麥克風單元的製作方法

2023-10-09 01:12:24 1

專利名稱：麥克風單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括將輸入聲音轉換成電信號並輸出該電信號的功能的麥克風單元。
背景技術：
通常,例如,具有將輸入聲音轉換成電信號並輸出該電信號的功能的麥克風單兀應用於諸如行動電話、收發器等的語音通信裝置；諸如使用輸入語音分析技術的語音鑑別系統等的信息處理系統；或者錄音裝置等。尤其是，近年來使用用于振動膜(振動板)的MEMS (微機電系統)技術的麥克風，即MEMS麥克風(麥克風單元)，正在迅速變得普及。在MEMS麥克風中，由于振動膜是由諸如矽等無機材料形成的，因而麥克風的抗熱性且耐回流性(reflow resistance)高,因此,它的使用正在迅速擴張,尤其是應用到諸如行動電話等的移動裝置中。在這種麥克風單元中，如果灰塵從音孔侵入內部，則存在出現運行缺陷的情況。為此，希望麥克風單元形成為在搬運時、在將麥克風安裝在安裝目標(行動電話的基板等)中的工藝等期間使得灰塵不要侵入內部，而且侵入內部的灰塵儘可能少。就此而言，專利文獻I公開了一種麥克風(麥克風單元)，該麥克風能夠防止液體和粉末侵入音孔。具體而言，公開了一種技術，其中麥克風的音孔通過具有透氣性的非織造布覆蓋，從而使得液體等不會經由音孔侵入麥克風內部。此外，公開了一種技術，其中麥克風的音孔通過具有垂度(sag)或者被壓花(embo`ssed)並且不透氣的膜覆蓋從而沒有空隙，從而使得液體等不會經由音孔侵入麥克風內部。引用清單專利文獻PLTl JP-A-2010-11340

發明內容
技術問題然而，在音孔通過非織造布覆蓋以防止灰塵侵入的結構的情況下，存在的問題是，自非織造布的截面(端面)出現的相對大的纖維狀灰塵從音孔侵入到麥克風的內部。此外，在音孔通過不透氣的膜覆蓋以防止灰塵侵入的結構的情況下，在將MEMS麥克風安裝在安裝目標(行動電話的基板等)的情況下出現如下的問題。在將MEMS麥克風安裝在安裝目標的情況下，通常進行回流工藝。在音孔被完全密封並且通過不透氣的膜覆蓋的情況下，在回流工藝中溫度升高期間(例如，大約180到大約260 V的回流溫度)，存在麥克風內空間中的空氣膨脹而且內部壓力升高(例如，大約1. 8倍)的情況；而且被接合併固定以覆蓋音孔的不透氣膜破裂。如果出現膜破裂，則出現如下的問題振動板受到衝擊力損害，而且在麥克風中出現運行缺陷；此外，形成相對大的孔，而且損害性能的這種大的灰塵侵入麥克風內部。
因此，本發明的目的是提供一種能夠防止在搬運時、安裝工藝等期間灰塵侵入而且即使進行回流工藝也不可能使得性能惡化的麥克風單元。解決問題的方案為了實現上述目的，根據本發明的麥克風單元包括振動板(diaphragm)，由於聲壓而振動；殼體，設置有用於容納所述振動板的內部空間以及用作音孔並且使得所述內部空間與外部連通的開口部；以及膜，由不透氣的材料形成並且接合到所述殼體以覆蓋所述開口部；其中，所述膜設置有內部壓力調節部。這裡，在將該麥克風單元安裝在安裝目標中之後移除該膜。此外，優選的是，由不透氣的材料形成的該膜具有耐熱性。具體而言，優選的是，該膜可以抵抗180°C或更高的溫度，進一步而言，可以抵抗260°C或更高的溫度。例如，可以使用聚醯亞胺膜作為該不透氣的耐熱膜。根據本結構，用作音孔的開口部通過由不透氣材料組成的膜覆蓋，因此，在搬運該麥克風單元、安裝該麥克風單元的工藝等期間，可以防止灰塵侵入麥克風單元的內部。此夕卜，在貼附膜期間，不像非織造布的情況那樣，灰塵不會侵入。進一步而言，用於防止灰塵侵入的膜設置有內部壓力調節部，因此，可以防止該膜在回流工藝器件破裂以及損壞麥克風單元的性能。在具有上述結構的麥克風單元中，該膜可以通過形成為包圍所述開口部的第一粘 合部接合到所述殼體；而且，當從布置有所述膜的一側觀看所述麥克風單元時，所述內部壓力調節部可以布置在比所述第一粘合部更靠內的位置。根據該結構，通過對該膜應用簡單的成形加工，變得可以防止灰塵在搬運時、安裝工藝等期間侵入，並且可以提供即使進行回流工藝也不可能使得性能惡化的麥克風單元。在具有上述結構的麥克風單元中，所述內部壓力調節部可以是穿過所述膜的至少一個內部壓力調節孔。至於用於內部壓力調節的通孔，即使開口直徑較小，也足以獲得它的功能，因此，即使是在設置有孔的情況下，也可以避免作為麥克風單元性能損害的這種大的灰塵(例如100 μ m或更大)侵入。換句話說，即使是在本結構中也足以獲得灰塵侵入防止功倉泛。在具有上述結構的麥克風單元中，當從布置有所述膜的一側觀看所述麥克風單元時，所述內部壓力調節孔可以布置在與所述開口部重疊的位置，或者可以布置在不與所述開口部重疊的位置。根據後一種結構，在麥克風單元的內部壓力不升高(也包括壓力下降時)的情況下，可以獲得內部壓力調節孔和開口部彼此關閉並且將灰塵侵入可能性減輕到更低的狀態。而且，當從布置有所述膜的一側觀看所述麥克風單元時，在所述內部壓力調節孔布置在不與所述開口部重疊的位置的情況下，所述內部壓力調節孔可以布置在所述開口部附近，或者可以布置在比所述開口部更靠外而且離開所述開口部的位置。根據前一種結構，容易獲得在內部壓力升高時內部壓力調節孔和開口部彼此連通的結構。此外，根據後一種結構，開口部和內部壓力調節孔之間的距離變長，因此，可以減小灰塵從內部壓力調節孔侵入麥克風單元內部的可能性。而且，在後一種結構中，當從布置有所述膜的一側觀看所述麥克風單元時，可以布置有第二粘合部以從比所述開口部和所述第一粘合部之間的所述內部壓力調節孔更靠內的位置向外擴展從而包圍所述開口部，而且所述第二粘合部將所述膜和所述殼體以比所述第一粘合部更弱的粘合力彼此接合。根據這種結構，原則上殼體和膜通過第二粘合部彼此接合，因此，灰塵不會從內部壓力調節孔侵入麥克風單元的內部。另一方面，在內部壓力在回流工藝期間升高的情況下，通過粘合力弱的第二粘合部進行的接合由於壓力容易剝離，可以使得空氣從內部壓力調節孔逸出，因此，可以防止膜破裂。此外，在後一種結構中，當從布置有所述膜的一側觀看所述麥克風單元時，第二粘合部可以布置在所述開口部和所述第一粘合部之間以包圍除一部分之外的所述開口部，而且將所述膜與所述殼體彼此接合，而且所述內部壓力調節孔可以布置在位於所述第一粘合部和所述第二粘合部之間的位置而且離開所述一部分。根據這種結構，可以加長從內部壓力調節孔到開口部延伸的路徑長度，並且可以減小灰塵從內部壓力調節孔侵入麥克風單元內部的可能性。在具有上述結構的麥克風單元中，所述內部壓力調節部可以是在壓力作用在所述膜的情況下變化為極小通孔的薄部。根據本結構，原則上該膜沒有設置通孔，因此，灰塵不會侵入。此外，由於厚度，該膜的薄部能夠由於內部壓力升高而變化為極小通孔，因此，該薄部能夠表現出內部壓力調節功能，而不會對於麥克風單元內部賦予大的衝擊力。

在具有上述結構的麥克風單元中，所述膜的一個表面可以設置有具有凹凸形狀的粘合層，形成在所述粘合層上的凹部可以起到所述內部壓力調節部的作用。根據本結構，在對於膜本身沒有應用成形加工的情況下，變得可以提供一種能夠防止灰塵在搬運時、安裝工藝等期間侵入而且即使進行回流工藝也不可能使得性能惡化的麥克風單元。在具有上述結構的麥克風單元中，具有所述振動板以及與所述振動板配合以形成電容器的固定電極的MEMS (微機電系統)晶片可以容納在所述內部空間中。MEMS晶片抵禦灰塵的能力弱，然而，採取了抗灰塵措施的本結構適用於使用了 MEMS晶片的麥克風單元。發明的有益效果根據本發明，本發明的目的是提供一種能夠防止灰塵在搬運時、安裝工藝等期間侵入、而且即使進行回流工藝也不可能使得性能惡化的麥克風單元。


圖1是示出應用了本發明的根據第一實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖。圖2是示出根據第一實施例的麥克風單元的MEMS晶片結構的示意性剖視圖。圖3是示出根據第一實施例的麥克風單元結構的框圖。圖4A是示出希望從布置有膜的一側(上側)觀看根據第一實施例的麥克風單元的情況的示意圖，即，粘合部處於第一形式的情況下的圖。圖4B是示出希望從布置有膜的一側(上側)觀看根據第一實施例的麥克風單元的情況的示意圖，即，粘合部處於第二形式的情況下的圖。圖5A是示出應用了本發明的根據第二實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，即，內部壓力等於外部壓力的情況下的圖。圖5B是示出應用了本發明的根據第二實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，即，內部壓力升高的情況下的圖。圖6A是示出應用了本發明的根據第三實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，即，內部壓力等於外部壓力的情況下的圖。圖6B是示出應用了本發明的根據第三實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，即，內部壓力升高的情況下的圖。圖7A是示出根據第三實施例的麥克風單元的改型例的圖，即，麥克風單元的示意性首1J視圖。圖7B是示出根據第三實施例的麥克風單元的改型例的圖，即，希望從布置有膜的一側(上側)觀看麥克風單元的情況下的示意圖。圖8A是應用了本發明的根據第四實施例的麥克風單元的示意性剖視圖。圖SB是希望從布置有膜的一側(上側)觀看根據第四實施例的麥克風單元的情況下的示意圖。圖9A是應用了本發明的根據第五實施例的麥克風單元的示意性剖視圖。圖9B是希望從布置有膜的一側(上側)觀看根據第五實施例的麥克風單元的情況下的示意圖。圖1OA是示出應用了本發明的根據第六實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，即，內部壓力等於外部壓力的情況下的圖。圖1OB是示出應用了本發明的根據第六實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，即，內部壓力升高的情況下的圖。圖11是示出應用了本發明的`根據第七實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖。圖12A是從底部觀看根據第七實施例的麥克風單元中膜的粘合層的情況下的示意性平面圖。圖12B是圖12A中A-A位置處的剖視圖。
具體實施例方式下文中，參照附圖詳細描述應用了本發明的麥克風單元的實施例。此處，為了易於理解本發明而繪製附圖中每一部件的大小、厚度等，這些大小、厚度等並不總是根據實際尺寸繪製的。此外，在不脫離本發明目的的情況下，可以適當地對每個部件、孔等的形狀進行改型。(第一實施例)首先，參照圖1、圖2、圖3、圖4A和圖4B描述根據第一實施例的麥克風單元。圖1是示出應用了本發明的根據第一實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖。圖2是示出根據第一實施例的麥克風單元的MEMS (微機電系統)晶片結構的示意性剖視圖。圖3是示出根據第一實施例的麥克風單元結構的框圖。圖4A和圖4B是示出希望從布置有膜的一側(上側)觀看根據第一實施例的麥克風單元的情況的示意圖，即，示出內部壓力調節孔、殼體的開口部以及粘合部(第一粘合部)之間關係的圖。圖4A是粘合部處於第一形式的情況下的圖，圖4B是粘合部處於第二形式的情況下的圖。如圖1所示，根據第一實施例的麥克風單元I構成為包括殼體11 ；MEMS晶片12 ；ASIC (專用集成電路)13 ;以及膜14。這裡，在將麥克風單元I安裝在安裝目標(例如，包括在布置為針對特定目的處理輸入聲音的諸如行動電話等裝置中的基板。這對於後文同樣適用。)中之後的適當時機將膜14移除。殼體11的外形形成為基本上是長方體形狀，並且殼體11包括空間(內部空間)111，MEMS晶片12和ASIC13容納在空間111中。此外，殼體11的上部設置有開口部112，當從頂部看去時，該開口部112具有基本上是圓形的形狀，該開口部112用作音孔，並將殼體11外部的聲音引導到內部空間111。在本實施例中，採用的結構是開口部112的位置布置在麥克風單元I的上表面的基本上中心的部分，然而，開口部112的位置當然也可以適當地改變。例如，通過將外形基本上是長方體形狀並且具有凹部空間以及連接到該凹部空間的開口部的蓋部布設(接合部是氣密性密封的)到從頂部看去基本上是矩形形狀的基板上，可以獲得殼體11。在這種情況下，可以使用例如玻璃環氧基板、聚醯亞胺基板、矽基板、玻璃基板等作為基板。蓋部可以由例如諸如LCP (液晶高分子)、PPS (聚苯硫醚)等的樹脂組成。這裡，為了提供導電性，諸如不鏽鋼等的金屬填充物或碳可以與組成蓋部的樹脂混合。此外，該蓋部可以由諸如FR-4、陶瓷等基板材料組成。這裡，用於形成殼體11的結構不限於以上所描述的，例如，可以採用其中平坦板狀蓋部(具有開口部)布設在盒狀部件上的結構等。

容納在殼體11的內部空間111中的MEMS晶片12是由矽晶片組成，並且用作基于振動板的振動將聲音信號轉換成電信號的電-聲轉換器件。MEMS晶片12是通過半導體製造技術製造的小型電容器型麥克風晶片，它的外形是基本上為長方體形狀。如圖2所示，MEMS晶片12包括絕緣基底基板121 ;振動板122 ;絕緣中間基板123 ;以及固定電極124。基底基板121設置有經過其中心部的從頂部看去基本上具有圓形形狀的通孔121a。振動板122是接收聲壓從而振動(在圖2的垂直方向上振動。此外，在本實施例中，基本上圓形的部分振動)的薄膜，具有導電性而且形成電極的一端。中間基板123布置在振動板122上，並且如基底基板121 —樣，設置有經過其中心部的從頂部看去基本上具有圓形形狀的通孔123a。布置在中間基板123上的板狀固定電極124設置有多個小直徑(直徑大約是10 μ m)的通孔124a。布置成彼此相對、彼此處於平行關係而且由於中間基板133的存在而彼此之間形成間隙Gp的振動板122和固定電極124形成了電容器。當聲波到來並且振動板122振動時，由固定電極122和振動板124形成的電容器的電極之間的距離變化，因此靜電電容變化。因此，可以提取進入MEMS晶片12的聲波(聲音信號)作為電信號。這裡，在MEMS晶片12中,振動板122的上表面由於通過固定電極124形成的多個通孔124a的存在而與外部(MEMS晶片12的外部)空間連通。MEMS晶片12的結構不限於本實施例的結構，而是可以對該結構適當地進行改型。ASIC13是將基於MEMS晶片12的靜電電容變化(由振動板122的振動造成的)而提取的電信號放大的集成電路。如圖3所示，ASIC13包括向MEMS晶片12施加偏置電壓的電荷泵電路131。電荷泵電路131將電源電壓VDD提高(st印up)，並將偏置電壓施加到MEMS晶片12。此外，ASIC13包括用來檢測MEMS晶片12的靜電電容變化的放大器電路132。由放大器電路132放大後的電信號從ASIC13輸出。MEMS晶片12和ASIC13通過裸片接合和布線接合而安裝在殼體11內部的底表面Ila(之後稱作安裝表面Ila)上。詳細而言，通過未示出的裸片接合材料(例如，環氧樹脂粘合劑、矽樹脂粘合劑等)而將MEMS晶片12接合，從而使得在它的底表面和安裝表面Ila之間沒有形成空隙。根據這種接合，不會出現聲音從形成在安裝表面Ila和MEMS晶片12的底表面之間的空隙而在內部洩漏的問題。此外，MEMS晶片12通過布線16 (優選的是金線)而電連接到ASIC13。在ASIC13中，它的底表面通過未示出的裸片接合材料而接合到安裝表面11a。ASIC13通過布線16而電連接到形成在安裝表面Ila上的多個未示出的電極焊墊中的每一個。每一個電極焊墊均通過穿通布線而電連接到形成在殼體11的底表面Ilb上的多個外部連接端子17中對應的端子。多個外部連接端子17包括用於輸入電源電壓(VDD)的電源端子；用於輸出由ASIC13的放大器電路132放大後的電信號的輸出端子；用於接地連接的GND端子。外部連接端子17電連接到通過回流工藝布置在安裝基板上的電極端子，從而該麥克風單元I變為可操作的。這裡，在本實施例中，採用的結構是，通過布線接合來安裝MEMS晶片12和ASIC13 ；然而，MEMS晶片12和ASIC13當然也可以通過倒裝晶片裝配而安裝到安裝表面Ila上。布置膜14的目的是防止灰塵D (參見圖1)在搬運時、在將麥克風單元I安裝在安裝目標中的工藝等期間侵入麥克風單元I的內部。膜14是由不透氣的材料形成的，因此不可能出現在貼附膜14時出現灰塵以及灰塵侵入麥克風單元I內部的情況。對於膜14而言，優選的是選擇當切成多片時不從膜的端面釋放灰塵的單層`材料。此外，膜14是由具有耐熱性的材料形成的。這是考慮到在將麥克風單元I安裝在安裝目標中的情況下進行回流工藝。例如，在使用無鉛焊料的情況下，在大約260°C的高溫下進行回流工藝，在使用共熔焊料(eutectic solder)的情況下,在大約180°C的高溫下進行回流工藝。因此，膜14需要能夠抵抗用於回流工藝的溫度，並且優選的是能夠抵抗180°C或更高的溫度，進一步而言，優選的是能夠抵抗260°C或更高的溫度。此外，隨著在以下的描述中逐漸變得清楚，優選的是，膜14具有一些彈性，優選的是它容易塗敷粘性材料，進一步而言，優選的是，它容易形成孔。考慮這些點，儘管沒有特別的限制，然而在本實施例中，使用聚醯亞胺膜作為膜14。例如，在使用聚醯亞胺膜的情況下，優選的是將厚度形成為50 μ m或更小以確保彈性。如上所述，膜14布置為使得灰塵D不會從開口部112侵入內部。因此，膜14需要能夠覆蓋開口部112，並且在本實施例中，膜14形成為具有與殼體11的上表面基本相同的大小。此外，優選的是，膜14氣密性地接合到殼體11以包圍開口部112，從而保證防止灰塵侵入。當將膜14氣密性地接合到殼體11以包圍開口部112時，例如，如圖4A所示，可以採用的結構是，粘合部15 (對應於本發明的第一粘合部)僅布置在開口部112周圍的部分。此外，作為另一種形式，如圖4B所示，也可以採用的結構是，粘合部15 (也對應於本發明的第一粘合部)不僅布置在開口部112周圍的部分，而且還布置在其他部分。在如圖4A所示的實例中，根據開口部112的形狀，布置在膜14下表面上的粘合部15形成為環形。此外，在如圖4B所示的實例中，採用的結構是，在膜14的下表面中，粘合部15布置在除了面對開口部112的部分之外的基本上整個部分。這裡，從頂部觀看膜14，然而，為了便於描述，圖4A和圖4B繪製為使得粘合部15和開口部112是可見的。膜14是在被安裝在安裝目標中之後的適當時機被移除。因此，優選的是，粘合部15是由當移除膜14時粘合力可以被降低的材料形成。例如，優選的是，粘合部15是由粘合力由於加熱而變低的材料(稱作所謂的熱可剝離片等)形成。並且，優選的是，粘合部15是由如下的材料形成即，粘合力由於在回流期間所施加的熱量而變低(當然，需要即使是在回流工藝期間施加有內部壓力也不被剝離)而且例如在麥克風單元I安裝後容易手動剝離。作為另一個實例，粘合部15可以由粘合力由於紫外輻射而變低的材料(稱作所謂的紫外固化粘合材料等)形成。此外，如圖4A和圖4B所示，膜14設置有內部壓力調節孔141(本發明的內部壓力調節部的實例)，該內部壓力調節孔141從頂部看去基本上為圓形形狀，而且在厚度方向上穿過該膜。內部壓力調節孔141是小通孔，可以通過雷射等形成。此外，當從頂部(從形成有膜14的一側)觀看該麥克風單元I時，內部壓力調節孔141形成在與開口部112重疊的位置。在將麥克風單元I安裝在安裝目標中的情況下，如上所述進行回流工藝，該麥克風單元I暴露在高溫(例如，大約260°C)之下。在沒有內部壓力調節孔141的情況下，內部壓力由於麥克風單元I的內部空間中的空氣膨脹而升高(大約1. 8倍)，而且較大的力作用在膜14上，進而該膜14或粘合部15破裂。然而，在本實施例中，由於內部壓力調節孔141的存在，因而麥克風單元I的內部空間中的空氣流動，並且內部壓力和外部壓力彼此可以相等，因此，可以防止膜4和粘合部15破裂。換句話說，在麥克風單元I中，可以通過膜14防止灰塵D在搬運時以及安裝工藝期間侵入內部，進一步而言，在麥克風單元I中，可以避免如下問題膜14或粘合部15由於回流工藝期間內部壓力升高而破裂，以及急劇的壓力變
化作用在振動板122上；其結果是，振動板122過度位移，而且組成振動板122的膜自身破裂。
通常，例如，在MEMS麥克風中使用的振動板122是由大約I μ m的非常薄的矽(Si)膜組成的，而且對於過度的壓力是不可抵抗的。如果在振動板122的前側和後側之間出現大的壓力差，則存在振動板122過度位移進而破裂的情況。在本實施例中，由於存在內部壓力調節孔141，因而可以避免膜14或粘合部15的破裂，因此，可以防止破裂時的衝擊力，即，防止急劇的壓力變化作用在振動板122上並且破壞振動板122，而且也可以避免麥克風單元I的性能在回流工藝後惡化的情形。這裡，在本實施例中，當從頂部觀看麥克風單元I時，在與開口部112重疊的位置形成有一個內部壓力調節孔141 ;然而，如果必要，可以布置多個內部壓力調節孔141。在回流工藝期間，麥克風單元I的內部壓力可以通過內部壓力調節孔141的面積來控制。如果內部壓力調節孔141的面積增大，則穿過內部壓力調節孔141的氣流量增大，然而，大的灰塵D變得容易侵入麥克風單元I內部。另一方面,通過採用多個極小(minuscule)內部壓力調節孔141的結構，可以防止大的灰塵D侵入，並且可以確保總的氣流量。此外，在膜14設置有孔的情況下，擔心灰塵D從該孔侵入。就此而言，例如，內部壓力調節孔141形成為100 μ m或更小，因此，灰塵D侵入的可能性低。此外，即使灰塵D侵入，灰塵D也非常小，因而由於灰塵D侵入而導致MEMS晶片12出現運行缺陷的可能性非常低。此外，設想為殼體11提供內部壓力調節孔，該內部壓力調節孔緩解了回流工藝期間內部壓力的升高。然而，該內部壓力調節孔造成聲音洩漏，而該聲音洩漏使得麥克風單元I的聲學特性惡化。尤其是，殼體11的聲學洩漏使得麥克風頻率特性中低頻帶的靈敏度惡化，因此，為殼體11設置內部壓力調節孔並不是優選的。因此，在本實施例中，採用了為後續被移除的膜14設置內部壓力調節孔141的結構。(第二實施例)接下來，參照圖5A和圖5B描述根據第二實施例的麥克風單元。圖5A和圖5B是示出應用了本發明的根據第二實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖。圖5A示出內部壓力等於外部壓力的情況下的狀態，圖5B示出內部壓力升高的情況下的狀態。除了膜24的結構之外，根據第二實施例的麥克風單元2與根據第一實施例的麥克風單元I的結構相同。因此，與第一實施例重疊的部分用相同的附圖標記來表示，並且省略其描述，之後，儘可能集中在不同之處進行描述。麥克風單元2的膜24也是由具有與第一實施例相同性質的材料組成。換句話說，膜24也是由不透氣並且具有耐熱性的材料形成。具體而言，如根據第一實施例的膜14那樣，膜24是由聚醯亞胺膜組成的。此外，如第一實施例那樣，膜24具有與殼體11的上表面基本上相同的大小。此外，為了保證防止灰塵侵入，膜24氣密性地接合到殼體11以包圍開口部 112。這裡，用於將膜24氣密性地接合到殼體11的粘合部(本發明的第一粘合部)布置在圖5A中虛線箭頭指示的區域 。換句話說，像圖4B的情況那樣，採用的結構是，粘合部不僅布置在開口部112周圍的部分，還布置在其他部分。然而，如同後文詳細描述的那樣，通過膜24布置的內部壓力調節孔241的位置與根據第一實施例的內部壓力調節孔141布置的位置不同，因此，布置有粘合部的區域與圖4B不完全相同。此外，如圖5A所示的布置有粘合部的區域是一個實例，如果粘合部布置為包圍開口部112並且布置在比內部壓力調節孔241更靠外的位置，則也可以採用諸如環形等的其他結構。如第一實施例的情況那樣，通過膜24布置的內部壓力調節孔241是當從頂部看去時具有基本上為圓形的形狀並且在厚度方向上穿過膜24的小通孔。與第一實施例的情況不同，當從頂部(從布置有膜24的一側)觀看麥克風單元2時，內部壓力調節孔241布置在不與開口部112重疊的位置。更詳細而言，內部壓力調節孔241布置在從開口部112的端面稍微向外偏離的位置(在開口部112附近)。這裡，當從頂部觀看麥克風單元2時，內部壓力調節孔241布置在比粘合部更靠內的位置。在如上所述布置膜24的情況下，也可以防止灰塵D在搬運時以及在安裝在安裝目標中期間侵入麥克風單元2內部。尤其是，當從頂部觀看麥克風單元2時，內部壓力調節孔241位於不與開口部112重疊的位置，因此，即使灰塵D從內部壓力調節孔241侵入(這容易在空氣由於內部壓力下降而被吸入到內部的情況下出現)，殼體11和膜24也能夠阻擋灰塵D侵入內部。因此，與第一實施例的情況相比，麥克風單元2具有能夠降低灰塵D侵入可能性的結構。此外，如果麥克風單元2的內部壓力在回流工藝期間升高，則膜24被抬高(lifted)(參見圖5B)。據此，內部壓力調節孔241和開口部112互相連通，麥克風單元I的內部壓力和外部壓力彼此可以相等，因此，內部壓力不會升高到比必要的壓力更大，而且膜24或者粘合部15在回流工藝期間不會破裂。這裡，內部壓力調節孔241布置在開口部112附近，因此，容易獲得內部壓力調節孔241和開口部112由於內部壓力升高而彼此連通的結構。
此外，在本實施例中，當從頂部觀看麥克風單元2時，在不與開口部112重疊而且處在開口部112附近的位置布置有一個內部壓力調節孔241，然而，如果必要，也可以布置多個內部壓力調節孔。(第三實施例)接下來，參照圖6A和圖6B描述根據第三實施例的麥克風單元。圖6A和圖6B是示出應用了本發明的根據第三實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，圖6A示出內部壓力等於外部壓力的情況下的狀態，圖6B示出內部壓力升高的情況下的狀態。除了膜34的結構之外，根據第三實施例的麥克風單元3與根據第一和第二實施例的麥克風單元1、2的結構相同。因此，與第一和第二實施例重疊的部分用相同的附圖標記來表示，並且省略其描述，之後，儘可能集中在不同之處進行描述。根據第三實施例的麥克風單元3與根據第二實施例的麥克風單元2具有基本上相同的結構，僅僅是通過膜34布置的內部壓力調節孔341的位置和布置粘合部(本發明的第一粘合部)的區域(圖6A中虛線箭頭所指示)有所不同。布置粘合部的區域之間的不同是因為內部壓力調節孔341的位置不同。詳細而言，當從頂部(從布置有膜34的一側)觀看麥克風單元3時，如第二實施例一樣，內部壓力調節孔341布置在不與開口部112重疊的位置。然而，內部壓力調節孔341不是布置在開口部112附近，而是布置在從開口部112的端面向外離開的位置。在如上所述布置膜34的情況下，也可以防止灰塵D在搬運時以及在安裝在安裝目標中期間侵入麥克風單元3內部。而且，如第二實施例的情況那樣，即使灰塵D侵入內部壓力調節孔341，殼體11和膜34也會阻擋灰塵D侵入內部，因此，可以降低灰塵D侵入麥克風單元3內部的可能性。尤其是，與第二 實施例的情況相比，從內部壓力調節孔341到開口部112的距離長，因此，可以緩解灰塵D以較高的可能性侵入內部。此外，如果麥克風單元3的內部壓力在回流工藝期間升高，則膜34被抬高(參見圖6B)。據此，內部壓力調節孔341和開口部112互相連通，因此，內部壓力不會升高到比必要的壓力更大，而且膜34或者粘合部15在回流工藝期間不會破裂。此外，在本實施例中，當從頂部觀看麥克風單元3時，在不與開口部112重疊而且離開開口部112的位置布置有一個內部壓力調節孔341。然而，該結構不是限制性的，例如，也可以如圖7A和7B所示布置多個內部壓力調節孔341 (圖7A和圖7B中是4個)。圖7A和圖7B是示出根據第三實施例的麥克風單元的改型例的圖。圖7A是根據該改型例的麥克風單元3的示意性剖視圖。此外，圖7B是希望從布置有膜34的一側(上偵D觀看根據該改型例的麥克風單元3的情況下的示意圖，即，示出內部壓力調節孔341、殼體的開口部112以及粘合部15 (第一粘合部)之間的關係的圖。這裡，從頂部觀看膜34，然而，為了便於描述，圖7B繪製為使得粘合部15和開口部112是可見的。在根據改型例的麥克風單元3中，粘合部15形成為環形，然而，粘合部15的結構不限於此。換句話說，如果粘合部15布置為包圍開口部112，並且布置在比內部壓力調節孔341更靠外的位置，則也可以採用其他結構(例如，粘合部布置在圖7B的環形部上以及環形部的整個外部上的結構等)(第四實施例)接下來，參照圖8A和圖8B描述根據第四實施例的麥克風單元。圖8A和圖8B是示出應用了本發明的根據第四實施例的麥克風單元結構的圖，圖8A是根據第四實施例的麥克風單元的示意性剖視圖，圖8B是希望從布置有膜的一側(上側)觀看根據第四實施例的麥克風單元的情況下的示意圖。除了膜44的結構之外，根據第四實施例的麥克風單元4與根據第一到第三實施例的麥克風單元I到3的結構相同。因此，與這些實施例重疊的部分用相同的附圖標記來表示，並且省略其描述，之後，儘可能集中在不同之處進行描述。根據第四實施例的麥克風單元4與根據第三實施例的改型例的麥克風單元3 (參見圖7A和圖7B)具有基本上相同的結構，僅僅是用於將膜44接合到殼體11的結構不同。在根據第四實施例的麥克風單元4中，當從頂部(從布置有膜44的一側)觀看麥克風單元4時，通過布置為包圍開口部112並且布置在比內部壓力調節孔441更靠外的位置的環形粘合部15 (第一粘合部)，膜44被氣密性地接合到殼體11 (參見圖8B)。這點與根據第三實施例的改型例的麥克風單元3是相同的。然而，該結構與根據第三實施例的改型例的麥克風單元3結構的不同之處在於，在開口部112和內部壓力調節孔441之間還布置有環形的第二粘合部45以包圍開口部112(參見圖8B)。第二粘合部45通過比第一粘合部15弱的粘合力將膜44和殼體11彼此氣密性地接合。這裡，從頂部 觀看膜44，然而，為了便於描述，圖SB繪製為使得第一粘合部15、第二粘合部45和開口部112是可見的。第二粘合部45的粘合力設置為，如果麥克風單元4的內部壓力升高並且超過預定壓力(該預定壓力設置為較低的值以使得膜44不會破裂)的力作用在膜44上，則該膜44容易剝離。這裡，第一粘合部15的粘合力設置為，即使麥克風單元4的內部壓力升高並且壓力作用在膜44上，該膜44也不容易剝離。這裡，作為用於使得第二粘合部45的粘合力降低為低於第一粘合部15的粘合力的方法，存在諸如用於改變粘合力自身的方法、用於改變環形寬度的方法等之類的方法。在第一粘合部15和第二粘合部45使用相同粘合劑的情況下，進行這種形成就足夠了，即，使得第二粘合部45的環形寬度變得比第一粘合部15的環形覽度窄。 在如上所述組成的麥克風單元4中，也可以通過膜44防止灰塵D在搬運時以及在安裝在安裝目標中期間侵入內部。而且，第二粘合部45布置在比內部壓力調節孔441更靠內的部分，因此，容易避免灰塵D經由內部壓力調節孔441侵入內部的問題。此外，內部壓力調節孔441布置在離開開口部112的位置，因此，即使粘合力弱的第二粘合部45剝離，如第三實施例的情況那樣，也可以降低灰塵D侵入麥克風單元4內部的可能性。此外，如果麥克風單元4的內部壓力在回流工藝期間升高，則通過粘合力弱的第二粘合部45彼此接合的殼體11和膜44彼此剝離開。據此，像圖6B的情況那樣，膜44的比第一粘合部15更靠內的部分被抬高，內部壓力調節孔441和開口部112彼此連通，並且麥克風單元I的內部壓力和外部壓力可以彼此相等。據此，內部壓力不會升高到比必要的壓力更大，膜44或者粘合部15在回流工藝期間不會破裂。這裡，在本實施例中，內部壓力調節孔的數量是多個(具體而言是四個)，然而，內部壓力調節孔的數量也可以是一個。此外，在從頂部(從布置有膜44的一側)觀看麥克風單元4的情況下，布置為包圍開口部112的第二粘合部45的布置區域從比開口部112和第一粘合部15之間的內部壓力調節孔441更靠內的位置向外擴展就足夠了，並且該區域可以適當地被改型。例如，在圖8B中，可以採用第二粘合部45的區域擴展到第一粘合部15邊界的結構。在這種結構的情況下，第二粘合部45不封閉內部壓力調節孔441是必需的。此外，第一粘合部15形成為環形形狀，然而，第一粘合部15的結構不限於此。換句話說，如果第一粘合部15布置為包圍開口部112並且布置在比內部壓力調節孔441更靠外的位置，則也可以採用其他結構(例如，該粘合部布置在圖8B的環形部以及環形部的整個外部上的結構等)。(第五實施例)接下來，參照圖9A和圖9B描述根據第五實施例的麥克風單元。圖9A和圖9B是示出應用了本發明的根據第五實施例的麥克風單元結構的圖，圖9A是根據第五實施例的麥克風單元的示意性剖視圖，圖9B是希望從布置有膜的一側(上側)觀看根據第五實施例的麥克風單元的情況下的示意圖。除了膜54的結構之外，根據第五實施例的麥克風單元5與根據第一到第四實施例的麥克風單元I到4的結構相同。因此，與這些實施例重疊的部分用相同的附圖標記來表示，並且省略其描述，之後，儘可能集中在不同之處進行描述。在根據第五實施例的麥克風單元5中，當從頂部(從布置有膜54的一側)觀看麥克風單元5時，如根據第三實施例的麥克風單元3 —樣，內部壓力調節孔541布置在不與開口部112重疊而且而離開開口部112的位置。然而，用於將膜54安裝在殼體11上的結構與第三實施例的情況不同。如圖9B所示，當從頂部觀看麥克風單元5時，通過布置為包圍開口部112並且布置在比內部壓力調節孔541更靠外的位置的環形粘合部15 (第一粘合部)，膜54被氣密性地接合到殼體11。此外，環形的第二 粘合部55布置在開口部112和內部壓力調節孔541之間以包圍除了一部分之外的開口部112。第一粘合部15和第二粘合部55具有相同的粘合力。這裡，從頂部觀看膜54，然而，為了便於描述，圖9B繪製為使得第一粘合部15、第二粘合部55以及開口部112是可見的。環形的第二粘合部55設置有經過一部分的開口 55a。內部壓力調節孔541布置在與通過第二粘合部55布置的開口 55a的距離儘可能遠的位置。具體而言，內部壓力調節孔541布置在與布置有第二粘合部55的開口 55a的位置相對的位置附近，開口部112插入在它們之間。在如上所述組成的麥克風單元5中，也可以通過膜54防止灰塵D在搬運時以及在安裝在安裝目標中期間侵入內部。而且，布置了設置有開口 55a的第二粘合部55，進而可以加長開口 112和內部壓力調節孔541之間的實際距離，使得該距離比第三實施例的情況更長。因此，可以降低灰塵D侵入麥克風單元5內部的可能性。此外，如果麥克風單元5的內部壓力在回流工藝期間升高，則第一粘合部15和第二粘合部55之間的部分被抬高，內部壓力調節孔541和開口部112彼此連通。因此，麥克風單元5內的內部壓力不會升高到比必要的壓力更大，而且膜54或者粘合部15、55在回流工藝期間不會破裂。這裡，在本實施例中，內部壓力調節孔541的數量是一個，然而，該數量也可以是多個。而且，在該情況下，優選的是，每一個內部壓力調節孔541布置在離開口 55a儘可能遠的位置。此外，第一粘合部15形成為環形形狀，然而，第一粘合部15的結構不限於此。換句話說，如果第一粘合部15布置為包圍開口部112並且布置在比內部壓力調節孔541更靠外的位置，則也可以採用其他結構(例如，粘合部布置在圖9B的環形部以及該環形部的整個外部上的結構等)。(第六實施例)接下來，參照圖1OA和圖1OB描述根據第六實施例的麥克風單元。圖1OA和圖1OB是示出應用了本發明的根據第六實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖，圖1OA示出內部壓力等於外部壓力的情況下的狀態，圖1OB示出內部壓力升高的情況下的狀態。除了膜64的結構之外，根據第六實施例的麥克風單元6與根據第一到第五實施例的麥克風單元I到5的結構相同。因此，與這些實施例重疊的部分用相同的附圖標記來表示，並且省略其描述，之後，儘可能集中在不同之處進行描述。麥克風單元6的膜64也是由具有與第一實施例等相同性質的材料組成。換句話說，膜64也是由不透氣並且具有耐熱性的材料形成，具體而言，膜64是由聚醯亞胺膜組成的。此外，如第一實施例等那樣，膜64具有與殼體11的上表面基本上相同的大小。此外，為了保證防止灰塵侵入，膜64氣密性地接合到殼體11以包圍開口部112。這裡，採用的結構是，用於將膜64氣密性地接合到殼體11的粘合部(本發明的第一粘合部)布置在圖10A中虛線箭頭所指示的區域，即，如圖4B的情況那樣，不僅布置在開口部112周圍的部分，還布置在其他部分。此外，如圖10A所示的布置有粘合部的區域是個實例，如果粘合部布置為包圍開口部112並且布置在比內部壓力調節部641更靠外的位置，則也可以採用諸如環形等其他結構。當從頂部(從形成有膜64的一側)觀看麥克風單元6時，內部壓力調節部641形成在與開口部112重疊的位置(更詳細而言，基本上是在膜64的中心部分)。例如，內部壓力調節部641是通過雷射等將膜64的一部分薄化而獲得的薄部(thin portion)。該薄部641布置為在小的壓力作用在膜64上的情況下容易破裂。此外，薄部641的大小形成為較小，使得在破裂時形成的通孔的開口直徑變小。這裡，優選的是，當薄部641破裂時形成的該通孔的開口直徑是IOOym或更小。此外，可以通過化學等方式熔融(melt)膜64的一部分來獲得膜64的薄部641。在如上所述布置麥克風單元6的情況下，也可以防止灰塵D在搬運時以及在安裝在安裝目標中期間侵入麥克風單元6內部。尤其是，膜64的內部壓力調節部641不是通孔，而是原則上處於閉合狀態，因此，如第一實施例那樣，與布置有內部壓力調節孔141的情況相比，可以減少灰塵D侵入麥克風單元6內部的可能性。此外，如果麥克風單元6的內部壓力在回流工藝期間升高，則力作用在膜64上，而且內部壓力調節部(薄部)641容易破裂，如圖10B所示。內部壓力調節部641容易破裂，因此，不像沒有布置內部壓力調節部641的結構那樣，當內部壓力升高至使膜破裂時沒有大的衝擊力，而且在MEMS晶片12中出現運行缺陷的可能性低。而且，在薄部641破裂的情況下孔的開口直徑變小，因此，甚至是在薄部641破裂之後，灰塵D也難以侵入麥克風單元6的內部。這裡，在本實施例中，採用的結構是，當從頂部觀看麥克風單元6時，內部壓力調節部(薄部)641形成在與開口部112重疊的位置，然而，在必要時，內部壓力調節部也可以布置在不與開口部112重疊的位置。(第七實施例)接下來，參照圖11、圖12A和圖12B描述根據第七實施例的麥克風單元。圖11是示出應用了本發明的根據第七實施例的麥克風單元結構的示意性剖視圖。圖12A和圖12B是示出根據第七實施例的麥克風單元的膜的粘合層結構的圖，圖12A是從底部觀看粘合層的情況下的示意性平面圖，圖12B是圖12A中A-A位置處的剖視圖。除了膜74的結構之外，根據第七實施例的麥克風單元7與根據第一到第六實施例的麥克風單元I到6的結構相同。因此，與這些實施例重疊的部分用相同的附圖標記來表示，並且省略其描述，之後，儘可能集中在不同之處進行描述。膜74也是由不透氣而且具有耐熱性的材料形成，並且例如是由聚醯亞胺膜組成。膜74具有與殼體11的上表面基本上相同的大小。粘合層`75布置在膜74的整個下表面(與殼體11相對的表面)上。例如通過開槽、壓花等(此外，也可以使用雷射加工等)，在粘合層75的與膜74所在的表面相對的表面上形成凹部和凸部。在圖12A中，粗實線指示的部分與凹部75a對應。在麥克風單元7中，凹部75a形成為格狀(lattice shape),任意凹部75a的兩端延伸到粘合層75的端部。換句話說，在膜74貼附到殼體11的狀態下，殼體11的內部處於通過開口部112和粘合層75的凹部75a與外部連通的狀態。在如上所述組成的麥克風單元7中，也可以防止灰塵D在搬運時以及在安裝在安裝目標中期間侵入內部。這裡，在麥克風單元7中，存在灰塵D從其側面侵入粘合層75的凹部75a的可能性。然而，更可能的是灰塵D在到達麥克風單元7內部之前就粘附到了粘合層75上，而且大多數灰塵不會到達麥克風單元7的內部。因此，可以降低灰塵D侵入麥克風單元7內部的可能性。此外，在本實施例中，由於粘合層75的凹部75a的存在，因而麥克風單元7的內部壓力和外部壓力彼此相等，因此，可以防止膜74或粘合層75在回流工藝期間破裂。換句話說，在麥克風單元7中，形成在粘合層75上的凹部75a起到了內部壓力調節部的作用。這裡，優選的是，將凹部75a的高度設置在50 μ m或更高到500 μ m或更低。這裡，在本實施例中，採用的結構是格子狀凹部75a布置在粘合層75上，然而，該結構不是限制性的。換句話說，例如，可以採用粘合層75設置有簡單地在垂直方向上、水平方向上或傾斜方向上延伸的至少一個凹部的結構等。此外，在本實施例中，採用的結構是格子狀凹部75a布置在粘合層75上，然而，也可以採用這樣的結構，其中，通過將凹部和凸部布置在膜74上而不在粘合部75上布置凹部，來將膜74的凹凸轉移到粘合層75上。(其他)以上描述的實施例指示本發明的應用實例，而本發明的應用範圍不限於以上描述的實施例。換句話說，在不脫離本發明目的的情況下，可以將各種改型例添加到以上實施例。例如，在以上描述的實施例中，MEMS晶片12和ASIC13是由彼此分開的晶片組成的；然而，安裝在ASIC13上的集成電路也可以被單體地(monolithically)形成在形成MEMS晶片12的矽基板上。
此外，在以上描述的實施例中，描述了本發明應用於通過半導體製造技術形成的MEMS晶片12容納在殼體11中這一結構的情況。然而，本發明的應用範圍不限於這種結構。換句話說，例如，本發明還適用於使用駐極體膜的電容器型麥克風單元等。進一步而言，本發明還適用於採用除了電容器型麥克風之外的結構的麥克風單兀，例如，本發明適用於米用移動導體(動電)型麥克風、電磁(磁性)型麥克風、壓電型麥克風等的麥克風單元。工業適用性例如，根據本發明的麥克風單元適用於諸如行動電話、收發器等的語音通信裝置、使用輸入語音分析技術的語音處理系統(語音鑑別系統、語音識別系統、命令生成系統、電子詞典、翻譯裝置、語音輸入型的遠程控制器等)、或者適用於錄音裝置以及放大器系統(揚聲器)、麥克系統等。

附圖標號說明1,2,3,4,5,6,7 麥克風單元11 殼體14，24，34，44，54，64，74 膜15粘合部(第一粘合部)45，55第二粘合部75粘合層75a 凹部111內部空間112 開口部122振動板124固定電極141,241,341,441,541 內部壓力調節孔641薄部(內部壓力調節部)
權利要求
1.一種麥克風單兀，包括 振動板，由於聲壓而振動； 殼體，設置有用於容納所述振動板的內部空間以及用作音孔並且使得所述內部空間與外部連通的開口部；以及 膜，由不透氣的材料形成並且接合到所述殼體以覆蓋所述開口部；其中， 所述膜設置有內部壓力調節部。
2.根據權利要求1所述的麥克風單元，其中，所述膜通過形成為包圍所述開口部的第一粘合部接合到所述殼體；以及 當從布置有所述膜的一側觀看所述麥克風單元時，所述內部壓力調節部是布置在比所述第一粘合部更靠內的位置。
3.根據權利要求2所述的麥克風單元，其中，所述內部壓力調節部是穿過所述膜的至少一個內部壓力調節孔。
4.根據權利要求3所述的麥克風單元，其中，當從布置有所述膜的該側觀看所述麥克風單元時，所述內部壓力調節孔布置在與所述開口部重疊的位置。
5.根據權利要求3所述的麥克風單元，其中，當從布置有所述膜的該側觀看所述麥克風單元時，所述內部壓力調節孔布置在不與所述開口部重疊的位置。
6.根據權利要求5所述的麥克風單元，其中，所述內部壓力調節孔布置在所述開口部附近。
7.根據權利要求5所述的麥克風單元，其中，所述內部壓力調節孔布置在比所述開口部更靠外並且離開所述開口部的位置。
8.根據權利要求7所述的麥克風單元，其中，當從布置有所述膜的該側觀看所述麥克風單元時，布置有第二粘合部以從比所述開口部和所述第一粘合部之間的所述內部壓力調節孔更靠內的位置向外擴展從而包圍所述開口部，而且所述第二粘合部以比所述第一粘合部弱的粘合力將所述膜和所述殼體彼此接合。
9.根據權利要求7所述的麥克風單元，其中，當從布置有所述膜的該側觀看所述麥克風單元時，第二粘合部布置在所述開口部和所述第一粘合部之間以包圍除了一部分之外的所述開口部，而且將所述膜與所述殼體彼此接合，而且所述內部壓力調節孔布置在位於所述第一粘合部和所述第二粘合部之間的位置而且離開所述一部分。
10.根據權利要求2所述的麥克風單元，其中，所述內部壓力調節部是在壓力作用在所述膜的情況下變化為極小通孔的薄部。
11.根據權利要求2所述的麥克風單元，其中，所述膜的一個表面設置有具有凹凸形狀的粘合層，形成在所述粘合層上的凹部起到所述內部壓力調節部的作用。
12.根據權利要求1到11中任一權利要求所述的麥克風單元，其中，具有所述振動板以及與所述振動板配合以形成電容器的固定電極的MEMS (微機電系統)晶片容納在所述內部空間中。
全文摘要
一種麥克風單元(1)，設置有殼體(11)，其中布置有由於聲壓而振動的振動板(包含在MEMS晶片(12)中)、用來容納該振動板的內部空間(111)、以及將內部空間(111)與外部連通而且用作音孔的開口(112)；以及膜(14)，通過不透氣的材料形成，而且以覆蓋開口(112)的方式接合到殼體(11)。內部壓力調節部(141)布置在膜(14)中。
文檔編號H04R19/04GK103069838SQ201180038648
公開日2013年4月24日 申請日期2011年7月15日 優先權日2010年8月5日
發明者宮武賢勝, 堀邊隆介 申請人:船井電機株式會社