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために本発明の方法は、基板に接着剤を塗布した後チャンバー筒をマウンターでマウントするステップと、前記チャンバー筒を接着している接着剤を硬化（ｃｕｒｅ）するステップと、前記チャンバー筒の上に接着剤を塗布した後マウンターでＭＥＭＳチップをマウントするステップと、前記ＭＥＭＳチップを接着している接着剤を硬化（ｃｕｒｅ）させるステップと、部品が実装された前記基板とケースを接合するステップと、を含めて前記ＭＥＭＳチップによるバックチャンバーに前記チャンバー筒によって形成されるバックチャンバーが増加されて付加的なバックチャンバーを有することを特徴とする。

前記基板はＰＣＢ、ガラス板、金属板、セラミック板、プラスチック系板、樹脂板のうち何れか一つであって、前記接着剤は非電導性や電導性のうち何れか一つを選択して使用するもののシリコン系やエポキシ系、金属製ハンダ（ｓｏｌｄｅｒ）のうち何れか一つである。

前記チャンバー筒は一面が開口され開口面の反対面に貫通孔が形成された矩形筒状或いは円筒状であって、開口面に羽が形成されることができる。

上述の目的を達成するために本発明のマイクロホンは基板と、一面が開口の筒形状で形成されて開口面が前記基板に接着剤で接着されて筒の内部に付加的なバックチャンバー空間を形成して開口面の反対面には音孔が形成されているチャンバー筒と、前記チャンバー筒の音孔を含む、開口面の反対面に接着されて外部から流入される音圧を電気的信号に変換するＭＥＭＳチップと、前記基板に実装されて前記ＭＥＭＳチップに電源を供給して、前記ＭＥＭＳチップの電気的信号を増幅して前記基板の接続端子を介して出力するＡＳＩＣチップと、一面が開口の筒形状に前記基板と開口面が接続されて内部に前記チャンバー筒とＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップを受容するための受容空間を形成し、外部の雑音を遮蔽するケースと、を含むことを特徴とする。

前記基板や前記ケースの何れか一つまたは両側に音孔が形成されて、前記チャンバー筒は矩形や円形を有して、開口面に外側へ羽が形成されている。

本発明はＭＥＭＳチップの下部に付加的なバックチャンバーを形成するためのチャンバー筒を置いてＭＥＭＳチップその自体の足りないバックチャンバー空間を増やして感度を向上して、ＴＨＤ（ＴｏｔａｌＨａｒｍｏｎｉｃＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）などのノイズを改善することができる効果がある。

本発明によってシリコンコンデンサマイクロホンを製造する手続きを示す順次図である。本発明によって製造される付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの分離斜視図である。本発明によって製造される付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの結合断面図である。本発明による矩形筒状の付加的なバックチャンバー構造の例を示す図である。本発明による円筒状の付加的なバックチャンバー構造の例を示す図である。本発明によって羽が形成される矩形筒状の付加的なバックチャンバー構造の例を示す図である。本発明によって羽が形成される円筒状の付加的なバックチャンバー構造の例を示す図である。羽が形成されたバックチャンバー構造のシリコンコンデンサマイクロホンの結合断面図である。シリコンコンデンサマイクロホンに用いられる一般的なＭＥＭＳチップの構造の例を示す図である。ＭＥＭＳチップを用いて具現される従来のシリコンコンデンサマイクロホンを示す側面断面図である。

本発明と本発明の実施形態によって達成される技術的課題は、以下で説明する本発明の好ましい実施形態にらによってより明確になる。次の実施形態らは、単なる本発明を説明するために例示されることに過ぎ、本発明の範囲を制限するためのものではない。

図１は本発明によってシリコンコンデンサマイクロホンを製造する手続きを示す順次図である。
本発明によって付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンを製造する手続きは図１に示すように、基板を用意するステップ（Ｓ１）と、チャンバー筒を用意するステップ（Ｓ２）、基板に接着剤を塗布した後マウンターでチャンバー筒をマウントするステップ（Ｓ３）、チャンバー筒を接着している接着剤を所定温度で硬化させるステップ（Ｓ４）、ＭＥＭＳチップを用意するステップ（Ｓ５），チャンバー筒の上に接着剤を塗布した後マウンターでＭＥＭＳチップをマウントするステップ（Ｓ６）、ＭＥＭＳチップを接着している接着剤を所定温度で硬化させるステップ（Ｓ７）、ＡＳＩＣを実装するステップ（Ｓ８）、部品が実装された基板とケースを接合するステップ（Ｓ９）で構成される。

図２は本発明によって製造される付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの分離斜視図で、図３は本発明によって製造される付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの結合断面図である。

本発明によって製造される付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホン１００は図２及び図３に示すように、接続端子１１２と導電パターンが形成されたＰＣＢ基板１０２の上に付加的なバックチャンバー１０４ｃを形成するためのチャンバー筒１０４を接着剤１０８で接着した後チャンバー筒１０４の上に接着剤１０８でＭＥＭＳチップ１０を付着して、ケース１０６をＰＣＢ基板１０２に接着剤１１０で付着した構造で形成されている。このとき、ＭＥＭＳチップ１０の電気的信号を駆動するための特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）チップ２０もＰＣＢ基板１０２上に実装されている。

チャンバー筒１０４はＭＥＭＳチップ１０その自体の足りないバックチャンバー１５空間を増やして感度を向上しＴＨＤ（ＴｏｔａｌＨａｒｍｏｎｉｃＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）などのノイズを改善するためのものであって、一面が開口の矩形筒や円筒の形状として開放面の反対面にはＭＥＭＳチップ１０により形成されたバックチャンバー１５と付加的なバックチャンバー１０４ｃを接続するための貫通孔１０４ａが形成されている。また図示しなかったがチャンバー筒１０４にはＭＥＭＳチップ１０の電気的信号をＡＳＩＣチップ２０に伝達するための電気的な配線が形成されている。これによって音響素子であるＭＥＭＳチップ１０はその自体のバックチャンバーが足りなくて厳しいバックストリームにより生じる空気抵抗力によって振動板の振動力が低下されることによって発生する低い感度を解消することができる。

チャンバー筒１０４にはＭＥＭＳチップ１０が接着剤１０８により接着されて、基板１０２にＡＳＩＣチップ２０が実装された後ケース１０６が基板１０２と接着剤１１０によって結合されてシリコンコンデンサマイクロホンが組立て仕上げる。

ケース１０６は内部に部品らを受容するための空間が形成された一面が開口の筒形状であって、開口面の反対面には外部音響を流入するための音響孔１０６ａが形成されていて、ケース１０６をＰＣＢ基板１０２に付着する方式はＰＣＢ基板１０２に形成された導電パターンの上に金属からなるケース１０６を整列させた後、溶接するかエキポシなどのような接着剤１１０でケース１０６とＰＣＢ基板１０２を接合する方式で形成される。

図４は本発明による矩形筒状の付加的なバックチャンバーの構造を示す図であって、図５は本発明による円筒状の付加的なバックチャンバーの構造示す図である。

本発明によって付加的なバックチャンバー１０４ｃを形成するためのチャンバー筒１０４は図４及び図５に示すように、矩形筒や円筒の形状が可能で、矩形筒や円筒の上側にはＭＥＭＳチップ１０が付着されて形成されるバックチャンバー１５と通路を形成するための貫通孔１０４ａが形成されている。

このチャンバー筒１０４により付加的なバックチャンバー１０４ｃを有するＭＥＭＳチップ１０とＡＳＩＣチップ２０が実装されたＰＣＢ基板１０２の上に多様な形状のケース１０６を付着して多様な模様のシリコンコンデンサマイクロホンを製造することができる。

図６は本発明によって羽が形成された矩形筒状の付加的なバックチャンバー構造の実施形態を示す図であって、図７は本発明によって羽が形成された円筒形の付加的なバックチャンバー構造を示す実施形態であり、図８は羽が形成されたバックチャンバー構造のシリコンコンデンサマイクロホンの結合断面図である。

図６〜図８を参照すると、本発明によって付加的なバックチャンバー１０４ｃを形成するためのチャンバー筒１０４は図６及び図７に示すように、羽１０４ｂが形成される矩形筒や円筒状が可能で、羽が形成される矩形筒や円筒の上側にはＭＥＭＳチップ１０が付着されて形成されるバックチャンバー１５と通路を形成するための貫通孔１０４ａが形成されている。

この羽が形成されるチャンバー筒１０４により付加的なバックチャンバー１０４ｃを有するＭＥＭＳチップ１０とＡＳＩＣチップ２０が実装されたＰＣＢ基板１０２の上に多様な形状のケース１０６を付着して多様な模様のシリコンコンデンサマイクロホンを製造することができる。

上述では本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練の当業者は下記の特許請求範囲に記載の本発明の思想及び領域から外さない範囲内で本発明を多様に修正及び変更が可能であることは理解することができる。

本発明のＭＥＭＳチップの下部に付加的なバックチャンバーを形成するためのチャンバー筒を置いてＭＥＭＳチップその自体の足りないバックチャンバー空間を増やして感動を向上して、ＴＨＤ（ＴｏｔａｌＨａｒｍｏｎｉｃＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）などのノイズを改善することができるので、産業上に著しい利用可能性がある。

Claims

基板に接着剤を塗布した後チャンバー筒をマウンターでマウントするステップと、
前記チャンバー筒を接着している接着剤を硬化（ｃｕｒｅ）させるステップと、
前記チャンバー筒の上に接着剤を塗布した後マウンターでＭＥＭＳチップをマウントするステップと、
前記ＭＥＭＳチップを接着している接着剤を硬化させるステップと、
部品が実装される前記基板とケースを接合するステップと、を含めて前記ＭＥＭＳチップのバックチャンバーに前記チャンバー筒により形成されるバックチャンバーを増加させて付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記基板は、
ＰＣＢ、ガラス板、金属板、セラミック板、プラスチック系板、樹脂板のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記接着剤は、
非電導性や電導性のうち何れか一つを選択して用いることを特徴とする請求項１に記載の付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記接着剤は、
シリコン系やエキポシ系、金属性ハンダ（ｓｏｌｄｅｒ）のうち何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記チャンバー筒は、
一面が開口され開口面の反対面に貫通孔が形成された矩形筒状或いは円筒状であることを特徴とする請求項１に記載の付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記チャンバー筒は、
開口面に羽が形成されることを特徴とする請求項５に記載の付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホンの製造方法。
基板と、
一面が開口の筒形状になっており開口面が前記基板に接着剤で接着されて筒内部に付加的なバックチャンバー空間を形成し開口面の反対面には貫通孔が形成されているチャンバー筒と、
前記チャンバー筒の貫通孔を含む、開口面の反対面に接着されて外部から流入される音圧を電気的信号に変換するＭＥＭＳチップと、
前記基板に実装されて前記ＭＥＭＳチップに電源を供給して、前記ＭＥＭＳチップの電気的信号を増幅して前記基板の接続端子を出力するＡＳＩＣチップと、
一面が開口の筒形状に前記基板と開口面が接続されて内部に前記チャンバー筒とＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップを受容するための受容空間を形成し、外部からの雑音を遮蔽するケースと、を含むことを特徴とする付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホン。
前記基板や前記ケースの何れか一つまたは両側に音孔が形成されたことを特徴とする請求項７に記載の付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホン。
前記チャンバー筒は、矩形筒や円筒になっていて、開口面に外側へ羽が形成されることを特徴とする請求項７に記載の付加的なバックチャンバーを有するシリコンコンデンサマイクロホン。