JP2015523836A - マイクアセンブリ - Google Patents

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Abstract

マイクアセンブリが、カバーと、基板と、カバーと基板の間に配置されてこれらのカバー及び基板に取り付けられた少なくとも１つの壁部と、蓋部に対して音響的に封止された音響トランスデューサと、インターポーザとを含む。インターポーザ及び音響トランスデューサは、蓋部を電線管として使用することなく電気的に接続される。トランスデューサ及びインターポーザは、一方が他方の上に配置され、トランスデューサは、インターポーザ又は台座によって支持される。【選択図】図２

Description

〔関連出願との相互参照〕
本特許は、２０１２年８月１日に出願された「マイクアセンブリ」という名称の米国仮特許出願第６１／６７８，１９２号に対して合衆国法典第３５編第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張するものであり、この仮特許出願の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
本出願は、音響デバイスに関し、具体的には、これらのデバイス内で使用されるコンポーネントに関する。
長年にわたり、様々なタイプの音響デバイスが使用されている。音響デバイスの一例にマイクがある。一般に、マイクは、音波を電気信号に変換する。時に、マイクは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）及び集積回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））を含む複数のコンポーネントを含むことがある。
ＭＥＭＳデバイス及び集積回路は、使用時にマイクアセンブリ内に固定されていなければならない。例えば、これらのデバイスは、マイクアセンブリの底部においてプリント回路基板（ＰＣＢ）の表面に直接固定されることが多い。この場合、これらのデバイスを、例えば消費者向け電子装置（例えば、補聴器、パーソナルコンピュータ又は携帯電話機）の他の回路などの他のデバイスに結合できるように、ワイヤボンドを用いてこれらの回路をＰＣＢ底部の反対面上又は外面上の他の導体に電気的に結合する。通常、ＭＥＭＳデバイスと集積回路をいずれも底部にワイヤボンディングする場合、キャピラリがＭＥＭＳデバイスのエッジを通過するのに十分な距離だけワイヤボンドパッド同士を離間させなければならないので、広い占有面積が必要になる。ボトムポート式マイクにとっては、（後方容量に対する前方容量の比率が小さくなるので）この配向が望ましいことが多いが、トップポート式マイクにとっては、後方容量に対する前方容量の比率が大きくなるのであまり理想的ではない。
さらに別の方法は、ＭＥＭＳデバイスを直接ポートに実装する金対金相互接続（ＧＧＩ）接合法を使用するフリップチップ技術を用いることである。残念ながら、この方法には、（１）一般に前方容量及び後方容量がいずれも減少すること、（２）一般にＭＥＭＳデバイスと集積回路（例えば、ＡＳＩＣ）の間に寄生性の高い接続が存在すること、及び（３）この方法は、一般に高価な高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）基板の使用を必要とすることなどを含む様々な不利点がある。
ユーザは、上述した様々な短所に起因してこれまでの方法に不満を感じている。
本開示をより完全に理解できるように、以下の詳細な説明及び添付図面を参照されたい。
当業者であれば、図中の要素は単純化及び明瞭化を目的として示されたものであると認識するであろう。動作及び／又はステップの中には、特定の発生順で説明又は図示されているものもあるとさらに認識されるであろうが、当業者であれば、このような順序に関する特定性は実際には不要であると理解するであろう。また、本明細書で使用する用語及び表現は、本明細書内で別途特定の意味を記載している場合を除き、対応するそれぞれの探求及び研究分野に関するこのような用語及び表現に従う通常の意味を有することも理解されるであろう。
本明細書で説明する方法では、望ましい感度特性を有するトップポート構成のマイク（例えば、約２０ｋＨｚまでの「フラットな」応答特性を有する、すなわち約２０ｋＨｚまでの変動が約±５ｄＢ未満の広帯域マイク）を提供する。例えば、本明細書で説明する方法では、これまでのボトムポート式マイク以上の共鳴ピークを有するマイクを提供する。さらに、本明細書で提供するトップポート式マイクの感度応答は、ボトムポート式マイクによって実現される望ましい感度特性と同等である。本明細書で説明する方法は、（例えば、１つの特定の例を挙げると、アセンブリ寸法が約３．７６×２．９５×１．１３ｍｍ又はそれ未満の）小型アセンブリも提供する。
本発明の様々な実施形態による、台座を含まないマイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図１のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含まない（管体を含む）マイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図３のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含まない（管体を含む）マイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図５のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含まない（グロメットを含む）マイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図７のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含まない（包囲ガスケットを含む）マイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図９のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含まない（非包囲ガスケットを含む）マイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図１１のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含むマイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図１３のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含むマイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図１５のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含むマイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図１７のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含むマイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図１９のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含むマイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図２１のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含むマイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図２３のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 本発明の様々な実施形態による、台座を含むマイクアセンブリの等角図である。 本発明の様々な実施形態による、図２５のマイクアセンブリの線Ａ−Ａに沿った断面図である。
いくつかの態様では、複数の異なるチップ取り付け技術（２、３の例を挙げると、ワイヤボンディング、表面実装、基板又は底部への集積回路の埋め込み、及びＧＧＩ）を利用して、ＭＥＭＳデバイスのハウジング（金属缶蓋部など）への直接取り付けを容易にする方法を提供する。いくつかの方法ではアセンブリのためのＧＧＩ／ワイヤボンディング組み立て技術を用い、他の方法ではアセンブリのためのＧＧＩ／表面実装／ワイヤボンディング技術を用いて様々なマイクアセンブリを提供する。１つの態様では、図１〜図１２で説明するアセンブリが、ＧＧＩ及びワイヤボンディングを利用し、図１３〜図２４のアセンブリが、ＧＧＩ及び半田方法を使用する。
本方法では、集積回路（ＡＳＩＣ）又は台座に対するトランスデューサ（ＭＥＭＳ）の直接的ＧＧＩにより、ＡＳＩＣ又は台座がセラミック基板の役割を果たすので、高価なセラミックＰＣＢ基板を使用する要件が回避される（例えば、ＧＧＩはシリコンダイレベルで実施される）。従って、ＭＥＭＳ−ＡＳＩＣ又はＭＥＭＳ−台座が、例えば従来のＦＲ−４製のＰＣＢ基板に取り付けることができるサブアセンブリになる。ＭＥＭＳの配向も、マイクパッケージの頂部に位置する音響ポートへの直接取り付けを可能にする。トランスデューサを音響ポート孔に直接取り付けることによって前方容量が低減され、これによってこれまでのトップポート式マイクでは不可能であった広帯域動作の向上が図られる。さらに、台座構成を使用する方法では、ＭＥＭＳとＡＳＩＣの間の電気結合の電気インピーダンスを変化させるように台座を設計できるので、さらなる機能性をもたらすことができる。
これらの実施形態の多くでは、マイクアセンブリが、蓋部（又はハウジング）と、ハウジング（蓋部）内のトップポートと、底部とを含む。音響トランスデューサ（例えば、ダイアフラム及びバックプレートを含むＭＥＭＳデバイス）、及び少なくとも１つのインターポーザ（例えば、ＡＳＩＣ、集積回路、セラミックプレート、及びこれらの要素の組み合わせ）も提供する。トランスデューサは、蓋部に対して音響的に封止される。「音響的に封止される」とは、ＭＥＭＳダイアフラム及びバックプレートを通じて音圧波がマイクハウジングに出入りすることを意味する。底部は、蓋部を電気、電力又は接地経路又は導管として使用することなく（又は蓋部内に導管を配置することなく）、音響トランスデューサに電気的に直接結合される。換言すれば、蓋部が電気信号経路、接地経路又は電力経路として使用されることはない。蓋部の主な機能は、音が入り込む開口部を提供し、コンポーネントを要素及び電磁干渉から保護することである。トランスデューサ及びＡＳＩＣ又は台座は、一方が他方の上に配置され、トランスデューサは、ＡＳＩＣ又は台座によって支持される。
これらの実施形態の他の実施形態では、マイクアセンブリが、カバーと、基板と、カバーと基板の間に配置されてこれらのカバー及び基板に取り付けられた少なくとも１つの壁部と、蓋部に対して音響的に封止された音響トランスデューサと、インターポーザとを含む。インターポーザ及び音響トランスデューサは、蓋部を電線管として使用することなく電気的に接続される。トランスデューサ及びインターポーザは、一方が他方の上に配置され、トランスデューサは、インターポーザ又は台座によって支持される。
ここで図１〜図２を参照しながら、マイクアセンブリ１００の一例について説明する。マイクアセンブリ１００は、エッチングノズル１０４を有するトランスデューサ１０２と、トップポート又は開口部１０３を含むハウジング（例えば、金属缶）１０６と、シール１０８と、（例えば、金製の）バンプ１１０と、集積回路１１２と、ワイヤボンド１１４と、充填メッキ貫通孔１１６と、半田パッド１１８と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）１２０（「受動部品」とは、動作するのに独立した電力を必要としないコンポーネントを意味する）と、半田マスク１２２と、ダイ接着剤１２４と、導電性音響シール１２６と、後方容量１２８及び前方容量１３０と、導電性顧客用パッド１３２とを含む。
トランスデューサ１０２はＭＥＭＳデバイスであり、ダイアフラム１０５及びバックプレート１０７を含む。エッチングノズル１０４の目的は、蓋部内のポートがトランスデューサ１０２に対して自動整合するのを補助することである。エッチングノズル１０４は、トップポート１０３内に延びる。
１つの例では、ハウジング又は蓋部１０６が、ポート１０３が貫通する金属缶である。シール１０８は、トランスデューサ１０２とハウジング１０６の間を封止する。１つの例では、このシールが非導電性高分子で構成される。他の材料例を使用することもできる。集積回路１１２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのあらゆるタイプの集積回路とすることができ、あらゆる処理機能を実行することができる。図１〜図２の例では、集積回路１１２はインターポーザである。しかしながら、集積回路１１２の代わりに、又は集積回路１１２に加えて、他のインターポーザ（例えば、ＡＳＩＣ、セラミックプレート）を使用することもできると認識されるであろう。
後方容量１２８は、ハウジング１０６によって形成されたキャビティを含み、ハウジングとバックプレート１０７によって境界された開口部である。前方容量１３０は、ポート１０３の開口部とダイアフラム１０５の間に延びる空間である。通常、マイクでは、前方容量１３０を最小化して後方容量を最大化することが有利である。１つの例では、後方容量に対する前方容量の最適な比率が約１０である。他の比率も可能である。
トランスデューサ１０２はバンプ１１０上に配置され、このバンプは集積回路１１２上にさらに配置される。バンプ１１０は、トランスデューサ１０２と集積回路１１２の間に電気的接続を提供する。トランスデューサ１０２と集積回路１１２は電気的に直接接続されており、集積回路１１２は、トランスデューサ１０２を物理的に直接支持していると認識されるであろう。本発明の構成では、トランスデューサ１０２と集積回路１１２の間にほんのわずかな距離が存在する（すなわち、バンプ１１０の厚さによって定められた距離を有する）ことができるが、トランスデューサ１０２の重量は集積回路１１２によって支持されていると認識されるであろう。
ワイヤボンド１１４は、集積回路１１２を底部１２０上の導電性トレースに結合する。この点に関し、底部１２０は、電気的相互接続を提供する導電性材料と非導電性材料の複数の層で構成することができる（例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）である）。充填メッキ貫通孔又は開口部１１６は、底部１２０を貫いて延びる。孔１１６は、銅などの導電性材料でメッキされて導電性電気路を提供する。
半田パッド１１８は、底部１２０の底部上に導電面を提供する。ワイヤボンド１１４と半田パッド１１８の間には電気的接続が存在する。底部上には、半田マスク１２２が配置されて非導電面を提供する。半田パッド１１８の露出領域は、顧客がアセンブリ１００との電気的接続を得ることができる導電パッド１３２を形成する。この導電パッド１３２を通じて、顧客がアセンブリ１００から信号を受信できるとともに、電力接続及び接地接続を提供することができる。
ダイ接着剤１２４の機能は、集積回路１１２を底部１２０に固定することである。１つの例では、ダイ接着剤１２４が非導電性高分子で構成される。導電性音響シール１２６は、底部１２０とハウジング１０６の間を封止する。
アセンブリ１００では、トランスデューサ１０２と集積回路１１２がバンプ１１０を介して直接接続される。また、アセンブリ１００は、トップポート式アセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）においてボトムポートの性能を提供する。この点に関し、たとえアセンブリ１００がトップポート構成であっても、アセンブリ１００の感度応答はボトムポート構成の感度応答に厳密に一致する。トランスデューサ及び集積回路は、サブアセンブリとして取り扱うことができる。換言すれば、１つの処理ステップでは、トランスデューサ及び集積回路を選択してＰＣＢ上に配置することができる。いくつかのこれまでの方法では、トランスデューサ及び集積回路が、底部又は基板上に別個に配置される。「選択して配置する」という余分なステップを省略することによって時間／お金が節約される。また、この方法は、ハウジングとトランスデューサに関して自己中心的である。「自己中心的」とは、組み立て中にハウジングを底部上に配置した時に、ハウジングの開口部の中心とトランスデューサの開口部の中心が合うことを意味する。
図１〜図２のアセンブリの１つの動作例では、トランスデューサ１０２がポート１０３を介して音響エネルギーが受け取り、この音響エネルギーを電気エネルギーに変換する。この点に関し、音響エネルギーは、ダイアフラム１０５の動きを引き起こし、この動きがダイアフラム１０５とバックプレート１０７の間の電位を変化させる。トランスデューサ１０２によって生成される電流又は電圧は、トランスデューサ１０２によって受け取られた音響エネルギーを表す。
結果として得られる信号は、トランスデューサ１０２からバンプ１１０を介して集積回路１１２に送信され、この集積回路１１２によって処理される。この信号は、処理後に集積回路１１２から送信され、ワイヤボンド１１４を通過した後に、導電孔１１６を通じて顧客用パッド１３２に至る。顧客は、パッド１３２に他のデバイスを結合し、１つの態様ではこの信号をさらに処理又は利用することができる。この点に関し、アセンブリ１００は、いくつかの例を挙げると、補聴器、パーソナルコンピュータ又は携帯電話機などのあらゆるタイプのデバイス内に配置することができる。
次に、図３〜図４を参照しながら、マイクアセンブリ３００の別の例について説明する。マイクアセンブリ３００は、ノズル又は管体３０２と、（例えば、金製の）バンプ３０４と、ワイヤボンド３０６と、（ダイアフラム３０５及びバックプレート３０７を含む）トランスデューサ３０８と、トップポート又は開口部３０３を含むハウジング（例えば、金属缶）３１０と、封止剤３１２（例えば、シリコンなどの粘弾性封止剤）と、集積回路３１４と、ダイ接着剤３１６と、前方容量３１８と、後方容量３２０と、導電性音響シール３２２と、流動性封止剤３２４（例えば、非導電性高分子）と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）３２６と、充填メッキ貫通孔３２８と、半田マスク３３０と、半田パッド３２２と、導電パッド３３４とを含む。
図３〜図４の例は、エッチングノズルの代わりに（例えば、打ち抜き金属製の）ノズル又は管体３０２を使用する点を除き、図１〜図２の例と同様のものであると理解されるであろう。ノズル又は管体３０２は、封止剤３１２を用いてハウジング３１０に封止され、流動性封止剤３２４を用いてトランスデューサ３０８に封止される。「封止される」とは、ＭＥＭＳダイアフラム及びバックプレートを通じて音圧波がマイクハウジングを出入りすることを意味する。コンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は、既に説明したものと同様であるため、ここではこれらのコンポーネント及びその動作の説明については繰り返さない。
アセンブリ３００では、トランスデューサと集積回路が直接接続される。アセンブリ３００は、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。本明細書の他の箇所で説明したように、トランスデューサ及び集積回路は、１つのアセンブリとして取り扱うことができる。
次に、図５〜図６を参照しながら、マイクアセンブリ５００の別の例について説明する。マイクアセンブリ５００は、ノズル又は管体５０２と、（例えば、金製の）バンプ５０４と、ワイヤボンド５０６と、（ダイアフラム５０５及びバックプレート５０７を含む）トランスデューサ５０８と、トップポート又は開口部５０３を含むハウジング（例えば、金属缶）５１０と、封止剤５１２（例えば、シリコンなどの粘弾性封止剤）と、集積回路５１４と、ダイ接着剤５１６と、前方容量５１８と、後方容量５２０と、導電性音響シール５２２と、半田５２４と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）５２６と、充填メッキ貫通孔５２８と、半田マスク５３０と、半田パッド５２２と、導電パッド５３４とを含む。
図５〜図６の例は、ノズル又は管体が半田５２４によって封止されている点を除き、図３〜図４の例と同様のものであると理解されるであろう。コンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は、既に説明したものと同様であるため、ここではこれらのコンポーネント及びその動作の説明については繰り返さない。
アセンブリ５００では、トランスデューサと集積回路が直接接続される。アセンブリ５００も、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。
次に、図７〜図８を参照しながら、マイクアセンブリ７００の別の例について説明する。マイクアセンブリ７００は、グロメット７０２と、（例えば、金製の）バンプと、ワイヤボンド７０６と、（ダイアフラム７０５及びバックプレート７０７を含む）トランスデューサ７０８と、トップポート又は開口部７０３を含むハウジング（例えば、金属缶）７１０と、集積回路７１２４と、ダイ接着剤７１４と、前方容量７１６と、後方容量７１８と、導電性音響シール５２２と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）７２２と、充填メッキ貫通孔７２４と、半田マスク７２６と、半田パッド７２８と、封止剤又は圧縮固定具７３０と、導電パッド７３２とを含む。
図７〜図８の例は、管体の代わりにグロメット７０２を使用する点を除き、図５〜図６の例と同様のものであると理解されるであろう。グロメット７０２は、ポート７０３内に延びる、１つの例ではシリコンなどの成形した低デュロメータエラストマで構成されたリングである。コンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は、既に説明したものと同様であるため、ここではこれらのコンポーネント及びその動作の説明については繰り返さない。
アセンブリ７００では、トランスデューサと集積回路が直接接続される。アセンブリ７００も、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。グロメット７０２は、トランスデューサをハウジングに対して良好に封止する。
次に、図９〜図１０を参照しながら、マイクアセンブリ９００の別の例について説明する。マイクアセンブリ９００は、ガスケット９０２と、接着剤９０４と、トップポート又は開口部９０３を含むハウジング（例えば、金属缶）９０６と、（ダイアフラム９０５及びバックプレート９０７を含む）トランスデューサ９０８と、（例えば、金製の）バンプ９１０と、ワイヤボンド９１２と、集積回路９１４と、ダイ接着剤９１６と、前方容量９１８と、導電性音響シール９２０と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）９２２と、充填メッキ貫通孔９２４と、半田マスク９２６と、半田パッド９２８と、後方容量９３０と、導電パッド９３２とを含む。
図９〜図１０の例は、グロメットの代わりにガスケット９０２を使用する点を除き、図７〜図８の例と同様のものであると理解されるであろう。ガスケットとは、別の表面に結合した時に音響シールをもたらすことができる成形材料片を意味する。ガスケットは、ハウジング９０６の周囲に延びるとともに、ポート９０３を貫いて延びる。ガスケット９０２は、１つの例ではシリコンなどの成形した低デュロメータエラストマで構成することができる。ガスケット９０２は、非導電性高分子によってハウジング９０６に取り付けられる。コンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は、本明細書の他の箇所で既に説明したものと同様であるため、ここではこれらのコンポーネント及びその動作の説明については繰り返さない。
アセンブリ９００では、トランスデューサと集積回路が直接接続される。アセンブリ９００は、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。このアセンブリは、ｐｈｏｎｅレベルのガスケッチング解決策を提供し、すなわちこのマイクアセンブリは、従来のトップポート式マイクで一般に必要とされるようなエンドユーザによるガスケットの設計及び実装を伴わずに使用することができる。
次に、図１１〜図１２を参照しながら、マイクアセンブリ１１００の別の例について説明する。マイクアセンブリ１１００は、ガスケット１１０２と、（例えば、金製の）バンプ１１０４と、（ダイアフラム１１０５及びバックプレート１１０７を含む）トランスデューサ１１０６と、トップポート又は開口部１１０３を含むハウジング（例えば、金属缶）１１０８と、集積回路１１１０と、ダイ接着剤１１１２と、前方容量１１１４と、後方容量１１１６と、導電性音響シール１１１８と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）１１２０と、充填メッキ貫通孔１１２２と、半田マスク１１２４と、半田パッド１１２６と、接着剤１１２８と、導電パッド１１３０と、ワイヤボンド１１３２とを含む。
図１１〜図１２の例は、図９〜図１０に示すガスケットの代わりにガスケット１１０２を使用する点を除き、図９〜図１０の例と同様のものであると理解されるであろう。ガスケット１１０２は、ハウジング１１０８の周囲に延びていない点で図９〜図１０に示すガスケットと異なる。１つの例では、ガスケット１１０２を低デュロメータシリコンで構成することができる。ガスケット１１０２は、機械的圧入によってハウジング１１０８に取り付けられる。コンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は、本明細書の他の箇所で既に説明したものと同様であるため、ここではこれらのコンポーネント及びその動作の説明については繰り返さない。
アセンブリ１１００では、トランスデューサと集積回路が直接接続される。アセンブリ１１００は、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。アセンブリ１１００は、上述したようにｐｈｏｎｅレベルのガスケッチング法を提供する。
次に、図１３〜図１４を参照しながら、マイクアセンブリ１３００の別の例について説明する。マイクアセンブリ１３００は、（ダイアフラム１３０５及びバックプレート１３０７を含む）トランスデューサ１３０２と、トップポート又は開口部１３０３を含むハウジング（例えば、金属缶）１３０４と、シール又はガスケット１３０６と、（例えば、金製の）バンプ１３０８と、集積回路１３１０と、メッキ盲穴１３１２と、充填メッキ貫通孔１３１４及び１３３４と、半田１３１６と、半田パッド１３１８と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）１３２０と、半田マスク１３２２と、（垂直相互接続部を有する）台座１３２４と、導電性音響シール１３２６と、後方容量１３２８と、前方容量１３３０と、導電性顧客用パッド１３３２とを含む。盲穴１３１２の目的は、底部１３２０を貫いて集積回路１３１０に至る連続経路を提供することである。
図１３〜図１４の例は、アセンブリ１３００内で台座１３２４を使用している点を除き、図１〜図２の例と同様のものであると理解されるであろう。１つの態様では、台座１３２４がシリコンで構成され、垂直相互接続部（導電孔又は相互接続部１３１４）を含む。１つの例では、台座１３２４が、導電性垂直通路（相互接続部）が貫通する単一のシリコン片である。台座１３２４は、トランスデューサとＡＳＩＣとの接続部の電気インピーダンスを変化させるように設計できるので、さらなる機能性を提供することができる。また、図１〜図２の例とは対照的に、集積回路１３１０は底部１３２０に埋め込まれている。本明細書で説明する例では、集積回路が底部に埋め込まれているが、他の構成では、集積回路を部分的に底部に埋め込むこともできると認識されるであろう。残りのコンポーネントについては、これらのコンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は既に説明したものと同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
動作時には、トランスデューサ１３０２からの信号が、トランスデューサ１３０２からバンプ１３０８に送信され、台座１３２４の貫通孔１３１４を通過し、半田１３１６を横切り、盲穴１３１２を通過して集積回路１３１０に至り、ここで処理される。この信号は、集積回路１３１０から盲穴１３１２を介し、貫通孔１３１７を通じてパッド１３３２に送信される。顧客は、このパッド１３３２からアセンブリ１３００に結合することができる。
得られるアセンブリ１３００の寸法は非常に小さい（例えば、約２．５×２．５×１．５ｍｍ又はそれ未満）。アセンブリ１３００も、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。上述したように、この方法は、トランスデューサと蓋部又はハウジングに関して自動中心的な方法である。
次に、図１５〜図１６を参照しながら、マイクアセンブリ１５００の別の例について説明する。マイクアセンブリ１５００は、ノズル又は管体１５０２と、（ダイアフラム１５０５及びバックプレート１５０７を含む）トランスデューサ１５０４と、（例えば、金製の）バンプ１５０６と、台座１５０８と、半田１５０９と、封止剤１５１０（例えば、シリコンなどの粘弾性封止剤）と、流動性封止剤１５１２（例えば、非導電性高分子）と、トップポート又は開口部１５０３を含むハウジング（例えば、金属缶）１５１４と、前方容量１５１６と、導電性音響シール１５１８と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）１５２０と、集積回路１５２２と、半田パッド１５２４と、半田マスク１５２６と、充填メッキ貫通孔１５２８と、メッキ盲穴１５３０と、導電パッド１５３２と、後方容量１５３４とを含む。
図１５〜図１６の例は、図３〜図４の例と同様のものであるが、図１３〜図１４の台座を含み、集積回路１５２２が底部１５２０内に配置されていると理解されるであろう。動作時には、トランスデューサ１５０４からの信号が、トランスデューサ１５０４からバンプ１５０６に送信され、台座１５０８の貫通孔１５２８を通過し、半田１５０９を横切り、貫通孔１５１７を通過してパッド１５３２に至る。これらのコンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は既に説明したものと同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
アセンブリ１５００は、（例えば、２．５×２．５×２．５ｍｍ、又はそれ未満の）非常に小さなアセンブリを提供する。アセンブリ１５００も、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。
次に、図１７〜図１８を参照しながら、マイクアセンブリ１７００の別の例について説明する。マイクアセンブリ１７００は、ノズル又は管体１７０２と、（ダイアフラム１７０５及びバックプレート１７０７を含む）トランスデューサ１７０４と、（例えば、金製の）バンプ１７０６と、台座１７０８と、半田１７１０と、封止剤１７１２と、半田又は導電性封止剤１７１４と、トップポート又は開口部１７０３を含むハウジング（例えば、金属缶）１７１６と、前方容量１７１８と、導電性音響シール１７２０と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）１７２２と、集積回路１７２４と、半田パッド１７２６と、半田マスク１７２８と、充填メッキ貫通孔１７３０と、メッキ盲穴１７３２と、導電パッド１７３４と、後方容量１７３６とを含む。
図１７〜図１８の例は、図５〜図６の例と同様のものであるが、図１３〜図１６の台座を含み、集積回路１７２４が底部１７２０内に配置されていると理解されるであろう。これらのコンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は既に説明したものと同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
アセンブリ１７００は、非常に小さなアセンブリを提供する。アセンブリ１７００も、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。
次に、図１９〜図２０を参照しながら、マイクアセンブリ１９００の別の例について説明する。マイクアセンブリ１９００は、グロメット１９０２と、（ダイアフラム１９０５及びバックプレート１９０７を含む）トランスデューサ１９０４と、（例えば、金製の）バンプ１９０６と、（垂直相互接続部を有する）台座１９０８と、半田１９１０と、封止剤又は圧縮固定具１９１２と、トップポート又は開口部１９０３を含むハウジング（例えば、金属缶）１９１４と、前方容量１９１６と、導電性音響シール１９１８と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）１９２０と、集積回路１９２２と、半田パッド１９２４と、半田マスク１９２６と、充填メッキ貫通孔１９２８と、メッキ盲穴１９３０と、導電パッド１９３２と、後方容量１９３４とを含む。
図１９〜図２０の例は、図７〜図８の例と同様のものであるが、図１３〜図１８の台座を含み、集積回路１９２２が底部１９２０内に配置されていると理解されるであろう。これらのコンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は既に説明したものと同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
アセンブリ１９００は、（例えば、２．５×２．５×１．５ｍｍ又はそれ未満の）非常に小さなアセンブリを提供する。アセンブリ１９００も、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。
次に、図２１〜図２２を参照しながら、マイクアセンブリ２１００の別の例について説明する。マイクアセンブリ２１００は、ガスケット２１０２と、接着剤２１０４と、（ダイアフラム２１０５及びバックプレート２１０７を含む）トランスデューサ２１０６と、（例えば、金製の）バンプ２１０８と、台座２１１０と、半田２１１２と、導電性音響シール２１１４と、トップポート又は開口部２１０３を含むハウジング（例えば、金属缶）２１１６と、後方容量２１１８と、前方容量２１２０と、集積回路２１２２と、充填メッキ貫通孔２１２４と、集積回路２１２２を組み込んだ多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）２１２６と、半田パッド２１２８と、半田マスク２１３０と、導電パッド２１３２とを含む。
図２１〜図２２の例は、図９〜図１０の例と同様のものであるが、図１３〜図２０の台座を含み、集積回路２１２２が底部２１２６内に配置されていると理解されるであろう。これらのコンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は既に説明したものと同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
アセンブリ２１００は、（例えば、３×３×３ｍｍ又はそれ未満の）非常に小さなアセンブリを提供する。アセンブリ２１００も、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。
次に、図２３〜図２４を参照しながら、マイクアセンブリ２３００の別の例について説明する。マイクアセンブリ２３００は、ガスケット２３０２と、（ダイアフラム２３０５及びバックプレート２３０７を含む）トランスデューサ２３０４と、（例えば、金製の）バンプ２３０６と、台座２３０８と、半田２３１０と、接着剤２３１２と、トップポート又は開口部２３０３を含むハウジング（例えば、金属缶）２３１４と、前方容量２３１６と、導電性音響シール２３１８と、多層底部又は基板（例えば、受動部品を組み込んだＰＣＢ）２３２０と、集積回路２３２２と、半田パッド２３２４と、半田マスク２３２６と、充填メッキ貫通孔２３２８と、メッキ盲穴２３３０と、導電パッド２３３２と、後方容量２３３４とを含む。
図２３〜図２４の例は、図１１〜図１２の例と同様のものであるが、図１３〜図２２の台座を含み、集積回路２３２２が底部２３２０内に配置されていると理解されるであろう。これらのコンポーネント及びこれらのコンポーネントの動作は既に説明したものと同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
アセンブリ２３００は、（例えば、２．５×２．５×３．０ｍｍ又はそれ未満の）非常に小さなアセンブリを提供する。アセンブリ２３００も、トップポートアセンブリ（例えば、トップポート金属缶アセンブリ）にボトムポートの性能を提供する。
これまでのトップポート式デバイスに比べて前方容量が減少し、後方容量が増加していると認識されるであろう。この結果、マイクアセンブリの共鳴ピークが高周波数側に１０ｋＨｚ程度シフトし、ＭＥＭＳデバイスの全体的な感度が高まるという利点が得られる。これにより、広帯域性能を必要とする用途で実現できる超音波範囲のフラットな応答を生じるトップマイクが可能になる。
次に、図２５〜図２６を参照しながら、マイクアセンブリ２４００の別の例について説明する。マイクアセンブリ２４００は、ＭＥＭＳ２４２３と蓋部２４０２の間に音響ポート２４０１を形成する、封止剤２４０７を含むガスケット２４１０と、接着剤２４２２を用いて底基板２４０４に取り付けられたトランスデューサ２４１２と、埋め込みＡＳＩＣ２４１３を少なくとも１つの底部外部インターフェイス２４１６に電気的に接続する垂直相互接続部２４１７を含む底基板２４０４と、半田２４１８によって底部２４０４及び蓋部２４０２に電気的に接続された垂直相互接続部２４１９を含む壁基板２４０３と、壁部２４０３及び頂部外部インターフェイス２４０６に電気的に接続する垂直相互接続部２４２０を含む蓋部２４０２と、保護層の開口部によって形成された２つの外部インターフェイス２４０６及び２４１６とを含む。ＭＥＭＳ２４１２は、保護層２４２１上に分注されたダイ接着剤２４１１によって底部２４０４に取り付けられ、これにより後方容量を形成するキャビティ２４２４が形成される。ＭＥＭＳ２４１２は、メッキブラインドバイア２４１４によって埋め込みＡＳＩＣ２４１３に電気的に接続されたワイヤボンドパッド２４２３に接合された金ワイヤ２４１１によってＡＳＩＣ２４１３に電気的に接続される。この例は、上述した例と同様のものであるが、台座が組み込まれておらず、カバーが壁部２４０３及び蓋部２４０２で構成されている点が１つの相違点であると理解されるであろう。
本明細書では、発明者らに周知の、発明を実施するための最良の形態を含む本発明の好ましい実施形態を説明した。図示の実施形態は例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
１００ マイクアセンブリ
１０２ トランスデューサ
１０３ トップポート
１０４ バンプ
１０５ ダイアフラム
１０６ ハウジング
１０７ バックプレート
１０８ シール
１１０ バンプ
１１２ 集積回路
１１４ ワイヤボンド
１１６ 充填メッキ貫通孔
１１８ 半田パッド
１２０ 底部
１２２ 半田マスク
１２４ ダイ接着剤
１２６ 導電性音響シール
１２８ 後方容量
１３０ 前方容量
１３２ 導電性顧客用パッド

Claims (12)

  1. 音響ポートを有するカバーと、
    前記カバーに取り付けられた基板と、
    前記カバーの前記音響ポートに対して音響的に封止された音響トランスデューサと、
    インターポーザと、
    を備え、
    前記インターポーザ及び前記音響トランスデューサは、前記カバーを電線管として使用することなく共に電気的に接続され、
    前記トランスデューサ及び前記インターポーザは、一方が他方の上に配置され、前記トランスデューサは、前記インターポーザ又は台座によって支持される、
    ことを特徴とするマイクアセンブリ。
  2. 前記カバーは、壁部及び蓋部を含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクアセンブリ。
  3. 前記音響トランスデューサは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを含む、
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクアセンブリ。
  4. 前記インターポーザは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、集積回路及びセラミックプレートから成る群から選択された要素である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクアセンブリ。
  5. 前記トランスデューサはバンプ上に配置され、該バンプは前記インターポーザ上に配置される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクアセンブリ。
  6. 前記バンプは、前記トランスデューサと前記インターポーザの間に電気的接続を提供する、
    ことを特徴とする請求項５に記載のマイクアセンブリ。
  7. 前記インターポーザは、ワイヤボンドによって前記基板上の導電性トレースに結合される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクアセンブリ。
  8. 前記カバー内に、エッチングノズルを有する開口部をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクアセンブリ。
  9. 前記カバー内の開口部と、前記開口部内に配置されたノズル又は管体とをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクアセンブリ。
  10. 前記カバー内の開口部と、前記開口部内に配置されたグロメット又はガスケットとをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載のマイクアセンブリ。
  11. 音響ポートを有する蓋部と、
    基板と、
    前記蓋部と前記基板の間に配置されて前記蓋部及び前記基板に取り付けられた少なくとも１つの壁部と、
    前記蓋部の前記音響ポートに対して音響的に封止された音響トランスデューサと、
    前記基板に埋め込まれた集積回路と、
    を備え、
    前記集積回路及び前記音響トランスデューサは、カバーを電線管として使用することなく共に電気的に接続され、
    前記トランスデューサ及び前記集積回路は、一方が他方の上に配置される、
    ことを特徴とするマイクアセンブリ。
  12. 前記音響トランスデューサは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスを含む、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のマイクアセンブリ。
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