JP5354045B2 - マイクロフォン - Google Patents

Description

本発明はマイクロフォンに関し、具体的には、マイクチップ（音響センサ）をパッケージ内に納めたマイクロフォンに関するものである。

電子機器、特に携帯用機器では機器の小型化が求められており、そのためには小さな回路基板に部品を高密度実装する必要がある。そして、部品の高密度実装を可能にするためには、部品の実装時占有面積（以下、実装面積という。）を小さくすることが要求される。しかし、ＭＥＭＳマイクロフォンの場合、マイクチップと回路素子がパッケージ内に実装されているが、従来のマイクロフォンではマイクチップと回路素子はパッケージの基板あるいはカバーの同一面上に並べて設置されている。そのため、マイクロフォンの実装面積を小さくするのに制限があり、実装面積を小さくすることが困難であった。

そこで、本発明の発明者らは、パッケージ内でマイクチップと回路素子を上下に配置することによってパッケージの底面積を小さくし、マイクロフォンの実装面積を小さくすることを着想した。

従来の文献を調査したところ、マイクチップと回路素子を上下に配置したものとして、特許文献１に開示されたマイクロフォンが存在した。特許文献１のマイクロフォンでは、パッケージを構成する基板とカバーのうち、基板の上面に回路素子を実装し、カバーの天面にマイクチップを実装している。

しかし、特許文献１に開示されたマイクロフォンでは、基板の上面に回路素子とシールド用メタルを並べて配置し、シールド用メタルの直上に位置するようにしてカバーの天面にマイクチップを配置している。そのため、マイクロフォンを垂直上方から見たとき、マイクチップと回路素子は重なり合っていない。このように特許文献１のマイクロフォンでは、回路素子とマイクチップを上下に配置しているものの、実装面積を小さくすることを目的としておらず、また実装面積を小さくするような構造にはなっていない。

また、回路素子とマイクチップをパッケージの内部で接続する必要があるが、回路素子を基板に実装し、マイクチップをカバーに実装した場合には、その接続方法が問題となる。たとえば、基板に実装された回路素子とカバーに実装されたマイクチップとをボンディングワイヤでつないだ後、基板にカバーを重ね合わせたのでは、ボンディングワイヤによって回路が短絡するおそれがある。しかし、特許文献１には、回路素子とマイクチップを接続するための配線方法については開示されていない。

同様な配線方法の問題は、回路素子とマイクチップをいずれもカバーに設けた場合にも生じる。回路素子を基板に設け、マイクチップをカバーに設けた場合には、回路素子とマイクチップとの接続方法が問題となるが、回路素子とマイクチップをカバーに設けた場合には、回路素子と基板との接続方法が問題となる。

カバーに設けられた回路素子と基板の接続方法に関しては、特許文献２−４に開示されている。特許文献２では、カバーの天面に回路素子とマイクチップを並べて実装し、パッケージ内のはんだボールを介して回路素子と基板を接続している。しかし、このような方法では、はんだボールでの配線が複雑となり、またはんだボールの位置ずれなどによって接続不良が発生するおそれがあり、マイクロフォンの歩留まりが低下する問題がある。

また、特許文献３のマイクロフォンでは、カバーの天面に回路素子とマイクチップを並べて実装し、カバー内面の側壁に配線パターンを設けている。そして、カバーの天面に位置する配線パターンの端部と回路素子とをボンディングワイヤでつなぎ、カバーを基板に重ね合わせることによって配線パターンの他端を基板に接続している。しかし、特許文献３のような構造では、カバーの天面から側壁の全高にかけて配線パターンを形成しなければならないので、製造コストが高価につく。また、カバーの隅部で配線パターンの端部にワイヤボンディングを行わなければならないので、ワイヤボンド用の治具（キャピラリ）が入るスペースが必要となり、マイクロフォンの実装面積がさらに大きくなる。

また、特許文献４のマイクロフォンでは、カバーの内面に回路素子とマイクチップを実装して回路素子とマイクチップをボンディングワイヤによってカバー内面の電極パッドに接続し、回路素子カバーの側壁部（サイド基板）の内部に設けたスルーホールとコイルスプリングを介してカバーの電極パッドを基板に接続している。しかし、特許文献４のような構造では、カバーの側壁部にスルーホールやコイルスプリングといった構造を作製しなければならず、パッケージ構造が複雑化してマイクロフォンの製造コストが高くつく。また、側壁部の壁厚を小さくできないので、パッケージの実装面積が大きくなるという問題がある。

米国特許第７１６６９１０号明細書（図９、図１０） 米国特許出願公開第２００８／０１７５４２５号明細書 米国特許出願公開第２００８／０２８３９８８号明細書 米国特許出願公開第２００７／００５８８２６号明細書

本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、本発明の第１の目的は、実装面積の小さなマイクロフォンを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、パッケージを構成する別部材にそれぞれマイクチップと回路素子を実装されたマイクロフォンにおいて、マイクチップと回路素子とを簡単な構造で接続可能にすることにある。

本発明に係る第１−第３のマイクロフォンは、少なくとも一方に凹部を形成された第１の部材及び第２の部材からなるパッケージと、前記第１の部材の内面に実装されたマイクチップと、前記第２の部材の内面に実装された回路素子とを備えたマイクロフォンであって、前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記マイクチップと前記回路素子が互いに、前記パッケージの底面に垂直な上方向又は下方向に位置するように、重なり合っており、前記第１の部材の表面に第１のボンディング用パッドと前記第１のボンディング用パッドに導通した第１の接合部とを設け、前記マイクチップと前記第１のボンディング用パッドとを第１のワイヤ配線によって接続し、前記第２の部材の表面に第２のボンディング用パッドと前記第２のボンディング用パッドに導通した第２の接合部とを設け、前記回路素子と前記第２のボンディング用パッドとを第２のワイヤ配線によって接続し、前記第１の部材と前記第２の部材を接合させてパッケージを形成する際に、前記第１の接合部と前記第２の接合部とを導電性材料で接合させたものである。

本発明の第１−第３のマイクロフォンにあっては、パッケージの底面に垂直な方向から見て、マイクチップと回路素子が互いに、パッケージの底面に垂直な上方向又は下方向に位置するように、重なり合っているので、パッケージの底面積をほぼ最小にし、マイクロフォンの実装面積をほぼ最小にすることができる。したがって、マイクチップと回路素子を同じ面に並べて実装する場合と比較して、パッケージの底面積をかなり小さくできる。

また、本発明の第１−第３のマイクロフォンによれば、第１及び第２のワイヤ配線、第１及び第２のボンディング用パッド、第１及び第２の接合部及び導電性材料を介して簡単な構造でマイクチップと回路素子を接続することができる。また、第１及び第２のボンディング用パッドと第１及び第２の接合部をそれぞれ第１の部材と第２の部材の表面に設けているので、第１の部材と第２の部材を重ねてパッケージを形成する際に第１の接合部と第２の接合部を導電性材料で接合させることができ、マイクチップや回路素子を短絡させることなく容易に接続させることができる。また、ワイヤ配線を接続するためのボンディング用パッドと導電性材料で接合させるための接合部を別にしているので、マイクロフォンの組立作業が容易になる。

本発明に係る第１のマイクロフォンは、上記マイクロフォンにおいて、前記第１の部材に音響孔が開口され、前記マイクチップが前記音響孔を覆うようにして前記第１の部材に実装されていることを特徴としている。かかる第１のマイクロフォンによれば、実装面積の小さなマイクロフォンを製作することができ、またパッケージ内の空間がマイクチップのバックチャンバとなるので、マイクチップの感度が向上する。

本発明に係る第２のマイクロフォンは、上記マイクロフォンにおいて、前記マイクチップと重なり合わないようにして前記第１の部材に音響孔が開口されていることを特徴としている。また、本発明に係る第３のマイクロフォンは、上記マイクロフォンにおいて、前記回路素子と重なり合わないようにして前記第２の部材に音響孔が開口されていることを特徴としている。かかる第２及び第３のマイクロフォンによれば、実装面積の小さなマイクロフォンを製作することができる。また、これらのマイクロフォンによれば、パッケージ内の空間がマイクチップのフロントチャンバとなる。

なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。

図１（Ａ）は、本発明の実施形態１におけるマイクチップを実装したカバーの下面図である。図１（Ｂ）は、実施形態１における回路素子を実装した基板の平面図である。 図２（Ａ）は、ソルダーレジストを除去した実施形態１のカバーの下面図である。図２（Ｂ）は、ソルダーレジストを除去した実施形態１の基板の平面図である。 図３は、実施形態１のマイクロフォンの断面図であって、図１のＸ１−Ｘ１線に相当する箇所における断面を表している。 図４は、実施形態１のマイクロフォンの断面図であって、図１のＹ１−Ｙ１線に相当する箇所における断面を表している。 図５は、実施形態１のマイクロフォンの断面図であって、図１のＺ１−Ｚ１線に相当する箇所における断面を表している。 図６（Ａ）は、ボンディング用パッドの異なる形態を説明する図である。図６（Ｂ）は、ソルダーレジストを除去して示す図６（Ａ）のボンディング用パッドである。 図７（Ａ）は、ボンディング用パッドのさらに異なる形態を説明する図である。図７（Ｂ）は、ソルダーレジストを除去して示す図７（Ａ）のボンディング用パッドである。 図８（Ａ）は、異なる形態のカバーを示す下面図である。図８（Ｂ）は、異なる形態の基板を示す平面図である。 図９（Ａ）は、本発明の実施形態２におけるマイクチップを実装したカバーの下面図である。図９（Ｂ）は、実施形態２における回路素子を実装した基板の平面図である。 図１０は、実施形態２のマイクロフォンの断面図であって、図９のＸ２−Ｘ２線に相当する箇所における断面を表している。 図１１は、実施形態２のマイクロフォンの断面図であって、図９のＹ２−Ｙ２線に相当する箇所における断面を表している。 図１２（Ａ）は、本発明の実施形態３におけるマイクチップを実装したカバーの下面図である。図１２（Ｂ）は、実施形態３における回路素子を実装した基板の平面図である。 図１３（Ａ）は、本発明の実施形態４におけるマイクチップを実装したカバーの下面図である。図１３（Ｂ）は、実施形態４における回路素子を実装した基板の平面図である。 図１４（Ａ）は、ソルダーレジストを除去した実施形態４のカバーの下面図である。図１４（Ｂ）は、ソルダーレジストを除去した実施形態４の基板の平面図である。 図１５は、実施形態４のマイクロフォンの断面図であって、図１３のＸ４−Ｘ４線に相当する箇所における断面を表している。 図１６は、実施形態４のマイクロフォンの断面図であって、図１３のＹ４−Ｙ４線に相当する箇所における断面を表している。 図１７（Ａ）は、本発明の実施形態５におけるマイクチップを実装したカバーの下面図である。図１７（Ｂ）は、実施形態５における回路素子を実装した基板の平面図である。 図１８は、実施形態５のマイクロフォンの断面図であって、図１７のＸ５−Ｘ５線に相当する箇所における断面を表している。 図１９は、実施形態５のマイクロフォンの断面図であって、図１７のＹ５−Ｙ５線に相当する箇所における断面を表している。 図２０（Ａ）は、本発明の実施形態６におけるマイクチップを実装したカバーの下面図である。図２０（Ｂ）は、実施形態６における回路素子を実装した基板の平面図である。 図２１（Ａ）は、本発明の実施形態７における回路素子を実装したカバーの下面図である。図２１（Ｂ）は、実施形態７におけるマイクチップを実装した基板の平面図である。 図２２は、実施形態７のマイクロフォンの断面図であって、図２１のＸ７−Ｘ７線に相当する箇所における断面を表している。 図２３は、実施形態７のマイクロフォンの断面図であって、図２１のＹ７−Ｙ７線に相当する箇所における断面を表している。 図２４（Ａ）は、本発明の実施形態８におけるマイクチップを実装した基板の平面図である。図２４（Ｂ）は、実施形態８のマイクロフォンの断面図であって、図２４（Ａ）のＸ８−Ｘ８に相当する箇所における断面を表している。 図２５（Ａ）は、本発明の実施形態９における回路素子を実装したカバーの下面図である。図２５（Ｂ）は、実施形態９のマイクロフォンの断面図であって、図２５（Ａ）のＸ９−Ｘ９に相当する箇所における断面を表している。 図２６（Ａ）は、本発明の実施形態１０における回路素子を実装したカバーの下面図である。図２６（Ｂ）は、実施形態１０におけるマイクチップを実装した基板の平面図である。 図２７（Ａ）は、実施形態１０のマイクロフォンの断面図であって、図２６のＸ１０−Ｘ１０線に相当する箇所における断面を表している。図２７（Ｂ）は、実施形態１０のマイクロフォンの断面図であって、図２６のＹ１０−Ｙ１０線に相当する箇所における断面を表している。 図２８（Ａ）は、本発明の実施形態１１におけるマイクチップを実装した基板の平面図である。図２８（Ｂ）は、実施形態１１のマイクロフォンの断面図であって、図２８（Ａ）のＸ１１−Ｘ１１に相当する箇所における断面を表している。 図２９（Ａ）は、本発明の実施形態１２における回路素子を実装したカバーの下面図である。図２９（Ｂ）は、実施形態１２のマイクロフォンの断面図であって、図２９（Ａ）のＸ１２−Ｘ１２に相当する箇所における断面を表している。 図３０（Ａ）は、本発明の実施形態１３におけるマイクチップを実装したカバーの下面図である。図３０（Ｂ）は、実施形態１３における回路素子を実装した基板の平面図である。 図３１（Ａ）は、実施形態１３のマイクロフォンの断面図であって、図３０のＸ１３−Ｘ１３線に相当する箇所における断面を表している。図３１（Ｂ）は、実施形態１３のマイクロフォンの断面図であって、図３０のＹ１３−Ｙ１３線に相当する箇所における断面を表している。 図３２は、本発明の実施形態１４にかかるマイクロフォンの断面図である。 図３３は、本発明の実施形態１５にかかるマイクロフォンの断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。

（第１の実施形態）
図１−図４を参照して本発明の実施形態１によるトップポート型のマイクロフォン４１を説明する。マイクロフォン４１は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳマイクロフォンであって、カバー４４（第１の部材）と基板４５（第２の部材）からなるパッケージ内にマイクチップ４２（センサ）と回路素子４３を納めたものである。また、実施形態１のマイクロフォン４１は、カバー４４に音響孔５３を開口されていてトップポート型となっている。図１（Ａ）はマイクチップ４２を実装したカバー４４の下面図であり、図１（Ｂ）は回路素子４３を実装した基板４５の平面図である。図２（Ａ）はソルダーレジストを除去したカバー４４の下面図であり、図２（Ｂ）はソルダーレジストを除去した基板４５の平面図である。また、図３は、図１のＸ１−Ｘ１線に相当する箇所におけるマイクロフォン４１の断面図である。図４は、図１のＹ１−Ｙ１線に相当する箇所におけるマイクロフォン４１の断面図である。図５は、図１のＺ１−Ｚ１線に相当する箇所におけるマイクロフォン４１の断面図である。

図３−図５に示すように、カバー４４は銅貼り積層板やガラスエポキシ、セラミック、プラスチック、金属、カーボンナノチューブのうちの少なくとも１つの材料又はこれらの複合材料からなる２枚の絶縁性基板を積層することによって構成されている。絶縁性材料によって形成されたカバー４４は、マイクチップ４２を納めるための箱状をした凹部４６を備えている。凹部４６の天面、側壁面及び凹部４６を囲む側壁部下面には、そのほぼ全体に電磁シールド用の導電層４７が形成されている。また、カバー４４の天面に形成された導電層４７は、絶縁性材料の内部に延びている。

図１（Ａ）に示すように、凹部４６の外部すなわちカバー４４の下面はソルダーレジスト５２によって覆われており、カバー４４の下面にはソルダーレジスト５２から露出するようにして複数のボンディング用パッド４８（第１のボンディング用パッド）とカバー側接合部４９（第１の接合部）が設けられている。また、導電層４７の外周部はソルダーレジスト５２から露出していてグランド接合部５１となっている。

導電層４７、ボンディング用パッド４８及びカバー側接合部４９は金属膜であるが、図２（Ａ）に示すように、ボンディング用パッド４８及びカバー側接合部４９の周囲は導電層４７から分離されており、各ボンディング用パッド４８及びカバー側接合部４９は導電層４７と電気的に絶縁されている。一方、図２（Ａ）に示すように、ボンディング用パッド４８とカバー側接合部４９は、ソルダーレジスト５２の下で互いにつながっていて電気的に導通している。なお、図２（Ａ）においてハッチングを施した箇所は、金属膜が除去されていてカバー４４の絶縁性材料が露出している部分である。

マイクチップ４２はＭＥＭＳ素子（音響センサ）であり、例えばＳｉ基板の開口部に音響振動感知用の薄膜のダイアフラムを設け、ダイアフラムに対向させて天蓋状をしたバックプレートをＳｉ基板に固定したものである。そして、バックプレートに設けた固定電極膜とダイアフラム（いずれもポリシリコンからなる。）によって検知信号出力用のキャパシタが構成され、バックプレートには固定電極膜とダイアフラムの間のエアギャップに音響振動を導くための多数のアコースティックホールが開口されている。図３−図５に示すように、マイクチップ４２は、凹部４６内に納められ、接着剤によってその裏面を凹部４６の天面（導電層４７）に固定されている。また、マイクチップ４２は、カバー４４にあけられた音響孔５３に合わせて設置され、音響孔５３を覆っている。よって、マイクチップ４２は、Ｓｉ基板の開口部と音響孔５３がフロントチャンバとなり、パッケージ内の空間がバックチャンバとなるので、広いバックチャンバ容積を持つことができ、マイクチップ４２を高感度化させることができる。図１（Ａ）及び図４に示すように、マイクチップ４２の表面に設けた端子５４は、ボンディングワイヤ５０（第１のワイヤ配線）によってボンディング用パッド４８に接続されている。

図３−図５に示すように、基板４５は多層配線基板、銅貼り積層板、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、プラスチック基板、金属基板、カーボンナノチューブの基板、あるいはこれらの複合基板からなる。基板４５は、回路素子４３を納めるための箱状をした凹部６６を備えている。凹部６６の底面、側壁面及び凹部６６を囲む側壁部上面には、そのほぼ全体に電磁シールド用の導電層６７が形成されている。

図１（Ｂ）に示すように、凹部６６の外部すなわち基板４５の上面はソルダーレジスト７２によって覆われており、基板４５の下面にはソルダーレジスト５２から露出するようにして複数のボンディング用パッド６８（第２のボンディング用パッド）、ボンディング用パッド７３、７４と基板側接合部６９（第２の接合部）が設けられている。また、導電層６７の外周部はソルダーレジスト７２から露出していてグランド接合部７１となっている。ここで、ボンディング用パッド６８は、回路素子４３をマイクチップ４２に接続するためのパッドであり、ボンディング用パッド７３は回路素子４３を下面の信号入出力端子７７に接続するためのパッドであり、ボンディング用パッド７４はグランド接続用のパッドである。

導電層６７、ボンディング用パッド６８、７３、７４及び基板側接合部６９は金属膜であるが、図２（Ｂ）に示すように、ボンディング用パッド６８及び基板側接合部６９、ボンディング用パッド７３の周囲はそれぞれ導電層６７から分離されており、各ボンディング用パッド６８及び基板側接合部６９、ボンディング用パッド７３はそれぞれ導電層６７と電気的に絶縁されている。一方、図２（Ｂ）に示すように、ボンディング用パッド６８と基板側接合部６９は、ソルダーレジスト７２の下で互いにつながっていて電気的に導通している。また、ボンディング用パッド７４は導電層６７の一部であって、グランド接合部７１に導通している。なお、図２（Ｂ）においてハッチングを施した箇所は、金属膜が除去されていて基板４５の絶縁性材料が露出している部分である。

基板４５の下面にはグランド端子７５が設けられており、グランド端子７５はバイアホール７６を通じて導電層６７につながっている。したがって、回路素子４３のグランド端子８３は、バイアホール７６等を通じてグランド端子７５に導通している。また、基板４５の下面には信号入出力用の信号入出力端子７７が設けられており、信号入出力端子７７はバイアホール７８を通じてボンディング用パッド７３につながっている。したがって、回路素子４３の端子８１は、バイアホール７８等を通じて信号入出力端子７７に導通している。

回路素子４３は、ＡＳＩＣやＩＣチップ等の素子である。図３−図５に示すように、回路素子４３は、凹部６６内に納められ、接着剤によってその裏面を凹部６６の底面に固定されている。

図１（Ｂ）に示すように、回路素子４３の表面に設けたマイクチップ接続用の端子７９は、ボンディングワイヤ８０（第２のワイヤ配線）によってボンディング用パッド６８に接続されている。回路素子４３の表面に設けた信号入出力用の端子８１はボンディングワイヤ８２によってボンディング用パッド７３に接続されている。また、回路素子４３の表面に設けたグランド端子８３はボンディングワイヤ８４によってボンディング用パッド７４に接続されている。

カバー４４は、図３−図５に示すように、凹部４６を下方に向けた状態で基板４５の上面に重ねられ、導電性材料８６によって対向するカバー側接合部４９と基板側接合部６９が接合される。導電性材料８６としては、導電性接着剤やハンダ、導電性両面粘着テープ、溶接用のろう材のいずれか一つを用いてもよく、あるいはこれらのうちの複数の材料を併用してもよい。また、カバー４４の下面外周部に設けたグランド接合部５１と、基板４５の上面外周部に設けたグランド接合部７１とは、導電性材料８７によって全周にわたって接合される。導電性材料８７としては、導電性接着剤やハンダ、導電性両面粘着テープ、溶接用のろう材のいずれか一つを用いてもよく、あるいはこれらのうちの複数の材料を併用してもよい。カバー４４と基板４５を貼り合わせるために、さらに非導電性樹脂や非導電テープを併用してもよい。

この結果、マイクチップ４２及び回路素子４３は、カバー４４及び基板４５からなるパッケージ内に納められる。また、カバー４４の導電層４７は、グランド接合部５１とグランド接合部７１を導電性材料８７で接合させることによって基板４５の導電層６７と電気的に導通するので、グランド端子７５を回路基板などのアースラインに接続することによって導電層４７及び６７がグランド電位に保持され、マイクロフォン４１が外部の電磁ノイズから遮蔽される。また、導電性材料８６を介してカバー側接合部４９と基板側接合部６９が接合されているので、マイクチップ４２は、ボンディングワイヤ５０→ボンディング用パッド４８→カバー側接合部４９→導電性材料８６→基板側接合部６９→ボンディング用パッド６８→ボンディングワイヤ８０という経路を経て、回路素子４３の端子７９に接続される。

このような構造のマイクロフォン４１では、カバー４４にマイクチップ４２を実装し、基板４５に回路素子４３を実装して回路素子４３の直上に重ね合わせるようにしてマイクチップ４２を配置しているので、パッケージも底面積の小さなものを用いることが可能になる。その結果、実装面積のきわめて小さなマイクロフォン４１を作製することができる。

このマイクロフォン４１では、カバー４４の下面に設けたボンディング用パッド４８にマイクチップ４２からのボンディングワイヤ５０を接続しておき、基板４５の上面に設けたボンディング用パッド６８を回路素子４３からのボンディングワイヤ８０を接続しておき、カバー４４を基板４５に接合させる際にカバー側接合部４９と基板側接合部６９を導電性材料８６で接合させることにより、マイクチップ４２と回路素子４３を電気的に導通させている。また、このマイクロフォン４１によれば、ボンディング用パッド４８が上になるようにカバー４４をひっくり返せば、ボンディング用パッド４８がカバー４４の表面に位置するので、ワイヤーボンダーを用いて容易にボンディング用パッド４８やマイクチップ４２の端子５４にボンディングワイヤ５０を接続することができる。同様に、ボンディング用パッド６８が基板４５の上面に位置するので、ワイヤーボンダーを用いて容易にボンディング用パッド６８や回路素子４３の端子７９にボンディングワイヤ８０を接続することができる。

したがって、マイクロフォン４１にあっては、簡単な配線構造と簡単な組立方法によってカバー４４上のマイクチップ４２と基板４５上の回路素子４３を電気的に接続させることができる。また、凹部４６、６６の内部でボンディングワイヤの接続作業を行う必要がないので、ボンディングワイヤ５０、８０の結線作業が容易になるとともに、特許文献３に開示されたマイクロフォンのように凹部４６、６６内にワイヤボンド用の治具を入れるスペースが必要ないためにパッケージの底面積が大きくなることがなく、マイクロフォン４１の実装面積を小さくできる。さらに、電磁シールド用の金属膜を利用してボンディング用パッド４８、６８、カバー側接合部４９及び基板側接合部６９を形成しているので、マイクロフォン４１のコストダウンを図ることができる。さらにまた、特許文献４に開示されたマイクロフォンのようにカバー４４や基板４５の側壁部の厚みが厚くなることがなく、側壁部のためにマイクロフォン４１の実装面積が大きくなることがない。

（変形例）
実施形態１のマイクロフォン４１では、ボンディング用パッド６８、７３、７４は凹部６６の縁に接するように設けていたが、図６（Ａ）又は図７（Ａ）に示すように、ボンディング用パッド６８、７３、７４を凹部６６の縁から離間させて設けてもよい。このとき、ボンディング用パッド６８、７３、７４を構成する電極膜は、図６（Ｂ）のように凹部６６から離間していてもよく、あるいは図７（Ｂ）のようにソルダーレジスト７２の下で凹部６６の縁まで延びていてもよい。同様に、カバー４４のボンディング用パッド４８も凹部４６の縁から離間するように設けてもよい。

また、グランド接合部５１やグランド接合部７１は、カバー４４や基板４５の全周に設けられている必要はなく、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、部分的に分断されていてもよい。このとき、グランド接合部５１やグランド接合部７１を分断しているソルダーレジスト５２、７２の下に導電層４７、６７が存在していてもよく、存在していなくてもよい。

なお、これらの変形例は、実施形態１のみならず、実施形態２以降の実施形態にも適用できる。

（第２の実施形態）
つぎに、図９−図１１により実施形態２のトップポート型のマイクロフォン９１を説明する。図９（Ａ）はマイクチップ４２を実装したカバー４４の下面図であり、図９（Ｂ）は回路素子４３を実装した基板４５の平面図である。また、図１０は、図９のＸ２−Ｘ２線に相当する箇所におけるマイクロフォン９１の断面図である。図１１は、図９のＹ２−Ｙ２線に相当する箇所におけるマイクロフォン９１の断面図である。なお、本実施形態は、実施形態１とほぼ同じ構造を有しているので、同じ構造の部分には図面に実施形態１と同じ符号を付すことによって説明を省略する（実施形態３以降についても同様）。

マイクロフォン９１では、カバー４４の凹部４６内において、マイクチップ４２と重なり合わない位置に音響孔５３を開口している。したがって、マイクロフォン９１では、パッケージの内部空間がフロントチャンバとなり、Ｓｉ基板の開口部がバックチャンバとなっており、マイクチップ４２は実施形態１の場合とは反対側から到達した音響振動でダイアフラムが振動させられる。

（第３の実施形態）
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は本発明の実施形態３によるボトムポート型のマイクロフォンを説明する図であって、図１２（Ａ）はマイクチップ４２を実装したカバー４４の下面図、図１２（Ｂ）は回路素子４３を実装した基板４５の平面図である。なお、図１２のＸ３−Ｘ３線に相当する箇所における実施形態３のマイクロフォンの断面は図１０と同じであり、図１２のＹ３−Ｙ３線に相当する箇所における実施形態３のマイクロフォンの断面は図１１と同じである。

実施形態３のマイクロフォンでは、基板４５の凹部６６内において、回路素子４３と重なり合わない位置に音響孔５３を開口されていて、ボトムポート型となっている。したがって、このマイクロフォンでも、パッケージの内部空間がフロントチャンバとなり、Ｓｉ基板の開口部がバックチャンバとなっており、マイクチップ４２は実施形態１の場合とは反対側から到達した音響振動でダイアフラムが振動させられる。

（第４の実施形態）
つぎに、本発明の実施形態４によるトップポート型のマイクロフォン９２を説明する。図１３（Ａ）はマイクチップ４２を実装したカバー４４の下面図であり、図１３（Ｂ）は回路素子４３を実装した基板４５の平面図である。図１４（Ａ）はソルダーレジストを除去したカバー４４の下面図であり、図１４（Ｂ）はソルダーレジストを除去した基板４５の平面図である。また、図１５は、図１３のＸ４−Ｘ４線に相当する箇所におけるマイクロフォン９２の断面図である。図１６は、図１３のＹ４−Ｙ４線に相当する箇所におけるマイクロフォン９２の断面図である。

実施形態４のマイクロフォン９２は、凹部６６のない平板状の基板４５を用いている。マイクチップ４２を実装したカバー４４については、実施形態１の場合と同じ構造を有している。図１４（Ｂ）に示すように、基板４５の上面には平板状の金属膜が設けられており、この金属膜を部分的に除去することによって導電層６７、ボンディング用パッド６８及び基板側接合部６９を形成するための領域、及びボンディング用パッド７３、７４を形成されている。そして、基板４５の上面をソルダーレジスト７２で額縁状に覆うことにより、図１３（Ｂ）に示すように、外周部にグランド接合部７１を形成するとともに内側に回路素子４３を実装するための領域を形成している。また、ソルダーレジスト７２から露出させることによってボンディング用パッド６８、基板側接合部６９及びボンディング用パッド７３、７４を形成している。

カバー４４と基板４５を重ね合わせたマイクロフォン９２では、図１５及び図１６に示すように、基板４５の上面で導電性材料８７によってグランド接合部５１とグランド接合部７１が接合される。また、基板４５の上面で導電性材料８６によってカバー側接合部４９と基板側接合部６９が接合され、マイクチップ４２と回路素子４３が接続される。このマイクロフォン９２では、パッケージ内の空間がマイクチップ４２のバックチャンバとなる。

（第５の実施形態）
図１７−図１９は、本発明の実施形態５によるトップポート型のマイクロフォン９３を説明する。図１７（Ａ）はマイクチップ４２を実装したカバー４４の下面図であり、図１７（Ｂ）は回路素子４３を実装した基板４５の平面図である。図１８は、図１７のＸ５−Ｘ５線に相当する箇所におけるマイクロフォン９３の断面図である。図１９は、図１７のＹ５−Ｙ５線に相当する箇所におけるマイクロフォン９３の断面図である。

このマイクロフォン９３は、平板状の基板４５と凹部４６を有するカバー４４からなるパッケージ内に回路素子４３とマイクチップ４２を納め、回路素子４３の直上にマイクチップ４２を配置したものである。音響孔５３は、マイクチップ４２と重なり合わない位置においてカバー４４の凹部４６内に設けている。よって、パッケージ内の空間は、マイクチップ４２のフロントチャンバとなる。

（第６の実施形態）
図２０は本発明の実施形態６によるボトムポート型のマイクロフォンを説明する図であって、図２０（Ａ）はマイクチップ４２を実装したカバー４４の下面図であり、図２０（Ｂ）は回路素子４３を実装した基板４５の平面図である。なお、図２０のＸ６−Ｘ６線に相当する箇所における実施形態６のマイクロフォンの断面は図１８と同じであり、図２０のＹ６−Ｙ６線に相当する箇所における実施形態６のマイクロフォンの断面は図１９と同じである。

このマイクロフォンは、平板状の基板４５と凹部４６を有するカバー４４からなるパッケージ内に回路素子４３とマイクチップ４２を納め、回路素子４３の直上にマイクチップ４２を配置したものである。音響孔５３は、回路素子４３と重なり合わない位置において基板４５に設けている。よって、パッケージ内の空間は、マイクチップ４２のフロントチャンバとなる。

（第７の実施形態）
図２１−図２３を参照して本発明の実施形態７によるボトムポート型のマイクロフォン９４を説明する。図２１（Ａ）は回路素子４３を実装したカバー４４（回路素子４３がカバー４４に実装されている場合には、カバー４４が第２の部材に相当する。）の下面図であり、図２１（Ｂ）はマイクチップ４２を実装した基板４５（マイクチップ４２が基板４５に実装されている場合には、基板４５が第１の部材に相当する。）の平面図である。図２２は、図２１のＸ７−Ｘ７線に相当する箇所におけるマイクロフォン９４の断面図である。図２３は、図２１のＹ７−Ｙ７線に相当する箇所におけるマイクロフォン９４の断面図である。

このマイクロフォン９４では、カバー４４に回路素子４３を実装し、基板４５にマイクチップ４２を実装してあり、マイクチップ４２の直上に回路素子４３が配置されている。

図２１（Ａ）に示すように、カバー４４の側壁部下面には、回路素子４３と接続するためのボンディング用パッド６８、７３、７４及び基板側接合部６９が設けられている。回路素子４３の端子７９はボンディングワイヤ８０によってボンディング用パッド６８と接続されており、端子８１はボンディングワイヤ８２によってボンディング用パッド７３と接続されており、グランド端子８３はボンディングワイヤ８４によってボンディング用パッド７４と接続されている。また、図２１（Ｂ）に示すように、基板４５の側壁部上面にはマイクチップ４２と接続するためのボンディング用パッド４８及びカバー側接合部４９が設けられている。マイクチップ４２の端子５４はボンディングワイヤ５０によってボンディング用パッド４８に接続されている。

カバー４４と基板４５は、図２２及び図２３に示すように、上下に重ね合わせて導電性材料８７によりグランド接合部５１とグランド接合部７１を接合されている。また、カバー４４の基板側接合部６９と基板４５のカバー側接合部４９を導電性材料８６で接合することにより、回路素子４３とマイクチップ４２が接続されている。音響孔５３は、マイクチップ４２の開口部と一致させて基板４５に開口されていてボトムポート型となっており、パッケージ内の空間はマイクチップ４２のバックチャンバとなっている。

（第８の実施形態）
本発明の実施形態８によるマイクロフォン９５は、ボトムポート型のマイクロフォンにおいて、音響孔５３をマイクチップ４２の近傍に設けたものである。図２４（Ａ）は、マイクロフォン９５におけるマイクチップ４２を実装した基板４５の平面図であり、図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）のＸ８−Ｘ８線に相当する箇所におけるマイクロフォン９５の断面図である。

マイクロフォン９５では、基板４５の凹部６６内にマイクチップ４２が実装されており、凹部６６内のマイクチップ４２と重なり合わない位置に音響孔５３を開口している。したがって、このマイクロフォン９５はボトムポート型となっており、しかも、パッケージ内の空間がマイクチップ４２のフロントチャンバとなっている。

（第９の実施形態）
本発明の実施形態９によるマイクロフォン９６は、トップポート型のマイクロフォンにおいて、音響孔５３を回路素子４３の近傍に設けたものである。図２５（Ａ）は、マイクロフォン９６における回路素子４３を実装したカバー４４の下面図であり、図２５（Ｂ）は図２５（Ａ）のＸ９−Ｘ９線に相当する箇所におけるマイクロフォン９６の断面図である。

マイクロフォン９６では、カバー４４の凹部４６内に回路素子４３が実装されており、凹部４６内の回路素子４３と重なり合わない位置に音響孔５３を開口している。また、マイクチップ４２は基板４５の上面に実装されている。したがって、このマイクロフォン９６はトップポート型となっており、しかも、パッケージ内の空間がマイクチップ４２のフロントチャンバとなっている。

（第１０の実施形態）
つぎに、本発明の実施形態１０によるマイクロフォン９７を説明する。図２６（Ａ）は回路素子４３を実装したカバー４４の下面図であり、図２６（Ｂ）はマイクチップ４２を実装した基板４５の平面図である。図２７（Ａ）は、図２６のＸ１０−Ｘ１０線に相当する箇所におけるマイクロフォン９７の断面図である。図２７（Ｂ）は、図２６のＹ１０−Ｙ１０線に相当する箇所におけるマイクロフォン９７の断面図である。

マイクロフォン９７にあっては、カバー４４の凹部４６内に回路素子４３を実装してあり、平板状をした基板４５の上面にマイクチップ４２を実装し、マイクチップ４２と重なる位置において基板４５に音響孔５３を開口している。また、ボンディングワイヤ８０を介して回路素子４３とボンディング用パッド６８を接続し、ボンディングワイヤ５０を介してマイクチップ４２とボンディング用パッド４８を接続し、導電性材料８６によって基板側接合部６９とカバー側接合部４９を接合してあり、これによって回路素子４３とマイクチップ４２が接続されている。また、このマイクロフォン９７は、マイクチップ４２の下面に音響孔５３が開口しているので、ボトムポート型となっており、パッケージ内の空間がバックチャンバとなっている。

（第１１の実施形態）
図２８は本発明の実施形態１１によるマイクロフォン９８を説明する図である。図２８（Ａ）はマイクチップ４２を実装した基板４５の平面図であり、図２８（Ｂ）は図２８（Ａ）のＸ１１−Ｘ１１線に相当する箇所におけるマイクロフォン９８の断面図である。

このマイクロフォン９８では、平板状をした基板４５の上面にマイクチップ４２を実装してあり、マイクチップ４２に隣接する位置において基板４５に音響孔５３を開口している。したがって、マイクロフォン９８はボトムポート型となっており、パッケージ内の空間はフロントチャンバとなっている。

（第１２の実施形態）
図２９は本発明の実施形態１２によるマイクロフォン９９を説明する図である。図２９（Ａ）は回路素子４３を実装したカバー４４の下面図であり、図２９（Ｂ）は図２９（Ａ）のＸ１２−Ｘ１２線に相当する箇所におけるマイクロフォン９９の断面図である。

このマイクロフォン９９では、平板状をした基板４５の上面にマイクチップ４２を実装している。また、カバー４４の凹部４６内に回路素子４３を実装し、回路素子４３に隣接する位置において凹部４６内に音響孔５３を開口している。したがって、マイクロフォン９９はトップポート型となっており、パッケージ内の空間はフロントチャンバとなっている。

（第１３の実施形態）
つぎに、本発明の実施形態１３によるマイクロフォン１００を説明する。図３０（Ａ）はマイクチップ４２を実装したカバー４４の下面図であり、図３０（Ｂ）は回路素子４３を実装した基板４５の平面図である。図３１（Ａ）は、図３０のＸ１３−Ｘ１３線に相当する箇所におけるマイクロフォン１００の断面図である。図３１（Ｂ）は、図３０のＹ１３−Ｙ１３線に相当する箇所におけるマイクロフォン１００の断面図である。

マイクロフォン１００では、カバー４４に実装されたマイクチップ４２の端子５４にボンディングワイヤ５０の一端を接続し、ボンディングワイヤ５０の他端をカバー４４のボンディング用パッド４８に接続している。また、基板４５に実装された回路素子４３の端子７９にボンディングワイヤ８０の一端を接続し、ボンディングワイヤ８０の他端を基板４５のボンディング用パッド６８に接続している。そして、図３１（Ａ）及び図３１（Ｂ）に示すように、カバー４４のボンディング用パッド４８と基板４５のボンディング用パッド６８を導電性材料８６によって直接接合し、それによってマイクチップ４２と回路素子４３を接続している。よって、実施形態１３では、カバー側接合部４９や基板側接合部６９は設けられていない。

（第１４の実施形態）
図３２は本発明の実施形態１４によるマイクロフォン１０１を示す断面図である。この実施形態では、ボンディングワイヤ５０を接続するボンディング用パッド４８と対向する領域及びその近傍で、基板４５の表面を除去して凹所８８を設けている。したがって、ボンディングワイヤ５０が基板４５に接触しにくくなる。同様に、ボンディングワイヤ８０を接続するボンディング用パッド６８と対向する領域及びその近傍で、カバー４４の表面を除去して凹所（図示せず）を設けている。したがって、ボンディングワイヤ８０がカバー４４に接触しにくくなっている。

たとえばボンディングワイヤ５０が基板４５に接触したとしても、基板４５の表面がソルダーレジスト７２で覆われていれば短絡の恐れはない。しかし、基板４５に当たることによってボンディングワイヤ５０が曲がったり、変形したりすると、ボンディングワイヤ５０が導電層４７などに接触する恐れがある。そのため、この実施形態では、基板４５に凹所８８を設けることによってボンディングワイヤ５０が基板４５に接触するのを防止している。ボンディングワイヤ８０についても同様である。

なお、図３２ではカバー４４にマイクチップ４２を実装したマイクロフォンを示しているが、実施形態１４はカバー４４に回路素子４３を実装したものにも適用することができる。

（第１５の実施形態）
図３３は本発明の実施形態１５によるマイクロフォン１０２を示す断面図である。この実施形態では、ボンディングワイヤ５０の通過領域においてカバー４４の側壁部の角を削除して切欠部８９を設けている。よって、ボンディングワイヤ５０がカバー４４の導電層４７などに接触して短絡を起こしにくくなる。

また、同様に、ボンディングワイヤ８０の通過領域において基板４５の側壁部の角を削除して切欠部を設けてもよい。

なお、図３３ではカバー４４にマイクチップ４２を実装したマイクロフォンを示しているが、実施形態１５はカバー４４に回路素子４３を実装したものにも適用することができる。

４１、９１−１０２ マイクロフォン
４２ マイクチップ
４３ 回路素子
４４ カバー
４５ 基板
４６、６６ 凹部
４７、６７ 導電層
４８、６８、７３、７４ ボンディング用パッド
４９ カバー側接合部
５０、８０、８２、８４ ボンディングワイヤ
５１、７１ グランド接合部
５２、７２ ソルダーレジスト
５３ 音響孔
６９ 基板側接合部
８６、８７ 導電性材料

Claims (3)

1. 少なくとも一方に凹部を形成された第１の部材及び第２の部材からなるパッケージと、
   前記第１の部材の内面に実装されたマイクチップと、
   前記第２の部材の内面に実装された回路素子とを備えた半導体装置であって、
   前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記マイクチップと前記回路素子が互いに、前記パッケージの底面に垂直な上方向又は下方向に位置するように、重なり合っており、
   前記第１の部材の表面に第１のボンディング用パッドと前記第１のボンディング用パッドに導通した第１の接合部とを設け、前記マイクチップと前記第１のボンディング用パッドとを第１のワイヤ配線によって接続し、
   前記第２の部材の表面に第２のボンディング用パッドと前記第２のボンディング用パッドに導通した第２の接合部とを設け、前記回路素子と前記第２のボンディング用パッドとを第２のワイヤ配線によって接続し、
   前記第１の部材と前記第２の部材を接合させてパッケージを形成する際に、前記第１の接合部と前記第２の接合部とを導電性材料で接合させたマイクロフォンであって、
   前記第１の部材に音響孔が開口され、前記マイクチップが前記音響孔を覆うようにして前記第１の部材に実装されていることを特徴とするマイクロフォン。
2. 少なくとも一方に凹部を形成された第１の部材及び第２の部材からなるパッケージと、
   前記第１の部材の内面に実装されたマイクチップと、
   前記第２の部材の内面に実装された回路素子とを備えた半導体装置であって、
   前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記マイクチップと前記回路素子が互いに、前記パッケージの底面に垂直な上方向又は下方向に位置するように、重なり合っており、
   前記第１の部材の表面に第１のボンディング用パッドと前記第１のボンディング用パッドに導通した第１の接合部とを設け、前記マイクチップと前記第１のボンディング用パッドとを第１のワイヤ配線によって接続し、
   前記第２の部材の表面に第２のボンディング用パッドと前記第２のボンディング用パッドに導通した第２の接合部とを設け、前記回路素子と前記第２のボンディング用パッドとを第２のワイヤ配線によって接続し、
   前記第１の部材と前記第２の部材を接合させてパッケージを形成する際に、前記第１の接合部と前記第２の接合部とを導電性材料で接合させたマイクロフォンであって、
   前記マイクチップと重なり合わないようにして前記第１の部材に音響孔が開口されていることを特徴とするマイクロフォン。
3. 少なくとも一方に凹部を形成された第１の部材及び第２の部材からなるパッケージと、
   前記第１の部材の内面に実装されたマイクチップと、
   前記第２の部材の内面に実装された回路素子とを備えた半導体装置であって、
   前記パッケージの底面に垂直な方向から見たとき、前記マイクチップと前記回路素子が互いに、前記パッケージの底面に垂直な上方向又は下方向に位置するように、重なり合っており、
   前記第１の部材の表面に第１のボンディング用パッドと前記第１のボンディング用パッドに導通した第１の接合部とを設け、前記マイクチップと前記第１のボンディング用パッドとを第１のワイヤ配線によって接続し、
   前記第２の部材の表面に第２のボンディング用パッドと前記第２のボンディング用パッドに導通した第２の接合部とを設け、前記回路素子と前記第２のボンディング用パッドとを第２のワイヤ配線によって接続し、
   前記第１の部材と前記第２の部材を接合させてパッケージを形成する際に、前記第１の接合部と前記第２の接合部とを導電性材料で接合させたマイクロフォンであって、
   前記回路素子と重なり合わないようにして前記第２の部材に音響孔が開口されていることを特徴とするマイクロフォン。

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