JP2008283312A - Pressure transducer device - Google Patents

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利尚 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance reliability of a pressure transducer device and to relax restrictions on a durable environment. <P>SOLUTION: The pressure transducer device comprises a transducer which transduces pressure vibrations into an electric signal, a diaphragm transmitting external pressure vibrations and relaying them to the transducer, and a terminal for taking the electric signal outputted from the transducer out to the outside, and further has a package enclosing the transducer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は圧力変換装置に関し、特にそのパッケージに関する。   The present invention relates to a pressure transducer, and more particularly to its package.

従来、コンデンサ型、圧電効果型、ムービングコイル型などの圧力変換装置が知られている。特許文献1にはコンデンサ型の圧力変換装置が開示されている。特許文献1に開示されているように、従来の所謂シリコンマイクロホンやエレクトレットコンデンサマイクロホン等のパッケージには、音波をダイヤフラムに伝搬させるための通気孔が形成されている。この通孔は可聴域音波に対する透過率が十分高くなるように設計されている。
特表2004−537182号公報
Conventionally, pressure transducers such as a capacitor type, a piezoelectric effect type, and a moving coil type are known. Patent Document 1 discloses a capacitor-type pressure converter. As disclosed in Patent Document 1, a conventional package such as a so-called silicon microphone or electret condenser microphone has a vent hole for propagating sound waves to the diaphragm. This through hole is designed to have a sufficiently high transmittance for audible sound waves.
JP-T-2004-537182

しかし、圧力変換装置のパッケージに形成される通孔は、湿気と塵埃をパッケージ内部に侵入させることになる。特に、通孔の可聴域音波に対する透過率を高くしようとすれば、開口面積が大きくなり、湿気や塵埃がパッケージ内部に侵入しやすくなる。湿気はダイヤフラムと電極プレートとの間のリーク電流を増大させるために圧力変換装置の感度特性を劣化させる。ダイヤフラムに付着した塵埃はダイヤフラムの振動に悪影響を及ぼし、例えばダイヤフラムとプレートの間に塵埃が入り込むとダイヤフラムの振幅が制限される。塵埃が導電性の場合、圧力変換装置から出力される信号の特性を劣化させる可能性がある。このように圧力変換装置のパッケージの通孔は、圧力変換装置の信頼性を低下させ、性能が保障される使用環境(性能が保障される使用環境を耐用環境というものとする。)を制限する要因となっている。   However, the through holes formed in the package of the pressure conversion device allow moisture and dust to enter the package. In particular, if an attempt is made to increase the transmittance of the through-hole to the audible sound wave, the opening area increases, and moisture and dust easily enter the package. Humidity increases the leakage current between the diaphragm and the electrode plate, thereby degrading the sensitivity characteristics of the pressure transducer. The dust adhering to the diaphragm adversely affects the vibration of the diaphragm. For example, when the dust enters between the diaphragm and the plate, the amplitude of the diaphragm is limited. If the dust is conductive, the characteristics of the signal output from the pressure transducer may be degraded. As described above, the through hole of the package of the pressure conversion device reduces the reliability of the pressure conversion device and restricts the use environment in which the performance is guaranteed (the use environment in which the performance is guaranteed is referred to as the durable environment). It is a factor.

本発明は、圧力変換装置の信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することを目的とする。   An object of the present invention is to increase the reliability of a pressure transducer and relax the limitation of the service environment.

(1)上記目的を達成するための圧力変換装置は、圧力振動を電気信号に変換するトランスデューサと、外部の圧力振動を前記トランスデューサに中継する隔壁と、前記トランスデューサから出力される電気信号を外部に取り出すための端子と、を備えるとともに前記トランスデューサを囲むパッケージと、を備える。
この圧力変換装置によると、パッケージの隔壁そのものがパッケージ外部の圧力振動を透過してトランスデューサに中継し、トランスデューサが圧力を電気信号に出力し、パッケージの端子からその電気信号を外部取り出すことができるため、圧力振動の透過率が高い通孔をパッケージに形成する必要がない。したがって、この構成を採用し、パッケージから通孔を無くしたり通孔の径を小さくすることにより、圧力変換装置の信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することが出来る。
(1) A pressure converter for achieving the above object includes a transducer that converts pressure vibration into an electrical signal, a partition that relays external pressure vibration to the transducer, and an electrical signal output from the transducer to the outside. And a package that surrounds the transducer.
According to this pressure conversion device, the package partition wall itself transmits the pressure vibration outside the package and relays it to the transducer, and the transducer outputs the pressure to the electrical signal, and the electrical signal can be taken out from the terminal of the package. In addition, it is not necessary to form a through-hole having a high pressure vibration transmittance in the package. Therefore, by adopting this configuration and eliminating the through hole from the package or reducing the diameter of the through hole, the reliability of the pressure conversion device can be improved and the restriction of the service environment can be relaxed.

(2)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記トランスデューサは、電極プレートと、間隙を間において前記電極プレートと対向する対向電極を形成しているダイヤフラムと、を備えるマイクロホンチップであって、前記ダイヤフラムが前記隔壁によって中継された可聴域音波を受けることにより前記電極プレートに対して振動すると、前記トランスデューサから可聴域音波に対応する前記電気信号が出力される。
この圧力変換装置によると、パッケージそのものが可聴域音波を透過してマイクロホンチップに中継し、パッケージによって中継された可聴域音波に対応する電気信号をマイクロホンチップが出力するため、可聴域音波の透過率が高い通気孔をパッケージに形成する必要がない。したがって、この構成を採用し、パッケージから通気孔を無くしたり通気孔の径を小さくすることにより、マイクロホンとしての圧力変換装置の信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することが出来る。
(2) In the pressure conversion device for achieving the above object, the transducer is a microphone chip including an electrode plate and a diaphragm forming a counter electrode facing the electrode plate with a gap therebetween. When the diaphragm receives an audible sound wave relayed by the partition wall and vibrates with respect to the electrode plate, the electrical signal corresponding to the audible sound wave is output from the transducer.
According to this pressure transducer, since the package itself transmits audible sound waves and relays to the microphone chip, and the microphone chip outputs an electrical signal corresponding to the audible sound waves relayed by the package, the transmittance of the audible sound waves There is no need to form a high vent in the package. Therefore, by adopting this configuration and eliminating the ventilation hole from the package or reducing the diameter of the ventilation hole, the reliability of the pressure conversion device as a microphone can be improved and the restriction of the service environment can be relaxed.

(3)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージは前記トランスデューサを気密に囲んでいてもよい。
この圧力変換装置によると、パッケージの内部に湿気および塵埃が侵入しない。
(3) In the pressure converter for achieving the above object, the package may hermetically surround the transducer.
According to this pressure converter, moisture and dust do not enter the inside of the package.

(4)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージに、前記隔壁より可聴域音波の透過率が低い通気孔が形成されていてもよい。
この圧力変換装置によると、パッケージの内部と外部とで気圧を平衡させることが出来るため、半田リフロー工程などの製造工程や使用時の耐用温度の範囲が広がる。
(4) In the pressure converter for achieving the above object, the package may be provided with a vent having a lower transmission rate of audible sound waves than the partition wall.
According to this pressure conversion device, since the atmospheric pressure can be balanced between the inside and the outside of the package, the manufacturing temperature range such as the solder reflow process and the range of the serviceable temperature during use are expanded.

(5)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージは、外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、前記パッケージ基部に接合され前記パッケージ基部とともに前記トランスデューサを囲むパッケージカバーと、を備え、かつ、前記パッケージカバーは、厚肉部と、前記厚肉部より薄い前記隔壁である薄肉部と、を備えてもよい。   (5) In the pressure conversion device for achieving the above object, the package includes a package base part that is joined to an external wiring board and includes the terminal, and a package cover that is joined to the package base part and surrounds the transducer together with the package base part. And the package cover may include a thick part and a thin part that is the partition wall thinner than the thick part.

パッケージは、全体が薄いほど圧力振動の透過率が高くなるが、全体が薄いと強度が低下する。そこでこの圧力変換装置では、圧力振動を中継する部分と電気信号を中継する部分とを別部材で構成することにより、圧力振動を中継する部分であるパッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高める構成が採用される。すなわち、パッケージの配線が形成される部分はその他の部分よりも薄くすることが出来ず、機械的特性だけを考慮して設計することが出来ないため、この圧力変換装置では、パッケージ基部とパッケージカバーとを別部材で構成することにより、パッケージカバーの圧力変換装置に対する透過率を高く設計できるようにしている。さらにこの圧力変換装置によると、パッケージカバーの薄肉部は厚肉部に比べて圧力振動の透過率が高く、パッケージカバーの厚肉部は薄肉部に比べて強度が高い。したがってこの圧力変換装置によると、感度と強度が合理的にバランスするようにパッケージカバーを設計できる自由度が高くなる。なお、圧力振動の1つである音波に対する透過率はパッケージ外部の音圧に対するパッケージ内部の音圧の比である。   The thinner the package is, the higher the pressure vibration transmittance is. However, when the whole is thin, the strength is lowered. Therefore, in this pressure conversion device, the portion for relaying the pressure vibration and the portion for relaying the electrical signal are configured as separate members, thereby increasing the transmittance with respect to the pressure vibration of the package cover that is the portion relaying the pressure vibration. Adopted. That is, the portion where the wiring of the package is formed cannot be made thinner than the other portions and cannot be designed only considering the mechanical characteristics. Are configured as separate members, so that the transmittance of the package cover with respect to the pressure conversion device can be designed to be high. Furthermore, according to this pressure conversion device, the thin portion of the package cover has a higher transmission rate of pressure vibration than the thick portion, and the thick portion of the package cover has higher strength than the thin portion. Therefore, according to this pressure conversion device, the degree of freedom in which the package cover can be designed so that sensitivity and strength are reasonably balanced is increased. Note that the transmittance for a sound wave, which is one of pressure vibrations, is the ratio of the sound pressure inside the package to the sound pressure outside the package.

(6)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージは、外部の配線基板に接合され端子を備えるパッケージ基部と、前記パッケージ基部に接合され前記パッケージ基部とともに前記トランスデューサを囲むパッケージカバーと、を備え、かつ、前記パッケージカバーの環状領域に環波形が形成され、かつ、前記隔壁は前記環状領域の内側の領域であってもよい。   (6) In the pressure conversion device for achieving the above object, the package includes a package base that is joined to an external wiring board and includes a terminal, and a package cover that is joined to the package base and surrounds the transducer together with the package base. And an annular region is formed in the annular region of the package cover, and the partition may be a region inside the annular region.

パッケージは、全体が薄いほど音波の透過率は高くなるが、パッケージの全体が薄いと強度が低下する。そこでこの圧力変換装置では、圧力振動を中継する部分と電気信号を中継する部分とを別部材で構成することにより、圧力振動を中継する部分であるパッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高める構成が採用される。すなわち、パッケージの配線が形成される部分はその他の部分よりも薄くすることが出来ず、機械的特性だけを考慮して設計することが出来ないため、この圧力変換装置では、パッケージ基部とパッケージカバーとを別部材で構成することにより、パッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高く設計できるようにしている。さらにこの圧力変換装置によると、パッケージカバーの環状領域に環波形が形成されているため、この環状領域の内側の領域においては、パッケージカバーのパッケージ基部を基準とする弾性係数がその外側に比べて大きくなるため音波の透過率が高くなる。すなわちパッケージカバーにこのような環波形が形成されない場合に比べ、このパッケージカバー圧力振動の透過率が高くなるため、この圧力変換装置の構成を採用することにより、感度を向上させることが出来る。   The thinner the package is, the higher the sound wave transmittance is. However, when the entire package is thin, the strength is lowered. Therefore, in this pressure conversion device, the portion for relaying the pressure vibration and the portion for relaying the electrical signal are configured as separate members, thereby increasing the transmittance with respect to the pressure vibration of the package cover that is the portion relaying the pressure vibration. Adopted. That is, the portion where the wiring of the package is formed cannot be made thinner than the other portions and cannot be designed only considering the mechanical characteristics. Are configured as separate members so that the transmittance of the package cover against pressure vibration can be designed to be high. Further, according to this pressure conversion device, since the annular waveform is formed in the annular region of the package cover, the elastic coefficient with respect to the package base of the package cover is compared with the outer region in the region inside the annular region. Since it becomes large, the transmittance of the sound wave becomes high. That is, since the transmittance of the package cover pressure vibration is higher than when such a ring waveform is not formed on the package cover, the sensitivity can be improved by adopting the configuration of the pressure conversion device.

(7)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージは、外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、金属材料からなり前記隔壁であるパッケージカバーと、を備えてもよい。   (7) In the pressure converter for achieving the above object, the package may include a package base that is bonded to an external wiring board and includes the terminal, and a package cover that is made of a metal material and is the partition wall. Good.

パッケージは、全体が薄いほど圧力振動の透過率は高くなるが、パッケージの全体が薄いと強度が低下する。そこでこの圧力変換装置では、圧力振動を中継する部分と電気信号を中継する部分とを別部材で構成することにより、圧力振動を中継する部分であるパッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高める構成が採用される。すなわち、パッケージの配線が形成される部分はその他の部分よりも薄くすることが出来ず、機械的特性だけを考慮して設計することが出来ないため、この圧力変換装置では、パッケージ基部とパッケージカバーとを別部材で構成することにより、パッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高く設計できるようにしている。さらにこの圧力変換装置によると、パッケージカバーが金属材料からなるためノイズシールドとして機能する。したがってこの圧力変換装置によると、簡素な構造でS/Nを高めることが出来る。なお、金属材料には単体金属及び合金が含まれる。   The thinner the package is, the higher the transmittance of pressure vibration is. However, when the whole package is thin, the strength is lowered. Therefore, in this pressure conversion device, the portion for relaying the pressure vibration and the portion for relaying the electrical signal are configured as separate members, thereby increasing the transmittance with respect to the pressure vibration of the package cover that is the portion relaying the pressure vibration. Adopted. That is, the portion where the wiring of the package is formed cannot be made thinner than the other portions and cannot be designed only considering the mechanical characteristics. Are configured as separate members so that the transmittance of the package cover against pressure vibration can be designed to be high. Further, according to this pressure conversion device, the package cover is made of a metal material, so that it functions as a noise shield. Therefore, according to this pressure converter, the S / N can be increased with a simple structure. The metal material includes a single metal and an alloy.

(8)上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンにおいて、前記パッケージは、外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、プラスチックからなり前記隔壁であるパッケージカバーと、を備えてもよい。   (8) In the condenser microphone for achieving the above object, the package may include a package base portion that is bonded to an external wiring board and includes the terminal, and a package cover that is made of plastic and serves as the partition wall.

パッケージは、全体が薄いほど圧力振動の透過率は高くなるが、パッケージの全体が薄いと強度が低下する。そこでこの圧力変換装置では、圧力振動を中継する部分と電気信号を中継する部分とを別部材で構成することにより、圧力振動を中継する部分であるパッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高める構成が採用される。すなわち、パッケージの配線が形成される部分はその他の部分よりも薄くすることが出来ず、機械的特性だけを考慮して設計することが出来ないため、この圧力変換装置では、パッケージ基部とパッケージカバーとを別部材で構成することにより、パッケージカバーの圧力振動に対する透過率を高く設計できるようにしている。さらにこの圧力変換装置によると、パッケージカバーの表面積当たりの質量を小さくできるため、パッケージカバーの圧力振動の透過率を高めることが出来る。   The thinner the package is, the higher the transmittance of pressure vibration is. However, when the whole package is thin, the strength is lowered. Therefore, in this pressure conversion device, the portion for relaying the pressure vibration and the portion for relaying the electrical signal are configured as separate members, thereby increasing the transmittance with respect to the pressure vibration of the package cover that is the portion relaying the pressure vibration. Adopted. That is, the portion where the wiring of the package is formed cannot be made thinner than the other portions and cannot be designed only considering the mechanical characteristics. Are configured as separate members so that the transmittance of the package cover against pressure vibration can be designed to be high. Furthermore, according to this pressure converter, since the mass per surface area of the package cover can be reduced, the transmittance of the pressure vibration of the package cover can be increased.

(9)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージカバーの少なくとも一部に導電性材料からなるシールド膜が接合されていてもよい。
この圧力変換装置によると、導電性材料からなるシールド膜によりノイズシールド効果が得られるため、S/Nを高めることが出来る。
(9) In the pressure converter for achieving the above object, a shield film made of a conductive material may be bonded to at least a part of the package cover.
According to this pressure converter, since the noise shielding effect is obtained by the shielding film made of a conductive material, the S / N can be increased.

(10)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージカバーの表面上に前記パッケージカバーを保護するための通気性部材が重なっていてもよい。
この圧力変換装置によると、通気性部材がパッケージカバーを保護するため、パッケージカバーの強度を下げて音波の透過率を上げることが出来る。すなわち、この圧力変換装置の構成を採用することにより、強度を保ちながら感度を向上させることが出来る。
(10) In the pressure conversion device for achieving the above object, a breathable member for protecting the package cover may overlap on the surface of the package cover.
According to this pressure conversion device, since the air-permeable member protects the package cover, the strength of the package cover can be reduced and the sound wave transmittance can be increased. That is, by adopting the configuration of this pressure converter, the sensitivity can be improved while maintaining the strength.

(11)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記パッケージカバーの共振周波数は3.5KHz以上であってもよい。
パッケージカバーの共振周波数よりも音波の周波数が高くなると、パッケージカバーの音波の透過率が下がる。携帯電話等の通話音の品質としては上限3.5KHzの帯域があれば十分である。すなわち、この圧力変換装置によると、通話音品質の範囲においてパッケージカバーが共振しないため音響/電気信号の変換効率が高い。
(11) In the pressure converter for achieving the above object, the resonance frequency of the package cover may be 3.5 KHz or higher.
When the sound wave frequency becomes higher than the resonance frequency of the package cover, the sound wave transmittance of the package cover decreases. As for the quality of the call sound of a mobile phone or the like, it is sufficient if there is an upper limit of 3.5 kHz. That is, according to this pressure conversion device, since the package cover does not resonate within the range of call sound quality, the conversion efficiency of the sound / electric signal is high.

(12)上記目的を達成するための圧力変換装置において、前記トランスデューサは、バルク材料からなる基板を備え、かつ、前記電極プレートおよび前記ダイヤフラムは、前記基板の上に堆積した膜からなってもよい。
この圧力変換装置によると、バルク材料からなる基板の上に堆積膜を積層することによりトランスデューサを形成することが出来る。すなわち、半導体プロセス技術を応用することによりこの圧力変換装置の製造コストを低減することが出来る。バルク材料とは、薄膜プロセスで形成される堆積膜に比べて十分厚く体積が大きく、単体で取り扱うことが可能な固形材料であって、薄膜プロセスを開始するために用いられるウェハなどである。
(12) In the pressure conversion device for achieving the above object, the transducer may include a substrate made of a bulk material, and the electrode plate and the diaphragm may be made of a film deposited on the substrate. .
According to this pressure conversion device, a transducer can be formed by laminating a deposited film on a substrate made of a bulk material. That is, the manufacturing cost of this pressure transducer can be reduced by applying semiconductor process technology. The bulk material is a solid material that is sufficiently thick and large in volume as compared with a deposited film formed by a thin film process and can be handled alone, and is a wafer used to start a thin film process.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
*************
1.第一実施形態
2.第二実施形態
3.第三実施形態
4.第四実施形態
5.第五実施形態
6.第六実施形態
7.他の実施形態
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Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding component in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
*************
1. First embodiment2. Second embodiment 3. 3. Third embodiment 4. Fourth embodiment 5. Fifth embodiment 6. Sixth embodiment Other Embodiments ***********

1.第一実施形態
図1Aは本発明の第一実施形態としてのコンデンサマイクロホン101を示す模式的な断面図であって図1Bに示す切断面1Aに対応している。図1Bはコンデンサマイクロホン101からパッケージカバー3を取り除いた状態を示す模式的な平面図である。
1. First Embodiment FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a condenser microphone 101 as a first embodiment of the present invention, and corresponds to the cut surface 1A shown in FIG. 1B. FIG. 1B is a schematic plan view showing a state where the package cover 3 is removed from the condenser microphone 101.

圧力変換装置としてのコンデンサマイクロホン101は、気圧の振動である音波を電気信号に変換するトランスデューサとしてのマイクロホンチップ2と駆動チップ4とがパッケージされている所謂シリコンマイクロホンである。コンデンサマイクロホン101のパッケージはパッケージ基部6とパッケージカバー3とから構成されている。   A condenser microphone 101 as a pressure conversion device is a so-called silicon microphone in which a microphone chip 2 as a transducer and a driving chip 4 are packaged as a transducer that converts a sound wave, which is vibration of atmospheric pressure, into an electric signal. The package of the condenser microphone 101 includes a package base 6 and a package cover 3.

パッケージ基部6は、多層配線基板67と環状の側壁60から構成され、開口部を有する箱形であって、マイクロホンチップ2から出力される電気信号を外部に取り出すための端子を備える。側壁60は多層配線基板67と一体に形成されており、多層配線基板67を構成しているセラミックシートなどからなる。多層配線基板67にはコンデンサマイクロホン101と外部配線基板を電気的に接続するとともにコンデンサマイクロホン101を外部配線基板に接合するための電極パッド65、68が設けられている。マイクロホンチップ2から出力される電気信号を外部に取り出すための端子としての電極パッド65、68はパッケージの内側に設けられている電極パッド61、62、63に貫通ビア64、69を介して接続されている。パッケージ基部6の中間配線層にはマイクロホンチップ2および駆動チップ4の輪郭を内包する導電膜66が形成されている。導電膜66はマイクロホンチップ2および駆動チップ4のノイズシールドとして機能する。   The package base 6 is composed of a multilayer wiring board 67 and an annular side wall 60, has a box shape having an opening, and includes a terminal for taking out an electric signal output from the microphone chip 2 to the outside. The side wall 60 is formed integrally with the multilayer wiring board 67 and is made of a ceramic sheet or the like constituting the multilayer wiring board 67. The multilayer wiring board 67 is provided with electrode pads 65 and 68 for electrically connecting the condenser microphone 101 and the external wiring board and joining the condenser microphone 101 to the external wiring board. Electrode pads 65 and 68 as terminals for taking out an electric signal output from the microphone chip 2 to the outside are connected to electrode pads 61, 62 and 63 provided inside the package via through vias 64 and 69. ing. A conductive film 66 that includes the outlines of the microphone chip 2 and the drive chip 4 is formed on the intermediate wiring layer of the package base 6. The conductive film 66 functions as a noise shield for the microphone chip 2 and the drive chip 4.

隔壁としてのパッケージカバー3は金属材料またはプラスチックからなる薄い板である。パッケージカバー3がパッケージ基部6の側壁60の上端に接合されることによってパッケージ基部6の開口部を覆いマイクロホンチップ2および駆動チップ4は気密に囲まれている。パッケージ基部6の側壁60よりも内側のパッケージカバー3の領域がダイヤフラム22を振動させる可聴域音波を透過し中継する。パッケージカバー3の材質と寸法は、可聴域音波の透過率が高く、共振周波数が3.5KHz以上になり、適切な強度を持つように設計される。共振周波数を3.5KHz以上に設定する理由は、通話音品質として必要な帯域において音響/電気信号の変換効率を共振によって落とさないためである。金属材料およびプラスチック材料を選択する場合、一般にパッケージカバー3の共振周波数を3.5KHz未満に設計することができる。パッケージカバー3の材料としてプラスチックを選択する場合、金属材料を選択する場合に比べてパッケージカバー3の可聴域音波の透過率が高くなる。また、パッケージカバー3の材質に金属材料を選択すると、強度が高くなり、パッケージカバー3がノイズシールドとしての機能を発揮する。例えば長方形のパッケージカバー3の材質とパッケージの寸法を以下のように設計すると、1kHzの音波に対するパッケージカバー3の透過率は8.3%(−22dB)となる。なお、パッケージ基部6の厚さは側壁60において0.4mmあるため、実質的に可聴域音波を透過しない。   The package cover 3 as a partition is a thin plate made of a metal material or plastic. The package cover 3 is joined to the upper end of the side wall 60 of the package base 6 so as to cover the opening of the package base 6 and the microphone chip 2 and the drive chip 4 are hermetically surrounded. An area of the package cover 3 inside the side wall 60 of the package base 6 transmits and relays an audible sound wave that vibrates the diaphragm 22. The material and dimensions of the package cover 3 are designed so as to have a high transmission of audible sound waves, a resonance frequency of 3.5 KHz or higher, and appropriate strength. The reason why the resonance frequency is set to 3.5 KHz or more is that the conversion efficiency of the acoustic / electrical signal is not lowered by resonance in a band necessary for the speech sound quality. When selecting a metal material and a plastic material, generally, the resonance frequency of the package cover 3 can be designed to be less than 3.5 KHz. When plastic is selected as the material for the package cover 3, the audible sound wave transmittance of the package cover 3 is higher than when a metal material is selected. Further, when a metal material is selected as the material of the package cover 3, the strength is increased and the package cover 3 functions as a noise shield. For example, if the material of the rectangular package cover 3 and the package dimensions are designed as follows, the transmittance of the package cover 3 with respect to a sound wave of 1 kHz is 8.3% (−22 dB). Since the thickness of the package base 6 is 0.4 mm on the side wall 60, it does not substantially transmit audible sound waves.

パッケージカバーの材質:マグネシウム合金
パッケージカバーの厚さ:0.05mm
パッケージの幅(外寸):5.4mm
パッケージの幅(内寸):4.6mm
パッケージの長さ(外寸):7.4mm
パッケージの長さ(内寸):6.6mm
パッケージの容積:4.6mm
Package cover material: Magnesium alloy Package cover thickness: 0.05mm
Package width (outside dimension): 5.4 mm
Package width (inside dimensions): 4.6 mm
Package length (outer dimensions): 7.4 mm
Package length (inside dimensions): 6.6 mm
Package volume: 4.6 mm 3

また例えば長方形のパッケージカバー3の材質とパッケージの寸法を以下のように設計すると、1kHzの音波に対するパッケージカバー3の透過率は13%(−17dB)となる。なお、パッケージ基部6の厚さは側壁60において0.4mmあるため、実質的に可聴域音波を透過しない。   For example, when the material of the rectangular package cover 3 and the dimensions of the package are designed as follows, the transmittance of the package cover 3 with respect to a sound wave of 1 kHz is 13% (−17 dB). Since the thickness of the package base 6 is 0.4 mm on the side wall 60, it does not substantially transmit audible sound waves.

パッケージカバーの材質:エポキシ樹脂
パッケージカバーの厚さ:0.1mm
パッケージの幅(外寸):5.4mm
パッケージの幅(内寸):4.6mm
パッケージの長さ(外寸):7.4mm
パッケージの長さ(内寸):6.6mm
パッケージの容積:4.6mm
Package cover material: Epoxy resin Package cover thickness: 0.1 mm
Package width (outside dimension): 5.4 mm
Package width (inside dimensions): 4.6 mm
Package length (outer dimensions): 7.4 mm
Package length (inside dimensions): 6.6 mm
Package volume: 4.6 mm 3

駆動チップ4は、パッケージ基部6に接合され、電極パッド25、26、27、44、45、46にボンディングされたワイヤ71によってマイクロホンチップ2に電気的に接続され、電極パッド41、42、43、61、62、63にボンディングされたワイヤ72によってパッケージ基部6に電気的に接続されている。駆動チップ4はダイヤフラム22、電極プレート21のいずれか一方に安定したバイアスを印加するための図示しない安定化電源回路とマイクロホンチップ2の出力インピーダンスを低減する図示しないインピーダンス変換器とを備えている。   The driving chip 4 is bonded to the package base 6 and is electrically connected to the microphone chip 2 by wires 71 bonded to the electrode pads 25, 26, 27, 44, 45, 46, and the electrode pads 41, 42, 43, They are electrically connected to the package base 6 by wires 72 bonded to 61, 62 and 63. The drive chip 4 includes a stabilized power supply circuit (not shown) for applying a stable bias to either the diaphragm 22 or the electrode plate 21 and an impedance converter (not shown) for reducing the output impedance of the microphone chip 2.

マイクロホンチップ2は、パッケージ基部6に接合されているシリコンウェハなどのバルク材料からなる基板24、ならびに、基板24の上に積層された膜からなるダイヤフラム22、スペーサ23および電極プレート21を備えている。電極プレート21とダイヤフラム22とは燐がドープされた多結晶シリコンなどの導電膜からなる。スペーサ23はシリコン酸化膜などの絶縁膜からなる。基板24の上に積層されているマイクロホンチップ2の構成要素は、堆積とフォトリソグラフィとエッチングとを用いてシリコンなどのウェハ上に形成される。したがって多数のマイクロホンチップ2の製造を同時並行して進行させることが出来る。   The microphone chip 2 includes a substrate 24 made of a bulk material such as a silicon wafer bonded to the package base 6, a diaphragm 22 made of a film laminated on the substrate 24, a spacer 23, and an electrode plate 21. . The electrode plate 21 and the diaphragm 22 are made of a conductive film such as polycrystalline silicon doped with phosphorus. The spacer 23 is made of an insulating film such as a silicon oxide film. The components of the microphone chip 2 stacked on the substrate 24 are formed on a wafer such as silicon by using deposition, photolithography, and etching. Therefore, the production of a large number of microphone chips 2 can proceed in parallel.

ダイヤフラム22と電極プレート21との間にはスペーサ23によって空隙が形成されているため、ダイヤフラム22は電極プレート21の対向電極を形成している。電極プレート21には図示しない通気孔が多数形成されているため、電極プレート21の通気孔を通過した音波はダイヤフラム22に伝搬する。バックキャビティ28は図示しない通気孔によってマイクロホンチップ2の外部空間に連絡している。ダイヤフラム22はパッケージカバー3が中継した可聴域音波を受けると振動する。パッケージカバー3が中継した可聴域音波を受けてダイヤフラム22が振動すると、電極プレート21とダイヤフラム22によって形成されている容量が変化し、ダイヤフラム22が受けた可聴域音波に対応する電気信号がマイクロホンチップ2から出力される。   Since a gap is formed between the diaphragm 22 and the electrode plate 21 by the spacer 23, the diaphragm 22 forms a counter electrode of the electrode plate 21. Since a large number of air holes (not shown) are formed in the electrode plate 21, sound waves that have passed through the air holes of the electrode plate 21 propagate to the diaphragm 22. The back cavity 28 communicates with the external space of the microphone chip 2 through a vent hole (not shown). The diaphragm 22 vibrates when it receives an audible sound wave relayed by the package cover 3. When the diaphragm 22 is vibrated by receiving an audible sound wave relayed by the package cover 3, the capacitance formed by the electrode plate 21 and the diaphragm 22 changes, and an electric signal corresponding to the audible sound wave received by the diaphragm 22 is a microphone chip. 2 is output.

本実施形態では、パッケージ内部に音波を取り込むための通気孔がないため、パッケージカバー3で中継されることによって減衰した音波がマイクロホンチップ2に到達する。一方、パッケージに通気孔がないためマイクロホンチップ2には風圧が加わらない。したがって、風圧によって、ダイヤフラム22が破壊されたり、ダイヤフラム22と電極プレート21とが接合されることがないため、ダイヤフラム22を従来より薄く撓みやすく設計し、マイクロホンチップ2の感度を上げることが出来る。その結果、パッケージカバー3による音波の減衰から生ずる感度低下を、マイクロホンチップ2の感度を上げることによって抑制することが出来る。その結果、本実施形態によると、コンデンサマイクロホンとしての機能を確保しつつ、その信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することができる。   In this embodiment, since there is no air hole for taking in sound waves inside the package, sound waves attenuated by being relayed by the package cover 3 reach the microphone chip 2. On the other hand, no wind pressure is applied to the microphone chip 2 because the package has no vent hole. Therefore, the diaphragm 22 is not destroyed by the wind pressure, and the diaphragm 22 and the electrode plate 21 are not joined. Therefore, the diaphragm 22 can be designed to be thinner and more flexible and the sensitivity of the microphone chip 2 can be increased. As a result, it is possible to suppress the sensitivity reduction caused by the sound wave attenuation by the package cover 3 by increasing the sensitivity of the microphone chip 2. As a result, according to the present embodiment, while ensuring the function as a condenser microphone, it is possible to improve the reliability and relax the limitation of the durable environment.

2.第二実施形態
図2および図3は本発明の第二実施形態としてのコンデンサマイクロホン102を示す模式的な断面図であってそれぞれ図1Bの切断面1Aに対応している。
2. Second Embodiment FIGS. 2 and 3 are schematic cross-sectional views showing a condenser microphone 102 as a second embodiment of the present invention, and each correspond to the cut surface 1A of FIG. 1B.

パッケージには図2に示すように通気孔31を形成してもよい。通気孔31は製造可能な限界まで径を小さく、管長を長くすることが望ましい。すなわち通気孔31をパッケージに形成するとしても、ほぼ内部を密閉するように(例えば液密に)パッケージを形成することが望ましい。通気孔31は、例えばパッケージカバー3の端部に溝を形成し、その溝を避けるようにしてパッケージカバー3とパッケージ基部6とを接着することにより形成することができる。また、図3に示すように中空の石英ファイバーなどの中空管をパッケージ基部6とパッケージカバー3との間の接着層32に埋め込んでもよいし、パッケージ基部6自体に埋め込んでもよい。なお、パッケージカバー3の材質は金属に限らず、プラスチックであってもよい。   A vent hole 31 may be formed in the package as shown in FIG. It is desirable that the diameter of the vent hole 31 be as small as possible and that the pipe length be long. That is, even if the vent hole 31 is formed in the package, it is desirable to form the package so that the inside is substantially sealed (for example, liquid-tight). The vent hole 31 can be formed, for example, by forming a groove at the end of the package cover 3 and bonding the package cover 3 and the package base 6 so as to avoid the groove. Moreover, as shown in FIG. 3, a hollow tube such as a hollow quartz fiber may be embedded in the adhesive layer 32 between the package base 6 and the package cover 3, or may be embedded in the package base 6 itself. The material of the package cover 3 is not limited to metal and may be plastic.

通気孔31が図2に示すように断面矩形の溝によって形成されている場合、通気孔31の寸法と100Hzの音波に対する透過率との関係は以下の通りである。100Hz以上の音波に対する透過率はさらに低くなる。なお、パッケージの寸法は第一実施形態と同一とする。   When the vent hole 31 is formed by a groove having a rectangular cross section as shown in FIG. 2, the relationship between the dimension of the vent hole 31 and the transmittance for sound waves of 100 Hz is as follows. The transmittance for sound waves of 100 Hz or higher is further reduced. The package dimensions are the same as in the first embodiment.

(例1)
管長(L):0.4mm
管幅:0.03mm
管深(H):0.025μm
通気孔の透過率:−19dB
(Example 1)
Tube length (L): 0.4mm
Tube width: 0.03mm
Tube depth (H): 0.025 μm
Ventilation rate of vent: -19 dB

通気孔31が図3に示すように管路断面円形の石英ファイバーで形成されている場合、通気孔31の寸法と100Hzの音波に対する透過率との関係は以下の通りである。100Hz以上の音波に対する透過率はさらに低くなる。なお、パッケージの寸法は第一実施形態と同一とする。   When the vent hole 31 is formed of quartz fiber having a circular pipe cross section as shown in FIG. 3, the relationship between the dimension of the vent hole 31 and the transmittance with respect to a sound wave of 100 Hz is as follows. The transmittance for sound waves of 100 Hz or higher is further reduced. The package dimensions are the same as in the first embodiment.

(例2)
管長(L):0.4mm
直径(R):28μm
通気孔の透過率:−20dB
(Example 2)
Tube length (L): 0.4mm
Diameter (R): 28 μm
Ventilation rate of ventilation hole: -20 dB

(例3)
管長(L):0.4mm
直径(R):20μm
通気孔の透過率:−30dB
(Example 3)
Tube length (L): 0.4mm
Diameter (R): 20 μm
Ventilation rate of ventilation hole: -30dB

パッケージに通気孔31を形成することにより、パッケージの内部と外部の気圧が平衡するため、気圧差によってパッケージが破損することを防止できる。例えば、パッケージに通気孔31を形成することにより、パッケージ基部6を外部の配線基板に接合する半田リフロー工程の温度を高く設定することが出来る。そして、隔壁としてのパッケージカバー3自体が可聴域音波を透過しマイクロホンチップ2に中継する構成であるため、通気孔31の可聴域音波の透過率をどれだけ低く設計してもよい。すなわち、通気孔31の可聴域音波の透過率をパッケージカバー3自体の透過率よりも低くすることができる。   By forming the air holes 31 in the package, the air pressure inside and outside the package is balanced, so that the package can be prevented from being damaged due to a difference in air pressure. For example, by forming the air holes 31 in the package, the temperature of the solder reflow process for joining the package base 6 to the external wiring board can be set high. Since the package cover 3 itself as a partition wall transmits the audible sound wave and relays it to the microphone chip 2, the audible sound wave transmittance of the vent hole 31 may be designed as low as possible. That is, the transmittance of the audible sound wave through the vent hole 31 can be made lower than the transmittance of the package cover 3 itself.

3.第三実施形態
図4は本発明の第三実施形態としてのコンデンサマイクロホン103を示す模式的な断面図であって図1Bの切断面1Aに対応している。
3. Third Embodiment FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a condenser microphone 103 as a third embodiment of the present invention, and corresponds to the cut surface 1A of FIG. 1B.

パッケージカバー3がプラスチックからなる場合、図4に示すように金属など導電性のシールド膜33をパッケージカバー3の表裏いずれかの面に接合することが望ましい。この場合、シールド膜33は少なくともマイクロホンチップ2と駆動チップ4とワイヤ71、72の輪郭を包含する形状であることが望ましい。シールド膜33は、薄く、パッケージカバー3と完全に一体に振動する形態であることが望ましい。このようなシールド膜33はCVD、無電解めっき、粉体塗装などによって形成することが出来る。   When the package cover 3 is made of plastic, it is desirable to bond a conductive shield film 33 such as metal to either the front or back surface of the package cover 3 as shown in FIG. In this case, the shield film 33 desirably has a shape including at least the outlines of the microphone chip 2, the drive chip 4, and the wires 71 and 72. The shield film 33 is preferably thin and vibrates completely integrally with the package cover 3. Such a shield film 33 can be formed by CVD, electroless plating, powder coating, or the like.

マイクロホンチップ2はハイインピーダンスであるため、このようなシールド膜33を設けることにより、コンデンサマイクロホン103のS/Nを顕著に改善することが出来る。   Since the microphone chip 2 has high impedance, the S / N of the condenser microphone 103 can be remarkably improved by providing such a shield film 33.

4.第四実施形態
図5は本発明の第四実施形態としてのコンデンサマイクロホン104を示す模式的な断面図であって図1Bに示す切断面1Aに対応している。
4). Fourth Embodiment FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a condenser microphone 104 as a fourth embodiment of the present invention, and corresponds to the cut surface 1A shown in FIG. 1B.

音波の透過率を上げるという観点では音波を中継する部分は薄く広いほどよいが、薄く広くなるほどその部分の強度が低下する。そこで、図5に示すように、パッケージカバー3に厚肉部36と薄肉部37とを形成することにより、パッケージカバー3の設計自由度を高めてもよい。例えば、厚肉部36については音波の中継機能を無視し強度を重視して形状と厚みを設計し、薄肉部37については風圧や衝撃に耐えられる程度の強度を確保ししつつ可聴域音波の透過率が最大限高くなるように形状と厚みを設計することが望ましい。なお、パッケージカバー3の材質は金属に限らず、プラスチックであってもよい。   From the viewpoint of increasing the transmittance of sound waves, the portion where the sound waves are relayed is preferably as thin and wide as possible, but the strength of the portion decreases as the thickness becomes thinner and wider. Therefore, as shown in FIG. 5, the design freedom of the package cover 3 may be increased by forming a thick portion 36 and a thin portion 37 in the package cover 3. For example, the thickness and thickness of the thick portion 36 are neglected by the sound wave relay function, and the shape and thickness are designed with an emphasis on strength, and the thin portion 37 is secured with sufficient strength to withstand wind pressure and impact while being able to withstand audible sound waves. It is desirable to design the shape and thickness so as to maximize the transmittance. The material of the package cover 3 is not limited to metal and may be plastic.

5.第五実施形態
図6は本発明の第五実施形態としてのコンデンサマイクロホン105を示す模式的な断面図であって図1Bの切断面1Aに対応している。
5. Fifth Embodiment FIG. 6 is a schematic sectional view showing a condenser microphone 105 as a fifth embodiment of the present invention, and corresponds to the cut surface 1A of FIG. 1B.

図6Aに示すように音波を高い透過率で透過するとともに適度な剛性を得られる通気性部材34をパッケージカバー3の表面上に重ねて設けてもよい。これにより、パッケージカバー3が通気性部材34によって保護されるため、パッケージカバー3の薄肉部37に対して接触による外力が加わることが防止され、薄肉部37の破損が防止される。通気性部材34はパッケージカバー3の薄肉部37に重なっていればよく、パッケージカバー3の全体に重なっている必要はない。通気性部材34の材料としては、例えば複数の小さな貫通孔が形成された金属板や多孔質材料や金属網などを用いることが出来る。パッケージカバー3の材質は金属に限らず、プラスチックであってもよい。なお、パッケージカバー3の音波を中継する部分の振動を制限しないように、音波を中継する薄肉部37と通気性部材34との間には間隙35が設けられる。   As shown in FIG. 6A, a breathable member 34 that transmits sound waves with a high transmittance and obtains an appropriate rigidity may be provided on the surface of the package cover 3. Thereby, since the package cover 3 is protected by the air-permeable member 34, it is possible to prevent an external force from being applied to the thin portion 37 of the package cover 3 and to prevent the thin portion 37 from being damaged. The breathable member 34 only needs to overlap the thin portion 37 of the package cover 3, and does not need to overlap the entire package cover 3. As a material of the air-permeable member 34, for example, a metal plate in which a plurality of small through holes are formed, a porous material, a metal net or the like can be used. The material of the package cover 3 is not limited to metal and may be plastic. Note that a gap 35 is provided between the thin portion 37 that relays the sound wave and the air-permeable member 34 so as not to limit the vibration of the portion of the package cover 3 that relays the sound wave.

なお、図6Bに示すようにパッケージカバー3の全体の肉厚を薄くし、パッケージカバー3と通気性部材34との間に間隙35を形成するためのスペーサ38を介してパッケージカバー3と通気性部材34とを接合してもよい。   6B, the overall thickness of the package cover 3 is reduced, and the package cover 3 and the air permeability are interposed via a spacer 38 for forming a gap 35 between the package cover 3 and the air permeable member 34. The member 34 may be joined.

6.第六実施形態
図7Aは本発明の第六実施形態としてのコンデンサマイクロホン106を示す模式的な断面図であって図7Bに示す切断面7Aに対応している。図7Bはコンデンサマイクロホン101を示す模式的な平面図である。
6). 6th Embodiment FIG. 7A is typical sectional drawing which shows the condenser microphone 106 as 6th Embodiment of this invention, and respond | corresponds to the cut surface 7A shown to FIG. 7B. FIG. 7B is a schematic plan view showing the condenser microphone 101.

パッケージカバー3の音波を中継する部分の透過率を上げるためには、図7Aおよび図7Bに示すようにパッケージカバー3の環状領域39に環波形を形成することが望ましい。環状領域39に環波形を形成することにより、環状領域39の内側の領域である中継部30のパッケージ基部6を基準とする弾性係数が大きくなり、中継部30の可聴域音波に対する透過率が上がるため、コンデンサマイクロホン106の感度が向上する。   In order to increase the transmittance of the portion of the package cover 3 that relays the sound wave, it is desirable to form an annular waveform in the annular region 39 of the package cover 3 as shown in FIGS. 7A and 7B. By forming an annular waveform in the annular region 39, an elastic coefficient based on the package base 6 of the relay unit 30 that is an inner region of the annular region 39 is increased, and the transmittance of the relay unit 30 to audible sound waves is increased. Therefore, the sensitivity of the condenser microphone 106 is improved.

また、環状領域39の肉厚をパッケージカバー3の他の部分の肉厚に対して薄くすることにより、薄い部分の面積を抑えつつ、パッケージカバー3の可聴域音波に対する透過率を上げることが出来る。
なお、パッケージカバー3の材質は金属に限らず、プラスチックであってもよい。
Further, by reducing the thickness of the annular region 39 with respect to the thickness of other portions of the package cover 3, the transmittance of the package cover 3 with respect to audible sound waves can be increased while suppressing the area of the thin portion. .
The material of the package cover 3 is not limited to metal and may be plastic.

6.他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、パッケージに通気孔を設ける第二実施形態と第三実施形態から第六実施形態のいずれか1つとを組み合わせてもよい。また、パッケージ基部6はリードフレームが樹脂封止されたものでもよい。また、ダイヤフラム22と電極プレート21の基板24に対する位置関係については、いずれが基板24に近い方に配置されていても良い。電極プレート21が基板24に近い方に配置される場合、電極プレート21の通気孔は、ダイヤフラム22と電極プレート21との間の空隙とバックキャビティ28とを連絡する機能を果たす。またパッケージカバー3は周縁が折れ曲がった箱形状であっても良い。またパッケージカバー3は概略直方体のパッケージの1面の一部のみを構成していてもよい。すなわち例えばパッケージ基部6の板状の部分に貫通孔が形成され、その貫通孔を閉塞するようにパッケージカバー3がパッケージ基部6に接合されていてもよい。またマイクロホンチップ2と駆動チップ4とは一体であってもよいし、スタックしてもよい。
6). Other Embodiments The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, you may combine any one of 2nd embodiment which provides a vent hole in a package, and 3rd embodiment to 6th embodiment. Further, the package base 6 may be one in which a lead frame is sealed with resin. Further, as for the positional relationship between the diaphragm 22 and the electrode plate 21 with respect to the substrate 24, any of them may be arranged closer to the substrate 24. When the electrode plate 21 is disposed closer to the substrate 24, the air holes of the electrode plate 21 serve to communicate the gap between the diaphragm 22 and the electrode plate 21 and the back cavity 28. Further, the package cover 3 may have a box shape with a bent periphery. Further, the package cover 3 may constitute only a part of one surface of a substantially rectangular parallelepiped package. That is, for example, a through hole may be formed in a plate-like portion of the package base 6, and the package cover 3 may be joined to the package base 6 so as to close the through hole. Further, the microphone chip 2 and the driving chip 4 may be integrated or may be stacked.

また上記実施形態では、トランスデューサとして所謂シリコンマイクロホンチップを用いたが、圧力振動を電気信号に変換するトランスデューサであればどのようなトランスデューサであってもよい。
第一の変形例として、あらかじめ静電気が貯められているダイヤフラムが圧力変動によって動くと出力電圧が変動する静電型コンデンサを用いたトランスデューサを用いることが出来る。静電型コンデンサを用いたトランスデューサは、ダイヤフラムにあらかじめ電荷を貯めておくことから、外部環境の影響を受けやすい。しかし、本発明で用いられるパッケージに囲まれたトランスデューサは外部環境の影響を受けにくく、ダイヤフラムの感度を上げることが出来るため、機能を確保しつつ、信頼性を高め、耐用環境の制限を緩和することが出来る。
第二の変形例として、ダイヤフラムの変位をピエゾ素子によって電気信号に変換する圧電効果型のトランスデューサを用いることが出来る。圧電効果型トランスデューサでは、コンデンサ型とは異なり、ダイヤフラムと対向する電極プレートを必要としないため、原理的にはダイヤフラムの振幅を大きくすることが出来る。しかし実際には、風圧などによる破壊を防止するためにダイヤフラムの振幅を大きく出来ず、圧電効果型トランスデューサの感度は低い。本発明で用いられるパッケージでは、風圧などの音波以外の外力がダイヤフラムに加わらないか、加わりにくい。したがって、本発明を圧電効果型トランスデューサに適用するとともにダイヤフラムを撓みやすく設計にすることにより、感度を上げることが出来る。
第三の変形例として、コイルと、永久磁石と、ダイヤフラムとを備え、ダイヤフラムに取り付けたコイルが永久磁石の近傍で動くことにより出力電圧を生ずるムービングコイル型のトランスデューサを用いてもよい。ムービングコイル型のトランスデューサでは、コイルの密度や永久磁石の強さを調整することによって感度を上げることが出来る。
また上記実施形態で示した材質や寸法や成膜方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である製造方法の説明については省略されている。
In the above embodiment, a so-called silicon microphone chip is used as the transducer. However, any transducer may be used as long as the transducer converts pressure vibration into an electric signal.
As a first modification, it is possible to use a transducer using an electrostatic capacitor whose output voltage varies when a diaphragm in which static electricity is stored in advance moves due to pressure variation. A transducer using an electrostatic capacitor is likely to be affected by the external environment because charges are stored in the diaphragm in advance. However, the transducer surrounded by the package used in the present invention is not easily affected by the external environment and can increase the sensitivity of the diaphragm, so that the reliability is enhanced while the function is secured, and the limitation of the durable environment is relaxed. I can do it.
As a second modification, a piezoelectric effect type transducer that converts the displacement of the diaphragm into an electric signal by a piezoelectric element can be used. Unlike the capacitor type, the piezoelectric effect type transducer does not require an electrode plate facing the diaphragm, so that in principle the amplitude of the diaphragm can be increased. However, in reality, the diaphragm amplitude cannot be increased in order to prevent destruction due to wind pressure or the like, and the sensitivity of the piezoelectric effect transducer is low. In the package used in the present invention, an external force other than sound waves such as wind pressure is not applied to the diaphragm or is not easily applied. Therefore, the sensitivity can be increased by applying the present invention to a piezoelectric effect type transducer and designing the diaphragm to be flexible.
As a third modification, a moving coil type transducer that includes a coil, a permanent magnet, and a diaphragm, and generates an output voltage when the coil attached to the diaphragm moves in the vicinity of the permanent magnet may be used. In a moving coil type transducer, the sensitivity can be increased by adjusting the density of the coil and the strength of the permanent magnet.
The materials, dimensions, and film forming methods shown in the above embodiment are merely examples, and descriptions of manufacturing methods that are obvious to those skilled in the art are omitted.

(1A)は本発明の第一実施形態にかかる模式的な断面図。(1B)は本発明の第一実施形態にかかる模式的な平面図。(1A) is typical sectional drawing concerning 1st embodiment of this invention. (1B) is a schematic plan view according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態にかかる模式的な断面図。The typical sectional view concerning a second embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態にかかる模式的な断面図。The typical sectional view concerning a second embodiment of the present invention. 本発明の第三実施形態にかかる模式的な断面図。The typical sectional view concerning a third embodiment of the present invention. 本発明の第四実施形態にかかる模式的な断面図。Typical sectional drawing concerning 4th embodiment of this invention. (6A)および(6B)は本発明の第五実施形態にかかる模式的な断面図。(6A) And (6B) is typical sectional drawing concerning 5th embodiment of this invention. (7A)は本発明の第五実施形態にかかる模式的な断面図。(7B)は本発明の第五実施形態にかかる模式的な平面図。(7A) is a schematic sectional view according to a fifth embodiment of the present invention. (7B) is a schematic plan view according to the fifth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

2:マイクロホンチップ、3:パッケージカバー、4:駆動チップ、6:パッケージ基部、21:電極プレート、22:ダイヤフラム、23:スペーサ、24:基板、25:電極パッド、28:バックキャビティ、30:中継部、31:通気孔、32:接着層、33:シールド膜、34:通気性部材、35:間隙、36:厚肉部、37:薄肉部、38:スペーサ、39:環状領域、41:電極パッド、60:側壁、61、62、63:電極パッド、64、69:貫通ビア、65、68:電極パッド、66:導電膜、67:多層配線基板、71:ワイヤ、72:ワイヤ、101:コンデンサマイクロホン、102:コンデンサマイクロホン、103:コンデンサマイクロホン、104:コンデンサマイクロホン、105:コンデンサマイクロホン、106:コンデンサマイクロホン 2: microphone chip, 3: package cover, 4: drive chip, 6: package base, 21: electrode plate, 22: diaphragm, 23: spacer, 24: substrate, 25: electrode pad, 28: back cavity, 30: relay Part, 31: vent hole, 32: adhesive layer, 33: shield film, 34: breathable member, 35: gap, 36: thick part, 37: thin part, 38: spacer, 39: annular region, 41: electrode Pad: 60: Side wall, 61, 62, 63: Electrode pad, 64, 69: Through via, 65, 68: Electrode pad, 66: Conductive film, 67: Multilayer wiring board, 71: Wire, 72: Wire, 101: Condenser microphone, 102: Condenser microphone, 103: Condenser microphone, 104: Condenser microphone, 105: Condenser microphone , 106: condenser microphone

Claims (12)

圧力振動を電気信号に変換するトランスデューサと、
外部の圧力振動を透過させ前記トランスデューサに中継する隔壁と、
前記トランスデューサから出力される電気信号を外部に取り出すための端子と、
を備えるとともに前記トランスデューサを囲むパッケージと、
を備える圧力変換装置。
A transducer that converts pressure vibrations into electrical signals;
A partition wall that transmits external pressure vibrations and relays to the transducer;
A terminal for taking out an electrical signal output from the transducer;
And a package surrounding the transducer;
A pressure conversion device comprising:
前記トランスデューサは、
電極プレートと、
間隙を間において前記電極プレートと対向する対向電極を形成しているダイヤフラムと、
を備えるマイクロホンチップであって、
前記ダイヤフラムが前記隔壁によって中継された可聴域音波を受けることにより前記電極プレートに対して振動すると、前記トランスデューサから可聴域音波に対応する前記電気信号が出力される、
請求項1に記載の圧力変換装置。
The transducer is
An electrode plate;
A diaphragm forming a counter electrode facing the electrode plate with a gap in between;
A microphone chip comprising:
When the diaphragm vibrates with respect to the electrode plate by receiving an audible sound wave relayed by the partition, the electrical signal corresponding to the audible sound wave is output from the transducer.
The pressure converter according to claim 1.
前記パッケージは前記トランスデューサを気密に囲む、
請求項1または2に記載の圧力変換装置。
The package hermetically surrounds the transducer;
The pressure converter according to claim 1 or 2.
前記パッケージに、前記隔壁より可聴域音波の透過率が低い通気孔が形成されている、
請求項1または2に記載の圧力変換装置。
In the package, a vent hole having a lower transmission of audible sound waves than the partition wall is formed.
The pressure converter according to claim 1 or 2.
前記パッケージは、
外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、
前記パッケージ基部に接合され前記パッケージ基部とともに前記トランスデューサを囲むパッケージカバーと、
を備え、
前記パッケージカバーは、
厚肉部と、
前記厚肉部より薄い前記隔壁である薄肉部と、を備える、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
The package is
A package base bonded to an external wiring board and provided with the terminals;
A package cover joined to the package base and surrounding the transducer with the package base;
With
The package cover is
The thick part,
A thin part that is the partition wall thinner than the thick part,
The pressure converter as described in any one of Claims 1-4.
前記パッケージは、
外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、
前記パッケージ基部に接合され前記パッケージ基部とともに前記トランスデューサを囲むパッケージカバーと、
を備え、
前記パッケージカバーの環状領域に環波形が形成され、
前記隔壁は前記環状領域の内側の領域である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
The package is
A package base bonded to an external wiring board and provided with the terminals;
A package cover joined to the package base and surrounding the transducer with the package base;
With
An annular waveform is formed in the annular region of the package cover,
The partition is a region inside the annular region,
The pressure converter as described in any one of Claims 1-4.
前記パッケージは、
外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、
金属材料からなり前記隔壁であるパッケージカバーと、
を備える、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
The package is
A package base bonded to an external wiring board and provided with the terminals;
A package cover made of a metal material and serving as the partition wall;
Comprising
The pressure converter as described in any one of Claims 1-4.
前記パッケージは、
外部の配線基板に接合され前記端子を備えるパッケージ基部と、
プラスチックからなり前記隔壁であるパッケージカバーと、
を備える、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
The package is
A package base bonded to an external wiring board and provided with the terminals;
A package cover made of plastic and serving as the partition;
Comprising
The pressure converter as described in any one of Claims 1-4.
前記パッケージカバーの少なくとも一部に導電性材料からなるシールド膜が接合されている、
請求項8に記載の圧力変換装置。
A shield film made of a conductive material is bonded to at least a part of the package cover;
The pressure conversion device according to claim 8.
前記パッケージカバーの表面上に前記パッケージカバーを保護するための通気性部材が重なっている、
請求項8または9に記載の圧力変換装置。
A breathable member for protecting the package cover is overlaid on the surface of the package cover.
The pressure converter according to claim 8 or 9.
前記パッケージカバーの共振周波数は3.5KHz以上である、
請求項5〜10のいずれか一項に記載の圧力変換装置。
The resonance frequency of the package cover is 3.5 KHz or more.
The pressure converter as described in any one of Claims 5-10.
前記トランスデューサはバルク材料からなる基板を備え、
前記電極プレートおよび前記ダイヤフラムは、前記基板の上に堆積した膜からなる、
請求項2に記載の圧力変換装置。
The transducer comprises a substrate of bulk material;
The electrode plate and the diaphragm are made of a film deposited on the substrate.
The pressure conversion device according to claim 2.
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