JP4893860B1 - マイクロフォン - Google Patents

Abstract

【課題】上方から見た平面積を小さくすることができ、しかも、音響センサのバックチャンバの容積をより大きくすることのできるマイクロフォンを提供する。
【解決手段】回路基板４３の上面にインターポーザ５２を実装し、その上面に音響センサ５１を実装する。信号処理回路５３は、インターポーザ５２に設けられた空間７０に納められて回路基板４３に実装される。音響センサ５１は、インターポーザ５２に設けた配線構造を通じて回路基板４３に接続される。音響センサ５１やインターポーザ５２などは、回路基板４３の上面に被せたカバー４２によって覆われる。カバー４２には、音響センサ５１のフロントチャンバと対向する位置に音導入孔４８が開口されている。インターポーザ５２には、音響センサ５１のダイアフラム５６よりも下方の空間を、カバー４２内でインターポーザ５２よりも外の空間とを音響的に連通させるための通気用切欠７１が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明はマイクロフォンに関し、具体的には、音響センサをパッケージ内に実装したマイクロフォンに関する。

（一般的なマイクロフォン）
図１は、従来の一般的な構造のマイクロフォンを示す断面図である。このマイクロフォン１１は、カバー１２と回路基板１３からなるパッケージ内に音響センサ１５と信号処理回路１７を実装したものである。音響センサ１５と信号処理回路１７は、回路基板１３の上面に横に並べた状態で実装されており、信号処理回路１７は封止樹脂２１によって覆われている。音響センサ１５と信号処理回路１７は、ボンディングワイヤ１８によって電気的に接続されており、さらに信号処理回路１７は、ボンディングワイヤ１９によって回路基板１３の基板内配線１４に接続されている。

通常、回路基板１３の下面はプリント配線基板に実装され、プリント配線基板に密着する。そのため、パッケージ内に音響振動を導き入れるための音導入孔２０はカバー１２の上面に開口されている。音響センサ１５の下面は回路基板１３に接着されており、バックチャンバ１６の下面は回路基板１３で塞がれている。

このような構造のマイクロフォン１１では、以下に述べるような問題がある。マイクロフォン１１では、音響センサ１５と信号処理回路１７が横に並んでいるので、マイクロフォン１１を上から見たときの水平面への投影面積（以下、平面積という。）を小さくすることができない。特に、マイクロフォン１１の平面積を、音響センサ１５の平面積と信号処理回路１７の平面積との和よりも小さくすることは不可能である。

また、マイクロフォン１１では、音響センサ１５と信号処理回路１７はボンディングワイヤ１８によって接続されている。ボンディングワイヤ１８をピンと張って配線した場合には、振動などによってボンディングワイヤ１８が断線するおそれがあるので、ボンディングワイヤ１８は、図１に示すように、弛ませて配線される。しかも、ボンディングワイヤ１８を下方へ弛ませて配線した場合には、ボンディングワイヤ１８が音響センサ１５や信号処理回路１７の電極パッドや配線に接触して短絡事故を起こす恐れがあるので、ボンディングワイヤ１８は、上方へ弛ませてある。その結果、パッケージの高さは、上方へ飛び出たボンディングワイヤ１８を収納できるだけの高さが必要となり、その分だけマイクロフォン１１の高さが高くなる。

マイクロフォンの感度とバックチャンバの容積との間には相関があり、バックチャンバの容積が小さくなるとマイクロフォンの感度が低下する。マイクロフォン１１では、カバー１２に音導入孔２０を設けた場合、音響センサ１５内のバックチャンバ１６の容積が小さくなるので、マイクロフォン１１の感度が低下しやすくなる。

（特許文献１のマイクロフォン）
特許文献１に開示されているマイクロフォンを図２に示す。特許文献１のマイクロフォン３１では、回路基板１３の上面に信号処理回路１７を実装している。信号処理回路１７に隣接する位置において、回路基板１３の上面にはスペーサ３２が固定されており、さらにスペーサ３２の上面に音響センサ１５が実装されている。スペーサ３２には、上下に貫通する貫通孔３３が開口されており、さらにスペーサ３２の外部と貫通孔３３内との間の静圧差を緩和させるための連通孔３４が形成されている。

このようなマイクロフォン３１では、音響センサ１５の下面に電極パッドを設け、スペーサ３２を介して音響センサ１５を回路基板１３に電気的に接続しているので、図１のマイクロフォン１１のようにボンディングワイヤ１８の弛みのためにマイクロフォン３１の高さが高くなるということはない。

しかし、このマイクロフォン３１も、図１のマイクロフォン１１と同じ問題を有している。マイクロフォン３１でも、音響センサ１５と信号処理回路１７は横に並べて配置されているので、マイクロフォン３１の平面積を小さくすることができない。特に、マイクロフォン３１の平面積を、音響センサ１５の平面積と信号処理回路１７の平面積との和より小さくすることはできない。

また、マイクロフォン３１では、スペーサ３２の貫通孔３３を音響センサ１５のバックチャンバ１６と連続させてダイアフラムの下の空間を広げているので、音響センサ１５を大きくすることなくバックチャンバ１６の容積を実質的に拡大できる。その結果、マイクロフォン３１の感度向上を期待できる。

しかし、このような構造でも、バックチャンバ１６の容積拡大には限度があり、カバー１２と回路基板１３からなるパッケージ内の空間容積に比べれば小さなものである。

なお、スペーサ３２には水平方向に連通孔３４があけられている。しかし、この連通孔３４は、バックチャンバ１６と音響センサ１５及びスペーサ３２の外側空間（パッケージ内空間）との間で静圧を伝えられるようにする一方で、ダイアフラムに作用する圧力変動に基づく気体の通過を阻止するものである。すなわち、連通孔３４は、アウトガスの発生や標高差に基づく音響センサ１５の内外における静圧差を除去するためのものである。

（特許文献２のマイクロフォン）
特許文献２には、パッケージを構成するプリント基板の上に立体回路基板を設け、立体回路基板の上に音響センサを実装するとともに、立体回路基板の中央部に形成された開口部内に信号処理回路を納めたマイクロフォンが開示されている。

特許文献２のようなマイクロフォンによれば、信号処理回路の上方に音響センサを配置しているので、マイクロフォンの平面積を小さくしてマイクロフォンを小型化することができる。

特許文献２のマイクロフォンでは、立体回路基板の上に音響センサを設けることによって特許文献１と同様に音響センサのバックチャンバの容積を大きくしている。しかし、立体回路基板の開口部内に信号処理回路を納めているので、再びバックチャンバの容積が小さくなっており、マイクロフォンの感度を向上させることが困難である。

特開２００７−１７８２２１号公報 特開２００６−３１１１０６号公報

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、その目的とするところは、上方から見た平面積を小さくすることができ、しかも、音響センサのバックチャンバの容積をより大きくすることのできるマイクロフォンを提供することにある。

本発明に係るマイクロフォンは、回路基板と、前記回路基板の上面に実装された支持部材と、前記支持部材の上に実装された音響センサと、前記支持部材の内部に形成された空洞内に納めて、前記回路基板の上面に実装された信号処理回路と、前記音響センサ、前記支持部材及び前記信号処理回路を覆って前記回路基板の上面に固定されたカバーとを備えたマイクロフォンにおいて、前記音響センサは、上面側にフロントチャンバとなる空間が形成されるとともに、下面側にバックチャンバとなる空間を備えており、前記支持部材は、前記カバー及び前記回路基板で囲まれた空間のうち前記音響センサ及び前記支持部材の外部に位置する空間と、前記音響センサ内の前記バックチャンバとなる空間との間で音響振動を伝達させることのできる音響伝達通路を形成されていることを特徴としている。

本発明のマイクロフォンにあっては、信号処理回路の上方に音響センサを配置しているので、音響センサと信号処理回路を実装するための領域の平面積を小さくすることができ、マイクロフォンを小型化することができる。また、支持部材に音響伝達通路を設けたことにより、カバー及び回路基板で囲まれた空間のうち音響センサ及び支持部材の外部に位置する空間を音響センサのバックチャンバとして利用できるようになる。その結果、音響センサのバックチャンバの容積を実質的に大きくし、マイクロフォンの感度を向上させることができる。

本発明のある実施態様によるマイクロフォンは、前記カバーに、音響振動を導入するための音導入孔を開口され、前記音響センサが、前記フロントチャンバとなる空間の周囲を、前記カバーの内面の前記音導入孔を囲む領域に密着させられていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、音導入孔からマイクロフォン内に導入された音響振動がフロントチャンバの外へ漏れにくくなる。よって、音導入孔から入った音響振動がバックチャンバ側へ回り込みにくく、バックチャンバ側へ回り込んだ音響振動によってマイクロフォンの感度が低下しにくくなる。

本発明の別な実施態様によるマイクロフォンでは、前記支持部材が、前記音響センサと前記回路基板とを電気的に接続するための配線構造を備えている。かかる実施態様によれば、ボンディングワイヤを用いることなく音響センサと回路基板を接続することができるので、ボンディングワイヤを用いた場合よりもカバーと回路基板からなるパッケージの高さを低くでき、マイクロフォンを低背化ないし小型化することができる。

本発明のさらに別な実施態様によるマイクロフォンでは、前記音響伝達通路が、前記支持部材の上面部を凹状又は溝状に窪ませて形成されている。かかる実施態様によれば、音響伝達通路の加工が容易になる。

本発明のさらに別な実施態様によるマイクロフォンでは、前記信号処理回路を収納するための前記空洞が、前記支持部材を上下に貫通している。かかる実施態様によれば、信号処理回路を収納するための空洞が音響センサのバックチャンバの一部となるので、音響センサのバックチャンバ容積をより一層大きくでき、マイクロフォンの感度を向上させることができる。

本発明のさらに別な実施態様によるマイクロフォンでは、前記信号処理回路を収納するための前記空洞が、前記支持部材の下面に凹設されており、前記空洞と前記音響伝達通路とが前記支持部材によって仕切られている。かかる実施態様によれば、音響センサと信号処理回路の間で短絡事故が生じることがない。また、信号処理回路を水分や埃などから保護することができる。

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は、一般的な構造のマイクロフォンを示す断面図である。 図２は、特許文献１に開示されたマイクロフォンの断面図である。 図３は、本発明の実施形態１によるマイクロフォンの構造を示す断面図である。 図４（Ａ）は、実施形態１のマイクロフォンに用いられているインターポーザの斜視図である。図４（Ｂ）は当該インターポーザを上下反転させて描いた斜視図である。 図５（Ａ）は、図４（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図５（Ｂ）は、図４（Ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。 図６（Ａ）は、マイクロフォンの製造工程の一部であって、インターポーザを複数個一度に作製した状態を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。 図７（Ａ）は、マイクロフォンの製造工程の一部であって、音響センサを複数個一度に作製した状態を示す断面図である。図７（Ｂ）は、図６のインターポーザの上に上下反転させて図７（Ａ）の音響センサを接合一体化した状態を示す断面図である。 図８（Ａ）は、音響センサのＳｉウエハを研磨して薄くする工程を説明する断面図である。図８（Ｂ）は、音響センサのＳｉウエハにフロントチャンバを開口するとともに、犠牲層をエッチング除去した状態を示す断面図である。 図９（Ａ）は、ダイシングにより分割された１個の音響センサ及びインターポーザを示す断面図である。図９（Ｂ）は、回路基板の上面に信号処理回路を実装する工程を説明する断面図である。 図１０（Ａ）は、信号処理回路を覆うようにして、音響センサ及びインターポーザを回路基板の上に実装した状態を示す断面図である。図１０（Ｂ）は、回路基板の上面にカバーを取り付けた状態を示す断面図である。 図１１は、本発明の実施形態２によるマイクロフォンの構造を示す断面図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、実施形態２のマイクロフォンに用いられているインターポーザの斜視図及び断面図である。 図１３（Ａ）は、異なる形態のインターポーザを示す斜視図である。図１３（Ｂ）は、その断面図である。 図１４（Ａ）は、さらに異なる形態のインターポーザを示す斜視図である。図１４（Ｂ）は、その断面図である。 図１５（Ａ）は、さらに異なる形態のインターポーザを示す斜視図である。図１５（Ｂ）は、その断面図である。

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）
以下、図３−図５を参照して本発明の実施形態１によるマイクロフォンを説明する。図３は、実施形態１に係るマイクロフォン４１の構造を示す断面図である。また、図４（Ａ）は、マイクロフォン４１に用いられているインターポーザ５２（支持部材）の斜視図、図４（Ｂ）は、インターポーザ５２を上下反転させた状態で示す斜視図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）はインターポーザ５２の断面図であって、図５（Ａ）は図４（Ａ）のＸ−Ｘ線断面を示し、図５（Ｂ）は図４（Ａ）のＹ−Ｙ線断面を示す。

マイクロフォン４１にあっては、カバー４２と回路基板４３によってパッケージが形成されている。このパッケージ内には、音響センサ５１、インターポーザ５２および信号処理回路５３が納められている。

パッケージの一部を構成する回路基板４３の上面には、インターポーザ５２や信号処理回路５３を接合させるための複数個の上面電極パッド４４が設けられている。回路基板４３の下面には、マイクロフォン４１をプリント配線基板などに実装するときに、マイクロフォン４１をプリント配線基板などに接続させるための複数個の下面電極パッド４５が設けられている。カバー４２は、下面が開口した箱状をしており、絶縁性材料（たとえば、プラスチック）からなるカバー本体４６の内面に金属メッキ膜による電磁シールド膜４７が形成されている。また、カバー４２にはパッケージ内に音響振動を導き入れるための音導入孔４８が少なくとも１箇所に開口されている。

なお、カバー本体４６は金属製であってもよく、その場合にはカバー本体４６が電磁シールドの機能を有するので、別途電磁シールド膜４７を設ける必要はない。

音響センサ５１はＭＥＭＳ技術を利用して作製された静電容量型素子である。図３に示すように、音響センサ５１は、全体をシリコン基板５４によって保持されている。シリコン基板５４には、上下に貫通するようにしてフロントチャンバ５５が開口されている。シリコン基板５４の下面には、フロントチャンバ５５の下面開口を覆うようにして、薄膜状のダイアフラム５６が設けられている。ダイアフラム５６は、導電性を有するポリシリコンによって形成されている。したがって、ダイアフラム５６は、それ自体が可動電極板となっている。ダイアフラム５６は、外周縁の複数箇所をアンカー（図示せず）によって支持されることにより、シリコン基板５４の下面で膜状に張られており、アンカー間においてダイアフラム５６の外周縁とシリコン基板５４の下面との間にベントホール（狭い隙間）が形成されている。

ダイアフラム５６の下方には、ダイアフラム５６との間にエアギャップ５８（空隙）を形成するようにして、バックプレート５７が設けられており、バックプレート５７の外周部はシリコン基板５４の下面に固定されている。また、バックプレート５７の上面には、ダイアフラム５６と対向するようにして固定電極板５９が設けられている。バックプレート５７は絶縁性のＳｉＮによって形成され、固定電極板５９は導電性のポリシリコンによって形成されている。この結果、エアギャップ５８を介して対向しているダイアフラム５６と固定電極板５９によって音響振動検知用のキャパシタが構成されている。

バックプレート５７及び固定電極板５９のほぼ全体には、ダイアフラム５６を振動させた後の音響振動を通過させるためのアコースティックホール６０（音響孔）が多数穿孔されている。

ダイアフラム５６の端部からは引出配線６１が延出されている。引出配線６１の端部には、バックプレート５７に埋め込まれた電極部６２が電気的に接続されている。また、固定電極板５９の端部からは引出配線６３が延出されている。引出配線６３の端部には、バックプレート５７に埋め込まれた電極部６４が電気的に接続されている。電極部６２の下面は、音響センサ５１の下面の四隅のうちいずれか１箇所の隅部に露出しており、電極部６２の下面にはバンプ６７が設けられている。電極部６４の下面は、音響センサ５１の下面の四隅のうち別な隅部において露出しており、電極部６４の下面にはバンプ６７が設けられている。音響センサ５１の下面の四隅のうち、電極部６２、６４が設けられていない隅部には、ダミーの電極（図示せず）が設けられている。ダミーの電極とは、音響センサ５１の下面をハンダなどで機械的に固定するための電極であって、電気的な働きを有しないものである。ダミーの電極にもバンプが設けられている。

インターポーザ５２は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すような構造を有している。インターポーザ５２は、絶縁性材料によって角筒状に形成されており、インターポーザ５２内には信号処理回路５３を納めることのできる上下に貫通した空洞７０が形成されている。また、インターポーザ５２の壁面上部には通気用切欠７１（音響伝達通路）が形成されている。

インターポーザ５２は、音響センサ５１と回路基板４３を電気接続するための構造を備えている。すなわち、インターポーザ５２の四隅のうち１箇所には貫通電極６５が埋め込まれており、インターポーザ５２の上面には貫通電極６５と導通したパッド部６５ａが設けられ、下面には貫通電極６５と導通したパッド部６５ｂが設けられている。インターポーザ５２の四隅のうち別な箇所には、同様に、貫通電極６６が埋め込まれており、インターポーザ５２の上面には貫通電極６６と導通したパッド部６６ａが設けられ、下面には貫通電極６６と導通したパッド部６６ｂが設けられている。さらに、インターポーザ５２の四隅のうち貫通電極６５、６６が設けられていない箇所では、インターポーザ５２の上面にダミー電極７２ａが設けられ、下面にダミー電極７２ｂが設けられている。ダミー電極７２ａ、７２ｂは機械的に接続してインターポーザ５２を固定するための電極であり、上面のダミー電極７２ａと下面のダミー電極７２ｂとは電気的には導通していない。

なお、図４及び図５のインターポーザ５２では、その壁面上部に通気用切欠７１が形成されているが、インターポーザ５２の壁面下部に通気用切欠７１を設けてもよい。また、インターポーザ５２の壁面に通気用開口（音響伝達通路）を窓状に開口してもよい。ただし、通気用切欠や通気用開口などの音響伝達通路は、音響振動による動的な圧力変化を伝えられるだけの通路断面積を有していることが必要である。

信号処理回路５３（ＡＳＩＣ）は、音響センサ５１から出力される音響検知信号を増幅し、さらにその信号をデジタル信号に変換して出力するための回路である。信号処理回路５３の下面には、音響センサ５１からの信号を入力させるための電極部６９や信号処理された信号を出力するための電極部６９が設けられている。

マイクロフォン４１は、つぎのようにして組み立てられている。音響センサ５１は、インターポーザ５２の上に載置され、電極部６２の下面に設けたバンプ６７が貫通電極６５の上面（パッド部６５ａ）に接合され、電極部６４の下面に設けたバンプ６７が貫通電極６６の上面（パッド部６６ａ）に接合されている。また、音響センサ５１の下面に設けられたダミーの電極のバンプ６７は、インターポーザ５２の上面のダミー電極７２ａに接合されている。この結果、音響センサ５１は４箇所のバンプ６７によってインターポーザ５２の上面に機械的に固定されている。さらに、音響センサ５１の電極部６２、６４は、それぞれ貫通電極６５、６６を通じてインターポーザ５２の下面（パッド部６５ｂ、６６ｂ）に導通している。

インターポーザ５２の下面に設けられたパッド部６５ｂ、６６ｂ及びダミー電極７２ｂは、それぞれハンダや導電性接着剤などの導電材料６８によって回路基板４３の上面電極パッド４４に接合される。信号処理回路５３の電極部６９も、ハンダや導電性接着剤などの導電材料６８によって回路基板４３の上面電極パッド４４に接合される。

カバー４２は、回路基板４３の上面に実装された音響センサ５１、インターポーザ５２及び信号処理回路５３を覆うようにして、回路基板４３の上面に重ねられる。このとき、カバー４２の音導入孔４８は、音響センサ５１のフロントチャンバ５５内に臨むように配置される。音響センサ５１の上面（シリコン基板５４の上面）全体は、接着樹脂５０を用いてカバー４２の内面に全周を接着され封止される。カバー４２の下面は回路基板４３の上面に導電性接着剤によって接着され、電磁シールド膜４７は回路基板４３のグランド電極に導通させられる。

しかして、音導入孔４８からマイクロフォン４１内に音響振動が入ると、音響振動は音響センサ５１のフロントチャンバ５５内に導かれる。音響振動はダイアフラム５６を振動させるので、ダイアフラム５６と固定電極板５９とで構成されるキャパシタの静電容量を変化させ、この静電容量の変化が音響検知信号として電極部６２、６４から出力される。音響センサ５１から出力された音響検知信号は、貫通電極６５、６６を通って上面電極パッド４４へ伝えられる。貫通電極６５、６６のパッド部６５ｂ、６６ｂを接合された上面電極パッド４４は、回路基板４３の上面又は内部に設けられた配線パターン（図示せず）によって信号処理回路５３の信号入力用の電極部６９を接合された上面電極パッド４４に導通している。よって、音響センサ５１の音響検知信号は、それぞれ信号入力用の電極部６９から信号処理回路５３内に入力される。また、信号出力用の電極部６９を接合された上面電極パッド４４は、回路基板４３の内部に設けた配線構造（図示せず）によって回路基板４３の下面電極パッド４５に接続されている。よって、信号処理回路５３で処理された出力信号は、回路基板４３の下面電極パッド４５から外部へ出力される。

なお、音響センサ５１と信号処理回路５３の電気的な接続形態やインターポーザ５２における貫通電極数などは、音響センサ５１や信号処理回路５３の構成により変わるので、上記説明は一例を表したものである。

このような構成の音響センサ５１では、以下のような作用効果を得ることができる。音響センサ５１では、インターポーザ５２に設けた貫通電極６５、６６を通じて音響センサ５１と信号処理回路５３を接続している。そのため、ボンディングワイヤを用いて接続する場合のようにボンディングワイヤの弛み分を考慮する必要が無くなり、音響センサ５１の高さを不必要に高くすることがなくなる。

また、音響センサ５１と信号処理回路５３を上下に配置しているので、音響センサ５１を実装するための領域とは別に信号処理回路５３を実装するための領域を必要としなくなり、従来のように横に並べて配置する場合と比べると、マイクロフォン４１の平面積を非常に小さくすることができる。よって、音響センサ５１や信号処理回路５３のサイズを小さくできない場合であっても、マイクロフォン４１を小型化することが可能になる。

この音響センサ５１では、音導入孔４８とダイアフラム５６の間のシリコン基板５４で囲まれた空間がフロントチャンバ５５となっている。一方、ダイアフラム５６の下面側の空間が音響センサ５１のバックチャンバとなる。しかし、ダイアフラム５６を通過した後の音響振動は、アコースティックホール６０を通過してインターポーザ５２内の空洞７０へ広がり、さらに通気用切欠７１を通過してパッケージ内空間４９へ広がることができる。ここで、パッケージ内空間４９とは、カバー４２と回路基板４３で囲まれたパッケージ内の空間のうち、音響センサ５１及びインターポーザ５２の外側の空間をいう。したがって、音響センサ５１では、音響センサ５１内のダイアフラム５６よりも下側の空間と、インターポーザ５２内の空洞７０と、パッケージ内空間４９とを合わせた空間が実質的なバックチャンバとなる。すなわち、このマイクロフォン４１では、パッケージ内の空間のうち、フロントチャンバ５５を除くほとんどすべての空間がバックチャンバとなる。

音響センサ５１の感度はバックチャンバの容積が大きいほど向上する。このマイクロフォン４１では、パッケージ内の空間の大部分をバックチャンバとして利用することができるので、音響センサ５１の感度を向上させることができる。

なお、特許文献１に示したマイクロフォン３１では、スペーサ３２に水平方向の連通孔３４が形成されている。しかし、これは本実施形態の通気用切欠７１とは異なり、熱膨張や気圧変化などによって生じるバックチャンバ内外での静圧差を緩和するものであり、音響振動を伝えるものではない。特許文献１のマイクロフォン３１において、音響振動を伝えるほど連通孔３４の通路断面積を大きくすれば、音響センサ１５のバックチャンバ容積が広くなる。しかし、マイクロフォン３１において連通孔３４の通路断面積を大きくすると、音響センサ１５のフロントチャンバとバックチャンバとが連通してしまい、音響センサ１５の感度が得られなくなる。また、特許文献２でも、立体回路基板とプリント基板との間に通気孔を形成しているが、この通気孔も特許文献１の連通孔と同じ目的で設けられたものである。

また、本実施形態のマイクロフォン４１では、カバー４２の内面に電磁シールド膜４７を形成している（回路基板４３の内部にも電磁シールド膜を設けてあってもよい。）ので、音響センサ５１や信号処理回路５３を外来ノイズから遮断することができ、マイクロフォン４１のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

（第１の実施形態のマイクロフォンの製造方法）
つぎに、実施形態１のマイクロフォン４１を製造する工程を図６−図１０に基づいて説明する。インターポーザ５２は、複数個が一度に作製される。図６（Ａ）は、一体に作製された複数個のインターポーザ５２を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿った断面を示す。複数個のインターポーザ５２は、つぎのようにして作製される。絶縁性Ｓｉウエハ７３の下面に金属メッキや蒸着を施すことによってパッド部６５ｂ、６６ｂ及びダミー電極７２ｂをそれぞれの所定位置に形成する。ついで、パッド部６５ｂ、６６ｂの位置においてＳｉウエハ７３に貫通孔を形成する。この貫通孔内にメッキなどで金属材料を堆積させて貫通電極６５、６６を作製する。さらに、貫通電極６５、６６の位置で、Ｓｉウエハ７３の上面に金属メッキや蒸着によってパッド部６５ａ、６６ａを形成する。このとき同時に、Ｓｉウエハ７３の上面の所定位置にダミー電極７２ａを形成する。この後、一組のパッド部６５ａ、６６ａ及びダミー電極７２ａに囲まれた領域の中央部をエッチングすることにより、上下に貫通した空洞７０を開口させる。また、Ｓｉウエハ７３の上面を溝状にエッチングして通気用切欠７１を形成する。こうして一体に作製された複数個のインターポーザ５２を表したものが図６（Ａ）及び図６（Ｂ）である。

音響センサ５１も、複数個が一度に作製される。図７（Ａ）は、一体に作製された複数個の音響センサ５１を示す断面図である。Ｓｉウエハ７４の上面には、音響センサ５１となる各領域ごとにポリシリコン製のダイアフラム５６が設けられている。ダイアフラム５６の上には犠牲層７５が形成され、犠牲層７５の上面には固定電極板５９とバックプレート５７が設けられる。また、各音響センサ５１となる領域の各隅部には、電極部６２、６４とダミーの電極が設けられる。

図７（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）のように作製された音響センサ５１は、上下反転させて図６のインターポーザ５２の上面に重ねられ、バンプ６７によって電極部６２とパッド部６５ａ、電極部６４とパッド部６６ａ、ダミーの電極とダミー電極７２ａがそれぞれ接合される。この結果、複数個の音響センサ５１を構成されたＳｉウエハ７４と複数個のインターポーザ５２を構成されたＳｉウエハ７３が一体に張り合わされる。

ついで、図８（Ａ）に示すように、音響センサ５１の上面を研磨してＳｉウエハ７４の厚みを薄くする。１枚のＳｉウエハ７４に形成された音響センサ５１単独であれば、Ｓｉウエハ７４を研磨して厚みを薄くすると、研磨工程やその後の工程でＳｉウエハ７４に割れや欠けが発生し、音響センサ５１の歩留まりが低下する。しかし、ここで説明する製造方法では、２枚のＳｉウエハ、すなわちＳｉウエハ７３とＳｉウエハ７４を貼り合わせた状態でＳｉウエハ７４を研磨するので、Ｓｉウエハ７４の剛性を高めて研磨を行うことができ、Ｓｉウエハ７４の研磨が容易に、かつ、歩留まりよく行えるようになる。

この後、図８（Ｂ）に示すように、音響センサ５１の犠牲層７５をエッチングにより除去し、ダイアフラム５６と固定電極板５９の間にエアギャップ５８を形成する。この結果、ダイアフラム５６は振動可能な膜状に形成される。ついで、図８（Ｂ）に１点鎖線で示すカッティングラインに沿ってＳｉウエハ７４、７３をダイシングする。この結果、図９（Ａ）に示すように、音響センサ５１及びインターポーザ５２は上下に接合されたままで１個１個切り離される。

つぎに、回路基板４３の上面に信号処理回路５３をフリップチップ実装し、導電材料６８によって信号処理回路５３の電極部６９を回路基板４３の上面電極パッド４４に接合させる。こうして、回路基板４３の上に実装された信号処理回路５３を図９（Ｂ）に示す。

ついで、図１０（Ａ）に示すように、信号処理回路５３を覆うようにして回路基板４３の上にインターポーザ５２と音響センサ５１を重ね、信号処理回路５３をインターポーザ５２の空洞７０内に納める。このとき、導電材料６８によってインターポーザ５２のパッド部６５ｂ、６６ｂとダミー電極７２ｂをそれぞれ回路基板４３の上面電極パッド４４に接合する。

この後、図１０（Ｂ）に示すように、音響センサ５１、インターポーザ５２及び信号処理回路５３を覆うようにして回路基板４３の上にカバー４２を重ねる。カバー４２には、あらかじめ音導入孔４８が開口されており、カバー４２を回路基板４３に重ねたとき音導入孔４８はフロントチャンバ５５の上面開口内に納まる。ついで、カバー４２の下面を導電性接着剤によって回路基板４３に接合させる。このとき同時に、音響センサ５１の上面を接着樹脂５０によってカバー４２の内面に接着し、音響センサ５１の上面全周とカバー４２の内面との間を封止し、音導入孔４８から入った音響振動が音響センサ５１とカバー４２の間の隙間から漏れないようにする。

このようにしてマイクロフォン４１を製造すれば、Ｓｉウエハ７４の研磨時にＳｉウエハ７４に割れや欠けが発生しにくくなるので、マイクロフォン４１の製造工程における歩留まりが向上する。また、Ｓｉウエハ７４に割れや欠けが発生しにくくなるので、研磨によってＳｉウエハ７４の厚みを薄くでき、音響センサ５１の高さを小さくすることができる。音響センサ５１の高さを小さくできると、カバー４２も高さの低いものを用いることができるようになり、マイクロフォン４１の低背化と小型化が可能になる。

（第２の実施形態）
図１１は、本発明の実施形態２によるマイクロフォン８１を示す断面図である。このマイクロフォン８１は、実施形態１のマイクロフォン４１とはインターポーザ５２の形状が異なっているだけである。従って、実施形態２のマイクロフォン８１においては、インターポーザ５２以外の説明は省略する。

マイクロフォン８１に用いられているインターポーザ５２では、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、信号処理回路５３を収容するための空洞７０は下面開口した箱状となっていて上面は塞がれている。一方、インターポーザ５２の上面には１本又は複数本の溝状をした通気用切欠７１が設けられている。

したがって、音響センサ５１のダイアフラム５６の下の空間（バックチャンバ）は、信号処理回路５３を収納するための空洞７０を経由することなく、通気用切欠７１を通ってパッケージ内空間４９と連通している。よって、実質的にバックチャンバの容積を大きくすることができ、マイクロフォン８１の感度を向上させることができる。

また、このマイクロフォン８１では、上下に配置された音響センサ５１と信号処理回路５３がインターポーザ５２によって仕切られているので、音響センサ５１と信号処理回路５３の短絡事故などを防ぐことができる。さらに、信号処理回路５３はインターポーザ５２によって覆われているので、音導入孔４８から入り込んだ水分や埃から信号処理回路５３を保護することができる。

（その他の実施形態）
インターポーザ５２は、実施形態１、２で述べたような構造以外にも種々の構造が可能である。たとえば図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示す実施形態では、実施形態２のように空洞７０と通気用切欠７１が分離されたインターポーザ５２において、空洞７０とパッケージ内空間４９を連通させるための通気用切欠８２をインターポーザ５２の下部に設け、空洞７０内もバックチャンバとして利用できるようにしたものである。

また、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示す実施形態は、空洞７０と分離してインターポーザ５２の上面に設けた通気用切欠７１を十文字形の溝状にしたものである。

図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すものはさらに別な実施形態である。このインターポーザ５２では、インターポーザ５２の上面に沿ってパッド部６５ａから延長電極部８３ａを延出し、インターポーザ５２の下面に沿ってパッド部６５ｂから延長電極部８３ｂを延出し、延長電極部８３ａの先端部と延長電極部８３ｂの先端部間を貫通電極６５で接続している。同様に、インターポーザ５２の上面に沿ってパッド部６６ａから延長電極部８４ａを延出し、インターポーザ５２の下面に沿ってパッド部６６ｂから延長電極部８４ｂを延出し、延長電極部８４ａの先端部と延長電極部８４ｂの先端部間を貫通電極６６で接続している。このような実施形態によれば、貫通電極６５、６６を自由な位置に設けることが可能になる。

４１、８１ ：マイクロフォン、 ４２ ：カバー、 ４３ ：回路基板、
４８ ：音導入孔、 ５１ ：音響センサ、 ５２ ：インターポーザ、
５３ ：信号処理回路、 ５５ ：フロントチャンバ、
５６ ：ダイアフラム、 ５７ ：バックプレート、
５９ ：固定電極板、 ６５、６６ ：貫通電極、
６５ａ、６５ｂ、６６ａ、６６ｂ ：パッド部、
７０ ：空洞、 ７１、８２ ：通気用切欠、
７２ａ、７２ｂ ：ダミー電極、
８３ａ、８３ｂ、８４ａ、８４ｂ ：延長電極部

Claims (6)

1. 回路基板と、
   前記回路基板の上面に実装された支持部材と、
   前記支持部材の上に実装された音響センサと、
   前記支持部材の内部に形成された空洞内に納めて、前記回路基板の上面に実装された信号処理回路と、
   前記音響センサ、前記支持部材及び前記信号処理回路を覆って前記回路基板の上面に固定されたカバーとを備えたマイクロフォンにおいて、
   前記音響センサは、上面側にフロントチャンバとなる空間が形成されるとともに、下面側にバックチャンバとなる空間を備えており、
   前記支持部材は、前記カバー及び前記回路基板で囲まれた空間のうち前記音響センサ及び前記支持部材の外部に位置する空間と、前記音響センサ内の前記バックチャンバとなる空間との間で音響振動を伝達させることのできる音響伝達通路を形成されていることを特徴とするマイクロフォン。
2. 前記カバーは、音響振動を導入するための音導入孔を開口され、
   前記音響センサは、前記フロントチャンバとなる空間の周囲を、前記カバーの内面の前記音導入孔を囲む領域に密着させら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. 前記支持部材は、前記音響センサと前記回路基板とを電気的に接続するための配線構造を備え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。
4. 前記音響伝達通路は、前記支持部材の上面部を凹状又は溝状に窪ませて形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロフォン。
5. 前記信号処理回路を収納するための前記空洞は、前記支持部材を上下に貫通し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。
6. 前記信号処理回路を収納するための前記空洞は、前記支持部材の下面に凹設されており、
   前記空洞と前記音響伝達通路とが前記支持部材によって仕切ら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。

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