JP6180474B2

JP6180474B2 - トップポート型マイクロエレクトロメカニカルシステムマイクロフォン

Info

Publication number: JP6180474B2
Application number: JP2015155683A
Authority: JP
Inventors: ジンミンワン，; ジーロンリュウ，
Original assignee: シャンドンゲットトップアコースティックカンパニー，リミテッド
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: CN104219612B; JP2016072959A; CN104219612A

Description

関連出願の相互参照
本出願は、マイクロフォンの技術分野、とくに高い信号対雑音比を実現するトップポート型マイクロエレクトロメカニカルシステムマイクロフォンに関する。

マイクロエレクトロメカニカルシステムマイクロフォンは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（以下ではＭＥＭＳと略す）技術に基づいて製造されたマイクロフォンである。従来の技術では、トップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンが一般的である。図１は、従来技術におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。

図１に示されているように、トップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンは、ＭＥＭＳチップ２’、特定用途向け集積回路（以下ではＡＳＩＣと略す）チップ３’を含み、ＭＥＭＳチップ２’とＡＳＩＣチップ３’はいずれも回路基板１’上に配置され、回路基板１’の底部にはボンディングパッドが設けられ、そしてＭＥＭＳチップ２’、ＡＳＩＣチップ３’、回路基板１’は金属線４’を介して接続される。サウンドホール５’はハウジング６’に配置され、ＭＥＭＳチップ２’の外面とハウジング６’と回路基板１’により囲まれた空間はフロントチャンバー１１’と呼ばれ、ＭＥＭＳチップ２’の底部に位置する空洞はバックチャンバー２１’と呼ばれる。トップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造は、信号対雑音比（ＳＮ比）の大きさを左右する。ＳＮ比とは、増幅器から出力される信号の電力（パワー）と、それと同時に増幅器から出力される雑音の電力の比のことであり、ＳＮ比が高いほどデバイスが発する雑音は少ない。ＳＮ比が高いことは、信号に混在する雑音が殆どないことを意味し、音声再生時の音質が高いことを意味する。

ＳＮ比は、バックチャンバーの大きさと関係しており、バックチャンバーが大きいほどＳＮ比は高くなる。トップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンのバックチャンバーは、ＭＥＭＳチップ２’の底部の空洞に制限されており、フロントチャンバーはバックチャンバーよりもはるかに大きい。そのためトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンで、高いＳＮ比を実現することは困難である。

それゆえ、従来からあるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンのＳＮ比を向上させることが必要である。

本願の取り組む技術課題は、バックチャンバーの体積をより拡大し、高ＳＮ比を実現するトップポート型マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）マイクロフォンを提供することである。

上記目標を実現するために、本願では、ＭＥＭＳチップと特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）チップの両方が、ハウジングと回路基板によって形成された空間の内部に配置され、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップが金属線で接続された、トップポート型マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）マイクロフォンが提供される。ＭＥＭＳチップはハウジング頂部の内壁に固定され、バックチャンバーは、ＭＥＭＳチップの外側と、ハウジングと回路基板で囲まれている。サウンドホールは、ハウジング上の、ＭＥＭＳチップの内側に対向する部分に設けられ、フロントチャンバーは、サウンドホールとＭＥＭＳチップの内側の間に形成される。また、ハウジングに固定された上端と、ボンディングパッドを有し回路基板に固定された下端を有する導電接続部材が設けられ、導電接続部材は金属線を介してＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップとを導電接続するよう構成されている。

好ましくは、ハウジングと回路基板は、空間を形成するためにシーラントにより密封される。

好ましくは、ＡＳＩＣチップは、ハウジング頂部の内壁に固定される。

好ましくは、導電接続部材は、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップの同じ側に配置される。

好ましくは、ＡＳＩＣチップは回路基板上に固定される。

好ましくは、導電接続部材は、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップとの間に配置される。

好ましくは、導電接続部材の上端は固定接着材によってハウジングに接着され、導電接続部材の下端にあるボンディングパッドは回路基板に溶接される、または固定接着材で回路基板に接着される。

好ましくは、ＭＥＭＳチップの底部は固定接着材によってハウジングに接着され、ＡＳＩＣチップの底部は固定接着材でハウジングまたは回路基板に接着される。

好ましくは、導電接続部材本体の底部は段差形状になっており、導電接続部材の上端は固定接着材によってハウジングに接着され、導電接続部材の下端にあるボンディングパッドは回路基板に溶接される、または固定接着材で回路基板に接着される。

さらに好ましくは、ＡＳＩＣチップは導電接続部材の本体に固定される。

上の記述及び運用に基づくと、本願の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンでは、第一に、ＭＥＭＳチップがハウジングに固定され、サウンドホールは、ハウジング上のＭＥＭＳチップの内側に対向する部分に配置され、フロントチャンバーがＭＥＭＳチップの内側とハウジングとの間に形成され、バックチャンバーはＭＥＭＳチップの外側とハウジングと回路ボードによって囲まれ、これによりバックチャンバーの体積が、従来技術に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンのバックチャンバーの体積よりも明らかに増加し、よって本願のトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンのＳＮ比が増加する。これにより高いＳＮ比を持つＭＥＭＳ型マイクロフォンを提供することができる。第二に、ハウジングと回路基板により形成される密閉された空間の中に導電接続部材が設けられ、導電接続部材の一端がハウジングに固定され、導電接続部材のもう一方の端部が回路基板に固定され、これにより、支持効果と、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップと回路基板との間の導電接続を可能にする効果を有する。導電接続部材は、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップとを回路基板に導電接続するよう構成されており、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップの相対的な位置は柔軟に決められてよく、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップとが導電接続されるようにするために、導電接続部材の位置には柔軟性がある。たとえば、導電接続部材はＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップの同じ側に配置されてもよいし、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップの間に配置されてもよい。

本願の特徴及び技術的利点は、図面と以下の実施形態の説明により明らかになり、また容易に理解できるであろう。
図１は、従来技術におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図２は、本願の一実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図３は、本願の別の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図４は、本願の第３の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図５は、本願の第４の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図６は、本願の第５の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。

ＭＥＭＳマイクロフォン１００’の参照番号：
１’ プリント回路基板，２’ ＭＥＭＳチップ，
３’ ＡＳＩＣチップ，４’ 金線，
５’ サウンドホール，６’ ハウジング，
７’ ボンディングパッド，１１’ フロントチャンバー，
２１’ バックチャンバー；
ＭＥＭＳマイクロフォン１００の参照番号：
１回路基板，２ＭＥＭＳチップ，
３ＡＳＩＣチップ，４金属線，
５サウンドホール，６ハウジング，
７導電接続部材，８固定接着材，
９シーラント，１０バックチャンバー，
２０フロントチャンバー

本願の目的、特徴、利点をより明らかにし、かつ容易に理解できるようにするために、以下では図面及び以降の実施例とともに本願が詳細に説明される。

図２は、本願の一実施形態に係るトップポート型マイクロエレクトロメカニカルシステム（以下、ＭＥＭＳと略す）マイクロフォンの構造を示す概観図である。図２に示されているように、トップポート型ＭＥＭＳマイクロフォン１００は、回路基板１、ＭＥＭＳチップ２、特定用途向け集積回路（以下、ＡＳＩＣと略す）チップ３、金属線４、サウンドホール５、ハウジング６、導電接続部材７、そして固定接着材８を含む。

ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３は、ハウジング６と回路基板１により形成されている空間内に配置される。好ましくは、ハウジング６と回路基板１は、空間を形成するためにシーラントにより密封される。本実施形態では、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３はいずれも、ハウジング６に固定される。好ましくは、ＭＥＭＳチップ２の底部は固定接着材８でハウジング６に接着され、ＡＳＩＣチップ３の底部は固定接着材８でハウジング６に接着される。ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３は、金属線４を介して接続される。本実施形態では、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３は、金線を介して接続される。

ＭＥＭＳチップ２は、ハウジング６頂部の内壁に固定され、ＭＥＭＳチップ２の底部は固定接着材８でハウジング６に接着される。ＭＥＭＳチップ２の外側と、ハウジング６と回路基板１で囲まれた空間は、バックチャンバー１０と呼ばれる。

ハウジング６の、ＭＥＭＳチップ２の内側に対向する部分に、サウンドホール５が開けられており、サウンドホール５はＭＥＭＳチップ２の内側の空間に対向している。そして、サウンドホール５とＭＥＭＳチップ２の内側の間の空間のことは、フロントチャンバー２０と呼ばれる。

ハウジング６と回路基板１により形成される密閉された空間内で、導電接続部材７の上端はハウジング６に固定され、導電接続部材７の下端にはボンディングパッド７１が設けられる。導電接続部材７は固定接着材８によって回路基板１に固定的に接着される、あるいは回路基板１に溶接されてもよく、これにより支持効果と導電接続の効果とを有する。導電接続部材７は、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３とを金属線４を介して回路基板１に導電接続することができる。ＡＳＩＣチップの導電接続部材７に近い側が、金属線４を介して回路基板１に接続される。もしＡＳＩＣチップのうち、導電接続部材７から遠くＭＥＭＳチップに近い部分が、金属線４を介して導電接続部材７に接続されていると、回路短絡現象が発生しやすくなる。

本実施例では、ＭＥＭＳチップ２の底部は固定接着材８でハウジング６に接着され、ＡＳＩＣチップ３の底部は固定接着材８でハウジングに接着され、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３は金属線４を介して接続され、ＡＳＩＣチップ３はシーラント９で覆われることで封入される。導電接続部材７は、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３の同じ側にあり、導電接続部材７の上端は固定接着材８によってハウジング６に接着され、導電接続部材７の下端にあるボンディングパッド７１は金属線４を介してＡＳＩＣチップ３に導電接続されるとともに、固定接着材８によって回路基板１に接着される。

図３は、本願の別の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図３におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンと図２におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンとの主な違いは、図３では、ＭＥＭＳチップ２の底部は固定接着材８によってハウジング６に接着され、ＡＳＩＣチップ３の底部は固定接着材８によって回路基板１に接着され、導電接続部材７はＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３の間に設けられる。導電接続部材７の上端は固定接着材８によってハウジング６に接着され、導電接続部材７の底部にあるボンディングパッド７１は固定接着材８によって回路基板１に接着される。２本の金属線４が、それぞれボンディングパッド７１の両側から延びており、一方の金属線４はＭＥＭＳチップ２に接続され、もう一方の金属線４はＡＳＩＣチップ３に接続される。

図４は、本願の第３の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図４におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンと図２におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンとの主な違いは、図４では、ハウジング６と回路基板１により形成される密閉された空間において、導電接続部材７の底部は段差形状になっている。ＭＥＭＳチップ２は金属線４を介して導電接続部材７の段差形状部分の上部（突出部という）に接続される。導電接続部材７の段差形状部分の下部（凹陥部という）は、ボンディングパッド７１に接続される下端を有し、ボンディングパッド７１は固定接着材８によって回路基板１に接着される。導電接続部材７の上端はハウジング６に固定され、導電接続部材７の下端にはボンディングパッド７１が設けられ、ボンディングパッド７１は固定接着材８によって回路基板１に接着される、あるいは導電接続部材７の下端が回路基板１に溶接または固定接着材８で接着され、これにより支持効果と導電接続の効果とを有する。導電接続部材７は、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３とを金属線４を介して回路基板１に導電接続することができる。

図５は、本願の第４の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図５におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンと図２におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンとの主な違いは、図５では、ハウジング６と回路基板１により形成される密閉された空間において、ＭＥＭＳチップ２の底部は固定接着材８によってハウジング６に接着され、ＡＳＩＣチップ３の底部は固定接着材８によって回路基板１に接着され、ＭＥＭＳチップ２はＡＳＩＣチップ３の上方に位置する。導電接続部材７は、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３の同じ側にあり、導電接続部材７の上端はハウジング６に固定され、導電接続部材７の下端にはボンディングパッド７１が設けられ、ボンディングパッド７１は固定接着材８によって回路基板１に固定接着されるか、あるいは導電接続部材７の下端が回路基板１に溶接または固定接着材８で接着され、これにより支持効果と導電接続の効果とを有する。導電接続部材７の底部は段差形状になっており、ＭＥＭＳチップ２は金属線４を介して導電接続部材７の段差形状部分の上部（突出部という）に接続される。導電接続部材７の段差形状部分の下部（凹陥部という）は、ボンディングパッド７１に接続される下端を有し、ボンディングパッド７１は固定接着材８によって回路基板１に接着される。１本の金属線４がボンディングパッド７１から延びており、ＡＳＩＣチップ３の端部と導電接続部材７のボンディングパッド７１とを導電接続する。またＡＳＩＣチップ３のもう一方の端部から１本の金属線４が延びており、回路基板１と接続されている。導電接続部材７は、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３とを金属線４を介して回路基板１に導電接続することができる。

図６は、本願の第５の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示す概観図である。図６におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンと図２におけるトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンとの主な違いは、図６では、ハウジング６と回路基板１により形成される密閉された空間内にＬ字型の導電接続部材７があり、Ｌ字型の一辺に相当する導電接続部材７の部分は、固定接着材８によってハウジング６に固定的に接着される面と、取付け場所を提供する面とを有し、この取付け場所にはＡＳＩＣチップ３が固定接着材８によって導電接続部材７に固定的に接着される。ＭＥＭチップ２は金属線４を介してＡＳＩＣチップ３に接続され、ＡＳＩＣチップ３はシーラント９で覆われることで封入される。Ｌ字型のもう一方の辺に相当する導電接続部材７の別の部分は、段差形状の底部を有する。ＡＳＩＣチップ３は金属線４を介して導電接続部材７の段差形状部分の上部（突出部という）に接続される。導電接続部材７の段差形状部分の下部（凹陥部という）は、ボンディングパッド７１に接続される下端を有し、ボンディングパッド７１は固定接着材８によって回路基板１に固定的に接着される。導電接続部材７の上端はハウジング６に固定され、導電接続部材７の下端にはボンディングパッド７１が設けられ、ボンディングパッド７１は固定接着材８によって回路基板１に固定的に接着されるか、導電接続部材７の下端が回路基板１に溶接または固定接着材８で接着され、これにより支持効果と導電接続の効果とを有する。導電接続部材７は、ＭＥＭＳチップ２とＡＳＩＣチップ３とを金属線４を介して回路基板１に導電接続することができる。

本願の実施形態に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンでは、第一に、ＭＥＭＳチップがハウジングに固定され、サウンドホールは、ハウジング上のＭＥＭＳチップの内側に対向する部分に配置される。またフロントチャンバーがＭＥＭＳチップの内側とハウジングとの間に形成され、バックチャンバーはＭＥＭＳチップの外側とハウジングと回路ボードによって囲まれる。これによりバックチャンバーの体積が、従来技術に係るトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンのバックチャンバーの体積よりも明らかに増加し、本願のトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォンのＳＮ比が増加する。これにより高いＳＮ比を持つＭＥＭＳ型マイクロフォンを提供することができる。第二に、ハウジングと回路基板により形成される密閉された空間の中に導電接続部材が設けられ、導電接続部材の一端がハウジングに固定され、導電接続部材のもう一方の端部が回路基板に固定され、これにより、支持効果と、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップと回路基板との間の導電接続を可能にする効果を有する。導電接続部材は、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップとを回路基板に導電接続するよう構成されており、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップの相対的な位置は柔軟に決められてよい。そしてＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップとが導電接続されるようにするために、導電接続部材の位置には柔軟性がある。たとえば、導電接続部材はＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップの同じ側に配置されてもよいし、ＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップの間に配置されてもよい。

ここで記述した実施形態は、本願の好適な実施形態に過ぎず、本願の範囲がこれに限定されるものではない。本願の技術分野に属する当業者によってなされる、様々な変形物や置換物は、本願の範囲に属する物である。それ故、本願の範囲は請求項によって定められる。

Claims

トップポート型マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）マイクロフォンであって、
ハウジングと回路基板によって形成された空間の内部に配置されたＭＥＭＳチップ及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）チップを含み、前記ＭＥＭＳチップと前記ＡＳＩＣチップは金属線を介して接続されており、
前記ＭＥＭＳチップは前記ハウジング頂部の内壁に固定され、バックチャンバーは前記ＭＥＭＳチップの外側と前記ハウジングと前記回路基板で囲まれており、
サウンドホールが、前記ハウジングの、前記ＭＥＭＳチップの内側に対向する部分に設けられ、フロントチャンバーが、前記サウンドホールと前記ＭＥＭＳチップの内側の間に形成され、
前記ＡＳＩＣチップが、前記ハウジング頂部の内壁に固定され、
前記ハウジングと前記回路基板によって形成された前記空間の内部に、前記ハウジングに固定された上端と、ボンディングパッドが設けられ回路基板に固定された下端とを有する導電接続部材が設けられ、導電接続部材は金属線を介してＭＥＭＳチップとＡＳＩＣチップとを導電接続するよう構成されている、
トップポート型マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）マイクロフォン。
空間を形成するために、前記ハウジングと前記回路基板がシーラントにより密封されている、
請求項１に記載のトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォン。
前記導電接続部材は、前記ＭＥＭＳチップと前記ＡＳＩＣチップの同じ側に配置されている、
請求項１に記載のトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォン。
前記導電接続部材の上端は固定接着材によって前記ハウジングに固定され、前記導電接続部材の下端にある前記ボンディングパッドは前記回路基板に溶接、または前記固定接着材で前記回路基板に接着されている、
請求項１または３に記載のトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォン。
前記ＭＥＭＳチップの底部は固定接着材によって前記ハウジングに接着され、前記ＡＳＩＣチップの底部は前記固定接着材で前記ハウジングまたは前記回路基板に接着されている、
請求項１に記載のトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォン。
前記導電接続部材の本体の底部は段差形状になっており、前記導電接続部材の上端は固定接着材によって前記ハウジングに接着され、前記導電接続部材の下端にある前記ボンディングパッドは前記回路基板に溶接、または前記固定接着材で前記回路基板に接着されている、
請求項１または３に記載のトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォン。
前記ＡＳＩＣチップは、前記導電接続部材の本体に固定されている、
請求項６に記載のトップポート型ＭＥＭＳマイクロフォン。