JP6311800B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Description

いわゆるボトムポートマイクロホンは、音響入口開口が下面に配置されている筐体を有し、つまり、この部品の外部電気接続部も置かれている下面に配置されている。したがって、内側の部品（ＭＥＭＳ、ＡＳＩＣ）も筐体中の下方に、したがって、通常担体基板上に配置可能で、これにより、非常に単純な構造が結果として得られる。担体基板としては、それぞれ集積配線および相互接続部を備えた導体基板または複数層の基板が機能する。
トップポートマイクロホンでは、逆に、音響入口開口は、外側接続部とは逆側の表面、とりわけマイクロホンの上面にある。可能な限り大きな音響バックチャンバを利用するために、ＭＥＭＳチップ（および、適切な場合にはＡＳＩＣ）が、これも同様に音響入口領域中に配置されているが、その場合、電気再配線が、そこから筐体下面へ行われなければならず、これは、技術的にコスト高となり、部品の性能にとって非常に重要である。
代替方法としては、内部部品を担体基板上においたままにして、代わりに、入ってくる音響を、適切な方法で、部品間の間隙を通って担体基板に方向転換することであるが、これは、例えば、独国特許公開公報ＤＥ １０ ２０１１ ０１２２９５ Ａ１号から公知の通りである。この文献中では、ＭＥＭＳチップが、箔被覆部により担体基板の方に向かって密閉されていて、また、この箔被覆部は、存在するバックチャンバも同時に被覆し、取り囲む。この概念では、ＭＥＭＳチップ中にすでに存在するバックチャンバの拡大は可能ではない。
この方法は、さらに、欠点となるノイズおよび共振を引き起こしうる間隙の幾何学的形状に関して問題である。また、音響入口の位置が筐体上面に制限されている。
欧州特許ＥＰ ２ １９１ ５００ Ｂ１号からは、この欠点を回避した部品が公知であるが、このために、内部で音響伝導を行う極めてコスト高である筐体が必要であり、これには、高い生産コストと、小型化への制限が伴う。
独国特許ＤＥ １０ ２００４ ０１１１４８ Ｂ３号からは、ＭＥＭＳチップを、担体基板とキャップ形状の被覆部との間で張ることが公知である。それにより、電気信号も音響信号も迂回させるには及ばないが、しかし、この場合、応力に対して極めて敏感なチップが、筐体部品の間に柔軟性なしに締め付けられ、それにより、その寸法許容差および熱機械移動に左右される点が欠点である。さらなる欠点は、この場合は、ＭＥＭＳ内部の体積がフロントチャンバで失われる点である。
したがって、本発明の課題は、上方に配置された音響入口開口を備えたマイクロホンであって、冒頭で説明した欠点を回避したマイクロホンを提示することである。とりわけ、欠点となるＭＥＭＳチップについての熱機械応力を回避し、しかもより拡大したバックチャンバを利用可能にすることが課題である。さらに、筐体は、技術的に単純に構成され、その結果、コスト効率よく製造可能であるべきである。
本発明によれば、この課題は、請求項１の特徴を備えたマイクロホンにより達成される。本発明の有利な構成およびこのマイクロホンの製造方法は、さらなる請求項から読み取ることができる。
このマイクロホンは、特に剛性を有する閉じた中空空間筐体を有し、この筐体は、少なくとも１つの底板と、被覆部と、その中にある音響入口用の開口とを有する。ＭＥＭＳ部品として形成されたマイクロホン変換器と、中に音響路が形成された音響ガイド素子とは、互いに隣接して、底板上で、中空空間筐体の内側に配置されていて、取り付けられている。内側には、さらなる部品が取り付けられていることができ、とりわけ、これはマイクロホン機能を制御するための集積回路を備えたＡＳＩＣでありえる。中空空間の内側には、さらに仕切りが設けられていて、これが、中空空間を、フロントチャンバとバックチャンバとに区分する。音響路は、被覆部中の開口を、フロントチャンバと連結し、バックチャンバに対しては音響密閉的に隔絶されている。
中空空間筐体は、それ自体公知の様々な技術で製造可能である。重要であるのは、筐体中に中空空間が形成されていることである。これは、例えば、平坦な底板上に取り付けられたマイクロホンが、キャップ形状の被覆部により被覆されていて、その結果、中空空間中に配置されていることにより可能である。平坦な底板上に壁部材を載置し、この壁部材が、後に中空空間になる空間を側方で取り囲み、この中空空間を、続いてキャップで被覆することも可能である。底板に槽状の凹部を設け、または、そもそも槽状の底面部分を設け、その中に、マイクロホンの部品を取り付けることも可能である。これに応じて、筐体用に用いられる材料も異なりうる。
マイクロホン変換器としては、それ自体公知の任意のＭＥＭＳ部品を採用できる。これは、例えば、結晶体中にある切り欠きを上張りした膜が優れている。
好ましくは、マイクロホン変換器は、コンデンサマイクロホンとして、シリコン体中に形成されていて、膜がコンデンサの電極となり、剛性を有するバック電極に対するこの膜の移動が、コンデンサマイクロホンの容量を変え、このようにして、作用する音響エネルギーについての計測量が利用可能になる。
本発明のマイクロホン中では、音響路は、音響ガイド素子により幾何学的に規定されていて、部品として予め製造されている。本発明のマイクロホンは、したがって、マイクロホンの部品間で場合によっては生じるような中間間隙（公知の解決方法では、これが音響路として採用される）に依存することがない。この点は、音響路が、他のプロセスの境界条件からは自由で、これに依存せず構成することができ、したがって、幾何学的および音響的に最適化可能であるとの利点を有する。
音響ガイド素子は、筐体の底板上に置かれ、そこで、ほぼ任意の位置に位置付けられうる。これは、機械的に安定的に形成されていて、マイクロホンの部品と共に取り付けられ、かつ、機械的に単純な構成を有する。この音響ガイド素子は、したがって、様々な材料から製造されうる。例えば、この音響ガイド素子は金属製でありうる。金属の音響ガイド素子は、マイクロホン変換器と共に単純な方法で、はんだ付けにより取り付けられうるとの利点を有する。
中空空間の内側に設けられている仕切りは、筐体の一部分ではなく、マイクロホン部品の上に別に形成される。この仕切りにより、バックチャンバを拡大させることが可能になる。この仕切りは、バックチャンバとフロントチャンバとを音響密閉的に分ける。音響ガイド素子中の音響路は、筐体の上面中にある音響入口用の開口を、マイクロホン変換器の能動側と連結させる。このようにして、好ましくは、この仕切りを用いて、音響路をバックチャンバに対して単純に密閉可能であるように、音響ガイド素子は形成されている。
ある実施形態では、フロントチャンバとバックチャンバとの間の仕切りが、箔として形成されていて、この仕切りは、少なくともマイクロホン変換器と音響ガイド素子との上張りをしていて、かつ、これらの部品の周りで、底板に密閉して当接していて、これらの部品を、バックチャンバに対して密閉している。電気的な部品およびＭＥＭＳ部品のパッケージング技術から公知である箔を採用することができる。この箔は、例えば、熱により変形可能な熱可塑性物質を含む。しかし、箔のプラスチックがＢ状態において存在し、熱的に変形可能であり、塗布後に初めて熱硬化性プラスチックに移行する、ないし、純粋に熱的にはもはや変形可能ではない状態に移行する箔も可能である。
バックチャンバは、仕切りとして利用される箔と、上方にある筐体部分との間に形成されている。この箔により、マイクロホン変換器と音響路とは、底板の方に向かって密に密閉されている。追加的に、音響路を備えた音響ガイド素子が、開口の領域で被覆部に対して密に隔絶されている。
箔を用いることにより、単純な仕切りが可能になるが、これは、単純で公知の仕方により、標準的な方法で塗布可能である。箔による仕切りを用いて、バックチャンバを形成することができ、このバックチャンバは、中空空間の大きさのみを介して規定されていて、この中空空間から仕切り箔の下方にある空間のみを取り除いた空間である。実際、これは、マイクロホン変換器またはマイクロホンのこれ以外の部品の幾何学的なサイズにより限定されない。
このマイクロホン変換器自体は、筐体に対して密閉されるには及ばず、仕切りのために用いられる箔により密閉され、通常この箔が柔軟性を有する仕切りであるがゆえに、中空空間筐体による熱機械的な応力にさらされることがない。中空空間筐体中の開口の密閉は、音響ガイド素子（これは、十分機械的に安定的な構成を有し、密閉による機械的に応力にさらされうる）のみに対して行われ、マイクロホンの特性が悪影響を受けることはない。バックチャンバは、したがって、中空空間筐体中の中空空間の大きさのみによって規定される。
有利なある構成では、音響ガイド素子は、適切な場合には、その上にある被覆層および／または接着剤層込みで、底板上方でマイクロホン変換器よりも高さが高くなり、このようにして、中空空間筐体を閉じた後に、被覆部の内側に当接し、一方で、ＭＥＭＳマイクロホン変換器の上面は、被覆部の内側に対して間隔をとったままになる。
音響路が被覆部中の開口に対して押し付けのみによって密閉されているように、音響ガイド素子が、底板と被覆部との間で締め付けられている。
音響ガイド素子と被覆部との間での密閉をより良くするために、仕切り箔が機能しうるが、これは、その上音響ガイド素子の上張りをしている。追加的な密閉手段（例えば、接着剤または追加的な箔）を、音響ガイド素子の上端の上方で、仕切り箔と筐体との間に設けることも可能である。この追加的な密閉手段は、例えば密閉リングとして形成可能である。これは、被覆部の下面上に予め製造され、開口の周りで、または、音響ガイド素子の上端上で、音響路の合流部の周りで取り付け可能である。
しかし、中空空間筐体の閉鎖後に、封止剤を目的に応じて導入することにより、音響ガイド素子を密閉することも可能である。さらに、中空空間筐体を閉じた後に、音響ガイド素子と被覆部との間に毛管間隙を形成し、この間隙により、毛細管力でもって、液体で塗布される封止剤（例えば樹脂）が確実に延在することが可能になり、このようにして完全な密閉を保証するように、音響ガイド素子を形成することも可能である。
マイクロホンは、通常、これ以外に例えばＡＳＩＣとして形成された１つの集積回路を有する。この回路は、マイクロホン変換器の機能を制御し、マイクロホン変換器から供給された電気信号の信号処理を少なくとも部分的に担う。この集積回路も底板上に取り付けられていて、これは任意選択的に、仕切りの下方に、すなわち、フロントチャンバの内側に配置可能である。しかし、仕切りによって、マイクロホン変換器と音響ガイド素子とのみを覆い、その横に集積回路を、バックチャンバの内側に底板上に配置することも可能である。
マイクロホン変換器と回路とは、電気的に底板と連結されていて、この底板は、このために相応の接続平面を有する。これらの接続平面は、底板の下面上にある電気外側接点と連結されていて、これを介して、マイクロホンが外側回路環境（例えば、オーディオ装置または携帯電話）中に埋め込まれうる。底板の上または内側には、それ以外に部品間の電気相互接続部も設けられうる。
中空空間筐体の被覆部は、好ましくは、底板上に接着されまたははんだ付けされたキャップとして形成されていて、その下に、中空空間筐体の中空空間が取り囲まれている。好ましくは、このキャップは金属から形成され、または、少なくとも１つの金属層を具備する。これの利点は、マイクロホン変換器と、集積回路とが、周囲に対して電磁的に遮断され、ノイズのないマイクロホンの作動を確保することができるとの点である。
ある実施形態では、音響ガイド素子は、少なくとも１つの上方を向く平坦な表面を有し、この表面中に音響路が合流する。さらに、音響ガイド素子は、少なくとも１つの側方部分を有し、この側方部分でもって、この音響ガイド素子は、底板上に載置されている。音響路は、ほぼ閉じられていることができる。しかし、音響ガイド素子が、１つの側壁のみを備えて実施され、音響路の開口が、マイクロホン変換器の方向を向いていることも可能で、これにより、音響が、マイクロホン変換器の下面にある膜に向かって最適に導かれることが可能になる。音響路は、音響的に最適化された経路を有し、十分大きい最小断面を有し、これにより、過剰に高い音響減衰が回避される。
音響ガイド素子は、金属、セラミック、金属化されたプラスチックまたは導体基板材料から製造されうる。最後に述べた実施形態では、この材料は、組み立てプロセスと互換性があり、単純な方法で、下面上ではんだ付け可能な金属部を設けることができるとの利点がある。導体基板技術では、幾何学的に構造化された三次元体をコスト効率が良い方法で製造可能である方法も公知である。
以下に、本発明を、実施形態およびこれに関連する図に基づいて、より詳細に説明する。これらの図は、本発明を具体的に示すためにのみ役立つ図であって、したがって、概略的であるのみであり、正確な尺度で説明されているのではない。図は、したがって、絶対的な尺度でも相対的な尺度でも読み取ることはできない。等しいまたは作用が等しい部分には、等しい参照符号が付けられている。
本発明のマイクロホンの第１実施形態の概略断面図である。 マイクロホンの第２実施形態の概略断面図である。 マイクロホンの第３実施形態の概略断面図である。 マイクロホン変換器と、音響ガイド素子と、集積回路とを、斜め上から見た透視図である。 同じ配置を、斜め下から見た透視図である。 底板中に可能な相互接続部を備えた実施形態の概略断面図である。
図１は、マイクロホンの全部品の第１実施形態の概略断面図である。中空空間筐体は、底板ＢＰと、キャップ形状で形成された被覆部ＡＤとから形成され、この被覆部は、固定手段ＢＭを用いて、底板の上面に取り付けられている。以下では、上または下との概念は、図中の配置に関連して述べており、必ずしも、マイクロホンの配備時の実際の空間的な配置または回路環境における配向に関して述べているのではない。キャップ形状の被覆部ＡＤは、例えば接着され、またははんだ付けされている。後者の場合、このために、底板ＢＰに、相応に金属化された面が設けられている。
底板の上面には、マイクロホン変換器（例えば、ＭＥＭＳ部品として形成されたコンデンサマイクロホン）と、音響ガイド素子ＳＦＥと、チップとして形成された集積回路ＩＣとが取り付けられている。この３つの部品を取り付けるために、好ましくは等しい技術を採用し、ここでは、例えば、はんだバンプＬＢを介したフリップチップ配置を採用する。マイクロホン変換器ＭＷは、ここで、その膜ＭＥと、したがって、電気接続部も下方向を向くように取り付けられている。この図示された実施形態では、音響ガイド素子ＳＦＥは、マイクロホン変換器ＭＷと集積回路ＩＣとの間に配置されている。この実施形態中で、好ましいが必須ではない点は、音響ガイド素子ＳＦＥと、マイクロホン変換器ＭＷとが、互いに近くに隣接して配置されている点である。
マイクロホン変換器、音響ガイド素子およびＩＣは、フロントチャンバＦＶとバックチャンバＲＶとの間にある仕切りＡＴとして機能するラミネート箔により、底板ＢＰの方に向かって密閉されている。仕切りＡＴは、これら３つの部品を取り付けた後に塗布され、かつ、例えば圧力と高温との助けにより、ラミネートされる。
例えばラミネートにより仕切りを生成した後に、膜ＭＥの上方に、ブシュＤＦを仕切り箔ＡＴ中に生成し、その結果、この膜は、被覆部ＡＤの直接下方にあるバックチャンバＲＦと接続している。
音響ガイド素子ＳＦＥは、機械的に安定した部品であり、内側に音響路を有する。この音響路は、上方に、音響入口用の少なくとも１つの貫通路ＤＬを有し、下方でマイクロホン変換器ＭＷの方向で開かれている。音響路は、さらに開口以外の位置で閉じているには及ばず、最も単純な場合には、マイクロホン変換器ＭＷに向かって開いている１つまたは複数の側壁のみからなることもできる。上面上では、音響ガイド素子ＳＦＥは、平面で形成されていることができ、上述の貫通路を備えている。
マイクロホン変換器ＭＷ、音響ガイド素子ＳＦＥおよび集積回路ＩＣは、互いに対して任意の間隔をとって配置されているが、しかし、少なくとも音響ガイド素子ＳＦＥとマイクロホン変換器ＭＷとの間に残る間隙が、仕切り箔ＡＴにより上張りされうるようにこの間隔は十分小さい。
音響ガイド素子ＳＦＥの高さの寸法は、底板ＢＰの上方で、中空空間筐体を閉じた後に、妥当な場合には、仕切り箔と被覆層と協働して、さらに妥当な場合には、密閉手段、例えば、音響ガイド素子の上面にある接着剤層と協働して、被覆部と底板ＢＰとの間で強く締め付けられるようになっている。マイクロホン変換器は、高さがより低く、したがって、筐体による機械的な負荷にさらされない。被覆部ＡＤ中には、音響入口用の開口ＯＥが設けられていて、この開口は、音響ガイド素子ＳＦＥの上面にある貫通路ＤＬと一列に並ぶ。
バックチャンバＲＶに対して、音響路は密閉されている。音響ガイド素子が被覆部ＡＤに隣接するがゆえに、密閉は、被覆部ＡＤに密に隣接する仕切り箔ＡＴまたは妥当な場合には、追加的に密閉手段ＤＭ（例えば、密閉リング）により行われうる。
このようにして、中空空間筐体の内側は、フロントチャンバＦＶとバックチャンバＲＶとに切り離されている。音響ガイド素子ＳＦＥの内側にある音響路と、中間間隙（マイクロホン変換器、音響ガイド素子および集積回路ＩＣ間、ならびに、部品の下方にあるはんだバンプ間にある中間間隙）は、フロントチャンバＦＶに加えられうる。バックチャンバＲＶは、被覆部ＡＤと仕切り箔ＡＴとの間で伸張する。マイクロホン変換器ＭＷの内側で、その箔の上方で予め形成された中空空間は、ブシュＤＦを介して、残りのバックチャンバＲＶと連結されていて、したがって、このバックチャンバに加えられる。
被覆部ＡＤ中の開口ＯＥと、音響ガイド素子ＦＥの上面中にある貫通路ＤＬと、音響路ＳＫとは、同じ断面を有することができ、したがって、互いに重ね合って配置されていて、貫通音響路が得られる。
マイクロホンの生産時には、仕切り箔ＡＴを、音響ガイド素子ＳＦＥにおける音響路の合流部の上方でそのままにして、被覆部Ｄを載置した後に初めて、音響入口用の開口を、例えば穿孔、レーザ切断またはエッチングなどにより生成することが可能である。この場合、被覆部ＡＤ中の開口ＯＥ、および、妥当な場合には、被覆層および密閉手段中の相応の開口を、貫通路ＤＬと共に、例えばレーザ穿孔により生成することが可能である。
精確な音響ガイド、すなわち、マイクロホンの外側から開口ＯＥを通りマイクロホン変換器ＭＷの膜の下までの音響信号の路は、図中、矢印の付いた点線により記されている。音響ガイド素子ＳＦＥが、十分高い音響断面を有する場合には、音響伝導にも拘わらず、音響信号の減衰が予想されえず、その結果、マイクロホンの完全な機能性が確保されている。本発明によれば、バックチャンバＲＶが、被覆部ＡＤより下方で全空間に渡って高くなっているので、このマイクロホンでは、高い感度が、高い信号ノイズ距離と組み合わせて得られる。
本発明により、中空空間筐体内で、音響ガイド素子ＳＦＥを、集積回路ＩＣの配置に左右されずに配置することが可能になり、しかし、好ましくはマイクロホン変換器ＭＷに直接隣接する位置に配置することが可能になる。図２は、マイクロホン変換器ＭＷが、集積回路ＩＣと、音響ガイド素子ＳＦＥとの間に配置されているところを示す。この場合も、仕切りＡＴとして利用されるラミネート箔が、等しく取り付けられた３つの部品、すなわち、音響ガイド素子ＳＦＥ、マイクロホン変換器ＭＷおよび集積回路ＩＣを覆い、これらを底板ＢＰの方に向かって密閉隔絶している。
第３実施形態を、図３中に提示する。ここでは、集積回路ＩＣが、マイクロホン変換器および音響ガイド素子に完全に左右されずに、底板上に取り付けられている。これは、仕切りＡＴとして利用されるラミネート箔の塗布後に、この箔が、集積回路ＩＣの取り付け箇所において局所的に元通りに除去されることにより行われる。仕切りＡＴとして利用されるラミネート箔を、マイクロホン変換器ＭＷおよび音響ガイド素子ＳＦＥのみの上方に渡って引き、これら双方の部品の周りで、底板ＢＰの表面と密閉させることも可能である。集積回路ＩＣは、仕切りＡＴから自由なままである。仕切りＡＴを、集積回路ＩＣの上方で元通りに除去することも可能である。
これら３つの提示された実施形態が示すように、本発明により、被覆部ＡＤを通る音響入口開口ＯＥは、中空空間筐体の内側の広い範囲に渡って変位し、したがって、実際に自由に選択することが可能である。ここで、マイクロホン変換器ＭＷに対して空間的に近くにという点のみを顧慮すべきであり、この点が、可能な位置を少し制限する。
図４は、音響ガイド素子ＳＦＥの可能な幾何学的な構成の透視図であり、マイクロホン変換器ＭＷ、音響ガイド素子ＳＦＥおよび集積回路ＩＣの配置を斜め上方向から見た図である。マイクロホン変換器ＭＷは、結晶体を有し、この結晶体から、内側で膜ＭＥの上方で形成された凹部がブシュＤＦと共に提示されている。
マイクロホン変換器ＭＷの右横には、音響ガイド素子ＳＦＥが成形部品として形成されていて、これは、少なくとも１つ（図中では、一例として２つ）の貫通路ＤＬを備えた上方で平坦な表面が形成されている。音響ガイド素子ＳＦＥは、少なくとも２つの側方部品を有し、これらでもって、この音響ガイド素子は、底板ＢＰ上に取り付けられている。図示された実施形態では、音響ガイド素子ＳＦＥは、マイクロホン変換器ＭＷの方向に開いた円形、楕円形またはこれ以外の形で形成された音響路ＳＫを有する。
図５は、音響路の精確な成形を斜め下方向から見た透視図であり、この音響路は、平坦な上面の下方で、半円で屈曲した側方部分によってのみ、マイクロホン変換器ＭＷから離れる方向で境界づけられていて、図示した配置では、この離れる方向に集積回路ＩＣが配置されている。しかし、集積回路ＩＣの配置は、任意のこれ以外の箇所で行うことも可能であり、ここでは、例示的にのみ、音響ガイド素子ＳＦＥの右横に配置している。
図５は、はんだバンプＬＢも示し、これは、マイクロホン変換器、音響ガイド素子および集積回路の下面上に、ないし、集積回路を備えるチップ上に配置されていて、マイクロホン変換器ＭＷおよび集積回路ＩＣとの機械な固定および電気的な接触にも役立つ。音響ガイド素子ＳＦＥは、電気的な接続は必要ないが、しかし、この素子が金属材料で製造されている限り、接地電位とは連結されうる。
音響ガイド素子ＳＦＥは提示されたような成形以外に、任意のさらなる構成が可能であり、音響路は、管状に閉じられていることも可能で、膜の方向に向かって下端にのみ開口を有しうる。音響ガイド素子の上面には、単一の貫通路ＤＬまたはより小さい断面の貫通路ＤＬが複数個配置可能である。これにより、一方では、汚れ粒子が入らないように音響路を保護し、他方では、音響インピーダンスを、すでにこの箇所で設定することが可能である。
図６は、底板ＢＰ内で概略的にのみ提示した集積相互接続部を備えた、本発明のマイクロホンの概略断面図である。底板ＢＰの接続面上には、マイクロホン変換器ＭＷおよび集積回路ＩＣがはんだ付けされていて、ヴィアを介して底板ＢＰの内側にある少なくとも１つの相互接続部面ＶＥと連結されている。さらなるヴィアＤＫが、相互接続部面ＶＥを、底板ＢＰの下面上の外側接点ＡＫと連結する。この図は、さらに、マイクロホンのより良い電磁遮蔽を可能にするために、被覆部ＡＤ（例えば、金属的なキャップ）が、いかにヴィアを用いて電気的に接続され、例えば接地電位に連結されうるかを示す。
全体として、音響ガイド素子を採用することにより、非常に柔軟性があるように筐体設計をすることが可能であることが明らかである。したがって、例えば中空空間筐体の高さ、例えば被覆キャップＡＤの高さを変更することが予め決まっている場合に、マイクロホン変換器、すなわちＭＥＭＳ部品の複雑な製造プロセスに決定的な影響を与えるには及ばない。これに代えて、単純でコスト効率が良い音響ガイド素子のみが適合される。
音響ガイド素子と、任意選択的に追加的な密閉手段ＤＭ（これは、さらなる被覆箔、または、接着剤および／または被覆層でありうる）とを用いて、わずかな高さの許容誤差を考慮することもでき、これにより、金属被覆部ＡＤ用の高価な深絞り工具を変更する必要はない。また、修正される射出成形筐体用の高い工具コストが生じることなく、音響入口用の開口を、問題なく別の場所に移しうる。
被覆部と底板との間の機械的および熱機械的な応力が、繊細なＭＥＭＳチップに影響を及ぼさず、頑丈で信頼性が重要ではない音響ガイド素子がこれを受け止めることも有利である。
機械的な安定性をより高めるために、この音響ガイド素子は、好ましくは、この種の応力に対して補強を行う少なくとも１つの横梁または側壁を利用する。材料を適切に選択すると、および、成型を適切に行うと、音響ガイド素子は、ブリッジアーチの形態で形成することも可能である。音響路として、１つまたは複数の連通する孔を備えた平行六面体も可能である。
音響ガイド素子中を通ってガイドされる、好ましくは直線状の音響ガイド路を生産するために、特にコスト効率が良い打ち抜きプロセスを採用可能である。
音響入口開口ＯＥの下方で、マイクロホン変換器の下方縁にまで伸びる音響路の有利な断面は、好ましくは０．０２ｍｍ２を下回らず、例えば０．０４ｍｍ２であり、有利な場合には、この断面は、０．０８ｍｍ２以上である。
音響ガイド素子を生産するためには、様々な材料および方法が適切である。可能であるのは、例えば、プラスチック射出成型部としての音響ガイド素子で、妥当な場合には、金属粒子含有プラスチックを用いてこれを製造する。三次元印刷および焼結部品としての生産も可能である。構造化されたシリコンチップであって、中に相応の音響路と、貫通路とがエッチングされているチップを、音響ガイド素子として用いることが可能である。非金属からなる音響ガイド素子のはんだ付けを行うための金属部を節約するために、音響ガイド素子を底板上に接着することも可能である。
好適には、音響ガイド素子ＳＦＥのために、セラミックス製のＨＴＣＣもしくはＬＴＣＣまたは有機的なラミネートプレートからなる一層または複数層のパネルを採用し、この際に、必要とされる全ての詳細は、大きなサイズでの多面取りプリントパネルにおいて、コスト効率よく、大規模なプロセスにより製造可能である。このプリントパネルでは、何千ものこの種の素子が並行して処理され、続いて個々に分けられる。
本発明は、図面中で提示された少数の実施形態に限定されているのではない。むしろ、中空空間筐体の精確な構成は、冒頭に述べたように、平坦な底板とキャップ形状の被覆部との組み合わせに限定されるのではなく、槽状の底板と、蓋として形成された平坦な被覆部として構成することも可能である点は明らかである。これにしたがって、個々の実施形態中で提示された詳細の副次的な組み合わせも、さらなる本発明の構成として見なすことも可能であるが、これらの構成は、組み合わせとしては特別に記載していない。
中空空間筐体は、
ＢＰ 底板、
ＡＤ 被覆部（キャップまたは蓋）
を備え、この被覆部は、
ＯＥ 音響入口用の開口
を備えている。
ＭＷ マイクロホン変換器は、
ＭＥ 膜
を備えている。
ＳＦＥ 音響ガイド素子は、
ＳＫ 音響路
を備えている。
ＡＴ 仕切りは、例えば箔を備えていて、これは、
ＦＶ フロントチャンバと
ＲＶ バックチャンバとを
切り離す。
ＤＦ ブシュ（膜の上方の箔中にある）
ＤＭ 密閉手段（音響ガイド素子と被覆部との間にある）
ＩＣ 回路
ＤＬ 音響ガイド素子の上面にある貫通路
ＡＫ 外側接点
ＤＧ 密閉部
ＬＢ はんだバンプ
ＶＥ 相互接続部面
ＤＫ ヴィア
ＢＭ 固定手段

Claims (10)

  1. マイクロホンであって、
    底板と、被覆部と、この被覆部に音響入口用の開口とを有する閉じた中空空間筐体を備え、
    ＭＥＭＳ部品として形成されたマイクロホン変換器と、中に音響路が形成された音響ガイド素子とであって、双方が互いに隣接して、前記底板上で、前記中空空間筐体の内側に配置されている、マイクロホン変換器と音響ガイド素子とを備え、
    前記中空空間筐体の内側を、フロントチャンバとバックチャンバとに区分する仕切りを備え、
    前記音響路が、前記開口を前記フロントチャンバと連結し、前記バックチャンバに対しては音響密閉で隔絶しており、
    前記仕切りは、箔として形成されていて、少なくとも前記マイクロホン変換器と前記音響ガイド素子とを上張りし、前記底板の方に向かって密閉し、
    前記マイクロホン変換器の上方にある前記箔中で、ブシュが解放されていて、前記ブシュが、前記中空空間筐体の内側にある前記バックチャンバを、前記ＭＥＭＳマイクロホン変換器中で膜の上方で予め形成されたチャンバと連結し、
    前記音響路を備えた前記音響ガイド素子は、前記開口の周りで、前記被覆部の方に向かって密に隔絶されている、マイクロホン。
  2. 前記音響ガイド素子は、妥当な場合には存在する被覆層および／または接着剤層と共になって、前記底板の上で、前記マイクロホン変換器よりも高く、したがって、前記中空空間筐体を閉じた後は、前記被覆部の内側に当接可能で、一方で、前記ＭＥＭＳマイクロホン変換器の上面は、前記被覆部の内側からは距離を保っている、請求項１に記載のマイクロホン。
  3. 前記音響ガイド素子は、前記マイクロホン変換器と共に、等しい技術で前記底板上に取り付けられていて、
    前記音響ガイド素子と前記被覆部との間を密閉するために、前記箔および妥当な場合にはさらなる密閉手段が機能する、請求項１または２に記載のマイクロホン。
  4. 前記底板上には、さらに集積回路（ＩＣ）が取り付けられていて、前記集積回路は、任意選択的に前記仕切りの下方に配置されていて、したがって、前記フロントチャンバの内側に、または、前記バックチャンバ中に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロホン。
  5. 前記被覆部は、前記底板上に接着された、またははんだ付けされたキャップとして形成されていて、前記キャップの下で、前記中空空間筐体の前記中空空間が、取り囲まれている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロホン。
  6. 前記キャップは、金属からなり、または少なくとも１つの金属層を含む、請求項５に記載のマイクロホン。
  7. 前記音響ガイド素子は、前記音響路用の貫通路を備えた、少なくとも１つの上方向を向いた平坦な表面と、前記底板上に前記音響ガイド素子を載置させる側方部分とを有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロホン。
  8. 前記音響ガイド素子は、金属、セラミックまたは導体基板材料から製造されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロホン。
  9. 前記底板は、前記マイクロホン変換器と前記集積回路とのための接続面を有し、
    前記接続面は、前記底板の下面上の外側接点と導電接続されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクロホン。
  10. より拡大されたバックチャンバを備えたマイクロホンの製造方法であって、
    中空空間筐体の底板上に、互いに近くに隣接するマイクロホン変換器と、音響路を備えた音響ガイド素子とを取り付け、
    前記マイクロホン変換器と、前記音響ガイド素子とを、前記底板の方に向かって密閉する箔で上を覆い、
    ブシュを、前記マイクロホン変換器の上方で前記箔を通って設け、かつ、貫通路を、前記箔を通って、前記音響ガイド素子の上面上にある前記音響路の上方合流部に設け、
    被覆部を前記底板上に載置することにより、前記中空空間筐体を閉じ、
    前記音響ガイド素子が、前記底板の上方で前記被覆部を支持し、
    前記被覆部中の開口が、前記載置後に、前記音響路の前記上方合流部と共に隔絶をし、前記音響路の前記下方の開口が、前記箔の下方にあるフロントチャンバと連結されていて、
    膜が、前記マイクロホン変換器の下面で、前記フロントチャンバと連結されていて、
    前記フロントチャンバが、前記箔により、被覆部と箔との間で取り囲まれているバックチャンバから切り離される、方法。
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