JP2020036180A - Ｍｅｍｓマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＥＭＳマイクロホンにおいて周波数特性を高精度に制御することや外部からのダストや異物の浸入を防ぐことを低コストで実現する。【解決手段】ＭＥＭＳマイクロホン２０は、音の信号を電気信号に変換するＭＥＭＳ音響チップ２と、ＭＥＭＳ音響チップ２から送信された電気信号を増幅する信号処理チップ４と、ＭＥＭＳ音響チップ２および信号処理チップ４が搭載される上面１ａを備え、一部が上面１ａに露出する銅箔パターン１ｃと銅箔パターン１ｃを覆う感光性フィルム１ｅとが設けられた回路基板１と、を有する。回路基板１は、上面１ａで開口する第１穴部１ｇと、下面１ｂで開口する第２穴部１ｈと、第１穴部１ｇと第２穴部１ｈとを連通し、かつ上面１ａに沿って形成された音響流路１ｉと、を備え、音響流路１ｉの高さは、銅箔パターン１ｃの厚さと等しい。【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＥＭＳマイクロホンに関し、特に所望の周波数特性を制御することが可能なＭＥＭＳマイクロホンに関する。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）は、ＩＣ（Integrated Circuit）の製造に適用される半導体微細加工技術を用いて基板上に微細な機械部品と電子回路を集積することによって製造された高機能デバイスである。

そして、小型マイクロホンとしてＭＥＭＳ技術を適用して製造されたＭＥＭＳマイクロホンが知られている。ＭＥＭＳマイクロホンは、携帯電話やスマートフォンなどの携帯情報端末や車載機器などに多く利用されている。

なお、ＭＥＭＳチップを備えたマイクロホンの構造が、特許文献１および２に開示されている。

特開２０１０−１９３１２０号公報 特開２０１２−３９２７２号公報

ＭＥＭＳ音響チップ（ＭＥＭＳチップ）を有したＭＥＭＳマイクロホンにおいて、ＭＥＭＳ音響チップは、構造上ダストや異物の影響を受けやすい。特にボトムポートと呼ばれる回路基板に音孔が形成されたタイプのＭＥＭＳマイクロホンは、ＭＥＭＳ音響チップの直下に音孔があるため、取り扱いには細心の注意を払う必要がある。なお、防塵対策として不織布などで作られた防塵フィルターを音孔に設けることが知られているが、防塵フィルターの取り付けは、製造工程の自動化が困難であり、部品が増えることからコストアップが懸念される。

また、ＭＥＭＳ音響チップは、マイクロホンの使用目的によっては低音域が不要な場合がある。ＭＥＭＳ音響チップの設計で低音域をカットすることは可能であるが、ＭＥＭＳ音響チップは開発や製造に多くのコストが必要なことから、なるべく汎用性のあるものにしたいという要望がある。一方で、一般的なＭＥＭＳマイクロホンは、その構造上、高音域（２０ｋＨｚ以上）の周波数特性に数十デシベルのピークがあり、歪率などの性能や後段の信号処理に悪影響を及ぼすことがある。

すなわち、ＭＥＭＳマイクロホンにおいて、精度高く周波数特性を制御することを低コストで実現することが課題となっている。

なお、上記特許文献１および２に開示されたマイクロホンの構造では、ダストの浸入などを防止することは可能であるが、何れも特別な加工を施した部品が必要であり、コスト上昇が考えられる。

本発明の目的は、ＭＥＭＳマイクロホンにおいて、周波数特性を高精度に制御することや外部からのダストや異物の浸入を防ぐことを低コストで実現できる技術を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

本発明の代表的なＭＥＭＳマイクロホンは、音を取り込み上記音の信号を電気信号に変換するＭＥＭＳチップと、上記ＭＥＭＳチップと電気的に接続され、上記ＭＥＭＳチップから送信された上記電気信号を処理する信号処理チップと、を有する。さらに、上記ＭＥＭＳチップおよび上記信号処理チップが搭載される第１の面を備え、一部が上記第１の面に露出する導体層と上記導体層を覆う絶縁層とが設けられた回路基板と、上記ＭＥＭＳチップと上記信号処理チップとを封止し、上記第１の面に接合された蓋体と、を有する。そして、上記回路基板は、上記第１の面で開口する第１穴部と、上記第１の面と反対側の第２の面で開口する第２穴部と、上記第１穴部と上記第２穴部とを連通しかつ上記第１の面に沿って形成された第１空洞部と、を備え、上記第１空洞部の高さは、上記導体層の厚さと等しい。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

ＭＥＭＳマイクロホンにおいて、周波数特性を高精度に制御することおよび外部からのダストや異物の浸入を防ぐことを低コストで実現することができる。

本発明の実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホンの構造の一例を示す断面図である。 図１に示すＭＥＭＳマイクロホンが備える回路基板の構造の一例を示す拡大部分断面図である。 図１に示すＭＥＭＳマイクロホンの第１空洞部の構造の一例を示す拡大部分断面図である。 （ａ）は図３に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す拡大部分断面図、（ｂ），（ｃ）のそれぞれは図３に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造の変形例を示す拡大部分断面図である。 本発明の実施の形態２のＭＥＭＳマイクロホンの構造の一例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３のＭＥＭＳマイクロホンの構造の一例を示す断面図である。 比較例のＭＥＭＳマイクロホンの構造を示す断面図である。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホンの構造の一例を示す断面図である。図１に示す本実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０は、音響用のＭＥＭＳチップ（以降、ＭＥＭＳ音響チップとも言う）を有した小型のマイクロホンであり、例えば、携帯電話やスマートフォンなどの携帯情報端末や車載機器などに利用されている。ＭＥＭＳは、半導体微細加工技術を用いて、例えばシリコン基板上に微細な機械部品と電子回路とを集積することで製造された高機能デバイスである。

まず、本発明者が比較検討を行った図７に示す比較例のＭＥＭＳマイクロホン１００の構成について説明する。図７は比較例のＭＥＭＳマイクロホンの構造を示す断面図である。

図７に示す比較例のＭＥＭＳマイクロホン１００は、ＭＥＭＳ音響チップ（ＭＥＭＳチップ）２と信号処理チップ４とを搭載する回路基板１を備えている。そして、回路基板１の上面１ａに搭載されたＭＥＭＳ音響チップ２の直下の位置に音孔３として貫通孔が形成されている。

また、回路基板１の上面１ａには、ＭＥＭＳ音響チップ２の隣に信号処理チップ４が横並びで搭載されている。ＭＥＭＳ音響チップ２と信号処理チップ４は、金属製のワイヤ５で電気的に接続されている。さらに、信号処理チップ４は、ワイヤ５によって回路基板１の上面１ａに露出するボンディングパッド１ｊに電気的に接続されている。すなわち、信号処理チップ４はワイヤ５を介して回路基板１に電気的に接続されている。なお、ワイヤ５は、例えば、金線である。

また、上述のＭＥＭＳ音響チップ２や信号処理チップ４などの搭載部品を覆う蓋体７が設けられている。蓋体７は、上記搭載部品を覆って回路基板１の上面１ａの周縁部に接着されており、内部の空間６を形成している。つまり、ＭＥＭＳ音響チップ２や信号処理チップ４は、蓋体７によって封止されるとともに、内部の空間６が蓋体７によって密閉されている。

また、回路基板１の下面１ｂ側の接続用パターン１ｋは、上面１ａ側の銅箔パターン１ｃ（図２参照）と図示しないスルーホール配線などで電気的に接続され、ＭＥＭＳマイクロホン１００が機器に搭載される際に半田付けパターンとして使用される。

図７に示される比較例のＭＥＭＳマイクロホン１００では、ＭＥＭＳ音響チップ２の直下に音孔３があり、取り扱いには細心の注意を払う必要がある。不織布などで作られた防塵フィルターを音孔３に設けることは、ＭＥＭＳマイクロホン１００の製造工程の自動化を困難なものとし、部品が増えることからコストアップに繋がることを本発明者は見出した。

さらに、ＭＥＭＳ音響チップ２は、マイクロホンの使用目的によっては低音域が不要な場合があるが、ＭＥＭＳ音響チップ２は開発や製造に多くのコストが必要なことから、可能な限り汎用性があるものにすることが好ましい。また、一般的なＭＥＭＳマイクロホン１００は、その構造上、高音域（２０ｋＨｚ以上）の周波数特性に数十デシベルのピークがあり、歪率などの性能や後段の信号処理に悪影響を及ぼすことがある。つまり、ＭＥＭＳマイクロホン１００において、精度高く周波数特性を制御することを低コストで実現することが課題であることを本発明者は見出した。

そこで、図１に示す本実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０は、ＭＥＭＳ音響チップ２に音波を取り込むために回路基板１に形成される音孔（穴部）の位置を、ＭＥＭＳ音響チップ２の直下からずらした位置に設けるものである。

本実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０の構造について、図１〜図４を用いて具体的に説明する。図２は図１に示すＭＥＭＳマイクロホンが備える回路基板の構造の一例を示す拡大部分断面図、図３は図１に示すＭＥＭＳマイクロホンの第１空洞部の構造の一例を示す拡大部分断面図、図４（ａ）は図３に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す拡大部分断面図、（ｂ），（ｃ）のそれぞれは図３に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造の変形例を示す拡大部分断面図である。

本実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０は、音を取り込み、かつ上記音の信号を電気信号に変換するＭＥＭＳ音響チップ（ＭＥＭＳチップ）２と、ＭＥＭＳ音響チップ２と電気的に接続され、かつＭＥＭＳ音響チップ２から送信された電気信号を処理する信号処理チップ４と、を有している。信号処理チップ４は、ＭＥＭＳ音響チップ２から送信された電気信号を、例えば、増幅処理する。

また、ＭＥＭＳマイクロホン２０は、ＭＥＭＳ音響チップ２および信号処理チップ４が搭載される上面（第１の面）１ａを備え、かつ一部が上面１ａに露出する導体層と上記導体層を覆う絶縁層とが設けられた回路基板１と、ＭＥＭＳ音響チップ２と信号処理チップ４とを覆って封止し、かつ上面１ａに接合された蓋体７と、を有している。

ＭＥＭＳ音響チップ２は、空洞部（キャビティ部）２ａと、空洞部２ａに設けられた図示しない振動板とを備えており、空洞部２ａを基板側に向けて回路基板１の上面１ａに搭載されている。そして、ＭＥＭＳ音響チップ２は、音波を取り込み、音の信号を電気信号に変換し、この電気信号を信号処理チップ４に送信する。ＭＥＭＳ音響チップ２と信号処理チップ４とは、金線などのワイヤ５を介して電気的に接続されている。したがって、ＭＥＭＳ音響チップ２から出力された電気信号は、ワイヤ５を介して信号処理チップ４に送信される。

信号処理チップ４は、ＭＥＭＳ音響チップ２から送信された電気信号を増幅処理などを行って出力するものであり、複数のワイヤ５を介して回路基板１と電気的に接続されている。具体的には、信号処理チップ４と電気的に接続された複数のワイヤ５は、回路基板１の上面１ａの複数のボンディングパッド１ｊのそれぞれに電気的に接続されている。

蓋体７は、回路基板１の上面１ａの周縁部と導電性ペーストなどを介して接合されており、内部に密閉された空間６を形成し、ＭＥＭＳ音響チップ２と信号処理チップ４とを封止している。蓋体７は、金属製もしくは樹脂製のキャップである。

回路基板１の下面（第２の面）１ｂには、複数の接続用パターン１ｋが設けられている。これら複数の接続用パターン１ｋは、上面１ａ側の導体層と図示しないスルーホール配線などで電気的に接続されている。

回路基板１は、図２に示されるように、ガラスエポキシ材などからなる基材１ｆを有したプリント基板である。そして、基材１ｆの表と裏の両面に導体層が積層されている。上記導体層は、銅箔によって形成された銅箔パターン１ｃである。

上面１ａ側の銅箔パターン１ｃ上には、絶縁層が形成されている。上記絶縁層は、エッチング加工によって形成された銅箔パターン１ｃに、貼り合わせ（ラミネート）により接合した感光性フィルム１ｅである。すなわち、上記絶縁層は、銅箔パターン１ｃを覆うソルダレジストであり、上記ソルダレジストとして感光性フィルム１ｅが設けられている。ただし、図１に示すように銅箔パターン１ｃの一部は、ワイヤ５を接続するボンディングパッド１ｊとして感光性フィルム１ｅから露出している。つまり、銅箔パターン１ｃ形成後に銅箔パターン１ｃ上に感光性フィルム１ｅを貼り付け（貼り合わせ）、感光性フィルム１ｅを露光および現像することで、感光性フィルム１ｅにボンディングパッド１ｊを露出させるための開口部を形成する。これにより、感光性フィルム１ｅの開口部からボンディングパッド１ｊが露出する。

一方、図２に示す回路基板１において、下面１ｂ側の銅箔パターン１ｃには、液状のソルダレジスト１ｎが印刷によって形成されている。

つまり、回路基板１は、基材１ｆと、基材１ｆの上層に形成された上面１ａ側の銅箔パターン１ｃと、上面１ａ側の銅箔パターン１ｃ上に最上層（ソルダレジスト）として形成された感光性フィルム１ｅと、基材１ｆの下層に形成された下面１ｂ側の銅箔パターン１ｃと、下面１ｂ側の銅箔パターン１ｃの下層に最下層として形成されたソルダレジスト１ｎと、を備えている。

回路基板１の各層の厚さは、一例として、基材１ｆは、２００μｍ、上面１ａ側および下面１ｂ側の銅箔パターン１ｃのそれぞれは、３５μｍ、最上層の感光性フィルム１ｅは、２５μｍ、最下層のソルダレジスト１ｎは、２０μｍであるが、これらの数値に限定されるものではない。

また、本実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０の回路基板１は、図３に示すように、上面１ａで開口する第１穴部１ｇと、上面１ａと反対側の下面１ｂで開口する第２穴部１ｈと、第１穴部１ｇと第２穴部１ｈとを連通しかつ上面１ａに沿って形成された音響流路（第１空洞部）１ｉと、を備えている。つまり、上面１ａ側の第１穴部１ｇと下面１ｂ側の第２穴部１ｈとが音響流路１ｉを介して繋がっている。

なお、音響流路１ｉは、回路基板１の上面１ａ（もしくは下面１ｂ）に沿って形成された流路であり、ＭＥＭＳマイクロホン２０の外部に開口する穴部と内部に開口する穴部とを繋ぐ流路である。したがって、第１穴部１ｇと音響流路１ｉと第２穴部１ｈ（音孔３）とからなる音の流路は、回路基板１の断面視において、回路基板１の厚さ方向に対してクランク状（非直線状）に形成されている。

また、言い換えると、回路基板１において、音響流路１ｉで繋がる上面１ａ側の第１穴部１ｇと、下面１ｂ側の第２穴部１ｈとが、図４（ａ）に示すように、平面視で見た時にずれた位置に配置されている。そして、図１に示すようにＭＥＭＳマイクロホン２０では、第１穴部１ｇは、上面１ａのＭＥＭＳ音響チップ２の搭載領域であるチップ搭載領域１ｍに開口している。

したがって、ＭＥＭＳマイクロホン２０においては、音孔３（第２穴部１ｈ）から入った音波は、音響流路１ｉを通り、さらに第１穴部１ｇを通過してＭＥＭＳ音響チップ２に到達する。

なお、図３に示すように、音響流路１ｉの高さＴ１は、銅箔パターン１ｃの厚さＴ２と等しい（Ｔ１＝Ｔ２）。これは、音響流路１ｉが、銅箔の一部をエッチング加工して除去し、銅箔パターン１ｃとして形成されたものであり、その結果、音響流路１ｉの高さＴ１が、銅箔パターン１ｃの厚さＴ２と等しくなっている。

さらに、音響流路１ｉは、銅箔の一部をエッチング加工して除去し、空洞部として形成されたものであるため、音響流路１ｉの側壁は、銅箔パターン１ｃの端面１ｄによって形成されている。つまり、回路基板１上のパターニングされた銅箔（銅箔パターン１ｃ）の端面１ｄが音響流路１ｉの壁面となり、したがって、この壁面の高さＴ１が、銅箔パターン１ｃの厚さＴ２に相当する。

言い換えると、銅箔パターン１ｃにおいて、エッチング加工によって削り取られて残った端面１ｄが音響流路１ｉの側壁となっている。したがって、音響流路１ｉは、図４（ａ）に示すように、その側壁（壁面）となる銅箔パターン１ｃの端面１ｄによって囲まれている。

そして、音響流路１ｉは、図３に示すように、その天井面が感光性フィルム１ｅであり、その床面が基材１ｆとなっている。これにより、回路基板１における音響流路１ｉは、銅箔パターン１ｃの端面１ｄと、上面１ａ側にソルダレジストとして設けられた感光性フィルム１ｅと、基材１ｆと、によって形成されている。

以上のように、本発明者が比較検討を行った図７に示すＭＥＭＳマイクロホン１００の音孔３がＭＥＭＳ音響チップ２の直下に設けられ、かつ音響の流路が直線状に形成されているのに対し、図１に示す本実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０では、音孔３が内部のＭＥＭＳ音響チップ２の直下からずれた位置に設けられている。

そして、ＭＥＭＳマイクロホン２０では、音孔３から入った音波は、回路基板１のパターニングされた銅箔（銅箔パターン１ｃ）の端面１ｄを側壁とし、かつ感光性フィルム１ｅを天井面とし、さらに基材１ｆを床面として形成された音響流路１ｉを通過して、ＭＥＭＳ音響チップ２に到達する。その際、音響流路１ｉは、銅箔パターン１ｃの一部がエッチング加工により除去されて形成されたものであるため、音響流路１ｉの側壁すなわち壁面の高さＴ１は、銅箔パターン１ｃの厚さＴ２に相当する。

さらに、音響流路１ｉの天井面は、貼り合わせ（ラミネート）によって銅箔パターン１ｃに接合された感光性フィルム１ｅである。つまり、感光性フィルム１ｅは、銅箔パターン１ｃを形成するためのエッチング加工後、貼り合わせによって銅箔パターン１ｃ上に接合するものであり、液体のレジスト塗布や真空ラミネートなどでフィルムを密着させるソルダレジストの形成方法とは異なっている。すなわち、貼り合わせられた感光性フィルム１ｅの下部に空洞部を形成することができる。したがって、エッチング加工後の銅箔パターン１ｃの端面１ｄを音響流路１ｉの側壁（壁面）とすることができ、音響流路１ｉの高さＴ１を高精度に形成することができる。

また、図４（ａ）に示すように、音響流路１ｉの側壁が銅箔パターン１ｃ（図中のドット部分）の端面１ｄによって囲まれるため、音響流路１ｉの幅も高精度に形成することができる。すなわち、エッチング加工による銅箔パターン１ｃによって音響流路１ｉの高さおよび幅が決められるため、音響流路１ｉの高さおよび幅を高精度に形成することができる。

なお、音響流路１ｉは、その音響抵抗として音響特性の高音域のピークを抑える効果がある。例えば、音響抵抗とイナータンスとして音響流路１ｉに作用する。イナータンスは、音の速く伝播しようとする動作に影響を及ぼすため、主として高音域の周波数特性に影響を与える。ピークを抑える度合いは、音響流路１ｉの幅、高さ、長さにより制御することができる。

ここで、図４（ｂ）および図４（ｃ）のそれぞれは、音響流路１ｉの形状の変形例を示すものであり、銅箔のパターニング（銅箔パターン１ｃ：図中のドット部分）の形状により、音響流路１ｉの幅と長さを容易に変えることができる。

例えば、図４（ｂ）の変形例の音響流路１ｉは、図４（ａ）の音響流路１ｉに比べて、流路の幅が狭く（細く）形成されている。また、図４（ｃ）の変形例の音響流路１ｉは、図４（ａ）の音響流路１ｉに比べて、流路の長さが長く、かつ幅が狭く形成されているとともに、平面視として２箇所で折れ曲がっている。

これにより、周波数特性の高音域のピークを必要に応じ抑制することができる。すなわち、ＭＥＭＳマイクロホン２０において、取り込んだ音の周波数特性を高精度に制御することができる。

また、図３に示す本実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０では、音孔３（第２穴部１ｈ）から入った音波の流路（第１穴部１ｇと音響流路１ｉと第２穴部１ｈとからなる流路）が、回路基板１の厚さ方向に対してクランク状（非直線状）に形成されていることにより、ダストおよび異物がＭＥＭＳ音響チップ２に直接的に到達するのを防ぐことができる。

なお、上述の図４（ｃ）の変形例の音響流路１ｉは、平面視としても２箇所で折れ曲がっているため、図４（ａ）の音響流路１ｉに比べて、ダストおよび異物を浸入しずらくすることができる。

また、ＭＥＭＳマイクロホン２０における音響流路１ｉは、回路基板１の銅箔パターン１ｃと感光性フィルム１ｅと基材１ｆとによって構成され、かつ感光性フィルム１ｅはソルダレジストの機能も有することから、別途追加される部品や工程が無いため、量産性に優れ、低コストでＭＥＭＳマイクロホン２０の生産を実現することができる。

したがって、本実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０によれば、周波数特性を高精度に制御することや外部からのダストや異物の浸入を防ぐことを低コストで実現することができる。

また、銅箔パターン１ｃの形状を種々変更することのみで音の様々な周波数特性が得られることから、最小のコストで多くの異なる特性のＭＥＭＳマイクロホン２０を生産することができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２のＭＥＭＳマイクロホンの構造の一例を示す断面図である。図５を用いて本実施の形態２のＭＥＭＳマイクロホン３０について説明する。

本実施の形態２のＭＥＭＳマイクロホン３０の実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０と異なる点は、回路基板１における他の第１穴部１ｑが、回路基板１の上面１ａにおいて、ＭＥＭＳ音響チップ２と蓋体７の側壁７ａとの間の領域（非チップ搭載領域１ｐ）の空間６にも開口している点である。

この第１穴部１ｑは、音孔３である第２穴部１ｈと連通している。詳細には、音響流路１ｉと同様に上面１ａに沿って延び、かつ音響流路１ｉと同様の構造の音響流路（第１空洞部）１ｒが形成されており、上面１ａの非チップ搭載領域１ｐに開口する第１穴部１ｑと、下面１ｂで開口する第２穴部１ｈとが音響流路１ｒを介して連通している。

音響流路１ｒは、音響流路１ｉと同様の構造である。すなわち、天井面が感光性フィルム１ｅであり、床面が基材１ｆからなり、さらに側面（側壁）が銅箔パターン１ｃの端面１ｄからなる音の流路である。したがって、音響流路１ｒの高さは、銅箔パターン１ｃの厚さと等しくなっている。

なお、図５に示すＭＥＭＳマイクロホン３０においては、音響流路１ｒは、音響流路１ｉとも連通している。すなわち、第１穴部１ｑと第２穴部１ｈとが音響流路１ｒを介して連通しており、さらにＭＥＭＳ音響チップ２の空洞部２ａに向けて開口する第１穴部１ｇと第２穴部１ｈとが音響流路１ｉを介して連通しており、音響流路１ｒは音響流路１ｉとも繋がっている。

つまり、本実施の形態２のＭＥＭＳマイクロホン３０は、ＭＥＭＳマイクロホン３０の内部の空間（蓋体７の内部容積）６と、ＭＥＭＳマイクロホン３０の外部が、音響流路１ｉに繋がる音響流路１ｒを経由して連通するようにした構造の例であり、さらにＭＥＭＳ音響チップ２の空洞部２ａに開口する第１穴部１ｇも音響流路１ｉを介して外部に繋がっている。

図５に示す構造では、第２穴部１ｈから取り込まれた音が、音響流路１ｉを介して第１穴部１ｇからＭＥＭＳ音響チップ２の空洞部２ａに入り、図示しない振動板の下面に伝えられる。同時に音響流路１ｒを介して第１穴部１ｑから空間６に入り、図示しない振動板の上面に伝えられる。音は周波数が低いほど回り込みやすい性質があることから、上記振動板の両側から同相の音が入り、上記振動板の動きを打ち消し合うので、低い音をカットすることができる。言い換えると、音響特性の低域のカットオフ周波数を上げることができる。カットオフ周波数は流路の長さ、幅、高さ、振動板の小孔の径により制御することができる。そして、実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０と同様に、音響流路１ｒの幅と長さを変えることにより、低音域の周波数特性を高精度に制御することができる。

なお、低域特性の制御のための音響流路１ｒは、高域特性のための音響流路１ｉとは連通しないように別個として設けてもよい。

また、ＭＥＭＳ音響チップ２の空洞部２ａに開口する第１穴部１ｇが音響流路１ｉを介して外部に開口する第２穴部１ｈと繋がっているため、実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン３０で得られる効果と同様に、周波数特性の高音域のピークを抑制することができる（高い音をカットすることができる）。

したがって、本実施の形態２のＭＥＭＳマイクロホン３０によれば、実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０と同様に、取り込んだ音の周波数特性を高精度に制御することができる。そして、ＭＥＭＳマイクロホン３０においても、周波数特性を高精度に制御することおよび外部からのダストや異物の浸入を防ぐことを低コストで実現することができる。なお、本実施の形態２のＭＥＭＳマイクロホン３０によって得られる他の効果は、実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０の効果と同様であるため、その重複説明は省略する。

（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３のＭＥＭＳマイクロホンの構造の一例を示す断面図である。なお、実施の形態３は、音響流路を有する指向性のＭＥＭＳマイクロホンの例を説明するものである。

図６に示すＭＥＭＳマイクロホン４０は、回路基板１の前面側に、実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０と同様に、ＭＥＭＳ音響チップ２の空洞部２ａに向けて開口する第１穴部１ｇと、前面側の音孔３である第２穴部１ｈと、上面（第１の面）１ａに沿って形成され、かつ第１穴部１ｇと第２穴部１ｈとを連通する前面側の音響流路１ｉとが形成されている。さらに、ＭＥＭＳマイクロホン４０は、その回路基板１において、信号処理チップ４に対してＭＥＭＳ音響チップ２が搭載された領域と反対側（背面側）の領域（非チップ搭載領域１ｖ）の空間６に開口する第３穴部１ｓと、下面（第２の面）１ｂで開口する背面側の音孔８である第４穴部１ｔと、を備えている。また、回路基板１は、第３穴部１ｓと第４穴部１ｔとを連通し、かつ上面１ａに沿って形成された背面側の音響流路（第２空洞部）１ｕを備えている。

つまり、本実施の形態３のＭＥＭＳマイクロホン４０は、前面側、背面側の２個所に音孔３，８と、それぞれに連通する２本の音響流路１ｉ，１ｕとを有しており、前面側の音孔３と繋がる前面側の音響流路１ｉは、ＭＥＭＳ音響チップ２の空洞部２ａに向けてＭＥＭＳ音響チップ２の下側に連通している。これにより、前面側の音孔３と繋がる前面側の音響流路１ｉは、主としてダストと異物の侵入の抑制、および高音域の周波数特性の制御に寄与している。

一方、背面側の音孔８と繋がる音響流路１ｕは、ＭＥＭＳマイクロホン４０の内部の背面側の非チップ搭載領域１ｖの空間（蓋体７の内部容積）６に連通している。これにより、背面側の音孔８から取り込まれた音は、音響流路１ｕを介して第３穴部１ｓから空間６に入り、ＭＥＭＳ音響チップ２の図示しない振動板の上面に伝えられる。この音圧と、前面側の音孔３から取り込まれ上記振動板の下面に伝えられる音圧とのバランスが、マイクロホンの指向特性の形成に寄与している。

このように、本実施の形態３のＭＥＭＳマイクロホン４０では、適切になるように音響流路の形状を設定することにより、様々な指向特性を得ることが可能である。

なお、音響流路１ｕは、音響流路１ｉと同様の構造である。すなわち、天井面が感光性フィルム１ｅであり、床面が基材１ｆからなり、さらに側面（側壁）が銅箔パターン１ｃの端面１ｄからなる音の流路である。

したがって、実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０と同様に、音響流路１ｕの高さは、銅箔パターン１ｃの厚さと等しくなっている。

これにより、本実施の形態３のＭＥＭＳマイクロホン４０においても、実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０と同様に、取り込んだ音の周波数特性を高精度に制御することができる。そして、ＭＥＭＳマイクロホン４０においても、周波数特性を高精度に制御することおよび外部からのダストや異物の浸入を防ぐことを低コストで実現することができる。なお、本実施の形態３のＭＥＭＳマイクロホン４０によって得られる他の効果は、実施の形態１のＭＥＭＳマイクロホン２０の効果と同様であるため、その重複説明は省略する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

上記実施の形態では、回路基板１として、基材１ｆの上層と下層とにそれぞれ１層の配線層（銅箔パターン１ｃを形成する銅箔層）を有した基板の場合を取り上げて説明したが、回路基板１は、基材１ｆの上層と下層のそれぞれに複数の配線層を有した多層配線基板などであってもよい。

１ 回路基板
１ａ 上面（第１の面）
１ｂ 下面（第２の面）
１ｃ 銅箔パターン（導体層）
１ｄ 端面（側壁）
１ｅ 感光性フィルム（絶縁層）
１ｆ 基材
１ｇ 第１穴部
１ｈ 第２穴部
１ｉ 音響流路（第１空洞部）
１ｊ ボンディングパッド
１ｋ 接続用パターン
１ｍ チップ搭載領域
１ｎ ソルダレジスト
１ｐ 非チップ搭載領域
１ｑ 第１穴部
１ｒ 音響流路（第１空洞部）
１ｓ 第３穴部
１ｔ 第４穴部
１ｕ 音響流路（第２空洞部）
１ｖ 非チップ搭載領域
２ ＭＥＭＳ音響チップ（ＭＥＭＳチップ）
２ａ 空洞部
３ 音孔
４ 信号処理チップ
５ ワイヤ
６ 空間
７ 蓋体
７ａ 側壁
８ 音孔
２０，３０，４０，１００ ＭＥＭＳマイクロホン

Claims (8)

1. 音を取り込み、前記音の信号を電気信号に変換するＭＥＭＳチップと、
   前記ＭＥＭＳチップと電気的に接続され、前記ＭＥＭＳチップから送信された前記電気信号を処理する信号処理チップと、
   前記ＭＥＭＳチップおよび前記信号処理チップが搭載される第１の面を備え、一部が前記第１の面に露出する導体層と、前記導体層を覆う絶縁層とが設けられた回路基板と、
   前記ＭＥＭＳチップと前記信号処理チップとを封止し、前記第１の面に接合された蓋体と、
   を有し、
   前記回路基板は、前記第１の面で開口する第１穴部と、前記第１の面と反対側の第２の面で開口する第２穴部と、前記第１穴部と前記第２穴部とを連通しかつ前記第１の面に沿って形成された第１空洞部と、を備え、
   前記第１空洞部の高さは、前記導体層の厚さと等しい、ＭＥＭＳマイクロホン。
2. 請求項１記載のＭＥＭＳマイクロホンにおいて、
   前記絶縁層は、前記導体層に接合された感光性フィルムである、ＭＥＭＳマイクロホン。
3. 請求項２記載のＭＥＭＳマイクロホンにおいて、
   前記導体層は、銅箔によって形成された銅箔パターンであり、
   前記第１空洞部の側壁は、前記銅箔パターンの端面である、ＭＥＭＳマイクロホン。
4. 請求項３記載のＭＥＭＳマイクロホンにおいて、
   前記第１空洞部は、前記銅箔パターンの前記端面、前記感光性フィルムおよび基材からなる、ＭＥＭＳマイクロホン。
5. 請求項１記載のＭＥＭＳマイクロホンにおいて、
   前記第１穴部は、前記第１の面において前記ＭＥＭＳチップが備える空洞部に向けて開口している、ＭＥＭＳマイクロホン。
6. 請求項１記載のＭＥＭＳマイクロホンにおいて、
   前記第１穴部は、前記第１の面において前記ＭＥＭＳチップと前記蓋体の側壁との間の領域の空間に向けて開口している、ＭＥＭＳマイクロホン。
7. 請求項１記載のＭＥＭＳマイクロホンにおいて、
   前記回路基板は、前記信号処理チップに対して前記ＭＥＭＳチップが搭載された領域と反対側の領域の空間に開口する第３穴部と、前記第２の面で開口する第４穴部と、前記第３穴部と前記第４穴部とを連通しかつ前記第１の面に沿って形成された第２空洞部と、を備え、
   前記第２空洞部の高さは、前記導体層の厚さと等しい、ＭＥＭＳマイクロホン。
8. 請求項１記載のＭＥＭＳマイクロホンにおいて、
   前記導体層は、銅箔によって形成された銅箔パターンであり、
   前記絶縁層は、前記銅箔パターンを覆うソルダレジストであり、前記ソルダレジストとして感光性フィルムが設けられている、ＭＥＭＳマイクロホン。

Images