JP6412598B2 - マイクロフォンおよびマイクロフォンを製造する方法 - Google Patents

マイクロフォンおよびマイクロフォンを製造する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6412598B2
JP6412598B2 JP2016575463A JP2016575463A JP6412598B2 JP 6412598 B2 JP6412598 B2 JP 6412598B2 JP 2016575463 A JP2016575463 A JP 2016575463A JP 2016575463 A JP2016575463 A JP 2016575463A JP 6412598 B2 JP6412598 B2 JP 6412598B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lid
transducer element
microphone
insert
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016575463A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017522808A (ja
Inventor
クルト ラスムッセン
クルト ラスムッセン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Publication of JP2017522808A publication Critical patent/JP2017522808A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6412598B2 publication Critical patent/JP6412598B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/04Microphones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032Packages or encapsulation
    • B81B7/0061Packages or encapsulation suitable for fluid transfer from the MEMS out of the package or vice versa, e.g. transfer of liquid, gas, sound
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00269Bonding of solid lids or wafers to the substrate
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/005Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0257Microphones or microspeakers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00Forming microstructural systems
    • B81C2203/01Packaging MEMS
    • B81C2203/0109Bonding an individual cap on the substrate
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003Mems transducers or their use

Description

本発明は、マイクロフォンおよびマイクロフォンを製造する方法に関する。具体的にはこのマイクロフォンはコンデンサマイクロフォンであってよい。具体的にはこのマイクロフォンはMEMS(micro-electromechanical system)マイクロフォンであってよい。
このようなマイクロフォンはハウジング内に配設されたトランスデューサ素子を備える。このようなマイクロフォンで充分な録音品質を達成するために、大きなバックキャビティが重要であるが、これは大きなバックキャビティこのトランスデューサ素子の感度を増大するからである。大きなバックキャビティは、さらに信号対ノイズ比を改善する。
特許文献1は、1つのマイクロフォンチップが1つの蓋および1つの音響封止部によってカプセル封止された1つのマイクロフォンを開示している。しかしながらこのマイクロフォンにおいては、この蓋とマイクロフォンチップとの間の強い機械的カップリングが不可避であり、この機械的カップリングはこのマイクロフォンチップの機能に影響を与え、そしてこのマイクロフォンの温度依存の特性をもたらす。
これと異なる1つのMEMSマイクロフォンのカプセル封止が特許文献2に開示されている。しかしながらこのカプセル封止は、このマイクロフォンが小さなバックキャビティしか備えず、これは信号対ノイズ比の劣化をもたらしている。
独国特許第102004011148B3号明細書 米国特許出願公開第2011/0274299A1号明細書
本発明の目的は、上記の欠点の少なくとも1つを克服する、改善されたマイクロフォンを提供することである。さらに本発明の目的は、このようなマイクロフォンを製造する方法を提供することである。
この目的は請求項1に記載のマイクロフォンにより解決さる。上記のさらなる目的は、さらなる独立請求項に記載の方法により解決される。
1つのマイクロフォンが提供され、このマイクロフォンは、1つの基板,1つのフロントキャビティを画定する1つのトランスデューサ素子,1つの蓋であって当該トランスデューサ素子が当該基板と当該蓋との間に配設されるように配設された蓋と、を備え、ここでこの蓋は、当該トランスデューサ素子のフロントキャビティに重ならないように配設されている1つの開口部を備え、そしてこのマイクロフォンはさらに当該蓋と当該トランスデューサ素子との間に配設された1つのインサート部を備え、ここでこのインサート部は、当該トランスデューサ素子のフロントキャビティを当該蓋の開口部に接続する1つの経路を備えている。
上記の蓋の開口部が、上記のトランスデューサ素子のフロントキャビティに重ならないように配設されているということは、上記の基板に垂直な方向からみて、この蓋の開口部がとこのトランスデューサ素子のフロントキャビティとが重なっていないことを意味する。以上により、上記の蓋の開口部および上記のトランスデューサ素子のフロントキャビティを上記の基板に投影した場合、これらは重なっていない。
換言すれば、上記のトランスデューサ素子のフロントキャビティと上記の蓋の開口部とは、互いの横方向での距離が0より大きく配設されている。この開口部は、上記のトランスデューサ素子のフロントキャビティに隣接して配設されている。この開口部およびフロントキャビティは、それぞれに関し互いに重なっていない。
いくつかの実施形態においては、上記の開口部は、上記のトランスデューサ素子の、上記のフロントキャビティの無い部分(複数)と重なることができる。他の実施形態においては、上記の開口部は、上記のトランスデューサ素子と全く重なってはならない。これは上記の基板に対して垂直な方向から見た場合のものであってよい。
上記の蓋におけるこのような開口部の位置は、多くの利点を提供する。音響入口が上記のトランスデューサ素子の直上に配設されていないので、このトランスデューサ素子は、たとえば埃または他の汚染物がこの開口部を通過することによって、動作中に損傷を受けることが起こりにくい。具体的には、この開口部を通ってこのマイクロフォンの中に進入する埃がメンブレンに堆積することが起こりにくい。このようなメンブレンへの埃の体積は、このマイクロフォンの感度を劣化し得る。
さらに上記の構造は、上記の開口部の配置に関してより大きな柔軟性を提供する。たとえば、異なる用途に対して、上記の蓋の開口部、すなわちこのマイクロフォンの音響ポートが異なる位置に配設されているようなマイクロフォンを構築することが必要と成り得る。この場合、上記のトランスデューサ素子および上記の基板は変更される必要はない。マイクロフォンを構築するために、上記のインサート部、および上記の蓋における上記の開口部の配置のみが調整されなければならないだけであり、ここでこの開口部は、異なる位置に配置される。こうして開口部の異なる配置を有する構造を最小の努力で実現することができる。具体的には、本発明での構造は、上記のトランスデューサ素子を上記の基板上で常に同じ位置に配置することを可能とし、そして異なる用途に対して上記のインサート部および上記の蓋を変更するだけでよい。
上記の蓋は、1つの導電性材料を備えるか、あるいはこれから成っていてよい。具体的には、この蓋は金属を含むか、あるいはこれから成っていてよい。代替として、この蓋は導電性プラスチック、たとえば導電性ポリマーを含むか、あるいはこれから成っていてよい。これによりこの蓋は、電磁妨害(EMI)に対して上記のトランスデューサ素子を保護する。
上記の経路は、上記のフロントキャビティと上記の蓋の開口部とを音響的に接続することができる。これにより、上記のトランスデューサ素子のフロントキャビティを、上記の経路および上記の蓋の開口部を介して、このマイクロフォンの外部環境と音響的に連通するように構成することができる。
この経路の断面積は、この経路が大きな音響抵抗を形成しないように十分に大きく設定することができる。さもなければこの音響抵抗はこのマイクロフォンの共鳴周波数に影響しかねない。以上により、上記の経路は、この経路がこのマイクロフォンの信号対ノイズ比を低下させることもなく、またこのマイクロフォンの周波数応答を劣化させることもないように設計することができる。
上記のトランスデューサ素子は、1つの可動なメンブレンおよび1つの固定されたバックプレートを備えてよく、これらは電圧がこのメンブレンとこのバックプレートとの間に印加さえた場合に1つのキャパシタを形成するように構成されている。さらに、このトランスデューサ素子は、音を測定するように構成されていてよい。この音は、上記のメンブレンに印加され、そして上記のメンブレンと上記のバックプレートとの間に形成されたキャパシタのキャパシタンスを変化させる。
上記のフロントキャビティは、上記のトランスデューサ素子によって囲まれた1つのキャビティであってよく、ここでこのフロントキャビティは、このマイクロフォンの外部環境と音響的に接続されている。このフロントキャビティは、上記トランスデューサ素子の内壁(複数),上記のメンブレン,および上記の経路の第1の端部が境界となっているキャビティとして画定されてよい。
具体的にはこのマイクロフォンは1つのトップポートマイクロフォンであってよい。これに応じて、上記の蓋における開口部は、上記の基板に向いていないマイクロフォンの面に配設されていてよい。このマイクロフォンはMEMSマイクロフォンであってよい。このマイクロフォンはキャパシタマイクロフォンであってよい。
上記のインサート部は、横方向の寸法が上記のトランスデューサ素子の横方向の寸法より大きくてよい。この横方向の寸法は、上記の基板に対して平行な面における寸法である。以上により、基板に対して垂直な方向から見た場合、このインサート部は、このトランスデューサ素子を完全に覆っていてよい。このインサート部の大きな横方向の寸法は、このインサート部が、上記の蓋に印加される力を吸収するのに特に有利である。
上記のインサート部は、上記のトランスデューサ素子と上記の蓋との間の間隙を密封してよい。この結果、このインサート部は、上記のフロントキャビティと上記のバックキャビティとの音響的デカップリングをもたらす。
上記の基板は、1つの担体チップであってよい。この基板は、セラミック材料を含んでよい。
上記のインサート部は、上記の蓋よりも小さな弾性率を有してよい。以上により、上記のインサート部は、上記のトランスデューサ素子と上記の蓋との機械的デカップリングをもたらすことができる。具体的には、上記の蓋に印加された機械的応力は、このインサート部によって減衰することができ、この応力が上記のトランスデューサ素子に印加されないように、または少なくともこの応力の全部がこのトランスデューサ素子に印加されないようにする。さらに具体的には、上記のインサート部は、上記の基板に向かって上記の蓋に印加される押力を減衰するように構成されている。たとえば、このマイクロフォンが1つの機器、たとえばモバイル通信機器のハウジングに組込まれた場合、この蓋は、圧力がこの蓋に印加されるように、このハウジングに押圧され得る。上記のインサート部は、この圧力を吸収して、より少ない機械的応力が上記のトランスデューサ素子に印加されるように、構成されている。これにより、上記のトランスデューサ素子の機械的特性は、上記の蓋に印加された機械的応力によって妨害を受けることが少なくなる。
さらに、温度変化は上記の蓋の変形ももたらす。この変形も上記のインサート部によって吸収することができる。この結果、この蓋の変形は、上記のトランスデューサ素子に直接影響を与えない。以上により、このマイクロフォンの温度依存性が改善される。この蓋の変形が上記のトランスデューサ素子に直接印加されないので、このマイクロフォン全体が、温度変化に対し敏感でなく、そしてこれにより広い温度範囲で使用することができる。
上記のインサート部は、プレキャストされているか、または射出成形されているインサート部であってよい。プレキャストされるかまたは射出成型されているインサート部は、容易に製造され、そして高い精度で製造することができ、こうしてこのインサート部が正確に形成されることが保証される。
上記のインサート部は、シリコーンゴムまたはポリマーを含んでよい。具体的にはこのインサート部は、Momentive(登録商標)のSILOPREN LSR2345/03のような導電性シリコーンゴム、あるいは他の標準的な射出成型用の非導電性シリコーン類またはシリコーンゴムを含んでよい。これらの材料は、小さな弾性率を提供する。こうしてこのインサート部は、力が上記の蓋に印加された場合、および/または上記の蓋が温度変化によって変形した場合に、上記のトランスデューサ素子を良好に保護することを可能とする。
上記のトランスデューサ素子のバックキャビティは、上記のトランスデューサ素子,上記の蓋,上記のインサート部,および上記の基板によって包囲されていてよい。以上により、本マイクロフォンは、良好な信号対ノイズ比のために必要不可欠な、大きなバックキャビティを備える。具体的には、上記の蓋および上記の基板によって包囲される全体の容積から、上記のトランスデューサ素子の容積を差し引いたもの、そしていくつかの実施形態においては、上記の蓋の内側に配設されたさらなる部品の容積を差し引いたものが、このトランスデューサ素子のバックキャビティとして使用することができる。
このバックキャビティは、上記のフロントキャビティから音響的に分離されている基準キャビティとなり得る。このバックキャビティは、音がこのマイクロフォンに印加された場合に、このバックキャビティにおける圧力が変化しないように設計された容積であることを特徴とする。
上記のインサート部は、上記の蓋に固定されていてよい。具体的には、上記のインサート部は上記の蓋に接着されていてよい。以上により、上記のインサート部および上記の蓋は、開口部が異なる位置に配置されたマイクロフォンを構築するための、異なるインサート部および異なる蓋からなる異なるアセンブリと容易に交換することのできる、1つのアセンブリを形成することができる。これはいくつかの用途に対しては必要となるものである。以上により、上記の蓋に固定される上記のインサート部は、大きな設計自由度を提供する。
上記の経路は、上記のトランスデューサ素子のフロントキャビティと重なる第1の端部と,上記の蓋の開口部と重なる第2の端部と,当該経路の当該第1の端部と当該第2の端部とが互いに距離を隔てて配設されるように当該第1の端部と当該第2の端部とを接続する中間部と、を有してよい。上記の距離は、横方向の距離であってよい。換言すれば、上記の第1の開口部と上記の第2の開口部とは、上記の基板に対して平行な1つの平面上で互いに離間していてよい。以上により、上記の基板に対して垂直な方向から見た場合、上記の開口部と上記のフロントキャビティとは互いに離間している。さらに上記の経路は、このマイクロフォンの周波数応答に影響しかねない側部の容積が生じないような構造とすることができる。
いくつかの実施形態においては、上記の蓋の開口部は、上記のトランスデューサ素子に重ならないように配設されている。以上により、この構造は、上記の開口部が上記のトランスデューサ素子から離れて配設されるように、このマイクロフォンを構築することを可能とする。これはこのトランスデューサ素子の汚染に対する保護をさらに改善する。さらに、上述したように、これは設計の自由度を増大する。
本発明の第2の態様によれば、マイクロフォンを製造する方法が提示される。この方法で製造されるマイクロフォンは、上述したマイクロフォンであってよい。この結果、本マイクロフォンに関して開示されたいかなる構造的および機能的特徴も、本方法に関して適用することができる。この逆に、本方法に関して開示されるいかなる構造的または機能的特徴も、本マイクロフォンに関して適用することができる。
本方法は以下のステップを備える。
-1つの基板上に1つのトランスデューサ素子を配設するステップであって、当該トランスデューサ素子が1つのフロントキャビティを画定するステップと、
-1つのインサート部を1つの蓋に固定するステップであって、当該蓋が1つの開口部を備え、当該インサート部が、1つの経路を備え、そして当該インサート部が当該蓋に固定されて当該経路が当該開口部に接続されるステップと、
-上記トランスデューサ素子が上記蓋と上記基板との間に配設されるように、そして上記経路が上記トランスデューサ素子のフロントキャビティを上記開口部に接続するように、上記蓋を、これに固定された上記インサート部と共に、上記基板に固定するステップと、を備える。
以上により、上記の蓋および上記のインサート部は、本製造プロセスにおいて、上記の基板および上記のトランスデューサ素子に組み込まれる1つのアセンブリを形成することができる。1つの第1の蓋の1つの第1のアセンブリおよび1つの第1のインサート部は、1つの第2の蓋の1つの第2のアセンブリおよび1つの第2のインサート部と、上記のトランスデューサ素子を変更する必要なく、容易に交換することができるので、これは大きな設計自由度を提供する。
さらに、上記基板への上記蓋および上記インサート部の配設により形成されるアセンブリの位置決めの精度の関する仕様は、穏やかである。したがって本方法は大きな許容誤差を提供するものである。この結果本マイクロフォンの製造の場合に高い収率を維持することができる。
具体的には、上記の蓋は、これに固定されたインサート部と共に、上記の蓋の開口部が上記のトランスデューサ素子のフロントキャビティに重ならないように、上記の基板に固定されていてよい。
1つの実施形態においては、上記のインサート部は、接着によって上記の蓋に固定されている。
以下では図を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
1つのマイクロフォンを示す。 1つの蓋および1つのインサート部の第1の断面図を示す。 1つの蓋および1つのインサート部の第2の断面図を示す。 1つのインサート部を示す。 製造プロセスの異なる段階のマイクロフォンを示す。 製造プロセスの異なる段階のマイクロフォンを示す。 製造プロセスの異なる段階のマイクロフォンを示す。
図1は、マイクロフォン1を示す。このマイクロフォン1は、1つのトランスデューサ素子2を備える。トランスデューサ素子2は、1つの可動なメンブレン3および1つの固定されたバックプレート4を備える。メンブレン3とバックプレート4との間に電圧が印加されてよく、こうしてこのメンブレン3とこのバックプレート4との間に1つのキャパシタが形成される。このキャパシタのキャパシタンスは、このマイクロフォン1に印加される圧力における変化に依存して可変であり、すなわちこのマイクロフォン1に印加される音に応答して可変である。
トランスデューサ素子2は、1つのフロントキャビティ5を画定する。このフロントキャビティ5は、マイクロフォン1の周囲に音響的に接続されている。具体的には、このマイクロフォン1は、音がトランスデューサ素子2のフロントキャビティ5に伝わるように構成されている。さらに、このトランスデューサ素子2は、1つのバックキャビティ6を画定する。このトランスデューサ素子2のバックキャビティ6は、上記のフロントキャビティ5から音響的に分離されている1つの基準キャビティである。このトランスデューサ素子2は、フロントキャビティ5における音圧とバックキャビティ6における音圧の差を測定するように構成されている。
さらに、このトランスデューサ素子2は、1つの基板7上に配設されている。具体的には、このトランスデューサ素子2は、はんだバンプ(複数)8を介して、この基板7に固定されている。
さらにマイクロフォン1は、1つのさらなる部品9を備える。このさらなる部品9は、トランスデューサ素子2によって測定された信号を処理するように構成されている部品である。具体的には、このさらなる部品9は、1つのASIC(application-specific electronic circuit)を有する1つのチップである。
さらにマイクロフォン1は、1つの蓋10を備える。この蓋10は、1つの導電性材料を含むか、またはこの蓋10は、1つの導電性材料から成っている。この導電性材料は、たとえば1つの金属、または1つの導電性プラスチック、たとえば1つの導電性ポリマーであってよい。この蓋10は、基板7に固定されている。この蓋10は、導電性接着剤10を介してこの基板7に固定されている。代替として、この蓋10は、はんだ、たとえば鉛フリーはんだのような、他の接続用導電性材料を介してこの基板7に固定されていてよい。この蓋10は、1つの開口部12を備える。この蓋10の開口部12は、マイクロフォン1の音響ポートを形成する。
この蓋10の開口部12は、トランスデューサ素子2に重ならないように配設されている。具体的には、基板7に対して垂直な方向から見て、この蓋10の開口部12は、このトランスデューサ素子2と重なっていない。むしろこの蓋10の開口部12は、このトランスデューサ素子2からゼロより大きな距離で隔てられて配設されている。
図示されていない1つの代替の実施形態においては、蓋10の開口部12は、トランスデューサ素子2のフロントキャビティ5に重ならないように配設されていてよい。具体的には、基板7に対して垂直な方向から見て、この蓋10の開口部12は、このトランスデューサ素子2のフロントキャビティ5と重なっていなくともよい。しかしながらこの開口部12は、この代替の実施形態においては、このフロントキャビティ5から離れたトランスデューサ素子2の部品(複数)と重なっていてよい。
さらにマイクロフォン1は、1つのインサート部13を備える。このインサート部13は、トランスデューサ素子2と蓋10との間に配設されている。このインサート部13は、1つの導電性シリコーンゴムから成っている。このインサート部13は、1つの経路14を備える。具体的には、トランスデューサ素子2のフロントキャビティ5は、このインサート部13の経路14を介して蓋10の開口部12に接続されている。この結果、音がこの蓋10の開口部12およびこの経路14を通ってフロントキャビティ5に進入することができる。以上により、このトランスデューサ素子2のフロントキャビティ5は、この経路14およびこの蓋10の開口部12を介して、マイクロフォン1の周囲と音響的にカップリングされている。
インサート部13は、125μm〜200μmの範囲の厚さthiを有する。しかしながら、代替の構造においては、このインサート部は、125μm〜500μmの範囲のより大きな厚さthiを有してよい。このインサート部13の厚さthiは、基板7に対して垂直な方向で測ったものである。経路14は、30μm〜60μmの高さを有する。この経路14の高さも、基板7に対して垂直な方向で測ったものである。以上により、この経路14がこのインサート部13に形成される領域において、このインサート部13は、この経路14の高さの分だけ低減された厚さthiを有する。
さらに、トランスデューサ素子2のバックキャビティ6は、トランスデューサ素子2,基板7,蓋10,およびインサート部13によって包囲されている。この結果マイクロフォン1は、1つの大きなバックキャビティを備える。具体的には、概ね、蓋10によって包囲される容積からトランスデューサ素子2の容積を引いたものをバックキャビティ6として使用することができる。マイクロフォン1のバックキャビティ6を大きくすることによって、このマイクロフォン1の信号対ノイズ比も改善される。
図2は、図1に示す線AA'に沿った、蓋10およびインサート部13を通る断面を示す。ここで、経路14の第1の端部15は、トランスデューサ素子2のフロントキャビティ5と重なっている。具体的には、この経路14の第1の端部15に1つの出口が形成され、これにより音がこの第1の端部でこの経路14から出て、そしてフロントキャビティ5に進入する。この経路14の第1の端部15の出口の直径doutletは、トランスデューサ素子2のフロントキャビティ5の直径と同じ程度の大きさとなっている。このフロントキャビティ5の直径は、基板7に対して平行な1つの平面における、このフロントキャビティ5の境界の最も離れた2つの点の距離として規定される。具体的には、上記の第1の端部の出口の直径doutletは、フロントキャビティ5の直径の0.5倍から2倍までの範囲にある。
図3は、図1に示す線BB'に沿った、蓋10およびインサート部13の断面を示す。ここでインサート部13の経路14の第2の端部16は、蓋10の開口部12と重なっている。この第2の端部16では、1つの入口が形成されており、これによって音がこの第2の端部16で経路14に進入することができる。
さらに図4は、図1に示す線CC'に沿った、インサート部13を通る断面を示す。経路14の第1の端部15および第2の端部16は、中間部17によって接続されている。このインサート部13を通る経路14の構造は、このマイクロフォン1の周波数応答に影響しかねない側部の容積が生じないことを保証する。
図5〜7は、マイクロフォン1の製造プロセスの異なる段階を示す。
図5は、1つの製造段階でのマイクロフォン1を示し、ここでは、トランスデューサ素子2およびさらなる部品9が基板7に取り付けられている。具体的には、トランスデューサ素子2およびさらなる部品9は、基板7にフリップチップボンディングされている。
このさらなる部品9は、1つの任意に追加される素子である。蓋10の内側に配設されているこのさらなる部品9の代替として、このマイクロフォン1の外側に配設された素子(複数)によって信号処理が行われてよい。
図6は、さらなる製造ステップの途中のマイクロフォン1を示す。このさらなる製造ステップの前に、インサート部13は蓋10に固定されており、これによりこのインサート13の経路14がこの蓋10の開口部12に接続されている。具体的には、接着剤がインサート部13と蓋10との間に塗布されて、このインサート13はこの蓋10に接着されている。以上により、図6に示すように、蓋10およびインサート部13は、このさらなる製造ステップにおいて、このマイクロフォンの残りの部分に固定される1つのアセンブリを形成する。
さらに接着剤11が基板7に塗布される。具体的には、このさらなる製造ステップにおいて、この接着剤11は、蓋10が基板7に接続される位置で、この基板7に塗布される。さらに、基板7に向いていないトランスデューサ素子2の上面にもう1つの接着剤18が塗布される。このさらなる製造ステップにおいて、この接着剤18によって、インサート部13はトランスデューサ素子2に機械的に接続される。
上記のさらなる製造ステップにおいて、蓋10およびインサート部13を備える上記のアセンブリが、基板7およびトランスデューサ素子に取り付けられる。
図7は、上記の製造ステップが完了した後のマイクロフォンを示す。具体的には、1つのパネル上に複数のマイクロフォン1を同時に製造することができる。この場合、この製造プロセスの最後のステップにおいて、マイクロフォン1が個々に、たとえば賽の目切りで分離される。
1 : マイクロフォン
2 : トランスデューサ素子
3 : メンブレン
4 : バックプレート
5 : フロントキャビティ
6 : バックキャビティ
7 : 基板
8 : はんだバンプ
9 : さらなる部品
10 : 蓋
11 : 接着剤
12 : 開口部
13 : インサート部
14 : 経路
15 : 経路の第1の端部
16 : 経路の第2の端部
17 : 経路の中間部
18 : 接着剤
thi : インサート部の厚さ
outlet : 経路の第1の端部の出口の直径

Claims (10)

  1. マイクロフォン(1)であって、
    1つの基板(7)と、
    1つのフロントキャビティ(5)を画定する1つのトランスデューサ素子(2)と、
    1つの蓋(10)であって、前記トランスデューサ素子(2)が前記基板(7)と前記蓋(10)との間に配設されるように配設された蓋と、
    を備え、
    前記蓋(10)は、前記トランスデューサ素子(2)の前記フロントキャビティ(5)に重ならないように配設されている1つの開口部(12)を備え、
    前記マイクロフォン(1)はさらに、前記蓋(10)と前記トランスデューサ素子(2)との間に配設された1つのインサート部(13)を備え、
    前記インサート部(13)は、前記トランスデューサ素子(2)のフロントキャビティ(5)を前記蓋(10)の前記開口部(12)に接続する1つの経路(14)を備え、
    前記トランスデューサ素子(2)のバックキャビティ(6)は、前記トランスデューサ素子(2),前記蓋(10),前記インサート部(13),および前記基板(7)によって包囲されている、
    ことを特徴とするマイクロフォン。
  2. 前記インサート部(13)は、前記蓋(10)よりも小さな弾性率を有す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. 前記インサート部(13)は、プレキャストされているか、または射出成形されているインサート部(13)であることを特徴とする、請求項1または2に記載のマイクロフォン。
  4. 前記インサート部(13)は、シリコーンゴムまたはポリマーを含むことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマイクロフォン。
  5. 前記インサート部(13)は、前記蓋(10)に固定されていることを特徴とする、請求項1乃至のいずれか1項に記載のマイクロフォン。
  6. 前記経路(14)は、前記トランスデューサ素子(2)の前記フロントキャビティ(5)と重なる第1の端部(15)と,前記蓋(10)の前記開口部(12)と重なる第2の端部(16)と,前記経路(14)の前記第1の端部(15)と前記第2の端部(16)とが互いに距離を隔てて配設されるように前記第1の端部(15)と前記第2の端部(16)とを接続する中間部と、を有することを特徴とする、請求項1乃至のいずれか1項に記載のマイクロフォン。
  7. 前記蓋(10)の前記開口部(12)は、前記トランスデューサ素子(2)に重ならないように配設されていることを特徴とする、請求項1乃至のいずれか1項に記載のマイクロフォン。
  8. マイクロフォン(1)を製造する方法であって、
    前記方法は、以下のステップ、
    1つの基板(7)上に1つのトランスデューサ素子(2)を配設するステップであって、当該トランスデューサ素子(2)が1つのフロントキャビティ(5)を画定するステップと、
    1つのインサート部(13)を1つの蓋(10)に固定するステップであって、当該蓋(10)が1つの開口部(12)を備え、当該インサート部(13)が、1つの経路(14)を備え、そして当該インサート部(13)が当該蓋(10)に固定されて当該経路(14)が当該開口部(12)に接続されるステップと、
    前記トランスデューサ素子(2)が前記蓋(10)と前記基板(7)との間に配設されるように、そして前記経路(14)が前記トランスデューサ素子(2)の前記フロントキャビティ(5)を前記開口部(12)に接続するように、前記蓋(10)を、当該蓋に固定された前記インサート部(13)と共に、前記基板(7)に固定するステップと、
    を備え、
    前記トランスデューサ素子(2)のバックキャビティ(6)は、前記トランスデューサ素子(2),前記蓋(10),前記インサート部(13),および前記基板(7)によって包囲されている、
    ことを特徴とする方法。
  9. 前記蓋(10)は、当該蓋に固定された前記インサート部(13)と共に、前記蓋(10)の前記開口部(12)が前記トランスデューサ素子(2)の前記フロントキャビティ(5)に重ならないように、前記基板(7)に固定されていることを特徴とする、請求項に記載の方法。
  10. 前記インサート部(13)は、接着によって前記蓋(10)に固定されていることを特徴とする、請求項またはに記載の方法。
JP2016575463A 2014-06-23 2014-06-23 マイクロフォンおよびマイクロフォンを製造する方法 Expired - Fee Related JP6412598B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2014/063148 WO2015197105A1 (en) 2014-06-23 2014-06-23 Microphone and method of manufacturing a microphone

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018184575A Division JP6718155B2 (ja) 2018-09-28 2018-09-28 マイクロフォンおよびマイクロフォンを製造する方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017522808A JP2017522808A (ja) 2017-08-10
JP6412598B2 true JP6412598B2 (ja) 2018-10-24

Family

ID=50979794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016575463A Expired - Fee Related JP6412598B2 (ja) 2014-06-23 2014-06-23 マイクロフォンおよびマイクロフォンを製造する方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10499161B2 (ja)
EP (1) EP3158776B1 (ja)
JP (1) JP6412598B2 (ja)
WO (1) WO2015197105A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2565376B (en) * 2017-08-11 2020-03-25 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd MEMS devices and processes

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7165647B2 (en) * 2003-12-18 2007-01-23 Pei-Chau Lee Mechanical acoustic filter by erosion etching
DE102004011148B3 (de) 2004-03-08 2005-11-10 Infineon Technologies Ag Mikrophon und Verfahren zum Herstellen eines Mikrophons
JP2009212844A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Nec Saitama Ltd 小型電子機器に用いられるマイクのカバー構造体、およびこのカバー構造体を配設して成るマイク
JP5200737B2 (ja) 2008-07-30 2013-06-05 船井電機株式会社 差動マイクロホンユニット
JP4553043B2 (ja) 2008-09-12 2010-09-29 株式会社村田製作所 音響的トランスデューサユニット
US8351634B2 (en) * 2008-11-26 2013-01-08 Analog Devices, Inc. Side-ported MEMS microphone assembly
WO2010095203A1 (ja) * 2009-02-17 2010-08-26 株式会社 村田製作所 音響的トランスデューサユニット
JP2010193120A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Yamaha Corp シリコンマイクロホン
JP2011124696A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Funai Electric Co Ltd 差動マイクロホンユニットおよび携帯機器
TW201126654A (en) * 2010-01-22 2011-08-01 Lingsen Precision Ind Ltd Micro electro-mechanical package module
EP2381698A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-26 Nxp B.V. Microphone
US8551799B2 (en) 2010-05-06 2013-10-08 Stmicroelectronics S.R.L. Encapsulated micro-electro-mechanical device, in particular a MEMS acoustic transducer
KR101094452B1 (ko) * 2010-05-20 2011-12-15 주식회사 비에스이 마이크로폰 조립체
TWM390627U (en) * 2010-05-31 2010-10-11 Lingsen Precision Ind Ltd MEMS microphone carrier module
DE102010062887B4 (de) 2010-12-13 2014-01-30 Robert Bosch Gmbh Mikrofonpackage und Verfahren zu dessen Herstellung
US9544678B2 (en) * 2011-01-12 2017-01-10 Blackberry Limited Printed circuit board with an acoustic channel for a microphone
KR101320573B1 (ko) * 2011-11-30 2013-10-28 주식회사 비에스이 멤스 마이크로폰
JP5926446B2 (ja) 2012-05-02 2016-05-25 エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag Memsマイクロフォンアセンブリおよびmemsマイクロフォンアセンブリの製造方法
US20140064546A1 (en) * 2012-08-01 2014-03-06 Knowles Electronics, Llc Microphone assembly
CN104604248B (zh) * 2012-09-10 2018-07-24 罗伯特·博世有限公司 具有模制互联器件的mems麦克风封装
KR101900282B1 (ko) * 2012-10-22 2018-09-19 삼성전자주식회사 전자 장치를 위한 마이크로폰 장치
US8965027B2 (en) * 2013-02-15 2015-02-24 Invensense, Inc. Packaged microphone with frame having die mounting concavity
JP2014158140A (ja) * 2013-02-15 2014-08-28 Funai Electric Co Ltd 音声入力装置
DE102014105849B3 (de) * 2014-04-25 2015-09-17 Epcos Ag Mikrofon mit vergrößertem Rückvolumen und Verfahren zur Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017522808A (ja) 2017-08-10
EP3158776B1 (en) 2019-05-01
US20170150276A1 (en) 2017-05-25
WO2015197105A1 (en) 2015-12-30
US10499161B2 (en) 2019-12-03
EP3158776A1 (en) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2015261458B2 (en) MEMS sound transducer and sound transducer arrangement with a stopper mechanism
US10455309B2 (en) MEMS transducer package
US9769554B2 (en) Semiconductor integrated device for acoustic applications with contamination protection element, and manufacturing method thereof
US10334339B2 (en) MEMS transducer package
US8902604B2 (en) Component support and assembly having a MEMS component on such a component support
JP6311376B2 (ja) マイクロフォン
US9321628B2 (en) MEMS device incorporating a fluidic path, and manufacturing process thereof
US8779535B2 (en) Packaged integrated device die between an external and internal housing
JP6311800B2 (ja) 拡大されたバックチャンバを備えたマイクロホンおよび製造方法
KR101339909B1 (ko) 마이크로폰 패키지
KR101224448B1 (ko) 센서 패키지 및 그의 제조 방법
KR20150060469A (ko) 멤스 마이크로폰 패키지 및 멤스 마이크로폰 패키지의 제조 방법
US20170374474A1 (en) Mems transducer package
JP6412598B2 (ja) マイクロフォンおよびマイクロフォンを製造する方法
JP6580356B2 (ja) 単一指向性memsマイクロホン
JP6718155B2 (ja) マイクロフォンおよびマイクロフォンを製造する方法
KR101877838B1 (ko) 멤스 마이크로폰 소자 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈
JP6308377B2 (ja) マイクロフォン
KR101109102B1 (ko) 멤스 마이크로폰 패키지
KR101496200B1 (ko) 복수의 진동판을 구비한 멤스 마이크로폰
GB2582387A (en) Packaging for a MEMS transducer
KR20140101454A (ko) 센서 패키지 및 그 제조 방법
TWI423688B (zh) 具有電磁波接收器之聲音感測器
KR20170064256A (ko) 메쉬형 기판과 일체로 된 mems 음향센서를 이용한 정전용량형 콘덴서 마이크로폰

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180330

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20180425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20180425

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180829

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180928

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6412598

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees