專利名稱：駐極體電容式麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有振動電極的駐極體電容式麥克風(fēng)，特別是涉及使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS，Micro Electro Mechanical Systems)技術(shù)形成、搭載有駐極體電容器的駐極體電容式麥克風(fēng)(ECM)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
如專利文獻(xiàn)1所示，作為電容式麥克風(fēng)，使用各自機(jī)械加工等所制作的振動板或固定電極等零件組裝構(gòu)成的麥克風(fēng)向來為主流。這類的麥克風(fēng)被稱為ECM(electret condenser microphone)，到目前為止進(jìn)行小型化的結(jié)果，目前已經(jīng)販賣有直徑6mm、厚度1mm的制品或直徑4mm、厚度1.5mm的制品等。但是，在專利文獻(xiàn)1中所示類型的ECM，面臨著因?yàn)樗褂玫臋C(jī)械加工零件而難以使其進(jìn)一步地小型化的問題。
與現(xiàn)有的機(jī)械加工相異，應(yīng)用半導(dǎo)體集成電路的制造方法的加工技術(shù)被稱為微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)或是微切削(micromachining)技術(shù)，由于對麥克風(fēng)的小型化是有效的，因此近年來提出了采用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的麥克風(fēng)的制造方法。例如專利文獻(xiàn)2中公開了未使用駐極體的MEMS技術(shù)的麥克風(fēng)的制造方法。
專利文獻(xiàn)1日本特開平11-187494號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2003-78981號公報發(fā)明內(nèi)容解決課題 但是，具有專利文獻(xiàn)2所公開的結(jié)構(gòu)的電容式麥克風(fēng)有著如下問題。
換句話說由于使用引線接合法(wire bonding)連接電容器與IC等驅(qū)動電路元件，因此在接合引線(bonding wire)處會產(chǎn)生電損耗。
并且，伴隨著電容器的縮小，與電容器一體形成的背部氣室也隨著變小，背部氣室的縮小帶來了麥克風(fēng)高頻率特性的惡化。結(jié)果，無法制造出具有良好性能的麥克風(fēng)。
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供即使小型化仍具有優(yōu)良的高頻率特性的駐極體電容式麥克風(fēng)。
解決方法 為了達(dá)成所述目的，本發(fā)明的駐極體電容式麥克風(fēng)包括設(shè)有開口部的襯底、以堵住所述開口部的方式與所述襯底的一面連接并且具有聲孔及空孔的駐極體電容器、與所述襯底的所述一面連接的驅(qū)動電路元件、以及以覆蓋所述駐極體電容器及所述驅(qū)動電路元件的方式安裝在所述襯底的外盒；在所述駐極體電容器與所述襯底的連接處兩者電接觸，所述聲孔通過所述開口部與外部空間連接，所述空孔及所述外盒的內(nèi)部區(qū)域成為所述駐極體電容器的背部氣室。
發(fā)明效果 按照本發(fā)明，由于將襯底與駐極體電容器的電接觸，設(shè)在兩者的機(jī)械連接處，換句話說，由于襯底與駐極體電容器在不使用引線接合器下電連接，因此能夠抑制接合引線造成的寄生電容的發(fā)生或雜音的發(fā)生。根據(jù)上述，能夠提高駐極體電容器的高頻率特性。并且，通過利用覆蓋駐極體電容器的外盒所產(chǎn)生的空間(外盒的內(nèi)部區(qū)域)，能夠增加駐極體電容器背部氣室的實(shí)質(zhì)體積，因此，即使將駐極體電容器小型化的情況下，也能夠提高該電容器的高頻率特性。
如上所述，按照本發(fā)明，能夠提供小型且具有高頻率特性的優(yōu)良駐極體電容式麥克風(fēng)。


圖1(a)示出搭載本發(fā)明一個實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)的駐極體電容器的剖面圖，圖1(b)示出該駐極體電容器的平面圖。
圖2示出本發(fā)明一個實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)的剖面圖。
圖3示出本發(fā)明一個實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)的駐極體電容器與襯底的連接部的變化擴(kuò)大剖面圖。
圖4(a)及圖4(b)示出本發(fā)明一個實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)的變化的剖面圖。
圖5示出本發(fā)明一個實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)與其他襯底連接狀態(tài)的剖面圖。
符號說明 1-硅襯底、2-空孔、3-絕緣膜、4-下部電極、5-引出電極、6-漏孔、7-駐極體膜、8-絕緣膜、9-上部電極、10，16，20-接觸、11-絕緣膜、12-聲孔、13，22-襯底、14，21-布線、15-IC元件、17-外盒、18-突起物、19-異向性導(dǎo)電樹脂、25-開口部具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的一個實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)。
首先，說明本實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)中搭載的駐極體電容器(以下稱為本發(fā)明的駐極體電容器)。本發(fā)明的駐極體電容器是利用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)中被稱為表面微切削的加工方法—僅使用一張硅襯底所制造。
圖1(a)及圖1(b)為本發(fā)明駐極體電容器50的剖面圖及平面圖。
如圖1(a)及圖1(b)所示，使用各向異性蝕刻技術(shù)在硅襯底1上形成空孔2，同時，在硅襯底1上依序形成例如由氧化硅膜所構(gòu)成的絕緣膜3、及例如摻雜磷的復(fù)晶硅所構(gòu)成的下部電極4。除去位于空孔2的上側(cè)部分的絕緣膜3，另一方面，形成下部電極4使其覆蓋空孔2。在位于空孔2的上側(cè)部分的下部電極4上，設(shè)置例如由氧化硅膜所構(gòu)成的駐極體膜7。并且，在位于空孔2的外側(cè)部分的下部電極4上，設(shè)置例如由氧化硅膜所構(gòu)成的絕緣膜8；同時，以絕緣膜8為隔層，在下部電極4的上方設(shè)置上部電極9。上部電極9的表面，由例如氮化硅膜所構(gòu)成的絕緣膜11加以覆蓋保護(hù)。
在絕緣膜8及絕緣膜11設(shè)置與下部電極4電連接的引出電極5。引出電極5突出于絕緣膜11。在下部電極4及駐極體膜7設(shè)置與空孔2連接的漏孔6，使得駐極體膜7的上方與下方之間不產(chǎn)生壓力差。并且，在絕緣膜11設(shè)置與上部電極9電連接的接觸10。接觸10突出于絕緣膜11。
這里，因?yàn)橐员景l(fā)明的駐極體電容器50的絕緣膜11堵住在后述襯底13(參照圖2)所形成的開口部25，所以如圖1(b)所示，接觸10在絕緣膜11以環(huán)狀形成。并且，本實(shí)施例中，接觸10的形狀只要是沒有縫隙并沒有特別的限定。
進(jìn)一步地，在上部電極9及絕緣膜11設(shè)置多個的聲孔12。這里，聲孔12為連接由上部電極9、下部電極4與絕緣膜8所圍起的空間，以及本發(fā)明的駐極體電容器50的外部空間。換句話說，本發(fā)明的駐極體電容器50在結(jié)構(gòu)上從聲孔12接收音壓(參照圖2)，而使駐極體膜7振動。并且，空孔2構(gòu)成本發(fā)明的駐極體電容器50的背部氣室。
接著，說明本發(fā)明實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)的一例。
圖2為搭載了本實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)、即搭載圖1(a)及圖1(b)所示的本發(fā)明的駐極體電容器50的駐極體電容式麥克風(fēng)的剖面圖。
如圖2所示，在設(shè)有開口部25的襯底13的一面，以堵住開口部25的方式連接所述本發(fā)明的駐極體電容器50。開口部25設(shè)在襯底13，其使本發(fā)明的駐極體電容器50的聲孔12露出于外部空間。換句話說，聲孔12通過開口部25與外部空間連接。
具體來說，本發(fā)明的駐極體電容器50的接觸10與在襯底13的一面所設(shè)的接觸16A機(jī)械連接且電連接。該接觸16A與設(shè)在襯底13的另一面及內(nèi)部的布線14A電連接。并且，本發(fā)明的駐極體電容器50通過接觸16A及布線14A，與襯底13上的其他電路電連接。
并且，在襯底13的一面還連接有成為本實(shí)施例的麥克風(fēng)的驅(qū)動電路元件的IC(Integrated circuit)元件15。具體來說，IC元件15具有接觸15a及15b，接觸15a機(jī)械連接且電連接到襯底13的一面所設(shè)置的布線14B的一端。布線14B的另一端與本發(fā)明的駐極體電容器50的引出電極5機(jī)械連接且電連接。并且，IC元件15的接觸15b與襯底13的一面所設(shè)的接觸16B機(jī)械連接且電連接。該接觸16B與設(shè)在襯底13的另一面及內(nèi)部的布線14C電連接。并且，IC元件15通過接觸16B及布線14C，與襯底13上的其他電路電連接。
進(jìn)一步地，在襯底13安裝外盒17使其覆蓋本發(fā)明的駐極體電容器50及IC元件15。
并且，如同所述，上部電極9的接觸10在絕緣膜11上以環(huán)狀形成(參照圖1(b))。并且，在與其對應(yīng)下，通過以與上部電極9的接觸10相對的方式在襯底13上將襯底13的接觸16A以環(huán)狀設(shè)置，能夠獲得以下效果。即連接本發(fā)明的駐極體電容器50與襯底13時，由于接觸10與接觸16A構(gòu)成環(huán)狀連接部，因此能夠防止襯底13與本發(fā)明的駐極體電容器50之間的音壓外漏。
并且，最好是，在本實(shí)施例的本發(fā)明的駐極體電容器50與襯底13的接合方法上，使用例如以金作為構(gòu)成襯底13的接觸16A及上部電極9的接觸10的金屬材料。這樣一來，由于構(gòu)成接觸10及接觸16A的金材料彼此能夠通過熱壓接而接合，因此能夠容易接合接觸10及接觸16A。這里，使用例如金與錫的合金作為接觸10及接觸16A的其中之一的材料的情況下，能夠通過同樣的熱壓接法使接觸10及接觸16A接合。
并且，作為本發(fā)明的駐極體電容器50與襯底13的其他接合方法，有如下的方法。圖3為本實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)的駐極體電容器與襯底連接部的各種情形擴(kuò)大剖面圖。也就是如圖3所示，可使用稱為凸塊(bump)的金屬突起物18及異向性導(dǎo)電樹脂19，使襯底13的接觸16A與上部電極9的接觸10機(jī)械連接且電連接。這時，由于能夠構(gòu)成所述環(huán)狀接合部，因此能夠防止襯底13與本發(fā)明的駐極體電容器50之間產(chǎn)生音壓外漏。并且，由于使用異向性導(dǎo)電樹脂19，與直接接合例如由金構(gòu)成的接觸10及接觸16A的情況相比，由于能夠降低接合溫度，所以在麥克風(fēng)制程上能夠減輕制造裝置的負(fù)擔(dān)。
如上述說明，本實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)，由于將襯底13與駐極體電容器50的電接觸設(shè)在兩者的機(jī)械連接處，換句話說，由于襯底13與駐極體電容器50在不使用引線接合器下電連接，所以能夠抑制接合引線造成的寄生電容的產(chǎn)生或雜音的發(fā)生。根據(jù)上述，能夠提高駐極體電容器50的高頻率特性。并且，由于不僅能夠利用如圖1(a)所示的空孔2，也能夠利用由覆蓋駐極體電容器50的外盒17與襯底13所圍起的空間(外盒17的內(nèi)部區(qū)域)，來作為駐極體電容器50的必要的背部氣室，所以能夠增加駐極體電容器50的背部氣室的實(shí)質(zhì)體積。因此，即使將駐極體電容器50小型化的情況下，也能夠提高該電容器的高頻率特性。
如上所述，按照本實(shí)施例，能夠制造具有高頻率穩(wěn)定性等優(yōu)良高頻率特性的小型駐極體電容式麥克風(fēng)。
而且，在將現(xiàn)有的ECM與其他襯底連接時，必須使用樹脂等制作的支架，相對地，本實(shí)施例的ECM通過在如圖2所示的布線14處安設(shè)焊料等，能夠在不使用所述支架的情況下而與其他襯底直接連接。換句話說，將沒有必要設(shè)置為了組裝麥克風(fēng)的零件。
并且，現(xiàn)有技術(shù)的ECM為了防止灰塵等混入，在接收音壓部分配置了被稱為“面布”的網(wǎng)眼狀多孔布。這里，多孔布中的各孔直徑為大約3μm以上。相對地，本實(shí)施例的ECM中，通過將本發(fā)明的駐極體電容器50的聲孔12(參照圖1)直徑設(shè)定成3μm以下，比多孔布的各孔還小，因此能夠與使用面布的現(xiàn)有的ECM同樣地防止灰塵等混入。換句話說，本實(shí)施例的ECM中由于沒有必要配置防止灰塵等混入的面布，所以能夠削減構(gòu)成零件的數(shù)目。并且，雖然本實(shí)施例中，聲孔12的平面形狀并不限于圓形，但是采用圓形以外的形狀時，最好是，將聲孔12的最大直徑設(shè)定在3μm以下。
并且，在現(xiàn)有的MEMS型麥克風(fēng)中，由于對麥克風(fēng)的聲音輸入孔(相當(dāng)于本實(shí)施例的開口部25)，基本上配置在麥克風(fēng)音壓接收部上面，因此在搭載該麥克風(fēng)的行動電話等的結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生限制。結(jié)果，在現(xiàn)有的ECM中，通過在覆蓋該ECM的橡膠支架等音響保護(hù)的形狀上下功夫改變該所述輸入孔的位置。
相對地，本實(shí)施例中，如圖4(a)及圖4(b)所示，通過在襯底13上形成開口部25時將聲孔12的上方殘留了襯底13，使得從上方來看，聲孔12與開口部25不會重疊。換句話說，能夠在從外部空間不會直接看見聲孔12的情況下形成開口部25。這樣一來，由于本發(fā)明的駐極體電容器50不會直接露出于外部空間，因此，能夠保護(hù)駐極體電容器50，并且根據(jù)上述，能夠制造可靠性高的麥克風(fēng)。
具體來說，在圖4(a)及圖4(b)所示結(jié)構(gòu)中，襯底13，例如使用以明礬或硼硅酸鹽玻璃為主的成份、例如為三層結(jié)構(gòu)(下層襯底13a、中層襯底13b、上層襯底13c)的多層陶瓷襯底。根據(jù)上述，在胚片燒制(greensheet)時點(diǎn)，能夠事先簡單地形成成為開口部25的空洞。根據(jù)上述，如圖4(a)所示，將為了接收音壓的開口部25的配置位置設(shè)定在麥克風(fēng)上面，或如圖4(b)所示，將開口部25的配置位置設(shè)定在麥克風(fēng)側(cè)面，因此能夠提高搭載本實(shí)施例的麥克風(fēng)的行動電話等在設(shè)計上的自由度。
最后，說明有關(guān)本實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)與其他襯底的連接方法。圖5為顯示本實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)連接到其他襯底的狀態(tài)的剖面圖。如圖5所示，將本實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)連接到襯底22時，將不含聲孔12露出的面(即襯底13表面)、例如在外盒17表面形成接觸20，通過接觸20，使本實(shí)施例的駐極體電容式麥克風(fēng)與襯底22電連接且機(jī)械連接。具體來說，本發(fā)明的駐極體電容器50分別透過在襯底13的一面所設(shè)的接觸16A、在襯底13及外盒17內(nèi)部所設(shè)的布線21A、以及外盒17的一面所設(shè)的接觸20A，與襯底22電連接。并且，IC元件15，分別通過在襯底13一面所設(shè)的接觸16B、在襯底13及外盒17的內(nèi)部所設(shè)的布線21B、在外盒17的一面所設(shè)的接觸20B，與襯底22電連接。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性 本發(fā)明，涉及駐極體電容式麥克風(fēng)，適用于搭載了使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)形成的駐極體電容器的駐極體電容式麥克風(fēng)的情況，能夠提供小型具有優(yōu)良高頻率特性的駐極體電容式麥克風(fēng)，根據(jù)上述，能夠提高搭載該麥克風(fēng)的行動電話等的可靠性，非常有用。
權(quán)利要求
1.一種駐極體電容式麥克風(fēng)，其特征在于包括設(shè)有開口部的襯底，以堵住所述開口部的方式與所述襯底的一面連接并且具有聲孔及空孔的駐極體電容器，與所述襯底的所述一面連接的驅(qū)動電路元件，以及以覆蓋所述駐極體電容器及所述驅(qū)動電路元件的方式安裝在所述襯底的外盒；在所述駐極體電容器及所述襯底的連接處，所述駐極體電容器和所述襯底電接觸；所述聲孔通過所述開口部與外部空間連接；所述空孔及所述外盒的內(nèi)部區(qū)域成為所述駐極體電容器的背部氣室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐極體電容式麥克風(fēng)，其特征在于所述聲孔具有3μm以下的直徑，并且所述聲孔設(shè)置有多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐極體電容式麥克風(fēng)，其特征在于所述襯底是多層襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的駐極體電容式麥克風(fēng)，其特征在于所述多層襯底是由陶瓷構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的駐極體電容式麥克風(fēng)，其特征在于所述開口部是使得從所述外部空間不會直接看見所述聲孔而在所述多層襯底形成的空洞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的駐極體電容式麥克風(fēng)，其特征在于所述駐極體電容器與所述襯底為使用金屬突起物及異向性導(dǎo)電樹脂接合在一起。
全文摘要
駐極體電容式麥克風(fēng)，包括設(shè)有開口部25的襯底13、以堵住開口部25的方式與襯底13的一面連接并且具有聲孔12及空孔2的駐極體電容器50、與襯底13的一面連接的驅(qū)動電路元件15、以及以覆蓋駐極體電容器50及驅(qū)動電路元件15的方式安裝在襯底13的外盒17。在駐極體電容器50與襯底13的連接處兩者電接觸。聲孔12通過開口部25與外部空間連接?？湛?及外盒17的內(nèi)部區(qū)域成為駐極體電容器50的背部氣室。
文檔編號H04R19/01GK1926919SQ20058000638
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者小倉洋, 山岡徹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社