JP2021154437A - Ｍｅｍｓ構造体、ｍｅｍｓデバイス、及び多面付基板 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能であり、かつ性能を向上させることが可能なＭＥＭＳ構造体を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳ構造体は、第１方向に延びる延在部と、延在部から第１方向と交差する第２方向に突出した凸部とを有する第１基板２１と、第１基板２１上に設けられた３個以上のＭＥＭＳ素子４０とを含む。第１基板２１は、Ｌ字形、Ｕ字形、十字形、及びＴ字形のいずれか１つか、複数を組み合わせた形状を有する。ＭＥＭＳ素子４０は、音響トランスデューサーである。【選択図】図２

Description

本発明は、ＭＥＭＳ構造体、ＭＥＭＳデバイス、及び複数のＭＥＭＳ構造体を備えた多面付基板に関する。

ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造された音響トランスデューサーが知られている。ＭＥＭＳ素子からなる音響トランスデューサーは、音圧を通過させる複数の貫通孔を備えた固定電極と、固定電極に対向して配置されかつ音圧を受けて振動する振動電極とを備え、振動する振動電極の変位を電極間の容量変化として検出する構成となっている。このような音響トランスデューサーを用いてマイクロフォンを構成する場合、音響トランスデューサーの出力信号を処理するため、信号処理機能を有する集積回路（ＩＣチップ）が必要となる。

一般的なマイクロフォンは、音響トランスデューサー及びＩＣチップが実装基板に実装され、音響トランスデューサー及びＩＣチップが金属缶で覆われた構成となっている。音響トランスデューサーで検出された電気信号は、金属ワイヤを経由してＩＣチップに入力される。ＩＣチップは、所望の信号処理を行い、ＩＣチップの出力信号は、配線を経由して実装基板に設けられた接続端子から外部へ出力される。金属缶は、外部からのノイズや物理的接触などから音響トランスデューサー及びＩＣチップを保護するために設けられており、外部からの音波を音響トランスデューサーに到達させるため、一部に開口部が形成されている。

ところで、このマイクロフォンを２個以上並べてアレイ化することで、ノイズキャンセリングを行い、マイクロフォンのＳＮ比を補完することが知られている。

さらに、複数のマイクロフォンをある一定の距離を空けて配置し、複数のマイクロフォンが検出した電気信号を処理することで、音源の方向を識別することが知られている。この場合、例えば２個以上のマイクロフォンを個別に配置することが一般的に行われ、モバイル機器などスペースに限りがある機器においてはスペースの課題がある。

また、同一実装基板上に複数のマイクロフォンを並べた場合、複数のマイクロフォンにそれぞれ含まれる複数のＩＣチップが占める面積が大きくなり、装置全体の外形寸法が大型化するという問題がある。

特開２０１０−２８３４１８号公報

本発明は、小型化が可能であり、かつ性能を向上させることが可能なＭＥＭＳ構造体、ＭＥＭＳデバイス、及び多面付基板を提供する。

本発明の第１態様に係るＭＥＭＳ構造体は、第１方向に延びる延在部と、前記延在部から前記第１方向と交差する第２方向に突出した凸部とを有する第１基板と、前記第１基板上に設けられた３個以上のＭＥＭＳ素子とを具備する。

本発明の第２態様に係るＭＥＭＳ構造体は、第１態様に係るＭＥＭＳ構造体において、前記第１基板は、Ｌ字形、Ｕ字形、十字形、及びＴ字形のいずれか１つか、複数を組み合わせた形状を有する。

本発明の第３態様に係るＭＥＭＳ構造体は、第１態様に係るＭＥＭＳ構造体において、前記第１基板は、円弧形を有する。

本発明の第４態様に係るＭＥＭＳ構造体は、第１態様に係るＭＥＭＳ構造体において、前記ＭＥＭＳ素子は、音響トランスデューサーである。

本発明の第５態様に係るＭＥＭＳ構造体は、第１態様に係るＭＥＭＳ構造体において、前記第１基板は、ガラスで構成される。

本発明の第６態様に係るＭＥＭＳデバイスは、第２基板と、前記第２基板上に設けられ、第１態様に係るＭＥＭＳ構造体と、前記第２基板上に設けられ、前記第１基板の前記凸部に隣接した凹部に配置され、前記ＭＥＭＳ素子を制御する集積回路とを具備する。

本発明の第７態様に係る多面付基板は、同一のガラス基板に形成された複数のＭＥＭＳ構造体を具備し、前記複数のＭＥＭＳ構造体の各々は、第１態様のＭＥＭＳ構造体からなり、前記複数のＭＥＭＳ構造体は、第１及び第２ＭＥＭＳ構造体を含み、前記第１ＭＥＭＳ構造体の凸部は、前記第２ＭＥＭＳ構造体の凹部に接するように配置される。

本発明によれば、小型化が可能であり、かつ性能を向上させることが可能なＭＥＭＳ構造体、ＭＥＭＳデバイス、及び多面付基板を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの平面図である。 図２は、リッドを省略したＭＥＭＳデバイスの平面図である。 図３は、図１に示したＭＥＭＳデバイスの底面図である。 図４は、図１に示したＡ−Ａ´線に沿ったＭＥＭＳデバイスの断面図である。 図５は、ＭＥＭＳ構造体を抽出した平面図である。 図６は、ＭＥＭＳ素子の断面図である。 図７は、個片化する前の複数のＭＥＭＳ構造体が形成された多面付基板の平面図である。 図８は、第１実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図９は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図１１は、第２実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図１２は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図１３は、本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図１４は、第３実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図１５は、本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図１６は、第４実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図１７は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図１８は、本発明の第５実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図１９は、本発明の第６実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図２０は、第６実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図２１は、本発明の第７実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図２２は、第７実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図２３は、本発明の第８実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図２４は、第８実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図２５は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図２６は、本発明の第９実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図２７は、第９実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図２８は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図２９は、本発明の第１０実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図３０は、第１０実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。 図３１は、本発明の第１１実施形態に係るＭＥＭＳ構造体の平面図である。 図３２は、第１１実施形態に係る多面付基板の一部領域の平面図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。

以下の実施形態は、ＭＥＭＳデバイスの構成に関する。本実施形態でいうＭＥＭＳデバイスは、複数のＭＥＭＳ素子と、これら複数のＭＥＭＳ素子を制御する集積回路とを含む電子装置である。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）とは、電気回路と微細な機械構造とを１つの基板上に集積させた素子である。

［１］ 第１実施形態
［１−１］ ＭＥＭＳデバイス１の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１の平面図である。図２は、リッド１１を省略したＭＥＭＳデバイス１の平面図である。図３は、図１に示したＭＥＭＳデバイス１の底面図である。図４は、図１に示したＡ−Ａ´線に沿ったＭＥＭＳデバイス１の断面図である。図１に示したＸ方向は、ＭＥＭＳデバイス１のある一辺に沿った方向であり、図１に示したＹ方向は、Ｘ方向に直交する方向である。

本実施形態に係るＭＥＭＳデバイス１は、マイクロフォン装置を構成する。ＭＥＭＳデバイス１は、基板１０、ＭＥＭＳ構造体２０、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）３０、及びリッド（蓋）１１を備える。

基板１０は、ＭＥＭＳ構造体２０、及び集積回路３０を実装するためのプリント基板である。基板１０は、例えば四角形を有する。基板１０は、複数の貫通孔１２を有する。貫通孔１２は、基板１０を貫通する。貫通孔１２は、円形を有する。貫通孔１２は、ＭＥＭＳ素子に対応して設けられる。貫通孔１２は、音波を通過させる音孔として機能する。

基板１０には、複数の貫通ビア１３が設けられる。貫通ビア１３は、基板１０を貫通する。本実施形態では、４個の貫通ビア１３を一例として示している。貫通ビア１３は、基板１０に形成された貫通孔の側面に設けられた金属膜で構成され、円筒状に形成される。貫通ビア１３としては、例えば銅（Ｃｕ）が用いられる。

基板１０上には、複数の貫通ビア１３の上部に電気的に接続された複数の配線１４が設けられる。複数の配線１４の他端は、集積回路３０に電気的に接続される。

基板１０の底面には、複数の端子１５が設けられる。ある端子１５は、貫通ビア１３の下部に電気的に接続される。他のある端子１５は、基板１０に形成された配線に電気的に接続される。端子１５は、ＭＥＭＳデバイス１と外部装置とを接続するために用いられる。

リッド１１は、基板１０に実装された素子を覆うように構成され、その周囲部分は、基板１０に固着される。リッド１１は、電気的シールドとして機能するとともに、外部からの物理的接触などからＭＥＭＳ構造体２０及び集積回路３０を保護するために設けられる。リッド１１は、金属材料で構成される。リッド１１を基板１０に固着する方法としては、例えば半田リフロー工程が用いられる。

図５は、ＭＥＭＳ構造体２０を抽出した平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１と、ガラス基板２１上に設けられた複数のＭＥＭＳ素子４０とを備える。本実施形態では、３個のＭＥＭＳ素子４０を一例として示している。

ガラス基板２１の材料としては、特に制限はなく、任意のガラスを用いることができる。例えば、ガラス基板２１としては、無アルカリガラス、又はアルミノシリケートガラス（alumino-silicate glass）などを用いることができる。無アルカリガラスは、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ成分の含有量が例えば０．１質量％以下であるガラスである。

ガラス基板２１は、接着剤を用いて基板１０に接着される。ガラス基板２１は、例えばＬ字形を有する。具体的には、ガラス基板２１は、Ｘ方向に延びる延在部２１Ａと、延在部２１Ａの端部からＹ方向に突出した凸部２１Ｂと、凸部２１Ｂに隣接する凹部２１Ｃとを有する。凹部２１Ｃは、延在部２１Ａと凸部２１Ｂとの間の領域である。

本実施形態に係る凸部は、基準の線から一方向に突出した形状を意味する。凸部は、四角形、三角形、台形、その他の多角形、及び曲線状に突出した形状などを含む。また、凸部は、四角形、三角形、及び台形などの角が丸まった形状も含む。曲線状の凸部は、円弧状の凸部も含む。

本実施形態に係る凹部は、基準の線から一方向に凹んだ形状を意味する。凹部は、Ｌ字形、四角形、三角形、台形、その他の多角形、及び曲線状に凹んだ形状などを含む。また、凹部は、Ｌ字形、四角形、三角形、及び台形などの角が丸まった形状も含む。曲線状の凹部は、円弧状の凹部も含む。

ガラス基板２１は、複数の貫通孔２２を有する。貫通孔２２は、ガラス基板２１を貫通する。貫通孔２２は、ＭＥＭＳ素子４０に対応して設けられる。貫通孔２２は、円形を有する。また、貫通孔２２は、ウェットエッチングなどの開口工程に起因して、例えばテーパ形状を有する。図５の破線で示した貫通孔２２は、テーパ形状の上側の円を表している。

ガラス基板２１上には、例えば３個のＭＥＭＳ素子４０が設けられる。各ＭＥＭＳ素子４０の平面形状は、例えば円である。３個のＭＥＭＳ素子４０は、Ｌ字状に配置される。具体的には、２個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、ガラス基板２１の延在部２１Ａの両端に配置される。残り１個のＭＥＭＳ素子４０は、ガラス基板２１の凸部２１Ｂに配置される。

本実施形態のＭＥＭＳ素子４０は、音響トランスデューサーからなる。本実施形態の音響トランスデューサーは、音を電気信号に変換、又は電気信号を音に変換する変換素子であり、また、本実施形態の音響トランスデューサーは、音波を送受信する音響素子であり、マイクロフォン及びスピーカーを含む。本実施形態では、ＭＥＭＳ素子４０がマイクロフォン（ＭＥＭＳマイクロフォンともいう）からなる場合を例に挙げて説明する。ＭＥＭＳ素子４０の具体的な構成については後述する。

ガラス基板２１上には、ＭＥＭＳ素子４０の振動電極に電気的に接続された配線４１と、配線４１に電気的に接続された端子４２とが設けられる。ガラス基板２１上には、ＭＥＭＳ素子４０の固定電極に電気的に接続された配線４３と、配線４３に電気的に接続された端子４４とが設けられる。

本実施形態では、振動電極に電気的に接続された端子４２は、ＭＥＭＳ素子４０ごとに設けられる。固定電極に電気的に接続された端子４４は、複数のＭＥＭＳ素子４０に共通接続される。

集積回路３０は、ガラス基板２１の凹部２１Ｃに配置される。集積回路３０は、基板１０に実装される。例えば、集積回路３０は、複数のバンプ３１を介して、基板１０に電気的に接続される。具体的には、複数のバンプ３１はそれぞれ、集積回路３０の底面に設けられた複数の端子に電気的に接続されるとともに、ガラス基板２１上に設けられた複数の配線１４に電気的に接続される。

集積回路３０は、ＩＣチップとして構成され、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成される。ＡＳＩＣは、特定の用途のために複数の機能回路を１つにまとめて設計及び製造された集積回路である。集積回路３０は、複数のＭＥＭＳ素子４０を制御し、複数のＭＥＭＳ素子４０の信号を処理する。

集積回路３０は、複数のボンディングワイヤ３２を介して、複数の端子４２に電気的に接続される。また、集積回路３０は、ボンディングワイヤ３２を介して、端子４４に電気的に接続される。ボンディングワイヤ３２は、集積回路３０の上面に設けられた端子に電気的に接続される。

［１−２］ ＭＥＭＳ素子４０の構成
次に、ＭＥＭＳ素子４０の構成の一例について説明する。図６は、ＭＥＭＳ素子４０の断面図である。ＭＥＭＳ素子４０は、ガラス基板２１に形成された貫通孔２２を覆うように配置される。

ガラス基板２１上には、貫通孔２２を覆うように、メンブレン（ダイヤフラムともいう）５０が設けられる。メンブレン５０の平面形状は、例えば円である。メンブレン５０のサイズは、貫通孔２２のサイズより大きい。メンブレン５０は、絶縁層５０Ａ、導電層５０Ｂ、及び絶縁層５０Ｃが順に積層されて構成される。導電層５０Ｂは、メンブレン５０の電極（振動電極）として機能する。導電層５０Ｂは、金属で構成され、例えばモリブデン（Ｍｏ）で構成される。絶縁層５０Ａ、及び絶縁層５０Ｃはそれぞれ、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）で構成される。化学式に記載された“ｘ”は、組成比が任意であることを意味する。

メンブレン５０は、少なくとも１つの貫通孔５１を有する。貫通孔５１は、円形であり、メンブレン５０を貫通する。貫通孔５１は、外気圧の変化によりメンブレン５０の両面に発生する差圧を逃がす機能を有する。

メンブレン５０の上方には、空洞（cavity）５２を介して、バックプレート５３が設けられる。バックプレート５３の平面形状は、例えば円である。バックプレート５３は、導電層５３Ａ、絶縁層５３Ｂ、及び保護膜５３Ｃが順に積層されて構成される。導電層５３Ａは、バックプレート５３の電極（固定電極）として機能する。導電層５３Ａは、金属で構成され、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はアルミニウム合金などで構成される。絶縁層５３Ｂは、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）で構成される。保護膜５３Ｃは、例えば、アモルファスシリコンで構成される。保護膜５３Ｃは、空洞５２を形成するための犠牲層（例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ））をウェットエッチングで除去する際に、バックプレート５３の絶縁層５３Ｂを保護する機能を有する。

メンブレン５０とバックプレート５３との間には、前述した空洞５２が設けられる。空洞５２は、絶縁層５４によって囲まれる。絶縁層５４と、バックプレート５３の絶縁層５３Ｂとは、連続層であり、同一の成膜工程で形成される。

バックプレート５３は、複数の貫通孔５５を有する。貫通孔５５は、円形であり、バックプレート５３を貫通する。複数の貫通孔５５は、バックプレート５３の全面に亘って均一に配置される。複数の貫通孔５５は、空洞５２に存在する空気の粘弾性によりメンブレン５０の音圧（又は音波）による振動を妨げることを軽減させる機能を有する。

端子４２は、導電層５０Ｂが任意の方向に引き出された延在部上に設けられ、導電層５０Ｂに電気的に接続される。端子４２は、絶縁層５０Ｃから露出される。

端子４４は、導電層５３Ａが任意に方向に引き出されて構成される。端子４４は、絶縁層５３Ｂ、及び保護膜５３Ｃから露出される。端子４４とガラス基板２１との間には、絶縁層５６が設けられる。絶縁層５６は、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）で構成される。

なお、図６では、端子４２及び端子４４を同一断面に示しているが、端子４２及び端子４４を引き出す位置は、任意に設定可能である。

［１−３］ 動作
本実施形態では、ＭＥＭＳ素子４０は、音響トランスデューサーで構成される。音響トランスデューサー４０に音波が入力されると、音圧によってメンブレン５０が振動し、メンブレン５０の振動電極５０Ｂと、バックプレート５３の固定電極５３Ａとの間の距離が変化する。振動電極５０Ｂと固定電極５３Ａとの間の距離が変化すると、振動電極５０Ｂと固定電極５３Ａとの間の静電容量が変化する。集積回路３０は、振動電極５０Ｂに電気的に接続された端子４２と、固定電極５３Ａに電気的に接続された端子４４との間にバイアス電圧を印加し、振動による静電容量の変化により発生する電気的な信号を取り出す。これにより、音圧が電気信号に変換される。

ＭＥＭＳデバイス１は、複数の音響トランスデューサー４０を備える。集積回路３０は、複数の音響トランスデューサー４０を制御し、複数の音響トランスデューサー４０の電気信号を処理する。集積回路３０は、基板１０の端子１５を介して、外部に信号を出力する。

また、集積回路３０は、複数の音響トランスデューサー４０のそれぞれが検出した電気信号を処理することで、音源方向を検出又は推定することができる。具体的には、集積回路３０は、第１音響トランスデューサーが検出した電気信号と、第１音響トランスデューサーと異なる位置に配置された第２音響トランスデューサーが検出した電気信号との時間差を算出し、この時間差を用いて音源方向を検出する。

また、集積回路３０は、複数の音響トランスデューサー４０のそれぞれが検出した電気信号を処理することで、ノイズキャンセルを行うことができる。具体的には、集積回路３０は、ノイズを検出及び特定し、ノイズと逆位相の信号を源信号に加算させることによりノイズを打ち消す。

音響トランスデューサー４０は、用途に応じて、検出可能な音波を調整することができる。可聴域の音を検出するために音響トランスデューサー４０を使用する場合、音響トランスデューサー４０の周波数特性は、可聴域である２０Ｈｚ以上かつ２０ｋＨｚ以下に調整される。超音波を検出するために音響トランスデューサー４０を使用する場合、音響トランスデューサー４０の周波数特性は、２０ｋＨｚ以上かつ３０ＭＨｚ以下に調整される。音響トランスデューサー４０の周波数特性は、音響トランスデューサー４０のサイズ、音響トランスデューサー４０を構成する各層の厚さ、テンション、振動電極５０Ｂと固定電極５３Ａとの間の距離などを変えることで調整できる。

［１−４］ ＭＥＭＳ構造体２０の面付け
次に、ＭＥＭＳ構造体２０の面付けについて説明する。面付けとは、１枚の大きな基板に複数の素子を配置し、素子が完成した後に切り離す方法である。

複数のＭＥＭＳ構造体２０は、同一ガラス基板６１に形成された後に個片化される。図７は、個片化する前の複数のＭＥＭＳ構造体２０が形成された多面付基板６０の平面図である。図７に示したＸ方向は、多面付基板６０のある一辺に沿った方向であり、図７に示したＹ方向は、Ｘ方向に直交する方向である。

多面付基板６０は、シート状のガラス基板６１を備える。また、多面付基板６０は、複数のＭＥＭＳ構造体２０を備える。図７では、１個のＭＥＭＳ構造体２０を簡略化して四角で示している。隣接する２個のＭＥＭＳ構造体２０は、カット線６２によって区分される。複数のＭＥＭＳ構造体２０は、カット線６２に沿ってガラス基板２１が切断されることで個片化される。

カット線６２は、典型的には、溝からなるが、これに限定されず、隣接する２個のＭＥＭＳ構造体２０の境界として認識できるラインを含む。また、専用のカット線を形成せずに、隣接する２個のＭＥＭＳ構造体２０の境界かつガラス基板６１が露出しかつ素子が形成されていない領域をカット線として用いてもよい。

図８は、多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、複数のＭＥＭＳ構造体２０を備える。複数のＭＥＭＳ構造体２０は、カット線６２によって区分される。複数のＭＥＭＳ構造体２０は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２を含む。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の各々は、Ｘ方向に延びる延在部２０Ａと、延在部２０Ａの端部からＹ方向に突出した凸部２０Ｂと、凸部２０Ｂに隣接する凹部２０Ｃとを有する。

なお、ＭＥＭＳ構造体２０の平面形状は、ガラス基板２１の平面形状によって規定されるため、ＭＥＭＳ構造体２０の形状は、ガラス基板２１の形状と同じである。すなわち、ＭＥＭＳ構造体２０の延在部２０Ａ、凸部２０Ｂ、及び凹部２０Ｃはそれぞれ、前述したガラス基板２１の延在部２１Ａ、凸部２１Ｂ、及び凹部２１Ｃに対応する。

第２ＭＥＭＳ構造体２０−２は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１を平面内において右回りに９０度回転させた構造と同じである。第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の延在部２０Ａの凸部は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１の凹部２０Ｃに接しかつはめ込まれるように配置される。そして、それぞれが２個のＭＥＭＳ構造体２０−１、２０−２からなる複数のセットは、隣接するセット同士が接するようにして配置される。

本実施形では、１つのシート状のガラス基板２１から効率よく複数のＭＥＭＳ構造体２０を個片化することができる。

個片化プロセスは、例えばウェットエッチングを用いることができる。さらに、ウェットエッチングの前に、カット線６２にレーザーを照射してもよい。レーザー加工により、カット線６２に沿ってガラス基板６１に溝が形成される。レーザー加工を施した後にウェットエッチングを行うことで、切断面をより平滑にできるとともに、切断面をより垂直に形成できる。

［１−５］ 変形例
図９は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、４個のＭＥＭＳ素子４０を備える。１個のＭＥＭＳ素子４０は、凸部２１Ｂに配置される。残り３個のＭＥＭＳ素子４０は、延在部２１Ａに一列に配置される。

このように、ＭＥＭＳ構造体２０が備えるＭＥＭＳ素子４０の数は、任意に設定可能である。

［１−６］ 第１実施形態の効果
以上詳述したように第１実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１は、基板１０、ＭＥＭＳ構造体２０、及び集積回路３０を備える。ＭＥＭＳ構造体２０、及び集積回路３０は、基板１０上に実装される。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１と、このガラス基板２１上に設けられた複数のＭＥＭＳ素子４０とを備える。ガラス基板２１は、Ｘ方向に延びる延在部２１Ａと、延在部２１ＡからＹ方向に突出した凸部２１Ｂとを有する。集積回路３０は、ガラス基板２１の凸部２１Ｂに隣接した凹部２１Ｃに配置され、複数のＭＥＭＳ素子４０を制御する。

従って第１実施形態によれば、複数のＭＥＭＳ素子４０と集積回路３０とを同一基板１０上に実装することができ、複数のＭＥＭＳ素子４０と集積回路３０とを一体で構成できる。また、ＭＥＭＳデバイス１を小型化することができる。

また、複数のＭＥＭＳ素子４０は、集積回路３０の周囲に配置される。よって、集積回路３０とＭＥＭＳ素子４０との距離を短くすることができるため、集積回路３０とＭＥＭＳ素子４０とを接続する配線を短くすることができる。これにより、集積回路３０とＭＥＭＳ素子４０との信号遅延を低減することができる。ひいては、ＭＥＭＳデバイス１の性能を向上させることができる。

また、集積回路３０と複数のＭＥＭＳ素子４０との距離をおおよそ同じにすることができる。これにより、複数のＭＥＭＳ素子４０の電気信号相互の遅延時間差を低減できる。ひいては、ＭＥＭＳデバイス１による音源方向の検出精度を向上させることができる。

また、集積回路３０とＭＥＭＳ素子４０とを接続する配線を短くすることで、ノイズの影響を低減できる。これにより、ＳＮ比（signal-to-noise ratio）を向上させることができる。

また、同一のガラス基板２１上に設けられた複数のＭＥＭＳ素子４０は、同一の製造工程で形成することができる。これにより、複数のＭＥＭＳ素子４０の特性の個体差を低減することができる。

また、ガラス基板２１を用いてＭＥＭＳ構造体２０を構成することができる。これにより、半導体基板などを用いてＭＥＭＳ構造体２０を構成する場合に比べて、製造コストを低減することができる。

一般的な半導体基板は、ブレード（砥石）を用いたダイシング工程により個片化される。しかし、本実施形態ではブレード（砥石）を用いたダイシング工程による個片化は困難である。
本実施形態では、多面付基板６０から複数のＭＥＭＳ構造体２０を個片化する場合にウェットエッチングを用いることができる。よって、ブレードを用いたダイシング設備が不要である。これにより、ダイシング工程により複数のＭＥＭＳ構造体を個片化する場合に比べて、製造コストを低減できる。

また、ガラス基板２１を薄くするスリミング加工を、ウェットエッチングによる個片化工程と同時に行うことができる。よって、スリミングを行うための研磨設備が不要である。これにより、製造コストを低減できる。

［２］ 第２実施形態
第２実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図１０は、本発明の第２実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。図１０には、ガラス基板２１、及び３個のＭＥＭＳ素子４０を抽出して示している。端子及び配線などの構成は、第１実施形態と同様であり、ＭＥＭＳ構造体２０の形状に合わせて適宜設計可能である。以下の実施形態についても同様である。

ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び３個のＭＥＭＳ素子４０を備える。ガラス基板２１は、Ｕ字形を有する。すなわち、ガラス基板２１は、Ｘ方向に延びる延在部２１Ａと、延在部２１Ａの一端からＹ方向に突出した凸部２１Ｂと、延在部２１Ａの他端からＹ方向に突出した凸部２１Ｄと、凸部２１Ｂと凸部２１Ｄとの間の凹部２１Ｃとを有する。

２個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、凸部２１Ｂ、２１Ｄに配置される。残り１個のＭＥＭＳ素子４０は、延在部２１Ａの中央に配置される。

第１実施形態と同様に、ＭＥＭＳ構造体２０を用いてＭＥＭＳデバイス１を構成することができる。ガラス基板２１の凹部２１Ｃには、集積回路３０が配置される。

図１１は、第２実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２を備える。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の各々は、延在部２０Ａと、凸部２０Ｂ、２０Ｄと、凹部２０Ｃとを有する。

第２ＭＥＭＳ構造体２０−２は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１を平面内において１８０度回転させた構造と同じである。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１の凸部２０Ｂは、第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の凹部２０Ｃに接しかつはめ込まれるように配置される。そして、それぞれが２個のＭＥＭＳ構造体２０−１、２０−２からなる複数のセットは、隣接するセット同士が接するようにして配置される。

図１２は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、５個のＭＥＭＳ素子４０を備える。２個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、凸部２１Ｂ、２１Ｄに配置される。残り３個のＭＥＭＳ素子４０は、延在部２１Ａに一列に配置される。

［３］ 第３実施形態
第３実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図１３は、本発明の第３実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び４個のＭＥＭＳ素子４０を備える。

ガラス基板２１は、十字形を有する。すなわち、ガラス基板２１は、Ｘ方向に延びる延在部２１Ａと、延在部２１Ａの中央からＹ方向に突出した凸部２１Ｂと、延在部２１Ａの中央からＹ方向と反対方向に突出した凸部２１Ｄと、凸部２１Ｂ及び凸部２１Ｄに隣接する４個の凹部２１Ｃとを有する。

２個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、凸部２１Ｂ、２１Ｄに配置される。残り２個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、延在部２１Ａの両端に配置される。

第１実施形態と同様に、ＭＥＭＳ構造体２０を用いてＭＥＭＳデバイス１を構成することができる。ガラス基板２１の１個の凹部２１Ｃには、集積回路３０が配置される。

図１４は、第３実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２を備える。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の各々は、延在部２０Ａと、凸部２０Ｂ、２０Ｄと、凹部２０Ｃとを有する。

第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の凸部２０Ｂは、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１の凹部２０Ｃに接しかつはめ込まれるように配置される。複数のＭＥＭＳ構造体２０は、隣接するもの同士が接するようにして配置される。

［４］ 第４実施形態
第４実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図１５は、本発明の第４実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び３個のＭＥＭＳ素子４０を備える。

ガラス基板２１は、Ｔ字形を有する。すなわち、ガラス基板２１は、Ｘ方向に延びる延在部２１Ａと、延在部２１Ａの中央からＹ方向に突出した凸部２１Ｂと、凸部２１Ｂの両側の２個の凹部２１Ｃとを有する。

１個のＭＥＭＳ素子４０は、凸部２１Ｂに配置される。残り２個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、延在部２１Ａの両端に配置される。

第１実施形態と同様に、ＭＥＭＳ構造体２０を用いてＭＥＭＳデバイス１を構成することができる。ガラス基板２１の１個の凹部２１Ｃには、集積回路３０が配置される。

図１６は、第４実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２を備える。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の各々は、延在部２０Ａと、凸部２０Ｂと、凹部２０Ｃとを有する。

第２ＭＥＭＳ構造体２０−２は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１を平面内において１８０度回転させた構造と同じである。第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の延在部２０Ａの凸部は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１の凹部２０Ｃに接しかつはめ込まれるように配置される。そして、それぞれが２個のＭＥＭＳ構造体２０−１、２０−２からなる複数のセットは、隣接するセット同士が接するようにして配置される。

図１７は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、３個のＭＥＭＳ素子４０を備える。３個のＭＥＭＳ素子４０は、延在部２１Ａに一列に配列される。

［５］ 第５実施形態
第５実施形態は、異なる形状を有する２種類のＭＥＭＳ構造体２０を備えた多面付基板６０の構成例である。

図１８は、本発明の第５実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２を備える。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１は、Ｕ字形を有し、第２実施形態のＭＥＭＳ構造体２０と同じ形状である。第２ＭＥＭＳ構造体２０−２は、Ｔ字形を有し、第４実施形態のＭＥＭＳ構造体２０と同じ形状である。

第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の凸部２０Ｂは、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１の凹部２０Ｃに接しかつはめ込まれるように配置される。そして、それぞれが２個のＭＥＭＳ構造体２０−１、２０−２からなる複数のセットは、隣接するセット同士が接するようにして配置される。

第５実施形態のように、１つの多面付基板６０から、異なる形状を有する２種類のＭＥＭＳ構造体２０を個片化することも可能である。

［６］ 第６実施形態
第６実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図１９は、本発明の第６実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び５個のＭＥＭＳ素子４０を備える。

ガラス基板２１は、Ｘ方向に延びる延在部２１Ａと、延在部２１Ａの一端からＹ方向に突出した凸部２１Ｂと、延在部２１Ａの他端からＹ方向と反対方向に突出した凸部２１Ｄと、凸部２１Ｂ、２１Ｄにそれぞれ隣接する２個の凹部２１Ｃとを有する。

２個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、凸部２１Ｂ、２１Ｄに配置される。残り３個のＭＥＭＳ素子４０は、延在部２１Ａに一列に配置される。

第１実施形態と同様に、ＭＥＭＳ構造体２０を用いてＭＥＭＳデバイス１を構成することができる。ガラス基板２１の１個の凹部２１Ｃには、集積回路３０が配置される。

図２０は、第６実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２を備える。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の各々は、延在部２０Ａと、凸部２０Ｂ、２０Ｄと、凹部２０Ｃとを有する。

第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の延在部２０Ａの角は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１の凹部２０Ｃに接しかつはめ込まれるように配置される。複数のＭＥＭＳ構造体２０は、隣接するもの同士が接するようにして配置される。

［７］ 第７実施形態
第７実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図２１は、本発明の第７実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び６個のＭＥＭＳ素子４０を備える。

ガラス基板２１は、六角形を有する。六角形の角が凸部に対応する。６個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、ガラス基板２１の６個の角に配置される。

図２２は、第７実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、複数のＭＥＭＳ構造体２０を備える。隣接する２個のＭＥＭＳ構造体２０は、互いの１辺が接するように配置される。

［８］ 第８実施形態
第８実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図２３は、本発明の第８実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び５個のＭＥＭＳ素子４０を備える。

ガラス基板２１は、台形を有する。台形の４個の角が凸部に対応する。５個のＭＥＭＳ素子４０は、下底に沿って一列に配置される。

図２４は、第８実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２を備える。

第２ＭＥＭＳ構造体２０−２は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１を平面内において１８０度回転させた構造と同じである。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１の側辺は、第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の側辺に接する。そして、それぞれが２個のＭＥＭＳ構造体２０−１、２０−２からなる複数のセットは、隣接するセット同士が接するようにして配置される。

図２５は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ガラス基板２１は、三角形であってもよい。

［９］ 第９実施形態
第９実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図２６は、本発明の第９実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び６個のＭＥＭＳ素子４０を備える。ガラス基板２１は、円形を有する。６個のＭＥＭＳ素子４０は、円状に配置される。

図２７は、第９実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、複数のＭＥＭＳ構造体２０を備える。複数のＭＥＭＳ構造体２０は、千鳥状に配置される。

図２８は、変形例に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、５個のＭＥＭＳ素子４０を備える。５個のＭＥＭＳ素子４０は、円弧状に配置される。

［１０］ 第１０実施形態
第１０実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図２９は、本発明の第１０実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び４個のＭＥＭＳ素子４０を備える。ガラス基板２１は、角が丸まった正方形を有する。正方形の角が凸部に対応する。４個のＭＥＭＳ素子４０はそれぞれ、正方形の４個の角に配置される。

図３０は、第１０実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、複数のＭＥＭＳ構造体２０を備える。複数のＭＥＭＳ構造体２０は、隣接するＭＥＭＳ構造体２０が接するようにして、行列状に配置される。

［１１］ 第１１実施形態
第１１実施形態は、ＭＥＭＳ構造体２０の他の構成例である。

図３１は、本発明の第１１実施形態に係るＭＥＭＳ構造体２０の平面図である。ＭＥＭＳ構造体２０は、ガラス基板２１、及び５個のＭＥＭＳ素子４０を備える。

ガラス基板２１は、円弧形を有する。すなわち、ガラス基板２１は、一方向に突出した凸部２１Ｂと、一方向に凹んだ凹部２１Ｃとを有する。凸部２１Ｂ及び凹部２１Ｃは、曲線である。５個のＭＥＭＳ素子４０は、円弧状に配置される。

第１実施形態と同様に、ＭＥＭＳ構造体２０を用いてＭＥＭＳデバイス１を構成することができる。ガラス基板２１の凹部２１Ｃには、集積回路３０が配置される。

図３２は、第１１実施形態に係る多面付基板６０の一部領域の平面図である。多面付基板６０は、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２を備える。第１ＭＥＭＳ構造体２０−１、及び第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の各々は、凸部２０Ｂと、凹部２０Ｃとを有する。

第２ＭＥＭＳ構造体２０−２の凸部２０Ｂは、第１ＭＥＭＳ構造体２０−１の凹部２０Ｃに接しかつはめ込まれるように配置される。

本実施形態によれば、集積回路３０の周りに複数のＭＥＭＳ構造体２０を円形に配置することができる。すなわち、集積回路３０の周りにＭＥＭＳ素子４０からなる複数の音響トランスデューサーを円状に配置することができる。

［１２］ その他の実施例
上記実施形態では、ＭＥＭＳ素子として、音響トランスデューサーを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態に係るＭＥＭＳ素子４０は、加速度センサー、ジャイロセンサー、傾斜センサー、圧力センサーなどＭＥＭＳ機構を有する様々なセンサーに適用可能である。

また、ＭＥＭＳデバイス１に設けられる複数のＭＥＭＳ素子４０は、異なる種類のセンサーであってもよい。例えばＭＥＭＳデバイス１は、音響トランスデューサー、及び圧力センサーなどを備えていてもよい。

また、ＭＥＭＳデバイス１は、複数のＭＥＭＳ素子４０に加えて、ＭＥＭＳ機構を有しない各種センサーを備えていてもよい。

上記実施形態では、バンプを用いて、基板１０に集積回路３０を実装している。基板１０に集積回路３０を実装する方法は、適宜設計可能である。集積回路３０の上面に設けられた端子と基板１０とをボンディングワイヤを用いて電気的に接続してもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…ＭＥＭＳデバイス、１０…基板、１１…リッド、１２…貫通孔、１３…貫通ビア、１４…配線、１５…端子、２０…ＭＥＭＳ構造体、２１…ガラス基板、２２…貫通孔、３０…集積回路、３１…バンプ、３２…ボンディングワイヤ、４０…ＭＥＭＳ素子、４１，４３…配線、４２，４４…端子、５０…メンブレン、５０Ａ，５０Ｃ…絶縁層、５０Ｂ…振動電極、５１…貫通孔、５２…空洞、５３…バックプレート、５３Ａ…固定電極、５３Ｂ…絶縁層、５３Ｃ…保護膜、５４…絶縁層、５５…貫通孔、５６…絶縁層、６０…多面付基板、６１…ガラス基板、６２…カット線。

Claims (7)

1. 第１方向に延びる延在部と、前記延在部から前記第１方向と交差する第２方向に突出した凸部とを有する第１基板と、
   前記第１基板上に設けられた３個以上のＭＥＭＳ素子と、
   を具備するＭＥＭＳ構造体。
2. 前記第１基板は、Ｌ字形、Ｕ字形、十字形、及びＴ字形のいずれか１つか、複数を組み合わせた形状を有する
   請求項１に記載のＭＥＭＳ構造体。
3. 前記第１基板は、円弧形を有する
   請求項１に記載のＭＥＭＳ構造体。
4. 前記ＭＥＭＳ素子は、音響トランスデューサーである
   請求項１乃至３の何れか１項に記載のＭＥＭＳ構造体。
5. 前記第１基板は、ガラスで構成される
   請求項１乃至４の何れか１項に記載のＭＥＭＳ構造体。
6. 第２基板と、
   前記第２基板上に設けられ、前記請求項１乃至５の何れか１項に記載のＭＥＭＳ構造体と、
   前記第２基板上に設けられ、前記第１基板の前記凸部に隣接した凹部に配置され、前記ＭＥＭＳ素子を制御する集積回路と、
   を具備するＭＥＭＳデバイス。
7. 同一のガラス基板に形成された複数のＭＥＭＳ構造体を具備し、
   前記複数のＭＥＭＳ構造体の各々は、前記請求項１のＭＥＭＳ構造体からなり、
   前記複数のＭＥＭＳ構造体は、第１及び第２ＭＥＭＳ構造体を含み、
   前記第１ＭＥＭＳ構造体の凸部は、前記第２ＭＥＭＳ構造体の凹部に接するように配置される
   多面付基板。

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