JP5321111B2 - マイクロホンユニット - Google Patents

Description

本発明は、音圧（例えば音声により生じる）を電気信号に変換して出力するマイクロホンユニットに関する。

従来、例えば、携帯電話やトランシーバ等の音声通信機器、又は音声認証システム等の入力された音声を解析する技術を利用した情報処理システム、或いは録音機器、といった音声入力装置にマイクロホンユニットが適用されている（例えば、特許文献１や２参照）。マイクロホンユニットは、入力される音声を電気信号に変換して出力する機能を有する。

図１７は、従来のマイクロホンユニット１００の構成を示す概略断面図である。図１７に示すように、従来のマイクロホンユニット１００は、基板１０１と、基板１０１に実装されて音圧を電気信号に変換する電気音響変換部１０２と、基板１０１に実装されて電気音響変換部１０２で得られる電気信号の増幅処理等を行う電気回路部１０３と、基板１０１に実装される電気音響変換部１０２や電気回路部１０３を粉塵等から保護するカバー１０４と、を備える。カバー１０４には音孔（貫通孔）１０４ａが形成されており、外部の音が電気音響変換部１０２へと導かれるようになっている。

なお、図１７に示すマイクロホンユニット１００においては、電気音響変換部１０２や電気回路部１０３はダイボンディングおよびワイヤボンディング技術を用いて実装されている。

このようなマイクロホンユニット１００においては、特許文献１にも示されるように、電気音響変換部１０２や電気回路部１０３が外部からの電磁ノイズによる影響を受けないように、カバー１０４は電磁シールド機能を有する材料で形成されるのが一般的である。また、特許文献２に示されるように、電気音響変換部１０２や電気回路部１０３における電磁ノイズ対策のために、導電層が絶縁層に埋設されるように基板１０１を絶縁層と導電層とにより多層に形成して電磁シールドを行うことも行われている。

特開２００８−７２５８０号公報 特開２００８−４７９５３号公報

ところで、近年においては電子機器の小型化が進んでおり、マイクロホンユニットについても小型・薄型化が望まれている。このようなことから、マイクロホンユニットが備える基板について肉厚が薄いフィルム基板（例えば５０μｍ程度或いはそれ以下）を使うことが考えられる。

しかしながら、本発明者らの検討により、薄型化を満たすためにフィルム基板上に導電パターンを形成し、このパターン上に電気音響変換部を実装した場合、マイクロホンユニットの感度が低下するという問題が発生することがわかった。特に、電気音響変換部の近傍において広範囲に導電層を設けた場合において、感度が低下する、あるいは電気音響変換部の振動板に皴が発生する等の問題が発生し易いことがわかった。

図１８は、フィルム基板に導電層をパターニングする場合の問題点を説明するための図である。ここで、図１８に示すように、フィルム基板２０１の厚みをｘ（μｍ）、導電層２０２の厚みをｙ(μｍ)、フィルム基板２０１の線膨張係数をａ（ｐｐｍ／℃）、導電層２０２の線膨張係数をｂ（ｐｐｍ／℃）とする。また、導電層２０２を含めたフィルム基板２０１の線膨張係数をβ（ｐｐｍ／℃）とする。

この場合、フィルム基板２０１の導電層２０２が設けられている部分においては以下の式（１）が成り立つ。
β（ｘ＋ｙ）＝ａｘ＋ｂｙ （１）
したがって、導電層２０２を含めたフィルム基板２０１の線膨張係数βは式（２）のように表すことができる。
β＝（ａｘ＋ｂｙ）／（ｘ＋ｙ） （２）

フィルム基板２０１はその厚み（ｘ）が薄いために、式（２）からもわかるように、導電層２０２を含めたフィルム基板２０１の線膨張係数（β）について、導電層２０２が有する線膨張係数（ｂ）の影響が無視できなくなる。このため、フィルム基板に導電層を広範囲に形成すると、導電層を含めたフィルム基板の線膨張係数は、フィルム基板単体の線膨張係数に対して大きく変化することになる。特に、フィルム基板の電気音響変換部の近傍に導電層を広範囲に形成すると、この変化は大きくなる。

ところで、マイクロホンユニット１００における電気音響変換部１０２は、例えばシリコンで形成されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップとすることができる。このＭＥＭＳチップの基板への搭載方法として、接着剤によるダイボンディング、ハンダ等によるフリップチップ実装等がある。表面実装技術（ＳＭＴ：Surface mount technology）を用いたフリップチップ実装の場合、ＭＥＭＳチップはリフロー処理によって基板１０１に実装することができる。

フリップチップ実装によれば、ダイボンディングおよびワイヤボンディングのように個別に実装処理する方法に比べて、複数のチップを一括処理して生産ができるため効率が良いといった利点がある。このようにＭＥＭＳチップを実装する場合、ＭＥＭＳチップと基板１０１上の導電層（導電パターン）とが直接的に接合される。このため、ＭＥＭＳチップの線膨張係数と基板の線膨張係数（ＣＴＥ：Coefficient of Thermal Expansion）の差が大きいと、リフロー処理時の温度変化の影響でＭＥＭＳチップに応力がかかり易くなる。その結果、ＭＥＭＳチップの振動板が撓み、マイクロホンユニットの感度が悪化することがある。このようなことから、ＭＥＭＳチップが実装される基板の線膨張係数は、ＭＥＭＳチップの線膨張係数と同程度とするのが好ましい。

しかしながら、薄型化を満たすためにフィルム基板を用いつつ、当該フィルム基板上に導電パターンを形成して、この導電パターン上に電気音響変換部を実装した場合、特に電気音響変換部の近傍において広範囲に導電層を設ける構成とすると、上述のように導電層を含めたフィルム基板全体の実効的な線膨張係数がフィルム基板単体の線膨張係数に対して大きく変化する。導電層は例えば銅（その線膨張係数は例えば１６．８ｐｐｍ／℃）等の金属によって形成されるのが普通で、ＭＥＭＳチップを構成するシリコン（その線膨張係数は３ｐｐｍ／℃程度）等よりも大きな線膨張係数を有する。このため、フィルム基板単体の線膨張係数をＭＥＭＳチップの線膨張係数に合わせても、導電層を含むフィルム基板全体の実効的な線膨張係数はＭＥＭＳチップの線膨張係数よりかなり大きくなってしまう。これにより、リフロー過程でＭＥＭＳチップの振動板に残留応力をもたらし、結果として、マイクロホンユニットの感度が悪化し、望ましいマイク特性が得られないという問題があった。

以上の点を鑑みて、本発明の目的は、振動板に対する応力歪みを効果的に抑圧できて、薄型で高感度な高性能のマイクロホンユニットを提供することである。

上記目的を達成するために本発明のマイクロホンユニットは、フィルム基板と、前記フィルム基板の両基板面の少なくとも一方に形成される導電層と、振動板を含んで音圧を電気信号に変換する電気音響変換部と、を備えるマイクロホンユニットであって、少なくとも前記電気音響変換部近傍の領域で、前記導電層を含めた前記フィルム基板の線膨張係数が、前記振動板の線膨張係数の０．８倍以上２．５倍以下の範囲であることを特徴とする。

本構成によれば、マイクロホンユニットが備える基板をフィルム基板としているために、マイクロホンユニットの薄型化が可能である。そして、フィルム基板上に設ける導電層の構成を適切に設定して、導電層を含めたフィルム基板の線膨張係数が、振動板の線膨張係数の０．８倍以上２．５倍以下の範囲であることとしている。このため、振動板への応力を抑制あるいは振動板の張力を緩和でき、高感度で高性能なマイクロホンユニットを得ることができる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記フィルム基板の線膨張係数ａと、前記導電層の線膨張係数ｂと、前記振動板の線膨張係数ｃとは、ａ＜ｃ＜ｂなる関係を満たし、前記導電層を含めた前記フィルム基板の線膨張係数が、前記振動板の線膨張係数ｃと略等しくなるように形成されていることとしてもよい。

本構成によれば、振動板に加わる応力を０に近づけることができる。すなわち、導電パターンからの圧縮方向応力とフィルム基板からの引張り方向応力とが打ち消し合うようにできるため、リフロー工程における加熱後の冷却時において、振動板に対して不要な応力がかかるのを防止し、正常な振動モードで振動させることが可能となる。したがって、本構成によれば、薄型で高性能な信頼性の高いマイクロホンユニットを得ることが可能となる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記フィルム基板の線膨張係数ａと、前記導電層の線膨張係数ｂと、前記振動板の線膨張係数ｃとは、ｃ≦ａ＜ｂなる関係を満たし、前記導電層を含めた前記フィルム基板の線膨張係数が、前記振動板の線膨張係数ｃの１．０倍より大きく２．５倍以下の範囲であることとしてもよい。

本構成によれば、フィルム基板上に設ける導電層の構成を適切に設定して、導電層を含めたフィルム基板の線膨張係数を振動板の線膨張係数に近づけることとしている。このため、振動板に捻じれや局所的な撓みが発生することを防止して、正常な振動モードで振動させることが可能となり、また適正に振動板の張力を緩和することより、高性能で信頼性の高いマイクロホンを実現することができる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記導電層は、前記フィルム基板の基板面の広範囲に亘って形成されていることとしてもよい。これにより、電磁シールド効果を十分に確保することが可能となる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記電気音響変換部の前記振動板はシリコンで形成されていることとしてもよい。このような振動板はＭＥＭＳ工法を用いて得られる。この構成により、超小型で高特性なマイクロホンユニットを実現することができる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記フィルム基板は、ポリイミドフィルム基材で形成されていることとしてもよい。この場合、線膨張係数がシリコンよりも小さいポリイミドフィルム基材を用いるのが好ましい。これにより、導電パターンからの圧縮方向応力とフィルム基板からの引張り方向応力とが打ち消し合うように制御して振動板に加わる応力を０に近づけることができる。このため、耐熱性に優れ、薄型で高性能で、信頼性の高いマイクロホンユニットを得ることが可能となる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記導電層は、少なくとも一部の領域においてメッシュ状の導電パターンとなっているのが好ましい。

本構成によれば、導電層を広範囲に形成する場合でも、導電層を含めたフィルム基板の線膨張係数が、フィルム基板単体の線膨張係数から大きくずれることを抑制することができる。また、導電層を広範囲に形成できるので、電磁シールド効果を高めることが可能である。そして、導電層を含むフィルム基板の線膨張係数が電気音響変換部の線膨張係数に近い値であるので、リフロー処理等の加熱冷却工程によって電気音響変換部に不要な残留応力が加わるのを抑制できる。

また、前記メッシュ状の導電パターンが、前記フィルム基板の両基板面に形成される構成のマイクロホンユニットにおいて、一方の面に形成される前記メッシュ状の導電パターンと、他方の面に形成される前記メッシュ状の導電パターンとは、位置関係が互いにずれた関係となっていることとしてもよい。

本構成によれば、メッシュ状の導電パターンをフィルム基板の広範囲に形成しつつ、実質的にメッシュの間隔（ピッチ）を狭くすることができる。このため、電磁シールド効果を高めることが可能である。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記メッシュ状の導電パターンが、グランド接続用の配線パターンであってもよい。これにより、メッシュ状の導電パターンが、ＧＮＤ配線としての機能と電磁シールド機能との両方を備える構成とできる。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記電気音響変換部が、前記フィルム基板にフリップチップ実装されていることとしてもよい。電気音響変換部をフィルム基板にフリップチップ実装する場合、特にフィルム基板の線膨張係数と電気音響変換部の線膨張係数との差がマイクロホンユニットの性能に与える影響が大きくなりやすい。このため、本構成は有効である。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記電気音響変換部と前記導電層とは、前記振動板の中心からの距離が等しい複数の箇所で接合されていることとしてもよい。そして、この構成において、前記電気音響変換部は平面視略矩形状に形成され、前記複数の接合部は前記電気音響変換部の四隅に形成されていることとしてもよい。このように構成することで、電気音響変換部に加わる残留応力を低減しやすい。

上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記メッシュ状の導電パターンと前記電気音響変換部とが平面視重ならないように配置されていることとしてもよい。このように構成することで、電気音響変換部に加わる残留応力を低減可能である。

本発明によれば、振動板に対する応力歪みを効果的に抑圧できて、薄型で高感度な高性能のマイクロホンユニットを提供できる。

本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略斜視図 図１におけるＡ−Ａ位置の概略断面図 本実施形態のマイクロホンユニットが備えるフィルム基板に形成される導電層の構成を説明するための図 ＭＥＭＳチップをフィルム基板に接合固定する接合部の構成の別形態を示す図 導電層を含めたフィルム基板の線膨張係数について説明するためのモデル図 図５に示すモデルでフィルム基板の線膨張係数が振動板の線膨張係数よりも小さい場合において、ＭＥＭＳチップが備える振動板に加わる応力を説明するための図 導体パターンを含めたフィルム基板の線膨張係数特性を示すグラフ 導体パターンを含めたフィルム基板の線膨張係数と振動板に対する応力との関係を表すグラフ 導体パターンを含めたフィルム基板の線膨張係数と電気音響変換部の感度との関係を表すグラフ 図５に示すモデルでフィルム基板の線膨張係数が振動板の線膨張係数よりも大きい場合において、ＭＥＭＳチップが備える振動板に加わる応力を説明するための図 導体パターンを含めたフィルム基板の線膨張係数特性を示すグラフ 本実施形態のマイクロホンユニットが備えるフィルム基板に形成されるメッシュ状の導電パターンを拡大して示した拡大図 本実施形態の変形例を説明するための図 本実施形態の変形例を説明するための図 本実施形態の変形例を説明するための図 本発明が適用されるマイクロホンユニットの別形態を示す図 従来のマイクロホンユニットの構成を示す概略断面図 フィルム基板の広範囲に導電層をパターニングする場合の問題点を説明するための図

以下、本発明を適用したマイクロホンユニットの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略斜視図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ位置の概略断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態のマイクロホンユニット１は、フィルム基板１１と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップ１２と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１３と、シールドカバー１４と、を備える。

フィルム基板１１は、例えばポリイミド等の絶縁材料を用いて形成され、５０μｍ程度の肉厚を有する。なお、フィルム基板１１の厚みはこれに限らず適宜変更され、例えば５０μｍより薄くしても構わない。また、フィルム基板１１は、その線膨張係数とＭＥＭＳチップ１２の線膨張係数との差が小さくなるように形成されている。具体的には、ＭＥＭＳチップ１２をシリコンチップからなる構成としているために、その線膨張係数２．８ｐｐｍ／℃に近くなるように、フィルム基板１１の線膨張係数は例えば０ｐｐｍ／℃以上、５ｐｐｍ／℃以下となるようにしている。

なお、以上のような線膨張係数を有するフィルム基板として、例えば、東洋紡績株式会社製のゼノマックス（登録商標；線膨張係数０〜３ｐｐｍ／℃）や荒川化学工業株式会社製のポミラン（登録商標；線膨張係数４〜５ｐｐｍ／℃）等を使用することができる。また、フィルム基板１１とＭＥＭＳチップ１２との線膨張係数の差を小さくするのは、リフロー処理等を行った際に、両者の線膨張係数の差によって、ＭＥＭＳチップ１２（より詳細には、ＭＥＭＳチップ１２が備える後述の振動板）に不要な応力が発生するのをなるべく低減するためである。

フィルム基板１１には、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３が実装されるために、回路配線を形成する目的や電磁シールド機能を獲得する目的のために導電層（図１及び図２には示していない）が形成されている。この導電層の詳細については後述する。

ＭＥＭＳチップ１２は、振動板を含んで音圧を電気信号に変換する電気音響変換部の実施形態である。上述のように、本実施形態ではＭＥＭＳチップ１２はシリコンチップによって形成している。ＭＥＭＳチップ１２は、図２に示すように、絶縁性のベース基板１２１と、振動板１２２と、絶縁層１２３と、固定電極１２４と、を有し、コンデンサ型のマイクロホンとなっている。

ベース基板１２１には平面視略円形状の開口１２１ａが形成されている。ベース基板１２１の上に形成される振動板１２２は、音波を受けて振動（上下方向に振動）する薄膜で、導電性を有し、電極の一端を形成している。固定電極１２４は、絶縁層１２３を挟んで振動板１２２と対向するように配置されている。これにより、振動板１２２と固定電極１２４とは容量を形成する。なお、固定電極１２４には音波が通過できるように複数の音孔が形成されており、振動板１２２の上部側から来る音波が振動板１２２に到達するようになっている。

振動板１２２の上面から音圧が加わると振動板１２２が振動するために、振動板１２２と固定電極１２４との間隔が変化し、振動板１２２と固定電極１２４との間の静電容量が変化する。このため、ＭＥＭＳチップ１２によって音圧を電気信号へと変換して取り出すことができる。

なお、電気音響変換部としてのＭＥＭＳチップの構成は、本実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、本実施形態では振動板１２２の方が固定電極１２４よりも下となっているが、これとは逆の関係（振動板が上で、固定電極が下となる関係）となるように構成しても構わない。

ＡＳＩＣ１３は、ＭＥＭＳチップ１２の静電容量の変化に基づいて取り出される電気信号を増幅処理する集積回路である。ＡＳＩＣ１３は、ＭＥＭＳチップ１３における静電容量の変化を精密に取得できるようにチャージポンプ回路とオペアンプとを含む構成としても良い。ＡＳＩＣ１３で増幅処理された電気信号は、マイクロホンユニット１が実装される実装基板を介してマイクロホンユニット１の外部へと出力される。

シールドカバー１４は、ＭＥＭＳチップ１２やＡＳＩＣ１３が外部からの電磁ノイズによる影響を受けないように、更には、ＭＥＭＳチップ１２やＡＳＩＣ１３が粉塵等の影響を受けないように設けられている。シールドカバー１４は、略直方体状の空間を有する箱状体で、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３を覆うように配置されてフィルム基板１１に接合されている。シールドカバー１４とフィルム基板１１との接合は、例えば接着剤や半田等を用いて行うことができる。

シールドカバー１４の天板には平面視略円形状の貫通孔１４ａが形成されている。この貫通孔１４ａにより、マイクロホンユニット１外部で発生した音をＭＥＭＳチップ１２の振動板１２２へと導くことができる。すなわち、貫通孔１４ａは音孔として機能する。この貫通孔１４ａの形状は本実施形態の構成に限定される趣旨ではなく適宜変更可能である。

次に、フィルム基板１１に形成される導電層の詳細について図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるフィルム基板に形成される導電層の構成を説明するための図で、図３（ａ）はフィルム基板１１を上から見た場合の平面図、図３（ｂ）はフィルム基板１１を下から見た場合の平面図である。図３に示すように、フィルム基板１１の両基板面（上面及び下面）には、例えば銅やニッケル、それらの合金等の金属によって形成される導電層１５、１６が形成されている。

なお、図３（ａ）には理解を容易とする目的で、破線にてＭＥＭＳチップ１２（平面視略矩形状に形成される）も示している。特に円形状の破線は、ＭＥＭＳチップ１２の振動板１２２の振動部分を示している。

フィルム基板１１の上面に形成される導電層１５には、ＭＥＭＳチップ１２で発生した電気信号を取り出すための出力用パッド１５１ａと、ＭＥＭＳチップ１２をフィルム基板１１に接合するための接合用パッド１５１ｂと、が含まれる。本実施形態においては、ＭＥＭＳチップ１２はフリップチップ実装される。フリップチップ実装においては、フィルム基板の出力用パッド１５１ａおよび接合用パッド１５１ｂ部分に対して、スクリーン印刷等を用いて半田ペーストを転写し、その上にＭＥＭＳチップ１２に設けられた図示しない電極端子を対向させて搭載する。そして、リフロー処理することにより、出力用パッド１５１ａは、ＭＥＭＳチップ１２に形成される図示しない電極パッドと電気的に接合される。出力用パッド１５１ａは、フィルム基板１１の内部に形成される図示しない配線と繋がっている。

接合用パッド１５１ｂは額縁状に形成されているが、このような構成とするのは次のような理由による。額縁状に接合用パッド１５１ｂを形成すれば、ＭＥＭＳチップ１２がフィルム基板１１にフリップチップ実装された状態（例えば半田接合された状態）で、ＭＥＭＳチップ１２の下面から開口部１２１ａ（図２参照）に音が漏れ込まないようにすることが可能となる。すなわち、音響リーク防止機能を得られるように、接合用パッド１５１ｂを額縁状としている訳である。

また、この接合用パッド１５１ｂは、フィルム基板１１のＧＮＤ（グランド；これは後述のようにメッシュ状の導電パターン１５３が該当する）と直接電気的に接続されており、ＭＥＭＳチップ１２のＧＮＤをフィルム基板１１のＧＮＤと接続する役割も担っている。

なお、本実施形態においては、ＭＥＭＳチップ１２をフィルム基板１１に接合固定するための接合用パッド（接合部）１５１ｂを額縁状に連続したリングで形成する構成としたが、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、接合用パッド１５１ｂについて、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すような構成等としても構わない。図４は、ＭＥＭＳチップをフィルム基板に接合固定する接合部の構成の別形態を示す図で、図４（ａ）は第１の別形態、図４（ｂ）は第２の別形態である。

第１の別形態においては、接合用パッド１５１ｂはＭＥＭＳチップ１２の四隅に対応する位置に複数に分割して設けられている。この構成における接合用パッド１５１ｂの形状は特に限定されるものではないが、平面視略Ｌ字状とすることができる。

また、第２の別形態においては、本実施形態における額縁状の接合用パッド１５１ｂ（図３参照）のうち、四隅を接合用パッド１５１ｂとして残した構成（計４個の接合用パッド１５１ｂが設けられる構成）となっている。第１および第２の別形態のいずれにおいても、振動板１２２の中心からの距離が等しい複数の箇所で接合固定しているのが特徴である。

本実施形態のように額縁状に連続して繋がる接合用パッド１５１ｂ（図３参照）とする場合に比べて、第１及び第２の別形態のように接合用パッド１５１ｂを複数に分ける構成とした方が、リフロー処理時の加熱冷却によってＭＥＭＳチップ１２（特に振動板１２２）に加わる残留応力を低減できる。そして、振動板１２２にかかる応力を均一にし、正常な振動モードで振動させることが可能であり、高性能で、信頼性の高いマイクロホンユニットを得ることができる。

このため、リフロー処理時の加熱冷却によってＭＥＭＳチップ１２に加わる残留応力を低減するという目的においては、上述の第１及び第２の別形態のように、振動板１２２の中央部を挟んで略対称配置される複数の接合用パッドをフィルム基板１１に設けて、ＭＥＭＳチップ１２をフィルム基板１１に接合する構成とするのが好ましい。そして、上述の残留応力を低減するという目的においては、振動板１２２から接合用パッド１５１ｂまでの距離はなるべく離すのが好ましく、図４（ａ）、（ｂ）のようにＭＥＭＳチップ１２の四隅で接合する構成がより好ましい。これにより、振動板１２２に加わる残留応力を低減して、マイクロホンユニット１の感度劣化をより効果的に抑制できる。

なお、第１の別形態や第２の別形態のように、接合用パッドを複数からなる構成とする場合、上述の音響リーク防止機能が得られなくなるが、必要に応じてシール部材を別途設ければ良い。また、以上の接合用パッド１５１ｂに関する記載は、マイクロホンユニットにフィルム基板を用いる場合ばかりでなく、ガラスエポキシ基板（例えばＦＲ−４）等の安価なリジッド基板を用いる場合にも当てはまることである。

また、音響リーク防止のため連続して繋がる接合用パッド１５１ｂが必須の場合は、接合用パッド１５１ｂと振動板１２２を略同形状とすることで、振動板１２２にかかる応力を均一にすることができる。例えば、振動板が円形の場合は、接合用パッド１５１ｂを振動板と同心の円形状にすることが好ましい。振動板が矩形の場合は、接合用パッド１５１ｂも相似の矩形形状にすることが好ましい。

図３に戻って、フィルム基板１１の上面に形成される導電層１５には、ＭＥＭＳチップ１２からの信号をＡＳＩＣ１３に入力するための入力用パッド１５２ａと、ＡＳＩＣ１３のＧＮＤをフィルム基板１１のＧＮＤ１５３と接続するためのＧＮＤ接続用パッド１５２ｂと、ＡＳＩＣ１３に電源電力を入力するための電源電力入力用パッド１５２ｃと、ＡＳＩＣ１３で処理された信号を出力するための出力用パッド１５２ｄと、が含まれる。これらのパッド１５２ａ〜１５２ｄは、ＡＳＩＣ１３に形成される電極パッドとフリップチップ実装によって電気的に接続される。

入力用パッド１５２ａは、フィルム基板１１の内部に形成される図示しない配線と繋がっており、上述の出力用パッド１５１ａと電気的に接続されている。これにより、ＭＥＭＳチップ１２とＡＳＩＣ１３との間で信号の受け渡しが可能となっている。

なお、本実施形態においては、フィルム基板１１の内部に設けられる配線で出力用パッド１５１ａと入力用パッド１５２ａとを電気的に接続する構成となっているが、この構成に限られない。例えば、フィルム基板１１の下面に設けられる配線で両者を接続しても良い。また、接合用パッド１５１ｂを例えば図４のように構成する場合には、フィルム基板１１の上面に設けられる配線で両者を接合することも可能である。

フィルム基板１１には、ＭＥＭＳチップ１２が実装される直下を含む広範囲に亘って導電パターン１５３（その詳細は後述する）が形成される。本実施形態のマイクロホンユニットのようにフィルム基板の広範囲に亘って導電パターン（導電層）を形成する場合、振動板１２２に対する応力歪みを考慮するにあたって、導電層を含めたフィルム基板の線膨張係数を考える必要がある。これについて、以下、図５〜図１１を参照しながら詳細に説明しておく。

図５は、導電層を含めたフィルム基板の線膨張係数について説明するためのモデル図で、図５（ａ）は概略断面図、図５（ｂ）は上から見た場合の概略平面図である。図５に示すように、フィルム基板２１上に導電パターン（導電層）２５を形成し、導電パターン２５上に電気音響変換部２２を接合する場合を考える。電気音響変換部２２は振動板２２２と振動板２２２を保持するベース基板２２１と、固定電極２２４と、を含んで構成されている。このモデルの場合、ｉ）フィルム基板２１の線膨張係数と、ｉｉ）導電パターン２５の線膨張係数と、ｉｉｉ）振動板２２２の線膨張係数と、の主に３つを考慮する必要がある。

ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）技術を用いて振動板２２２をシリコンで形成する場合、振動板２２２の線膨張係数は例えば２．８ｐｐｍ/℃となる。フィルム基板２１上の導電パターン２５には一般的にメタル材料が使用され、線膨張係数は１０〜２０ｐｐｍ/℃付近に分布し、シリコンの線膨張係数よりも大きくなる。導電パターン２５として、例えば銅を使用した場合の線膨張係数は１６．８ｐｐｍ/℃である。

フィルム基板２１は半田リフロー耐性を考慮して、ポリイミド等の耐熱性のフィルムが多く用いられる。通常のポリイミドの線膨張係数は１０〜４０ｐｐｍ/℃であり、その構造・組成によってその値は変化する。最近では、低線膨張係数のポリイミドフィルムが開発されており、シリコンの値に近いもの（登録商標：ポラミン、荒川化学工業社製、４〜５ｐｐｍ/℃）や、さらにはシリコンの値よりも小さいもの（登録商標：ゼノマックス、東洋紡社製、０〜３ｐｐｍ/℃）などが開発されている。

ここで、フィルム基板２１の線膨張係数が振動板２２２の線膨張係数よりも小さい場合、すなわち、（フィルム基板の線膨張係数＜振動板の線膨張係数＜導電パターンの線膨張係数）なる関係が成り立つときを考える。

フィルム基板２１上の導電パターン２５に電気音響変換部２２をフリップチップ実装するため、電気音響変換部２２を接合する導電パターン２５の部分にスクリーン印刷等の手法を用いて半田ペーストを転写し、電気音響変換部２２を搭載して、リフロー工程に通す。この場合、加熱後の冷却時に半田融点付近で半田３１が固化して電気音響変換部２２と導電パターン２５との位置関係が決まる。半田３１が固化する前の溶融状態にあるときは振動板２２２には応力がかからない。しかし、冷却過程において固化してから以降は、導電パターン２５は振動板２２２よりも収縮量が大きく、フィルム基板２１は振動板２２２よりも収縮量が小さい。このため、線膨張係数差に起因して、図６に示すように、導電パターン２５は振動板２２２に対する圧縮方向応力を、フィルム基板２１は振動板２２２に対する引張り方向応力を生じる。半田融点と室温との温度差が大きいほどこの応力は大きく発生する。

なお、図６は、図５に示すモデルでフィルム基板の線膨張係数が振動板の線膨張係数よりも小さい場合において、ＭＥＭＳチップが備える振動板に加わる応力を説明するための図である。

ここで、導電パターン２５が形成されたフィルム基板２１は２層の積層構造となっており、フィルム基板２１の厚みがｘで線膨張係数がａ、導体パターン２５の厚みがｙで線膨張係数がｂなる場合を考える。導体パターン２５の厚みに対する、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数特性は図７のようになる。図７の横軸は、２層構造の全体の厚みに対する導体層（導電パターン）の厚み比率ｙ／（ｘ＋ｙ）、縦軸は２層構造の線膨張係数である。

図７において、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数は、導電パターン２５とフィルム基板２１の厚み比率に応じて変化し、導体パターン２５の厚み比率が０のとき線膨張係数＝ａ、導体パターン２５の厚み比率が１のとき線膨張係数＝ｂとなることを示している。また、縦軸上にシリコンの線膨張係数２．８ｐｐｍ/℃を示している。この図から、ａ＜２．８＜ｂの関係が成り立てば、導体パターン２５の厚み比率をαに設定することで、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数をシリコンの線膨張係数と一致させることができることがわかる。

図８は、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数（積層構造全体のＣＴＥ）と振動板２２２に対する応力との関係を表すグラフである。導体パターン２５の厚み比率を適切に設定して、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数をシリコンの線膨張係数と一致させることで、振動板２２２に加わる応力を０に近づけることができる。すなわち、導体パターン２５からの圧縮方向応力とフィルム基板２１からの引張り方向応力とが打ち消し合うようにできるため、リフロー工程における加熱後の冷却時において、振動板２２２に対して不要な応力がかかるのを防止できる。これにより、振動板２２２を正常な振動モードで振動させることが可能となり、高性能で信頼性の高いマイクロホンを実現することができる。

図９は、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数（積層構造全体のＣＴＥ）と電気音響変換部２２の感度との関係を表すグラフである。電気音響変換部２２の感度最大値は、積層構造全体の線膨張係数がシリコンの線膨張係数よりも少し大きいポイントで得られることを示している。導体パターン２５の厚み比率を適切に設定（αとする；図７参照））して、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数をシリコンの線膨張係数と一致させることで、振動板２２２に対する応力を０近づけられることは上述したとおりである。これは言い換えると、導体パターン２５の厚み比率をαからずらすことにより、意図的に振動板２２２の張力を制御することが可能であることを意味する。

導体パターン２５の厚み比率が図７のαよりも小さくなると、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数は振動板２２２の線膨張係数よりも小さくなる。この場合、フィルム基板２１から振動板２２２に対して引張り方向の応力がかかる。このため、振動板２２２の張力が大きくなって感度が低下する。したがって、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数は、振動板２２２の線膨張係数ｃの少なくとも０．８倍以上確保することが好ましい。

また、図９より、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数が、振動板２２２の線膨張係数（２．８ｐｐｍ／℃）と等しいとき以上の感度を確保するためには、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数は７ｐｐｍ／℃（振動板の線膨張係数の２．５倍）以下に設定することが好ましい。特に、振動板２２２を含む電気音響変換部２２を実装する導電パターン部の影響を最も受けやすいため、この領域近傍の線膨張係数が上記の範囲に入るように設計することが好ましい。

以上より、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数が、振動板２２２の線膨張係数ｃの値の０．８倍以上２．５倍以下の範囲にすることで、良好な感度特性を得ることができることがわかる。ところで、導体パターン２５の厚み比率をαよりも大きくすることにより、積層構造全体の線膨張係数が大きくなり、振動板２２２に対して圧縮方向の応力を与えることができ、振動板２２２の張力を減少させることが可能である。これにより、外部音圧に対する振動板２２２の変位を大きくして、電気音響変換部２２の感度を向上させることが可能である。このため、電気音響変換部２２の感度最大値は、積層構造全体の線膨張係数がシリコンの線膨張係数よりも少し大きいポイントで得られる。

上記２層の積層構造においては、導体パターン２５がフィルム基板２１の全面に形成されるものとして述べた。しかし、導体パターン２５がフィルム基板２１上にパターニングして形成される場合がある。この場合には、導体パターン２５の厚みｙにパターンの形成面積比率ｒを乗算した値を実効的な厚みとして扱うことができる。すなわち、２層構造の全体の厚みに対する導体パターンの厚み比率を、ｒｙ／（ｘ＋ｒｙ）として置き換えて考えて構わない。導体パターンの形成面積比率ｒを小さくするための、有効な方法はメッシュ構造にすることである。特に、電磁妨害対策としてグランドを強化する目的でベタ状のグランドを配置しようとする場合、これをメッシュ構造とすることで導体パターンの面積比率を減らし、導体厚みを減らしたのと同等の効果が得ることができる。

次に、フィルム基板２１の線膨張係数が振動板２２２の線膨張係数以上である場合、すなわち、（振動板の線膨張係数≦フィルム基板の線膨張係数＜導電パターンの線膨張係数）なる関係が成り立つときを考える。

フィルム基板２１上の導電パターン２５に電気音響変換部２２をフリップチップ実装するため、電気音響変換部２２を接合する導電パターン２５の部分にスクリーン印刷等の手法を用いて半田ペーストを転写し、電気音響変換部２２を搭載して、リフロー工程に通す。この場合、加熱後の冷却時に半田融点付近で半田３１が固化して電気音響変換部２２と導電パターン２５との位置関係が決まる。半田３１が固化するまでの溶融状態にあるときは振動板２２２には応力がかからない。しかし、冷却過程において固化してから以降は、フィルム基板２１は振動板２２２と比べて収縮量が同等以上で、導電パターン２５は振動板２２２よりも収縮量がさらに大きい。このため、線膨張係数差に起因して、図１０に示すように、導電パターン２５、フィルム基板２１ともに振動板２２２に対する圧縮方向の応力を生じる。半田融点と室温との温度差が大きいほどこの応力は大きく発生する。

なお、図１０は、図５に示すモデルでフィルム基板の線膨張係数が振動板の線膨張係数よりも大きい場合において、ＭＥＭＳチップが備える振動板に加わる応力を説明するための図である。

ここで、導電パターン２５が形成されたフィルム基板２１は２層の積層構造となっており、フィルム基板２１の厚みがｘで線膨張係数がａ、導体パターン２５の厚みがｙで線膨張係数がｂなる場合を考える。導体パターン２５の厚みに対する、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数特性は図１１のようになる。図１１の横軸は、２層構造の全体の厚みに対する導体層（導電パターン）の厚み比率ｙ／（ｘ＋ｙ）、縦軸は２層構造の線膨張係数である。

図１１において、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数は、導電パターン２５とフィルム基板２１の厚み比率に応じて変化し、導体パターン２５の厚み比率が０のとき線膨張係数＝ａ、導体パターン２５の厚み比率が１のとき線膨張係数＝ｂとなることを示している。また、縦軸上にシリコンの線膨張係数２．８ｐｐｍ/℃を示している。そして、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数は、導体パターン２５の厚み比率が０のときシリコンの線膨張係数に最も近づき、導体パターン２５の厚み比率が増加するにつれシリコンの線膨張係数から遠ざかることがわかる。

したがって、振動板２２２にかかる応力を小さくするためには、導体パターン２５の厚みをできるだけ限り薄くし、パターンの形成面積比率ｒを低減することが望ましい。一方、上述したように、積層構造全体の線膨張係数を意図的に振動板２２２の線膨張係数よりも大きくなるように設定することで、振動板２２２に対して圧縮方向の応力を与えることができ、振動板２２２の張力を減少させることができる。これにより、外部音圧に対する振動板２２２の変位を大きくして、電気音響変換部２２の感度を向上させることが可能である。実験的な結果から（図９参照）、導体パターン２５を含めたフィルム基板２１の線膨張係数を２．８ｐｐｍ/℃以上７ｐｐｍ/℃以下にすることで、振動板２２２に捻じれや局所的な撓みが発生することを防止できる。特に、振動板２２２を含む電気音響変換部２２を実装する導電パターン部の影響を最も受けやすいため、この領域近傍の線膨張係数が上記の範囲に入るように設計することが好ましい。これにより、振動板２２２を正常な振動モードで振動させることが可能となり、高感度で信頼性の高いマイクロホンを実現することができる。

上記２層の積層構造においては、導体パターン２５がフィルム基板２１の全面に形成されるものとして述べた。しかし、導体パターン２５がフィルム基板２１上にパターニングして形成される場合がある。この場合には、導体パターン２５の厚みｙにパターンの形成面積比率ｒを乗算した値を実効的な厚みとして扱うことができる。すなわち、２層構造の全体の厚みに対する導体パターンの厚み比率を、ｒｙ／（ｘ＋ｒｙ）として置き換えて考えれば良い。導体パターンの形成面積比率ｒを小さくするための、主な方法はメッシュ構造にすることである。特に、電磁妨害対策としてグランドを強化する目的でベタ状のグランドを配置しようとする場合、これをメッシュ構造とすることで導電パターンの面積比率を減らし、導体厚みを減らしたのと同等の効果が得ることができる。

ここで、図３に戻って、本実施形態のマイクロホンユニット１が備えるフィルム基板１１の上面に形成される導電層１５には、フィルム基板１１上に広範囲に亘って配置されるメッシュ状の導電パターン１５３が含まれる。このメッシュ状の導電パターン１５３は、フィルム基板１１のＧＮＤ配線としての機能と電磁シールド機能との両方の機能を備える。

電磁シールド機能を得るためには、ＧＮＤ配線として機能する導電層をフィルム基板１１の広範囲に形成するのが好ましいが、ベタパターンのＧＮＤ配線を広範囲に形成した場合、導電層を含めたフィルム基板１１の線膨張係数が大きくなりすぎてしまう。この場合、フィルム基板１１の線膨張係数とＭＥＭＳチップ１２の線膨張係数との差が大きくなって、上述のように振動板１２２に応力が加わり易くなる。

そこで、本実施形態では、ＧＮＤ配線として機能する導電層をメッシュ状の導電パターン１５３としている。これによれば、導電層を形成する範囲を広範囲としても、導電部分（金属部分）の割合を低減できる。このために、振動板に加わる残留応力を低減しつつ、電磁シールド機能を効果的に得ることができる。

図１２は、本実施形態のマイクロホンユニット１が備えるフィルム基板１１に形成されるメッシュ状の導電パターン１５３を拡大して示した拡大図である。図１２に示すように、メッシュ状の導電パターン１５３は、金属細線ＭＥを網状に形成してなる。本実施形態では、各金属細線ＭＥは互いに直交するように形成されており、金属細線ＭＥ間のピッチＰ１、Ｐ２は同一で、開口部分ＮＭの形状は正方形状となっている。金属細線ＭＥ間のピッチＰ１（Ｐ２）は例えば０．１ｍｍ程度とされ、メッシュ構造における金属細線ＭＥの比率は例えば５０％程度あるいはこれ以下とされる。

なお、本実施形態では金属細線ＭＥは互いに直交する構成としたが、これに限らず、金属細線ＭＥが互いに斜めに交わるようにしてもよい。また、金属細線ＭＥ間のピッチＰ１、Ｐ２は必ずしも同一でなくても良い。また、金属細線ＭＥ間のピッチＰ１、Ｐ２は振動板１２２の振動部分の直径（本実施形態では０．５ｍｍ程度）以下が好ましい。これは、振動板１２２に対する残留応力をなるべく低減すべく、フィルム基板面内での線膨張係数の変動を抑えるようにするためである。また、本実施形態では、金属細線を網状に形成してメッシュ構造を得ているが、この構成に限らず、例えば、ベタパターンに複数の平面視略円形状の貫通孔を設けてメッシュ構造を得ても良い。

再び図３に戻って、フィルム基板１１の上面に形成される導電層１５には、第１の中継パッド１５４と、第２の中継パッド１５５と、第３の中継パッド１５６と、第４の中継パッド１５７と、第１の配線１５８と、第２の配線１５９と、が含まれる。

第１の中継パッド１５４は、ＡＳＩＣ１３に電源電力を供給するための電源電力入力用パッド１５２ｃと第１の配線１５８を介して電気的に接続されている。第２の中継パッド１５５は、ＡＳＩＣ１３で処理された信号を出力するための出力用パッド１５２ｄと第２の配線１５９を介して電気的に接続されている。第３の中継パッド１５６と第４の中継パッド１５７とは、メッシュ状の導電パターン１５３と直接電気的に接続されている。

フィルム基板１１の下面に形成される導電層１６には、第１の外部接続用パッド１６１と、第２の外部接続用パッド１６２と、第３の外部接続用パッド１６３と、第４の外部接続用パッド１６４と、が含まれる。マイクロホンユニット１は、音声入力装置が備える実装基板に実装されて使用されるが、その際、これら４つの外部接続用パッド１６１〜１６４が実装基板に設けられる電極パッド等と電気的に接続される。

第１の外部接続用パッド１６１は外部からマイクロホンユニット１に電源電力を供給するための電極パッドで、フィルム基板１１の上面に設けられる第１の中継パッド１５４と図示しない貫通ビアを介して電気的に接続されている。第２の外部接続用パッド１６２はＡＳＩＣ１３で処理された信号をマイクロホンユニット１の外部に出力するために設けられる電極パッドで、フィルム基板１１の上面に設けられる第２の中継パッド１５５と図示しない貫通ビアを介して電気的に接続されている。更に、第３の外部接続用パッド１６３及び第４の外部接続用パッド１６４は外部のＧＮＤと接続するための電極パッドで、それぞれ、フィルム基板１１の上面に設けられる第３の中継パッド１５６、第４の中継パッド１５７と図示しない貫通ビアを介して電気的に接続されている。

なお、本実施形態では、メッシュ状の導電パターン１５３を除いて、導電層１５、１６はベタパターンで構成しているが、場合によっては、他の部分もメッシュ構造としても構わない。

フィルム基板１１に形成される導電層１５、１６の構成は以上のようであるが、フィルム基板１１は、導電層１５、１６を形成することによってフィルム基板１１単体の場合に比べて線膨張係数が大きくなる。この点、上述した、導電パターンがフィルム基板の線膨張係数に及ぼす影響を考慮して、以下の式（３）で表される導電層１５、１６を含めたフィルム基板１１の線膨張係数βが、振動板１２２の線膨張係数の０．８倍以上２．５倍以下の範囲となるように、導電層１５、１６を形成するのが好ましい。より詳細には、フィルム基板１１の線膨張係数が振動板１２２の線膨張係数よりも小さい場合と、フィルム基板１１の線膨張係数が振動板１２２の線膨張係数以上である場合とで分けられる。前者の場合には、線膨張係数βが振動板１２２の線膨張係数の０．８倍以上２．５倍以下の範囲となり、後者の場合は、線膨張係数βが振動板１２２の線膨張係数の１.０倍より大きく２．５倍以下の範囲となるように、導電層１５、１６を形成するのが好ましい。そうすれば、振動板１２２に加わる残留応力を低減して良好なマイク特性を有するマイクロホンユニットを製造できる。

β＝（ａｘ＋ｂｒｙ）／（ｘ＋ｒｙ） （３）
ａ：フィルム基板の線膨張係数
ｂ：導電層の線膨張係数
ｘ：フィルム基板の厚み
ｙ：導電層の厚み
ｒ：導電層のパターンの形成面積比率

なお、本実施形態のようにフィルム基板１１の両面に導電層が形成される場合には、パターンの形成面積比率ｒは、例えば、下面に形成される導電層１６も上面に形成されているかのように扱って（みかけ上の上面の導電層の割合が増えることになる）導けば良い。

導電層１５、１６の厚みが厚すぎると、線膨張係数が大きくなりやすいので、導電層１５、１６の厚みは薄く形成するのが好ましい。フィルム基板１１の線膨張係数が振動板１２２の線膨張係数以上である場合には、例えば、導電層１５、１６の厚みはフィルム基板１１の厚みの１／５以下が好ましい。また、導電層１５、１６はめっきを含む構成であっても良いが、このめっきも薄く形成するのが好ましく、めっきを含めた導電層１５，１６の厚みをフィルム基板１１の厚みの１／５以下とするのが好ましい。

ここで、導電層１５、１６を含めたフィルム基板１１の線膨張係数βを式（３）で表す理由について説明しておく。本実施形態のマイクロホンユニット１においては、フィルム基板１１の基板面において、導体（導電層１５、１６の導電部分）が形成されている部分と、導体が形成されていない部分（これには、メッシュ構造の開口部分が含まれる）がある。そこで、導電層１５、１６の厚みｙにフィルム基板１１上の導体の割合（上述のｒが該当する）を掛けて求められる厚み（ｒｙ）の導体が、あたかもフィルム基板１１の片側の基板面全面に形成されているように見做すこととしている。

このように考えた場合、導電層１５、１６を含めたフィルム基板１１の線膨張係数をβとした場合、以下の式（４）が成り立つ。
β（ｘ＋ｒｙ）＝ａｘ＋ｂｒｙ （４）
この式（４）を変形して、上述の式（３）が求められる。

なお、本実施形態においては、フィルム基板１１の内部に、ＭＥＭＳチップ１２で発生した電気信号を出力するための出力用パッド１５１ａと、ＡＳＩＣ１３の入力用パッド１５２ａと、を電気的に接続する配線（導体）が形成されている。このため、この導体についても導電層に含めることができる。ただし、導電層１５、１６を含めたフィルム基板１１の線膨張係数においては、特にＭＥＭＳチップ１２下部の導電パターンから受ける影響が大きいため、ＭＥＭＳチップ１２近傍の領域（これにはＭＥＭＳチップ１２を実装するパターン領域のみの場合やそれよりもやや広い領域である場合が含まれる）に限定して導電層の構成あるいは式（３）におけるｒ値を決定することとしてもよい。

以上に示した実施形態は一例であり、本発明のマイクロホンユニットは以上に示した実施形態の構成に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的を逸脱しない範囲で、以上に示した実施形態の構成について種々の変更を行っても構わない。

例えば、以上に示した実施形態では、ＧＮＤ配線としての機能と電磁シールド機能とを備えるメッシュ状の導電パターン１５３をフィルム基板１１の上面にのみ設ける構成とした。しかし、この構成に限定されず、上述の機能を有するメッシュ状の導電パターンをフィルム基板１１の下面のみに設ける構成としたり、上面及び下面（両面）に設ける構成としたりしても良い。フィルム基板１１の両面に略同形状、同率のメッシュ状の導電パターンを設けることによって、導電層が形成される部分の偏りを軽減でき、フィルム基板１１の反りを抑制することが可能である。図１３は、フィルム基板１１の両面にメッシュ状の導電パターンを設ける場合のフィルム基板１１の下面の構成を示しており、符号１６５がメッシュ状の導電パターンを示している。

そして、フィルム基板１１の両面にメッシュ状の導電パターンを設ける場合には、図１４に示すように、上面のメッシュ状の導電パターン１５３（金属細線を実線で表すパターン）と、下面のメッシュ状の導電パターン１６５（金属細線を破線で表すパターン）とで、金属細線の位置をずらして設けるのが好ましい。このよう構成することで、メッシュ状の導電パターンを広範囲に形成しつつ、実質的にメッシュの間隔（ピッチ）を狭くすることができる。このため、導電層を含めたフィルム基板の線膨張係数について、フィルム基板単体の場合からの変動を抑制しつつ、電磁シールド効果を高めることが可能である。

また、本実施形態においては、ＭＥＭＳチップ１２を接合する接合用パッド１５１ｂとメッシュ状の導電パターン１５３とが直接電気的に接続される構成とした。しかし、この構成に限定される趣旨ではない。すなわち、図１５に示すように、メッシュ状の導電パターン１５３を、ＭＥＭＳチップ１２の直下に配置しない構成（メッシュ状の導電パターン１５３とＭＥＭＳチップ１２とが平面視重ならない構成）とし、メッシュ状の導電パターン１５３と接合用パッド１５１ｂとを接続パターン１５０で接続する構成としても良い。

このようにＭＥＭＳチップ１２の直下にメッシュ状の導電パターン１５３を配置しない構成とすることで、ＭＥＭＳチップ１２の振動板１２２に加わる残留応力を低減可能である。なお、フィルム基板１１の下面にも導電層を設ける場合には、この導電層とＭＥＭＳチップ１２とが、平面視重ならないように設けるのが好ましい。

上述の接続パターン１５０については、振動板１２２に加わる残留応力を低減すべく、なるべく細くする（細線とする）のが好ましく、例えば、その幅が１００μｍ以下であるのが好ましい。

また、以上においては、ＭＥＭＳチップ１２の振動板１２２に一方向からのみ音圧が加わる構成のマイクロホンユニット１に本発明が適用される場合を示した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、振動板１２２の両面から音圧が加わり、音圧差によって振動板が振動する差動マイクロホンユニットにも適用可能である。

本発明が適用可能な差動マイクロホンユニットの構成例を、図１６を参照して説明しておく。図１６は、本発明が適用可能な差動マイクロホンユニットの構成例を示す図で、図１６（ａ）はその構成を示す概略斜視図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）におけるＢ−Ｂ位置の概略断面図である。図１６に示すように、差動マイクロホンユニット５１は、第１の基板５１１と、第２の基板５１２と、蓋部５１３と、を備える。

第１の基板５１１には溝部５１１ａが形成される。ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３が実装される第２の基板５１２は、振動板１２２の下面に設けられて振動板１２２と溝部５１１ａとを連通する第１貫通孔５１２ａと、溝部５１１ａ上部に設けられる第２貫通孔５１２ｂと、を有する。蓋部５１３は、第２の基板５１２に被せられた状態でＭＥＭＳチップ１２とＡＳＩＣ１３とを囲む空間を形成する内部空間５１３ａと、内部空間５１３ａと外部とを連通する第３貫通孔５１３ｂと、第２貫通孔５１２ｂと繋がる第４貫通孔５１３ｃと、を有する。

これにより、マイクロホンユニット５１の外部で発生した音は、第３貫通孔５１３ｂ、内部空間５１３ａを順に経て振動板１２２の上面へと至る。また、第４貫通孔５１３ｃ、第２貫通孔５１２ｂ、溝部５１１ａ、第１貫通孔５１２ａを順に経て振動板１２２の下面へと至る。すなわち、振動板１２２の両面から音圧が加わる。

また、以上に示した実施形態では、導電パターンとして銅を例に挙げたが、導電パターンとして、例えば銅・ニッケル・金の積層メタル構造が用いられることも多く、導電パターンを積層メタル構造としてもよい。銅の線膨張係数は１６．８ｐｐｍ/℃、ニッケルの線膨張係数は１２．８ｐｐｍ/℃、金の線膨張係数は１４．３ｐｐｍ/℃であり、若干の違いはあるが、シリコンに比べて大きな値である。積層メタル全体としての線膨張係数は、それぞれの厚み比率をかけた平均値として概算することができる。

また、以上に示した実施形態では、ＭＥＭＳチップ１２やＡＳＩＣ１３がフリップチップ実装される構成とした。しかし、本発明の適用範囲はこれに限られない。例えば、図１７に示した従来の構成と同様に、ワイヤボンディング技術を用いてＭＥＭＳチップやＡＳＩＣを実装するマイクロホンユニットにも本発明は適用可能である。

なお、ワイヤボンディング技術を用いる場合には、ＭＥＭＳチップ１２等を接着剤によって低温でフィルム基板１１に固定可能である。このため、導電層１５、１６が設けられるフィルム基板１１とＭＥＭＳチップ１２との線膨張係数の差によってＭＥＭＳチップ１２に加わる残留応力を抑えられる。このような点から、本発明はＭＥＭＳチップ１２をフィルム基板１１にフリップチップ実装する構成のマイクロホンユニットにより好適に適用できると言える。

また、以上に示した実施形態では、ＭＥＭＳチップ１２とＡＳＩＣ１３とは別チップで構成したが、ＡＳＩＣ１３に搭載される集積回路はＭＥＭＳチップ１２を形成するシリコン基板上にモノリシックで形成するものであっても構わない。

また、以上に示した実施形態では、音圧を電気信号に変換する音響電気変換部が、半導体製造技術を利用して形成されるＭＥＭＳチップ１２である構成としたが、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、電気音響変換部はエレクトレック膜を使用したコンデンサ型のマイクロホン等であっても構わない。

また、以上の実施形態では、マイクロホンユニット１が備える電気音響変換部（本実施形態のＭＥＭＳチップ１２が該当）の構成として、いわゆるコンデンサ型マイクロホンを採用した。しかし、本発明はコンデンサ型マイクロホン以外の構成を採用したマイクロホンユニットにも適用できる。例えば、動電型（ダイナミック型）、電磁型（マグネティック型）、圧電型等のマイクロホン等が採用されたマイクロホンユニットにも本発明は適用できる。

その他、マイクロホンユニットの形状は本実施形態の形状に限定される趣旨ではなく、種々の形状に変更可能であるのは勿論である。

本発明のマイクロホンユニットは、例えば携帯電話、トランシーバ等の音声通信機器や、入力された音声を解析する技術を採用した音声処理システム（音声認証システム、音声認識システム、コマンド生成システム、電子辞書、翻訳機、音声入力方式のリモートコントローラ等）、或いは録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに好適である。

１、５１ マイクロホンユニット
１１ フィルム基板
１２ ＭＥＭＳチップ（電気音響変換部）
１５、１６ 導電層
１２２ 振動板
１５３、１６５ メッシュ状の導電パターン

Claims (12)

1. フィルム基板と、
   前記フィルム基板の両基板面の少なくとも一方に形成される導電層と、
   振動板を含んで音圧を電気信号に変換する電気音響変換部と、
   を備えるマイクロホンユニットであって、
   少なくとも前記電気音響変換部近傍の領域で、前記導電層を含めた前記フィルム基板の線膨張係数が、前記振動板の線膨張係数の０．８倍以上２．５倍以下の範囲であることを特徴とするマイクロホンユニット。
2. 前記フィルム基板の線膨張係数ａと、前記導電層の線膨張係数ｂと、前記振動板の線膨張係数ｃとは、ａ＜ｃ＜ｂなる関係を満たし、
   前記導電層を含めた前記フィルム基板の線膨張係数が、前記振動板の線膨張係数ｃと略等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンユニット。
3. 前記フィルム基板の線膨張係数ａと、前記導電層の線膨張係数ｂと、前記振動板の線膨張係数ｃとは、ｃ≦ａ＜ｂなる関係を満たし、
   前記導電層を含めた前記フィルム基板の線膨張係数が、前記振動板の線膨張係数ｃの１．０倍より大きく２．５倍以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンユニット。
4. 前記導電層は、前記フィルム基板の基板面の広範囲に亘って形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
5. 前記電気音響変換部の前記振動板はシリコンで形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
6. 前記フィルム基板は、ポリイミドフィルム基材で形成されていることを特徴とする請求項項１から５のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
7. 前記導電層は、少なくとも一部の領域においてメッシュ状の導電パターンとなっていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
8. 前記メッシュ状の導電パターンが、前記フィルム基板の両基板面に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロホンユニット。
9. 一方の面に形成される前記メッシュ状の導電パターンと、他方の面に形成される前記メッシュ状の導電パターンとは、位置関係が互いにずれた関係になっていることを特徴とする請求項８に記載のマイクロホンユニット。
10. 前記メッシュ状の導電パターンが、グランド接続用の配線パターンであることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
11. 前記電気音響変換部が、前記フィルム基板にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
12. 前記電気音響変換部と前記導電層とは、前記振動板の中心からの距離が等しい複数の箇所で接合されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のマイクロホンユニット。

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