JP6311376B2 - マイクロフォン - Google Patents

Description

本発明は、ＭＥＭＳ音響トランスデューサを筐体内に収容したマイクロフォンに関する。

小型なマイクロフォンとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical Systems）技術を利用して製造されたＭＥＭＳ音響トランスデューサ（以下、ＭＥＭＳチップと表記する）を筐体内に収容したマイクロフォン（以下、ＭＥＭＳマイクと表記する）が知られている。

まず、図１Ａ及び図１Ｂを用いて、一般的なＭＥＭＳマイクの構成を説明する。尚、図１Ａに示したＭＥＭＳマイク（例えば、特許文献１参照）、図１Ｂに示したＭＥＭＳマイクは、それぞれ、トップポート型のＭＥＭＳマイク、ボトムポート型のＭＥＭＳマイク等と称されているものである。

図１Ａ及び図１Ｂに示してあるように、一般的なＭＥＭＳマイクは、基板３１とカバー３２とからなる筐体３０の基板３１上に、ＭＥＭＳチップ（ＭＥＭＳ音響トランスデューサ）４０とＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）４５とを並べて配置
した構成を有している。

ＭＥＭＳチップ４０は、ＭＥＭＳ技術を利用して製造された音響トランスデューサ（コンデンサ型マイクロフォン）である。ＡＳＩＣ４５は、ＭＥＭＳチップの出力を増幅する集積回路（ＭＥＭＳチップの固定電極・可動電極間に直流電圧をかけ、ＭＥＭＳチップの静電容量の変化を、それに比例した電圧の変化として取り出す集積回路）である。

図１Ａ及び図１Ｂに示してあるように、ＭＥＭＳチップ４０は、通常、カバー３２又は基板３１に形成されている音孔３５の中心線が、ダイヤフラム４１のほぼ中心を通るように、基板１１上に配置される。

基板３１の上面、カバー３２の内面には、電磁ノイズ耐性を確保するために、電磁シールド用の導電層３３、３４が設けられている。基板３１の上面には、ＡＳＩＣ４５の複数の電極（電極パッド、端子）と接続される複数の電極も設けられている。また、基板３１の下面には、基板３１の上面の各電極と電気的に接続された複数の電極が、設けられている。

そして、一般的なＭＥＭＳマイクは、図１Ａ及び図１Ｂに示してあるように、ＭＥＭＳチップ４０とＡＳＩＣ４５との間、ＡＳＩＣ４５と基板３１上面の電極との間が、ワイヤにより接続されたデバイスとなっている。

さて、図１Ａや図１Ｂに示したようなＭＥＭＳマイクの筐体３０内の、音孔３５と連通していない側の空間は、バックチャンバと呼ばれている。このバックチャンバが狭いと、図２に模式的に示してあるように、バックチャンバ内の空気が、比較的に大きな力をダイヤフラム４１にかける空気バネとして機能する結果として、ダイヤフラム４１が振動し難くなってしまう。そして、ダイヤフラム４１が振動し難くなると、ＭＥＭＳマイクの感度が悪くなってしまうので、ＭＥＭＳマイクには、バックチャンバが広いことが望まれる。そして、ＭＥＭＳマイクには、小型であることも望まれるため、図１Ａ及び図１Ｂに示したものとは構成が異なる様々なＭＥＭＳマイクが提案されている。

例えば、バックチャンバを広くするために、図３に示したように、基板３１内に、バックチャンバとして機能させるための空洞部３１ａを設けること（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

また、ＭＥＭＳマイクを小型化するために、図４に示したように、基板３１側にＡＳＩＣ４５を設け、音孔３５が形成されているカバー３２側にＭＥＭＳチップ４０を設けること（例えば、特許文献３参照）が、提案されている。さらに、図５に示したように、開口部を設けたＡＳＩＣ４５′とＭＥＭＳチップ４０とを音孔３５部分に重ねて配置すること（例えば、特許文献４参照）が、提案されている。

米国特許第６７８１２３１号明細書 米国特許第７２４２０８９号明細書 特許第５０２９７２７号公報 特許第４９４７１９１号公報

上記したように、様々な構成のＭＥＭＳマイクが提案されているのであるが、既存のマイクロフォンは、いずれも、バックチャンバが広い（筐体サイズに対するバックチャンバ容積の割合が大きい）とは言い切れないものとなっている。

そこで、本発明の課題は、バックチャンバが広い（筐体サイズに対するバックチャンバ容積の割合が大きい）マイクロフォンを、提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のマイクロフォンは、『枠状の支持部と、可動電極としてのダイヤフラムを含む、前記支持部の一方の開口部を覆う薄膜部とを備えたＭＥＭＳ音響トランスデューサと、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの出力を増幅する集積回路と、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサ及び前記集積回路を収容する筐体であって、音孔が形成されている壁部である有音孔壁を備えた筐体と、を含み、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサが、前記筐体の前記有音孔壁の内面に、前記薄膜部側を前記有音孔壁の内面側に向けた姿勢で、前記薄膜部と前記有音孔壁との間に前記音孔により外部と連通した閉空間が形成されるように、固定されている』構成を有する。

すなわち、本発明のマイクロフォンには、“ＭＥＭＳ音響トランスデューサを、筐体の有音孔壁の内面に、薄膜部側を有音孔壁の内面側に向けた姿勢で、薄膜部と有音孔壁との間に有音孔壁に形成されている音孔により外部と連通した閉空間が形成されるように、固定する構成”が採用されている。そして、そのような構成が採用されている場合、ＭＥＭＳ音響トランスデューサの支持部の中央に存在する空洞部が、バックチャンバの一部として機能する。従って、本発明の構成を採用しておけば、バックチャンバが広いマイクロフォン、例えば、図４に示した既存のＭＥＭＳマイクとサイズがほぼ等しく、バックチャンバの容積（体積）が当該既存のＭＥＭＳマイクよりも、支持部の中央に存在する空洞部の容積分、大きなマイクロフォン、を実現できることになる。

本発明のマイクロフォンを実現するに際して、『前記有音孔壁の内面の、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサと対向する領域の中央部分に、当該領域よりもサイズが小さな凹部が設けられている』構成を採用しておいても良い。この構成を採用しておけば、ダイヤフ
ラムと有音孔壁の内面との間の間隔が、“凹部”が設けられていない場合に比して広くなる。従って、上記構成を採用しておけば、空気の粘性の影響により高周波音に対する感度が低下することを抑止できる。尚、薄膜部の“中央部分”は、薄膜部の中心点を含むものである必要はなく、薄膜部の、周縁部以外の部分であれば良い。さらに、有音孔壁の内面の“凹部”を、『前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記薄膜部の、ダイボンド材の広がりを禁止する領域を包含する領域に対向して設けられている』ものとしておけば、凹部の形成により生じた有音孔壁の内面の段差によりダイボンド材の広がりが抑止される。そのため、“凹部”を上記のようなものとしておけば、ＭＥＭＳ音響トランスデューサの周縁部と蓋部内面との間を封止するダイボンド材がダイヤフラム部分まで広がってダイヤフラムに付着しないようにすることができる。

また、本発明のマイクロフォンを実現するに際して、『前記筐体の前記有音孔壁の内面に設けられた、深さが前記集積回路の厚さと略一致する回路収容用凹部内に、前記集積回路が、前記集積回路の一部と前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの一部とが前記集積回路の厚さ方向から見て重なるように収容されており、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサが、前記筐体の前記有音孔壁の内面及び前記回路収容用凹部内に収容された前記集積回路の露出面に対して、固定されている』構成を採用しておいても良い。

この構成を採用しておけば、筐体のサイズを、集積回路とＭＥＭＳ音響トランスデューサとを並べて配置できるものにしておかなくても良くなる。従って、上記構成を採用しておけば、既存のマイクロフォン（図１Ａ、図１Ｂ、図３）よりも、小型なマイクロフォンを実現することが出来る。また、上記構成を採用しておけば、ＡＳＩＣ４５′とＭＥＭＳ音響トランスデューサ４０とを重ねた既存のＭＥＭＳマイク（図５）よりも、支持部の中央に存在する空洞部の容積分、大きなマイクロフォンを実現できることにもなる。

本発明のマイクロフォンを、回路収容用凹部内に集積回路を収容したタイプのものとして実現する場合には、『前記音響トランスデューサの前記薄膜部の表面の、前記集積回路の厚さ方向から見て前記集積回路の一部と重なる領域内に、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記ダイヤフラム及び固定電極とそれぞれ電気的に接続された第１電極及び第２電極が配置されており、前記集積回路の前記露出面の、前記集積回路の厚さ方向から見て前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの一部と重なる領域内に、前記第１電極と接続されるべき第３電極及び前記第２電極と接続されるべき第４電極が、前記第１電極と前記第２電極との間の位置関係と同じ位置関係を有するように配置されており、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記第１電極と前記集積回路の前記第３電極との間、及び、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記第２電極と前記集積回路の前記第４電極との間が、フリップチップボンディングにより接続されている』構成を採用しておいても良い。この構成を採用した場合、ＭＥＭＳ音響トランスデューサと集積回路との間をワイヤや筐体内面に形成した配線を介して接続した場合よりもノイズの影響を受けにくい形で集積回路にＭＥＭＳ音響トランスデューサの出力を入力することが出来る。従って、上記構成を採用しておけば、ＭＥＭＳ音響トランスデューサと集積回路との間をワイヤや筐体内面に形成した配線を介して接続したマイクロフォンよりも、信号雑音比（ＳＮＲ：signal-noise ratio)
が高いマイクロフォンを実現できることになる。

また、本発明のマイクロフォンを、回路収容用凹部内に集積回路を収容したタイプのものとして実現する場合には、『前記筐体の前記有音孔壁の内面に、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記薄膜部の中央部分に対向する、前記回路収容用凹部に収容された前記集積回路の側壁を、その内側面の一部とした凹部が設けられている』構成を採用しておいても良い。この構成における “中央部分”も、薄膜部の中心点を含むものである必要は
なく、薄膜部の、周縁部以外の部分であれば良い。さらに、本発明のマイクロフォンを、回路収容用凹部内に集積回路を収容したタイプのものとして実現する場合にも、『前記凹
部が、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記薄膜部の、ダイボンド材の広がりを禁止する領域を包含する領域に対向して設けられている』構成を採用しておくことが出来る。

尚、前者の構成を採用しておけば、ダイヤフラムと有音孔壁の内面との間の間隔が、“凹部”が設けられていない場合に比して広くなる。従って、前者の構成を採用しておけば、空気の粘性の影響により高周波音に対する感度が低下することを抑止できる。また、後者の構成を採用しておけば、集積回路の側壁部分の段差、及び、有音孔壁内面の段差によりダイボンド材の広がりが抑止される。そのため、“凹部”の形状を上記形状としておけば、ＭＥＭＳ音響トランスデューサの周縁部と蓋部内面との間を封止するダイボンド材がダイヤフラム部分まで広がってダイヤフラムに付着しないようにすることも可能となる。

また、本発明のマイクロフォンを、回路収容用凹部内に集積回路を収容したタイプのものとして実現する場合、『前記筐体の前記有音孔壁の内面に、前記回路収容用凹部を含む、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサと対向する対向領域側に延びた主凹部であって、前記回路収容用凹部内に前記集積回路が収容されると、前記集積回路の前記対向領域側を向いた側壁を段差面とした、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの中央部分に対向する副凹部が形成される形状を有する主凹部が、設けられている』構成を採用しておくことも、さらに、『前記主凹部が、前記回路収容用凹部内に前記集積回路が収容されると、前記集積回路の前記対向領域側を向いた側壁を段差面とした、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記薄膜部の、ダイボンド材の広がりを禁止する領域を含む領域に対向する副凹部が形成される形状を有する』構成を採用しておくことも出来る。

本発明によれば、バックチャンバが広い（筐体サイズに対するバックチャンバ容積の割合が大きい）マイクロフォンを提供することが出来る。

図１Ａは、既存の、トップポート型のＭＥＭＳマイクの構成の説明図である。 図１Ｂは、既存の、ボトムポート型のＭＥＭＳマイクの構成の説明図である。 図２は、バックチャンバが狭い場合に生ずる問題の説明図である。 図３は、既存のＭＥＭＳマイクの構成の説明図である。 図４は、既存のＭＥＭＳマイクの構成の説明図である。 図５は、既存のＭＥＭＳマイクの構成の説明図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係るマイクロフォンの構成の説明図である。 図７は、第１実施形態に係るマイクロフォンのカバーに設けられる凹部の形状及び位置の説明図である。 図８は、凹部の機能の説明図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係るマイクロフォンの構成の説明図である。 図１０は、第２実施形態に係るマイクロフォンのカバーに設けられる凹部の形状及び位置の説明図である。 図１１は、第２実施形態に係るマイクロフォンのカバーに設けられる凹部の形状及び位置の説明図である。 図１２は、本発明の第３実施形態にマイクロフォンの構成の説明図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の幾つかの実施形態を説明する。ただし、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の変更／変形が行えるものである。

《第１実施形態》
図６に、本発明の第１実施形態に係るマイクロフォンの構成を示す。尚、この図６及び以下で各実施形態に係るマイクロフォンの説明に用いる各図は、各実施形態に係るマイクロフォンの各部分を認識し易いものとするために、各部分の縮尺や数、位置等を適宜変更したものとなっている。

図６に示してあるように、本実施形態に係るマイクロフォンは、既存のＭＥＭＳマイク（図１Ａ等参照）と同様に、基板１１とカバー１２とからなる筐体１０と、ＭＥＭＳ音響トランスデューサ２０と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）２５
とを、備える。

ＭＥＭＳ音響トランスデューサ２０（以下、ＭＥＭＳチップ２０とも表記する）は、上記したＭＥＭＳチップ４０と同様に、ＭＥＭＳ技術を利用して製造された音響トランスデューサである。

より具体的には、ＭＥＭＳチップ２０は、枠状の支持部２３と、支持部２３の一方の開口部を覆う、可動電極としてのダイヤフラム２１を含む薄膜部とを、備える。ＭＥＭＳチップ２０の薄膜部の上面（図６における上側の面）の周縁部には、ＭＥＭＳチップ２０の固定電極と電気的に接続された固定電極用電極（固定電極用の端子／接続パッド）及びＭＥＭＳチップ２０のダイヤフラム２１（可動電極）と電気的に接続された可動電極用電極が設けられている。さらに、ＭＥＭＳチップ２０の上面の周縁部には、バンプ２７を載せることを目的とした複数の金属膜（つまり、電極ではない金属膜）も設けられている。

尚、本実施形態に係るマイクロフォンに使用するＭＥＭＳチップ２０は、固定電極用電極と可動電極用電極とが薄膜部の同じ端部に設けられているものであっても、固定電極用電極と可動電極用電極とが薄膜部の異なる端部に設けられているものであっても良い。

ＡＳＩＣ２５は、上記したＡＳＩＣ４５と同様に、ＭＥＭＳチップ２０の出力を増幅する集積回路（ＭＥＭＳチップ２０の固定電極・可動電極間に直流電圧をかけ、ＭＥＭＳチップ２０の静電容量の変化を、それに比例した電圧の変化として取り出す集積回路）である。このＡＳＩＣ２５の、図９における下側の面には、ＭＥＭＳチップ２０の可動電極用電極と接続すべき電極、ＭＥＭＳチップ２０の可動電極用電極と接続すべき電極、及び、外部装置と接続すべき複数の外部装置用電極が設けられている。

基板１１は、いわゆるプリント基板である。この基板１１の上面には、電磁シールド用の導電層や、ＡＳＩＣ２５の上面に設けられている複数の電極とワイヤにより接続される複数の電極が形成されている。

基板１１の上面に設けられている電極には、ＡＳＩＣ２５の特定の電極（ＭＥＭＳチップ２０と接続されるべき電極）と接続される第１種電極と、ＡＳＩＣ２５の他の電極（外部装置と接続されるべき電極）と接続される第２種電極とがあり、基板１１の下面には、基板１１上面の各第２種電極と電気的に接続された複数の外部装置接続用電極が設けられている。

また、基板１１には、基板１１上面の各第１種電極を、カバー１２の内面（正確には、内面及び下面）に形成されている接続用配線を介してＭＥＭＳチップ２０の固定／可動電
極用電極に接続するための配線も設けられている。

カバー１２は、その蓋部に音孔１５が形成されている有蓋角筒状の部材である。このカバー１２の蓋部の内面の中央部分には、深さが０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度の凹部１３が設けられている。ここで、カバー１２の蓋部とは、カバー１２の図６における上側の板状部分のことである。尚、カバー１２の蓋部の厚さは、通常、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度である。カバー１２の蓋部の内面とは、カバー１２の蓋部の図６における下側の面（ＭＥＭＳチップ２０が搭載されている面）のことである。また、凹部１３の深さとは、凹部１３の図６における上下方向の長さのことである。

以下、凹部１３の形状及び位置について説明する。

図７（Ｂ）に、カバー１２の、下側（基板１１側）から見た平面図を示し、図７（Ａ）に、カバー１２の、図７（Ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図を示す。尚、図７（Ｂ）に破線枠で示してある領域Ａ１は、『音孔１５の中心線がダイヤフラム２１のほぼ中心を通るようにＭＥＭＳチップ２０をカバー１２内に配置した場合』（以下、『ＭＥＭＳチップ２０を設計位置に配置した場合』と表記する）に、ＭＥＭＳチップ２０のダイヤフラム２１と対向する、カバー１２の内面上の領域である。破線枠で示してある領域Ａ２は、ＭＥＭＳチップ２０を設計位置に配置した場合に、ＭＥＭＳチップ２０と対向する、カバー１２の内面上の領域である。

この図７から明らかなように、カバー１２の凹部１３は、領域Ａ１よりも大きく領域Ａ２よりも小さな形状（領域Ａ１を包含し、領域Ａ２に包含される形状）を有している。また、凹部１３の形成位置は、凹部１３の中心がＭＥＭＳチップ２０の薄膜部の中心と略一致するように定められている。

図６に戻って、第１実施形態に係るマイクロフォンの説明を続ける。

カバー１２の内面には、基板１１上面の各第１種電極を、基板１１に形成されている配線を介して、ＭＥＭＳチップ２０の固定／可動電極用電極に接続するための接続用配線が設けられている。カバー１２の内面には、電磁シールド用の導電層も設けられている。

各接続用配線の蓋部側の端部には、ＭＥＭＳチップ接続用電極が設けられている。各ＭＥＭＳチップ接続用電極の位置（各接続用配線の形状）は、ＭＥＭＳチップ２０を設計位置に配置したときに、ＭＥＭＳチップ２０の固定／可動電極用電極と対向するように定められている。

要するに、カバー１２は、ＭＥＭＳチップ２０をフリップチップボンディングにより接合できる基板として機能するように、構成されている。そして、上記したように、基板１１の上面には、基板１１下面の外部装置接続用電極と導通した第２種電極や、カバー１２と組み合わせると、カバー１２内面に形成されている接続用配線と電気的に接続される第１種電極が設けられている。

そのため、本実施形態に係るマイクロフォンは、以下の工程／手順で組み立てられるものとなっている。
・電磁シールド用の金属膜等が形成されているカバー１２の凹部１３の周囲（ＭＥＭＳチップ２０の周縁部と対向する部分）にダイボンド材２９を塗布し、カバー１２の蓋部内面とＭＥＭＳチップ２０とをフリップチップボンディングにより接合する。
・ＡＳＩＣ２５を基板１１上に固定し、固定したＡＳＩＣ２５上面の電極と基板１１上の電極との間をワイヤボンディングにより接続する。
・両工程により得られた構造体を組み合わせることによりマイクロフォンを得る。

以下、カバー１２の蓋部内面に凹部１３を設けている理由を説明する。

上記形状の凹部１３をカバー１２の蓋部内面の上記位置に設けているのは、そのようにしておけば、カバー１２側の組立作業時にダイボンド材２９がダイヤフラム２１部分まで広がってダイヤフラム２１に付着するのを抑止できることになると共に、空気の粘性の影響による高周波音に対する感度の低下を抑止できることになるからである。

具体的には、平面上に塗布したダイボンド材は、塗布した領域外に広がる。ただし、塗布した平面に段差がある場合、図８に示したように、ダイボンド材は段差までは広がるが、ダイボンド材が段差を超えて広がることはない。そのため、上記形状の凹部１３をカバー１２の蓋部内面の上記位置に設けることにより、ダイボンド材２９が広がってダイヤフラム２１に付着することを抑止しているのである。

また、音孔１５のサイズをダイヤフラム２１のサイズと同程度にすると、ゴミ等が筐体１０内に侵入し易くなる。そのため、音孔１５のサイズは、通常、ダイヤフラム２１のサイズよりも小さいサイズとされるのであるが、音孔１５のサイズがダイヤフラム２１のサイズよりも小さい場合、ＭＥＭＳチップ２０のダイヤフラム２１の外周側の部分には、音波が直接的に入射されない（マイクロフォン内で反射した音波が入射される）ことになる。ダイヤフラム２１の上面とカバー１２の蓋部下面の間隔が広い場合、ダイヤフラム２１に、音波が直接的に入射されない部分があるということは特に問題にならない。ただし、ダイヤフラム２１の上面とカバー１２の蓋部下面の間隔が狭い場合、音波、特に、空気の粘性の影響を受けやすい高周波の音波が、ダイヤフラム２１の上記部分に入射され難くなる結果として、マイクロフォンの高周波音に対する感度が低下してしまう。

そして、ダイヤフラム２１の上面とカバー１２の蓋部下面の元々の間隔（凹部１３がない場合の間隔）が狭くても、上記形状の凹部１３をカバー１２の蓋部内面の上記位置に設けておけば、高周波音がダイヤフラム２１の各部に入射されるようにすることが出来る。そのため、上記形状の凹部１３をカバー１２の蓋部内面の上記位置に設けているのである。

以上、説明したように、本実施形態に係るマイクロフォンには、筐体１０の，音孔１５が形成されている壁部（カバー１２の蓋部）の内面に、ＭＥＭＳチップ２０を、薄膜部２２側を当該内面を向けた姿勢で固定する構成が採用されている。そして、当該構成を採用しておけば、支持部２３の中央に存在する空洞部も、バックチャンバの一部として機能することになる。

従って、本実施形態に係るマイクロフォンの構成を採用しておけば、バックチャンバが広いマイクロフォン、例えば、図４に示した既存のＭＥＭＳマイクとサイズがほぼ等しく、バックチャンバの容積（体積）が、当該既存のＭＥＭＳマイクよりも、支持部２３の中央に存在する空洞部の容積分、大きなマイクロフォン、を実現できる。

《第２実施形態》
以下、図９〜図１１を用いて、本発明の第２実施形態に係るマイクロフォンの構成を、上記した第１実施形態に係るマイクロフォンと異なる部分を中心に説明する。

図９に示してあるように、本実施形態に係るマイクロフォンは、基板１１ｂとカバー１２ｂとからなる筐体１０ｂと、ＭＥＭＳ音響トランスデューサ２０と、ＡＳＩＣ２５とを、備える。

本実施形態に係るマイクロフォンのＭＥＭＳ音響トランスデューサ２０（以下、ＭＥＭＳチップ２０とも表記する）、ＡＳＩＣ２５は、それぞれ、第１実施形態に係るマイクロフォンのＭＥＭＳ音響トランスデューサ２０、ＡＳＩＣ２５と本質的には同じものである。

ただし、本実施形態に係るマイクロフォンには、固定電極用電極及び可動電極用電極が、薄膜部の、図９における左側の端部２２（以下、接続用端部２２と表記する）の上面に設けられているＭＥＭＳチップ２０が使用される。さらに、本実施形態に係るマイクロフォンには、ＭＥＭＳチップ２０の固定電極用電極と接続すべき電極と、ＭＥＭＳチップ２０の可動電極用電極と接続すべき電極とが、図９における右側の端部２６（以下、ＩＣ側接続用端部２６と表記する）の下面に設けられているＡＳＩＣ２５が使用される。

要するに、本実施形態に係るマイクロフォンの筐体１０ｂ内には、ＡＳＩＣ２５の一部（ＡＳＩＣ２５の一端部の一部又は全て）とＭＥＭＳチップ２０の一部（ＭＥＭＳチップ２０の一端部の一部又は全て）とが、ＡＳＩＣ２５の厚さ方向から見て重なるように配置されるが、ＭＥＭＳチップ２０としては、薄膜部の、ＡＳＩＣ２５の一部と重なる側の端部である接続用端部２２の表面に、固定電極用電極及び可動電極用電極が配置されているものが使用される。また、ＡＳＩＣ２５としては、ＭＥＭＳチップ２０の一部と重なる側の端部であるＩＣ側接続用端部２６の表面に、固定電極用電極と接続すべき電極及び可動電極用電極と接続すべき電極が配置されているものが使用される。

基板１１ｂは、基板１１と同様に、その下面に複数の外部装置接続用電極が設けられている部材である。ただし、基板１１ｂの上面には、電磁シールド用の電極膜、及び、カバー１２ｂと基板１１ｂとを組み合わせた場合に、カバー１２ｂの内面（正確には、内面及び下面）に形成されている各接続用配線の電極と接触する接続用電極のみが設けられている。そして、基板１１ｂ内には、各接続用電極を外部装置接続用電極に接続する配線が形成されている。

カバー１２ｂは、カバー１２よりも、左右方向の長さが長い有蓋角筒状部材である。このカバー１２ｂの内面には、上記接続用配線等と共に、電磁シールド用の導電層が設けられている。

また、カバー１２ｂの蓋部内面の中央部分には、ＡＳＩＣ２５を、その内部の図９に示した位置に収容できる凹部１３ｂが設けられている。すなわち、カバー１２ｂの蓋部内面の中央部分には、ＡＳＩＣ２５を、ＡＳＩＣ２５の厚さ方向から見て、ＡＳＩＣ２５のＩＣ側接続用端部２６が、設計位置に配置されたＭＥＭＳチップ２０の接続用端部２２と重なる位置に収容できる凹部１３ｂが設けられている。

この凹部１３ｂの具体的な形状は、マイクロフォンに使用するＭＥＭＳチップ２０、ＡＳＩＣ２５のサイズに基づき、定められる。

例えば、ＡＳＩＣ２５の、図９の紙面に垂直な方向（以下、前後方向と表記する）の長さが、ＭＥＭＳチップ２０の前後方向の長さよりも短い場合、カバー１２ｂには、図１０に示したような形状の凹部１３ｂが設けられる。

尚、図１０（Ｂ）は、凹部１３ｂ内にＡＳＩＣ２５が収容されたカバー１２ｂの、下側（基板１１ｂ側）から見た平面図である。図１０（Ａ）に、凹部１３ｂ内にＡＳＩＣ２５が収容されたカバー１２ｂの、図１０（Ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。また、図１０（Ｂ）に破線枠で示してある領域Ａ１は、ＭＥＭＳチップ２０を設計位置に配置した場
合（音孔１５の中心線がダイヤフラム２１のほぼ中心を通るようにＭＥＭＳチップ２０をカバー１２ｂ内に配置した場合）に、ＭＥＭＳチップ２０のダイヤフラム２１と対向することになる、カバー１２ｂの内面上の領域である。破線枠で示してある領域Ａ２は、ＭＥＭＳチップ２０を設計位置に配置した場合に、ＭＥＭＳチップ２０と対向することになる、カバー１２ｂの内面上の領域である。

すなわち、ＡＳＩＣ２５の前後方向の長さが、ＭＥＭＳチップ２０の前後方向の長さよりも短い場合、凹部１３（図７参照）の左側の側壁位置を、ＡＳＩＣ２５のカバー１２の左側の側壁位置まで移動させることにより、凹部１３にＡＳＩＣ２５を収容するための回路収容用凹部を追加したような形状を有する凹部１３ｂが設けられる。

また、ＡＳＩＣ２５の前後方向の長さが、ＭＥＭＳチップ２０の前後方向の長さよりも長い場合、カバー１２ｂには、図１１に示したような形状の凹部１３ｂが形成される。すなわち、この場合、凹部１３を左方向に広げただけでは、ＡＳＩＣ２５をその内部に収容できる凹部１３ｂを実現できない。そのため、ＡＳＩＣ２５の前後方向の長さが、ＭＥＭＳチップ２０の前後方向の長さよりも長い場合、カバー１２ｂには、ＡＳＩＣ２５を収容する部分の前後方向（図１０（Ｂ）における上下方向）の幅を広げた凹部１３ｂが設けられる。

尚、カバー１２ｂに設けられる凹部１３ｂは、通常、各部の深さが、ＡＳＩＣ２５の厚さとほぼ等しいものである。ただし、ＡＳＩＣ２５を収容する部分の深さが、ＡＳＩＣ２５の厚さとほぼ等しく、音孔１５近傍の部分の深さが、ＡＳＩＣ２５を収容する部分の深さと異なる凹部１３ｂを、カバー１２ｂに設けておいても良い。

本実施形態に係るマイクロフォンの各構成要素は、上記したようなものとなっている。そして、本実施形態に係るマイクロフォンは、図９から明らかなように、以下の工程により組み立てられるものとなっている。

・接続用配線等が形成されているカバー１２ｂの蓋部内面の凹部１３ｂ内の所定位置（図９に示してある位置）にＡＳＩＣ２５を配設する。
・ＡＳＩＣ２５を凹部１３ｂ内に配設したカバー１２ｂの、ＭＥＭＳチップ２０の周縁部と対向する部分（ＡＳＩＣ２５上の部分及びカバー１２ｂの蓋部上の部分）にダイボンド材２９を塗布し、カバー１２ｂの蓋部内面とＭＥＭＳチップ２０とをフリップチップボンディングにより接合する。もしくは、先にＭＥＭＳチップ２０をフリップチップボンディングにより接合し、その後にダイボン材を流し込むことによってＭＥＭＳチップ２０の周縁部とカバー１２ｂの蓋部との間を封止してもよい。
・ＡＳＩＣ２５の各外部装置用電極と各接続用配線の電極部とをワイヤボンディングにより接続する。
・ＡＳＩＣ２５の各外部装置用電極と各接続用配線の電極部とを接続した構造体（ＭＥＭＳチップ２０等の取り付けが完了しているカバー１２ｂ）と、基板１１ｂとを組み合わせることにより、マイクロフォンを得る。

以上、説明したように、本実施形態に係るマイクロフォンにも、筐体１０の，音孔１５が形成されている部分（カバー１２ｂの蓋部）の内面に、ＭＥＭＳチップ２０を、薄膜部側を当該内面を向けた姿勢で固定する構成が採用されている。そして、当該構成を採用しておけば、支持部の中央に存在する空洞部も、バックチャンバの一部として機能することになる。従って、本実施形態に係るマイクロフォンの構成を採用しておけば、少なくとも、支持部の中央に存在する空洞部の容積分、バックチャンバの容積が大きなマイクロフォンを実現できることになる。

また、上記構成を採用しておけば、筐体１０ｂとして、ＡＳＩＣ２５とＭＥＭＳチップ２０とを並べて配置できるもの（図１Ａ参照）を使用しなくても良くなる。従って、上記構成を採用しておけば、より小型なマイクロフォンを実現することが出来る。さらに、ＭＥＭＳチップ２０とＡＳＩＣ２５との間をフリップチップボンディングにより接続しておけば、ＭＥＭＳチップ２０とＡＳＩＣ２５との間をワイヤや筐体内面に形成した配線を介して接続した場合よりもノイズの影響を受けにくい形でＡＳＩＣ２５にＭＥＭＳチップ２０の出力を入力できる。従って、上記構成を採用しておけば、ＭＥＭＳチップ２０とＡＳＩＣ２５との間をワイヤや筐体内面に形成した配線を介して接続したマイクロフォン（図１Ａ、図４、図５参照）よりも、信号雑音比が高いマイクロフォンを実現できることにもなる。

また、本実施形態に係るマイクロフォンの凹部１３ｂ内のＡＳＩＣ２５よりも右側の部分は、第１実施形態に係るマイクロフォンの凹部１３とほぼ同じ形状を有している。

従って、本実施形態に係るマイクロフォンに採用されている構成は、ダイボンド材がダイヤフラム部分まで広がってダイヤフラムに付着するのを抑止できると共に、空気の粘性の影響による高周波音に対する感度の低下も抑止できる構成となっていると言うことも出来る。

《第３実施形態》
図１２に、本発明の第３実施形態に係るマイクロフォンの構成を示す。

この図１２と図９とを比較すれば明らかなように、本実施形態に係るマイクロフォンは、トップポート型のマイクロフォンである第２実施形態に係るマイクロフォンを、ボトムポート型のマイクロフォンに変形したものである。

本実施形態に係るマイクロフォンは、第２実施形態に係るマイクロフォンの筐体１０ｂ（基板１１ｂ及びカバー１２ｂ）を、筐体１０ｃ（基板１１ｃ及びカバー１２ｃ）に変えれば得ることが出来るものである。そのため、このマイクロフォンの構成の作用効果の詳細説明は省略するが、本実施形態に係るマイクロフォンには、その内面の全領域が、電磁シールド用の金属膜で覆われたカバー１２ｂを使用することが出来る。また、この第３実施形態に係るマイクロフォンの構成を採用しておいても、上記した第２実施形態に係るマイクロフォンの構成を採用した場合と同様に、バックチャンバが広く、ＭＥＭＳチップ２０とＡＳＩＣ２５との間をワイヤや筐体内面に形成した配線を介して接続したマイクロフォンよりも信号雑音比が高いマイクロフォンを実現できる。また、第３実施形態に係るマイクロフォンの構成を採用しておいても、ダイボンド材がダイヤフラム部分まで広がってダイヤフラムに付着するのを抑止できると共に、空気の粘性の影響による高周波音に対する感度の低下も抑止できることになる。

《変形形態》
上記した各実施形態に係るマイクロフォンは、各種の変形を行えるものである。例えば、第１実施形態に係るマイクロフォンを、ボトムポート型のマイクロフォンに変形することが出来る。また、第１実施形態に係るマイクロフォンを、カバーの蓋部内面に凹部が設けられておらず、バンプの高さ／ＭＥＭＳチップの周縁部の高さを高くすることにより、ダイヤフラム・カバーの蓋部下面との間隔が調整されたマイクロフォンに変形することが出来る。また、第２，３実施形態に係るマイクロフォンを、カバーの蓋部内面、基板の上面に、ＡＳＩＣ２５をその内部に収容するための凹部のみが設けられており、バンプの高さ／ＭＥＭＳチップの周縁部の高さを高くすることにより、ダイヤフラム・カバーの蓋部下面との間隔が調整されたマイクロフォンに変形することも出来る。

また、上記した各実施形態に係るマイクロフォンは、音孔１５の中心線がダイヤフラム２１のほぼ中心を通るようにＭＥＭＳチップ２０が配置されたものであったが、音孔１５とＭＥＭＳチップ２０との間の位置関係は、音孔１５が形成されている板状部分（カバーの蓋部、基板）とＭＥＭＳチップ２０の薄膜部との間に、音孔１５により外部と連通した閉空間が形成できるものであれば、どのような位置関係であっても良い。

また、各実施形態に係るマイクロフォンを、ＭＥＭＳチップ２０の電極とカバー１２の蓋部内面上／ＡＳＩＣ２５上の電極とが、ワイヤボンディング等のフリップチップボンディング以外のボンディング手法により接続されるものに変形することも出来る。ただし、そのように変形すると、製造手順が複雑になってしまう。そのため、ＭＥＭＳチップ２０の電極とカバー１２の蓋部内面上／ＡＳＩＣ２５上の電極との間の接続は、フリップチップボンディングにより行うようにしておくことが好ましい。

１０、１０ｂ、１０ｃ 筐体
１１、１１ｂ、１１ｃ 基板
１２、１２ｂ、１２ｃ カバー
１３、１３ｂ、１３ｃ 凹部
１５ 音孔
２０ ＭＥＭＳ音響トランスデューサ（ＭＥＭＳチップ）
２１ ダイヤフラム
２３ 支持部
２５ ＡＳＩＣ
２７ バンプ
２９ ダイボンド材

Claims (4)

1. 枠状の支持部と、可動電極としてのダイヤフラムを含む、前記支持部の一方の開口部を覆う薄膜部とを備えたＭＥＭＳ音響トランスデューサと、
   前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの出力を増幅する集積回路と、
   前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサ及び前記集積回路を収容する筐体であって、音孔が形成されている壁部である有音孔壁を備えた筐体と、
   を含み、
   前記筐体の前記有音孔壁の内面に設けられた、深さが前記集積回路の厚さと略一致する回路収容用凹部内に、前記集積回路が、前記集積回路の一部と前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの一部とが前記集積回路の厚さ方向から見て重なるように収容されており、
   前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサが、前記筐体の前記有音孔壁の内面及び前記回路収容用凹部内に収容された前記集積回路の露出面に対して、前記薄膜部側を前記有音孔壁の内面側に向けた姿勢で、前記薄膜部と前記有音孔壁との間に前記音孔により外部と連通した閉空間が形成されるように、固定されている、
   ことを特徴とするマイクロフォン。
2. 前記音響トランスデューサの前記薄膜部の表面の、前記集積回路の厚さ方向から見て前記集積回路の一部と重なる領域内に、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記ダイヤフラム及び固定電極とそれぞれ電気的に接続された第１電極及び第２電極が配置されており、
   前記集積回路の前記露出面の、前記集積回路の厚さ方向から見て前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの一部と重なる領域内に、前記第１電極と接続されるべき第３電極及び前記第２電極と接続されるべき第４電極が、前記第１電極と前記第２電極との間の位置関係と同じ位置関係を有するように配置されており、
   前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記第１電極と前記集積回路の前記第３電極との間、及び、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記第２電極と前記集積回路の前記第４電極との間が、フリップチップボンディングにより接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロフォン。
3. 前記筐体の前記有音孔壁の内面に、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記薄膜部の中央部分に対向する、前記回路収容用凹部に収容された前記集積回路の側壁を、その内側
   面の一部とした凹部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロフォン。
4. 前記凹部が、前記ＭＥＭＳ音響トランスデューサの前記薄膜部の、ダイボンド材の広がりを禁止する領域を包含する領域に対向して設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロフォン。

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