マイクロホンユニット
【課題】マイク特性の劣化を抑制しつつ薄型化が図れる高品質のマイクロホンユニットを提供する。
【解決手段】マイクロホンユニット１は、音圧によって変位する振動板１２２を有して音信号を電気信号に変換する電気音響変換部１２と、電気音響変換部１２が搭載される搭載部材１１と、を備える。搭載部材１１の電気音響変換部１２が搭載される搭載面１１ａには、第１の開口２１と第２の開口２２とが設けられる。電気音響変換部１２は、振動板１２２の音圧が加わる面１２２ａ、１２２ｂと搭載面１１ａとが略平行になると共に、第１の開口２１を覆うように搭載部材に搭載される。搭載部材１１には、第１の開口と２１第２の開口２２とを連通する内部空間２３が設けられ、内部空間２３には、搭載面１１ａに略平行な対向する２つの内壁２３ａ、２３ｂに挟持される支持部１４が設けられている。
【解決手段】マイクロホンユニット１は、音圧によって変位する振動板１２２を有して音信号を電気信号に変換する電気音響変換部１２と、電気音響変換部１２が搭載される搭載部材１１と、を備える。搭載部材１１の電気音響変換部１２が搭載される搭載面１１ａには、第１の開口２１と第２の開口２２とが設けられる。電気音響変換部１２は、振動板１２２の音圧が加わる面１２２ａ、１２２ｂと搭載面１１ａとが略平行になると共に、第１の開口２１を覆うように搭載部材に搭載される。搭載部材１１には、第１の開口と２１第２の開口２２とを連通する内部空間２３が設けられ、内部空間２３には、搭載面１１ａに略平行な対向する２つの内壁２３ａ、２３ｂに挟持される支持部１４が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力音を電気信号に変換して出力する機能を備えたマイクロホンユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、携帯電話やトランシーバ等の音声通信機器、又は音声認証システム等の入力された音声を解析する技術を利用した情報処理システム、或いは録音機器、といった音声入力装置にマイクロホンユニットが適用されている。
【０００３】
近年においては電子機器の小型化が進んでおり、音声入力装置に適用されるマイクロホンユニットについても小型・薄型化が望まれている。また、電話などによる通話、音声認識、音声録音に際しては、目的の音声（ユーザの音声）のみを収音するのが好ましい。このため、マイクロホンユニットの性能としては、目的の音声を正確に抽出し、目的の音声以外の雑音（背景雑音等）を除去できることが望まれる。
【０００４】
以上のような背景のもと、本出願人らは、振動板の両面から音圧が加わるように形成され、音圧差に基づく振動板の振動に基づいて音信号を電気信号に変換する小型なマイクロホンユニット（以下、差動型のマイクロホンユニットと表現する場合がある）の開発を進めている（例えば、特許文献１や２参照）。
【０００５】
特許文献１や２に開示される差動型のマイクロホンユニットでは、マイクロホンユニットの近傍で発生して振動板の両面に入射するユーザ音声は、振動板の一方の面と他方の面とで大きな音圧差を生じて振動板を振動させる。一方、遠方から振動板の両面に入射する雑音は、ほぼ同じ音圧になるために互いに打ち消しあって振動板をほとんど振動させない。このため、振動板を振動させる音圧はユーザ音声を示す音圧であるとみなすことができ、振動板の振動に基づいて取得された電気信号は、雑音が除去された、ユーザ音声を示す電気信号であるとみなすことができる。すなわち、特許文献１や２に開示される差動型のマイクロホンユニットによれば、雑音が除去された目的の音声のみを電気信号に変換して出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５８９０４号公報
【特許文献２】特開２００９−１３５７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、本出願人らは、特許文献１や２に示されるような差動型のマイクロホンユニットの改良を進め、例えば図８に示すような薄型化が可能なマイクロホンユニット１００を開発している。図８に示すマイクロホンユニット１００は、マイク基板１０１と、音圧によって変位する振動板１０３を有して音信号を電気信号に変換するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップ１０２と、を備えている。
【０００８】
マイク基板１０１の上面１０１ａには、第１の開口１０４と第２の開口１０５とが設けられる。第１の開口１０４と第２の開口１０５とは、マイク基板１０１内部に設けられる基板内部空間１０６によって連通している。ＭＥＭＳチップ１０２は、第１の開口１０４を覆うように配置されている。
【０００９】
このようにマイクロホンユニット１００を構成することにより、ＭＥＭＳチップ１０２の振動板１０３には、上面１０３ａ側及び下面１０３ｂ側から音圧が加わり、この両面１０３ａ、１０３ｂに加わる音圧の差によって振動板１０３は振動する。なお、振動板１０３の下面１０３ａには、音波が第２の開口１０５、基板内部空間１０６、及び第１の開口１０４をこの順に経て振動板１０３に至ることによって音圧が加わる。
【００１０】
この新たに開発したマイクロホンユニット１００では、振動板１０３とマイク基板１０１とが略平行になるように配置され、更に、マイク基板１０に設けられる基板内部空間１０６を音道として利用する構成であるために、差動型のマイクロホンユニットの薄型化を図れる。しかしながら、この新たに開発したマイクロホンユニット１００には、次のような問題点があることがわかった。
【００１１】
すなわち、マイクロホンユニット１００の薄型化の要請からマイク基板１０１を薄くした場合に、基板内部空間１０６が設けられる部分の実質的な肉厚は非常に薄くなり（例えば０．２ｍｍ厚程度）、この部分は撓みやすくなる。そして、この撓みによって基板内部空間１０６が狭くなることがあった。上述のように基板内部空間１０６は音道として利用されるものであり、基板内部空間１０６が狭くなると音響抵抗の増加につながり、結果としてマイク特性の劣化を引き起こす場合があった。
【００１２】
また、マイク基板１０１上にＭＥＭＳチップ１０２をダイボンディングする場合や、配線形成のためにワイヤボンディングを行う場合等に、ＭＥＭＳチップ１０２をマイク基板１０１に向かって押さえ付ける力が加わる。薄型のマイク基板１０１を用いると、このような力によって基板内部空間１０６が設けられる部分の撓みが起こりやすく、ダイボンディングの不良や、ワイヤの接続不良を引き起こす場合があった。また、ダイボンディングやワイヤボンディングを行うことで発生した撓みによって基板内部空間１０６が狭くなり、マイク特性の劣化を引き起こす場合があった。その他、マイクロホニンユニット１００を音声入力装置の実装基板に実装する際にもマイク基板１０１に力が加わり、上記同様の基板内部空間１０６の狭小化が起こり、マイク特性の劣化を引き起こす場合があった。
【００１３】
以上の点を鑑みて、本発明の目的は、マイク特性の劣化を抑制しつつ薄型化が図れる高品質のマイクロホンユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明のマイクロホンユニットは、音圧によって変位する振動板を有して音信号を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気音響変換部が搭載される搭載部材と、を備えるマイクロホンユニットであって、前記搭載部材の前記電気音響変換部が搭載される搭載面には、第１の開口と第２の開口とが設けられ、前記電気音響変換部は、前記振動板の音圧が加わる面と前記搭載面とが略平行になると共に、前記第１の開口を覆うように前記搭載部材に搭載され、前記搭載部材には、前記第１の開口と前記第２の開口とを連通する内部空間が設けられ、前記内部空間には、前記搭載面に略平行な対向する２つの内壁に挟持される支持部が設けられていることを特徴としている。
【００１５】
本構成によれば、電気音響変換部が備える振動板の両面から音圧を加えることが可能であり、差動型のマイクロホンユニットを得られる。そして、振動板の音圧が加わる面と、電気音響変換部が搭載される搭載部材（上述したマイク基板はこの搭載部材の一例である）の搭載面とが略平行であると共に、搭載部材に設けられる内部空間を音道として利用する構成であるために、差動型のマイクロホンユニットの薄型化を図れる。また、搭載部材に形成される内部空間には、電気音響変換部が搭載される搭載面に略平行な対向する２つの内壁に挟持される支持部が設けられているために、搭載部材の厚みを薄くした場合においても、搭載部材の撓みを抑制することができる。すなわち、本構成によれば、搭載部材の撓みに伴う内部空間の狭小化を抑制することが可能であり、マイク特性の劣化を抑制しつつ、マイクロホンユニットの薄型化を図れる。
【００１６】
上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記搭載面に略直交する方向に平面視して、前記支持部が前記電気音響変換部に重なるように設けられているのが好ましい。
【００１７】
本構成によれば、マイクロホンユニットの製造時等に、搭載部材に力が加わり易い部分近傍に支持部を設ける構成になるために、製造時等における搭載部材の撓みによる内部空間の狭小化を抑制しやすい。
【００１８】
上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記搭載部材は、複数の部材からなることこととしてもよい。このようにすれば、内部空間を有する搭載部材を形成しやすい。この場合、例えば搭載部材を基板と樹脂とを組み合せて形成する等、複数種類の部材から搭載部材を形成してもよい。
【００１９】
また、前記搭載部材は、複数の基板を貼り合わせてなることとしてもよい。そして、この構成の場合、前記支持部は、前記複数の基板のうちの一つに一体的に形成されているのが好ましい。マイクロホンユニットを薄型化する場合、搭載部材に形成される内部空間も非常に薄いものとなるために、支持部を基板とは別部材で設けるよりも、基板と一体的に支持部を設ける方が、マイクロホンユニットの製造を容易にできる。
【００２０】
上記構成のマイクロホンユニットにおいて、第１空間と前記第１空間とは隔離された第２空間とが設けられる蓋体を更に備え、前記蓋体は、前記第１空間が前記電気音響変換部によって前記内部空間と仕切られると共に、前記第２空間が前記第２の開口を介して前記内部空間と連通するように前記搭載部材に搭載され、前記振動板の一方の面は前記第１空間と前記蓋体に設けられる第１音孔とを介して外部に連通し、前記振動板の他方の面は、前記第１の開口、前記内部空間、前記第２の開口、前記第２空間、及び前記蓋体に設けられる第２音孔を介して外部と連通していることとしてもよい。
【００２１】
本構成によれば、蓋体を有する差動型のマイクロホンユニットについても、マイク特性の劣化を抑制しつつ、薄型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、マイク特性の劣化を抑制しつつ薄型化が図れる高品質のマイクロホンユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略図
【図２】本実施形態のマイクロホンユニットが備える搭載部材を構成する２つの基板を上から見た場合の概略平面図
【図３】本実施形態のマイクロホンユニットが備えるＭＥＭＳチップの構成を示す概略断面図
【図４】内部空間に設けられる支持部の別形態を説明するための概略平面図
【図５】内部空間に設けられる支持部の別形態を説明するための概略平面図
【図６】搭載部材を基板と樹脂成形部材とを用いて構成する場合における、樹脂成形部材の構成例を示す図
【図７】本実施形態のマイクロホンユニットの変形例を示す図で、マイクロホンユニットが蓋体を備える場合の構成を示す図
【図８】本出願人が先に開発した差動型のマイクロホンユニットの構成を示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明が適用されたマイクロホンユニットの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
まず、本実施形態のマイクロホンユニットの構成について説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略図で、上段は概略断面図、下段はマイクロホンユニットを上から見た場合の概略平面図である。図１に示すように、本実施形態のマイクロホンユニット１は、搭載部材１１と、振動板１２２を有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップ１２と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１３と、を備えている。なお、ＭＥＭＳチップは、本発明の電気音響変換部の実施形態である。
【００２７】
搭載部材１１は、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３を搭載する部材である。本実施形態においては、この搭載部材１１は２つの基板（部材）を貼り合わせてなり、搭載部材１１は、図８に示したマイク基板１０１に相当するものと言える。図２は、本実施形態のマイクロホンユニットが備える搭載部材を構成する２つの基板を上から見た場合の概略平面図で、図２（ａ）が上側に配置される第１基板の図、図２（ｂ）が下側に配置される第２基板の図である。
【００２８】
搭載部材１１を構成する第１基板１１１と第２基板１１２は、公知の基板材料からなる基板を用いて形成すればよく、その材質は特に限定されるものではない。ただし、安価に入手でき、剛性が大きいものが好ましく、例えば、ＦＲ−４やＢＴレジン（登録商標）等を用いるのが好ましい。また、第１基板１１１と第２基板１１２とは、異なる材料からなる基板でも構わないが、線膨張係数の等しい同一材料からなる基板とするのが好ましい。
【００２９】
搭載部材１１を構成する第１基板１１１には、図２（ａ）に示すように、第１貫通孔１１１ａと第２貫通孔１１１ｂとの２つの貫通孔が形成されている。本実施形態のマイクロホンユニット１では、貫通孔１１１ａは平面視略円形状、貫通孔１１１ｂは平面視略矩形状となっているが、これらの形状に限定される趣旨ではなく、必要に応じてこれらの形状を変更して構わない。
【００３０】
搭載部材１１を構成する第２基板１１２には、図２（ｂ）に示すように、平面視略矩形状の溝１１２ａが形成されている。この溝１１２ａは、第１基板１１１と第２基板１１２とを貼り合わせた場合に、第１貫通孔１１１ａ及び第２貫通孔１１１ｂと重なるような位置に設けられている。
【００３１】
また、第２基板１１２に形成される溝１１２ａ内には、溝１１２ａの深さとほぼ同一の高さを有する２つの支持部１４が設けられている。これら２つの支持部１４は、いずれも溝１１２ａの側壁に対して突出するように設けられている。また、２つの支持部１４は、幅方向Ｗに沿って対向するように設けられている。
【００３２】
なお、本実施形態においては、この支持部１４は、第２基板１１２と一体的に形成されている。例えば、第２基板１１２の図２（ｂ）における斜線部を、所定の深さまでルータによって削り取ることによって、溝１１２ａと支持部１４（２つある）を形成することができる。ただし、支持部１４は、搭載部材１１を構成する基板とは別部材としてもよく、例えばエポキシ樹脂等を溝１１２ａの底面に接着する等して形成しても構わない。
【００３３】
第１基板１１１と第２基板１１２とは、例えばエポキシ樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着シート等により貼り合わされる。そして、これにより、図１に示すように、搭載面１１ａに第１の開口２１及び第２の開口２２が設けられると共に、第１の開口２１と第２の開口２２とを連通する内部空間（基板内部空間）２３が設けられる搭載部材１１が得られる。
【００３４】
また、第１基板１１１と第２基板１１２とを貼り合わせた場合、２つの支持部１４は、第１基板１１１の下面と当接するようになっている。換言すると、マイクロホンユニット１においては、２つの支持部１４は、搭載部材１１の内部空間２３の上壁２３ａ及び下壁２３ｂ（搭載面１１ａに略平行な対向する２つの内壁）に挟持されるように設けられている。
【００３５】
なお、本実施形態のマイクロホンユニット１においては、搭載面１１ａに略直交する方向に平面視して、２つの貫通孔１１１ａ、１１１ｂの全体が溝１１２ａに重なるように第１基板１１１と第２基板１１２とは構成されている。また、搭載面１１ａに略直交する方向に平面視して、支持部１４は、ＭＥＭＳチップ１２に重なるように設けられている。
【００３６】
また、図示しないが、第１基板１１１と第２基板１１２とには、マイクロホンユニット１の機能（入力音を電気信号に変換して出力する機能）を発揮するために必要な各種の配線が形成されている。搭載部材１１の下面１１ａ（より詳細には第２基板１１２の下面）には、これらの配線と電気的に接続される電極１５が設けられている。この電極１５は、マイクロホンユニット１を音声入力装置（例えば携帯電話等）の実装基板に表面実装する際に使用され、これにより、マイクロホンユニット１への電源電力の供給や、マイクロホンユニット１から音声入力装置への信号の出力が可能になる。
【００３７】
図３は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるＭＥＭＳチップの構成を示す概略断面図である。図３に示すように、シリコンチップからなるＭＥＭＳチップ１２は、絶縁性のベース基板１２１と、振動板１２２と、絶縁層１２３と、固定電極１２４と、を有し、コンデンサ型のマイクロホンを構成している。
【００３８】
ベース基板１２１には平面視略円形状の開口１２１ａが形成されている。ベース基板１２１の上に設けられる振動板１２２は、音圧を受けて振動（上下方向に振動）する薄膜で、導電性を有して電極の一端を形成している。固定電極１２４は、絶縁層１２３を挟んで振動板１２２と対向するように配置されている。これにより、振動板１２２と固定電極１２４との間で容量が形成される。なお、固定電極１２４には音波が通過できるように複数の音孔１２４ａが形成されている。
【００３９】
ＭＥＭＳチップ１２は、振動板１２２の上面１２２ａ及び下面１２２ｂから音圧が加わるように構成されている。このため、振動板１２２は、上面１２２ａから加わる音圧ｐｆと、下面１２２ｂから加わる音圧ｐｂとの差に応じて振動する。振動板１２３が振動すると、振動板１２２と固定電極１２４との間隔Ｇｐが変化して、振動板１２２と固定電極１２４との間の静電容量が変化する。この結果、ＭＥＭＳチップ１２に入射した音波（音信号）を電気信号として取り出せる。
【００４０】
なお、電気音響変換部としてのＭＥＭＳチップの構成は、本実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、本実施形態では振動板１２２の方が固定電極１２４よりも下となっているが、これとは逆の関係（振動板が上で、固定電極が下となる関係）となるように構成しても構わない。
【００４１】
マイクロホンユニット１においては、ＭＥＭＳチップ１２は、振動板１２２の上面１２２ａ及び下面１２２ｂが搭載部材１１の搭載面１１ａにほぼ平行となると共に、第１の開口２１を覆うように、搭載部材１１に搭載されている（図１参照）。なお、ＭＥＭＳチップ１２は、本実施形態においてはワイヤボンディング実装されている。詳細には、ＭＥＭＳチップ１２は、ダイボンド材（例えばエポキシ樹脂系やシリコーン樹脂系の接着剤等）１６によって、搭載部材１１の搭載面１１ａと対向する底面が接合されている。このように接合することにより、搭載部材１１の搭載面１１ａとＭＥＭＳチップ１２の下面との間にできる隙間から音が漏れ込むということが発生しないようになっている。また、ＭＥＭＳチップ１２はワイヤ１７によってＡＳＩＣ１３に電気的に接続されている。
【００４２】
搭載部材１１の搭載面１１ａに搭載されるＡＳＩＣ１３は、ＭＥＭＳチップ１２の静電容量の変化に基づいて取り出される電気信号を増幅処理する集積回路である。この信号処理部として機能するＡＳＩＣ１３は、ＭＥＭＳチップ１２における静電容量の変化を精密に取得できるようにチャージポンプ回路とオペアンプとを含む構成としても良い。
【００４３】
なお、ＡＳＩＣ１３はダイボンディング材１８によって、搭載部材１１の搭載面１１ａと対向する底面が接合されている。ＡＳＩＣ１３で増幅処理された電気信号は、ワイヤ１９によって搭載部材１１の搭載面１１ａに形成される電極に電気的に接続されている。そして、ＡＳＩＣ１３で増幅処理された電気信号は、搭載部材１１を構成する第１基板１１１及び第２基板１１２に形成される配線（貫通配線含む）によってマイクロホンユニット１の外部へと出力できるようになっている。
【００４４】
以上では、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３がワイヤボンディング実装される構成としたが、ＭＥＭＳ１２及びＡＳＩＣ１３はフリップチップ実装しても勿論構わない。フリップチップ実装する場合、ＭＥＭＳチップ１２は、例えば、搭載面１１ａの第１の開口２１を囲むように形成される額縁状の接続パッド（図示せず）に、その下面（ＭＥＭＳチップ１２の下面）が例えば半田等によって接合される。これにより、搭載部材１１の搭載面１１ａとＭＥＭＳチップ１２の下面との間にできる隙間から音が漏れ込むということが発生しないようにされる。また、ＭＥＭＳチップ１２とＡＳＩＣ１３とは、搭載部材１１の内部に形成される配線によって電気的に接続される。
【００４５】
次に、以上のように構成されるマイクロホンユニット１の作用効果について説明する。
【００４６】
マイクロホンユニット１においては、振動板１２２の上面１２２ａには、ＭＥＭＳチップ１２の上側から固定電極１２４の音孔１２４ａを通過した音波が音圧として加わる。一方、振動板１２２の下面１２２ｂには、第２の開口２２から入力されて、内部空間２３、第１の開口２１の順に通過した音波が音圧として加わる。
【００４７】
音波の音圧（音波の振幅）は、音源からの距離に反比例する。そして、音圧は、音源に近い位置では急激に減衰し、音源から離れる程、なだらかに減衰する。このため、本実施形態のような構成の場合、マイクロホンユニット１の近傍で発生して振動板１２２の両面１２２ａ、１２２ｂに入射するユーザ音声は、振動板１２２の上面１２２ａと下面１２２ｂとで大きな音圧差を生じて振動板を振動させる。一方、遠方から振動板１２２の両面１２２ａ、１２２ｂに入射する雑音は、ほぼ同じ音圧になるために互いに打ち消しあって振動板をほとんど振動させない。
【００４８】
このため、振動板１２２を振動させる音圧はユーザ音声を示す音圧であるとみなすことができ、振動板１２２の振動に基づいて取得された電気信号は、雑音が除去された、ユーザ音声を示す電気信号であるとみなすことができる。すなわち、本実施形態のマイクロホンユニット１は、雑音が除去された目的の音声のみを電気信号に変換して出力することができ、高品質のマイクロホンユニットといえる。
【００４９】
また、本実施形態のマイクロホンユニット１は、振動板１２２の音圧が加わる面１２２ａ、１２２ｂと、ＭＥＭＳチップ１２が搭載される搭載面１１ａとが略平行であると共に、搭載部材１１に設けられる内部空間２３を音道として利用する構成となっている。このために、音声入力装置（例えば携帯電話等）の実装基板に表面実装するマイクロホンユニットの薄型化を図れる。
【００５０】
更に、本実施形態のマイクロホンユニット１においては、上述の音道として使用される内部空間２３に、内部空間２３の上壁２３ａ及び下壁２３ｂに挟持される支持部１４が設けられている。このために、搭載部材１１を構成する第１基板１１１が薄い（例えば０．２ｍｍ程度等）場合でも、支持部１４によって第１基板１１１の撓みを抑制することができる。
【００５１】
マイクロホンユニット１の製造時において、例えばＭＥＭＳチップ１２を搭載部材１１に搭載する場合や、ワイヤボディングを行う際等に、ＭＥＭＳチップ１２から搭載部材１１に大きな力が加わる場合がある。本実施形態のマイクロホンユニット１では、このような力が加わっても、支持部１４によって第１基板１１１の撓みを抑制できる。
【００５２】
すなわち、本実施形態のマイクロホンユニット１によれば、搭載部材１１に形成される内部空間２３が搭載部材１１の一部で発生する撓みによって狭くなることを抑制でき、ダイボンディングやワイヤボンディングの不良を抑制できる。したがって、本実施形態のマイクロホンユニット１によれば、マイク特性の劣化を抑制しつつ、マイクロホンユニットの薄型化を図れる。
【００５３】
以上に示したマイクロホンユニット１は本発明の実施形態の一例を示したものであり、本発明の適用範囲は、以上に示した実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的を逸脱しない範囲で、以上に示した実施形態について種々の変更を行っても構わない。
【００５４】
例えば、以上に示した実施形態では、搭載部材１１に形成される内部空間２３に２つの支持部１４を設ける構成としたが、支持部１４の数、形状、及び配置の仕方は、本実施形態の構成に限定されず、適宜変更して構わない。支持部１４は搭載部材１１の変形によって内部空間２３が狭くなることを抑制するように配置されればよい。すなわち、例えば、図４に示すように支持部１４を４箇所に配置しても構わない。なお、図４は、内部空間に設けられる支持部の別形態を説明するための概略平面図で、図１の下段の図と同様の図である。
【００５５】
また、以上に示した実施形態とは異なり、例えば図５（ａ）に示すように、支持部１４を溝１１２ａの幅方向Ｗに対向する２つの側壁から離れた位置に形成する構成にしても構わない。図５（ａ）では、溝１１２ａに、幅方向Ｗに３つずつ並んだ平面視略矩形状の支持部１４を２列設けた構成となっている。また、例えば図５（ｂ）に示すように、支持部１４のサイズを以上に示した実施形態の場合より大きくして、溝１１２ａの幅が、ＭＥＭＳチップ１２の下部に相当する部分では狭くなり、第２の開口２２の下部に相当する部分では広くなるように支持部１４を設けても構わない。この構成によれば、ＭＥＭＳチップ１２下部から第２の開口２２の下部に至る音道の断面積をできるだけ広く確保しつつ、次のような効果の期待度を高められる。すなわち、ＭＥＭＳチップ１２を搭載部材１１上にダイボンディングする時、或いは、ワイヤボンディングを行う時に、ＭＥＭＳチップ１２が下方に押さえ付けられて、搭載部材１１のＭＥＭＳチップ１２直下部分が撓み、それによりダイボンディング不良、或いは、ワイヤボンディング不良が発生するといった事態を効果的に防止できる。また、搭載部材１１のＭＥＭＳチップ１２直下部分が撓むことにより、内部空間２３が圧縮されて狭くなり、音響抵抗が増大してマイクロホンユニット１のマイク特性が劣化するといった事態を効果的に防止できる。
【００５６】
また、以上に示した実施形態では、ＭＥＭＳチップ１２が搭載される搭載部材１１が、２つの基板１１１、１１２を貼り合わせてなる構成とした。しかし、搭載部材の構成は、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、搭載部材を３つ以上の基板で形成しても構わないし、場合によっては搭載部材を１つの基板で形成しても構わない。また、搭載部材を例えば基板と樹脂成形部材との組み合わせというように、性質の異なる部材を複数組み合せて構成しても構わない。
【００５７】
図６は、搭載部材を基板と樹脂成形部材とを用いて構成する場合における、樹脂成形部材の構成例を示す図で、図６（ａ）は樹脂成形部材を上から見た場合の概略平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ位置における概略断面図である。なお、この場合において、搭載部材を構成する基板は、上述した実施形態における第１基板１１１と同様の構成である。
【００５８】
搭載部材を構成する樹脂成形部材１１３は、収容凹部１１３ａを有する箱形状に形成される。そして、搭載部材は、この収容凹部１１３ａに第１基板１１１（図２（ａ）参照）を嵌め込むことによってなる。樹脂成形部材１１３の収容凹部１１３ａの底面には、平面視略矩形状の溝１１３ｂが形成されている。これにより、第１基板１１１と第２基板１１２とを貼り合わせた場合と同様に、樹脂形成部材１１３に第１基板１１１を嵌め込むことによって、第１の開口と第２の開口とを連通する内部空間が得られる。
【００５９】
また、樹脂形成部材１１３の溝１１３ｂ内には、樹脂形成部材１１３と一体成形、或いは、別部材を接着してなる支持部１４が形成されており、これにより、以上に示した実施形態同様の効果が得られる。また、図示しないが、樹脂成形部材１１３には、例えばインサート成型によって、実装基板の接続端子に接続される電極が形成される。
【００６０】
なお、樹脂成形部材１１３を構成する材料は特に限定されるものではないが、例えばＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer；液晶ポリマ）やＰＰＳ（polyphenylene sulfide；ポリフェニレンスルファイド）等の樹脂が用いられる。
【００６１】
また、以上に示した実施形態では、マイクロホンユニットが蓋体を備えない構成としたが、勿論、マイクロホンユニットが蓋体を備える場合にも、本発明は適用可能である。図７は、本実施形態のマイクロホンユニットの変形例を示す図で、マイクロホンユニットが蓋体を備える場合の構成を示す図である。図７に示すマイクロホンユニット２は、蓋体３０を備える点を除いて、図１に示すマイクロホンユニット１と同様である。このため、図１の構成と重複する部分には同一の符号を付している。
【００６２】
蓋体３０は、外形が略直方体形状に設けられ、第１空間３０１と、第１空間３０１とは隔離された第２空間３０２と、を有する。この蓋体３０は、第１空間３０１がＭＥＭＳチップ１２によって内部空間２３（搭載部材１１に形成される空間である）と仕切られるように、搭載部材１１に搭載されている。また、蓋体３０は、第２空間３０２が第２の開口２２を介して内部空間２３と連通するように搭載部材１１に搭載されている。
【００６３】
振動板１２２の上面１２２ａは、第１空間３０１と蓋体３０に設けられる第１音孔３１によって外部と連通している。また、振動板１２２の下面１２２ｂは、第１の開口２１、内部空間２３、第２の開口２２、第２空間３０２、及び蓋体３０に設けられる第２音孔３２によって外部と連通している。すなわち、マイクロホンユニット２は、外部音を振動板１２２の上面１２２ａへと導く音道と、外部音を振動板１２２の下面１２２ｂへと導く音道とを有する構成となっており、図６に示すマイクロホンユニット２も、図１に示すマイクロホンユニット１と同様に、差動型のマイクロホンユニットとなっている。
【００６４】
また、以上に示した実施形態では、ＭＥＭＳチップ１２とＡＳＩＣ１３とは別チップで構成したが、ＡＳＩＣ１３に搭載される集積回路はＭＥＭＳチップ１２を形成するシリコン基板上にモノリシックで形成するものであっても構わない。
【００６５】
また、以上に示した実施形態では、音圧を電気信号に変換する電気音響変換部が、半導体製造技術を利用して形成されるＭＥＭＳチップ１２である構成としたが、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、電気音響変換部はエレクトレック膜を使用したコンデンサマイクロホン等であっても構わない。
【００６６】
また、以上の実施形態では、マイクロホンユニットが備える電気音響変換部（本実施形態のＭＥＭＳチップ１２が該当）の構成として、いわゆるコンデンサ型マイクロホンを採用した。しかし、本発明はコンデンサ型マイクロホン以外の構成を採用したマイクロホンユニットにも適用できる。例えば、動電型（ダイナミック型）、電磁型（マグネティック型）、圧電型等のマイクロホン等が採用されたマイクロホンユニットにも本発明は適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明のマイクロホンユニットは、例えば携帯電話、トランシーバ等の音声通信機器や、入力された音声を解析する技術を採用した音声処理システム（音声認証システム、音声認識システム、コマンド生成システム、電子辞書、翻訳機、音声入力方式のリモートコントローラ等）、或いは録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに好適である。
【符号の説明】
【００６８】
１、２ マイクロホンユニット
１１ 搭載部材
１１ａ 搭載面
１２ ＭＥＭＳチップ（電気音響変換部）
１４ 支持部
２１ 第１の開口
２２ 第２の開口
２３ 内部空間
２３ａ 上壁（内部空間の内壁）
２３ｂ 下壁（内部空間の内壁）
３０ 蓋体
３１ 第１音孔
３２ 第２音孔
１１１ 第１基板（搭載部材の一部）
１１２ 第２基板（搭載部材の一部）
１１３ 樹脂成形部材（搭載部材の一部）
１２２ 振動板
１２２ａ 振動板の上面（振動板の一方の面）
１２２ｂ 振動板の下面（振動板の他方の面）
３０１ 第１空間
３０２ 第２空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力音を電気信号に変換して出力する機能を備えたマイクロホンユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、携帯電話やトランシーバ等の音声通信機器、又は音声認証システム等の入力された音声を解析する技術を利用した情報処理システム、或いは録音機器、といった音声入力装置にマイクロホンユニットが適用されている。
【０００３】
近年においては電子機器の小型化が進んでおり、音声入力装置に適用されるマイクロホンユニットについても小型・薄型化が望まれている。また、電話などによる通話、音声認識、音声録音に際しては、目的の音声（ユーザの音声）のみを収音するのが好ましい。このため、マイクロホンユニットの性能としては、目的の音声を正確に抽出し、目的の音声以外の雑音（背景雑音等）を除去できることが望まれる。
【０００４】
以上のような背景のもと、本出願人らは、振動板の両面から音圧が加わるように形成され、音圧差に基づく振動板の振動に基づいて音信号を電気信号に変換する小型なマイクロホンユニット（以下、差動型のマイクロホンユニットと表現する場合がある）の開発を進めている（例えば、特許文献１や２参照）。
【０００５】
特許文献１や２に開示される差動型のマイクロホンユニットでは、マイクロホンユニットの近傍で発生して振動板の両面に入射するユーザ音声は、振動板の一方の面と他方の面とで大きな音圧差を生じて振動板を振動させる。一方、遠方から振動板の両面に入射する雑音は、ほぼ同じ音圧になるために互いに打ち消しあって振動板をほとんど振動させない。このため、振動板を振動させる音圧はユーザ音声を示す音圧であるとみなすことができ、振動板の振動に基づいて取得された電気信号は、雑音が除去された、ユーザ音声を示す電気信号であるとみなすことができる。すなわち、特許文献１や２に開示される差動型のマイクロホンユニットによれば、雑音が除去された目的の音声のみを電気信号に変換して出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５８９０４号公報
【特許文献２】特開２００９−１３５７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、本出願人らは、特許文献１や２に示されるような差動型のマイクロホンユニットの改良を進め、例えば図８に示すような薄型化が可能なマイクロホンユニット１００を開発している。図８に示すマイクロホンユニット１００は、マイク基板１０１と、音圧によって変位する振動板１０３を有して音信号を電気信号に変換するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップ１０２と、を備えている。
【０００８】
マイク基板１０１の上面１０１ａには、第１の開口１０４と第２の開口１０５とが設けられる。第１の開口１０４と第２の開口１０５とは、マイク基板１０１内部に設けられる基板内部空間１０６によって連通している。ＭＥＭＳチップ１０２は、第１の開口１０４を覆うように配置されている。
【０００９】
このようにマイクロホンユニット１００を構成することにより、ＭＥＭＳチップ１０２の振動板１０３には、上面１０３ａ側及び下面１０３ｂ側から音圧が加わり、この両面１０３ａ、１０３ｂに加わる音圧の差によって振動板１０３は振動する。なお、振動板１０３の下面１０３ａには、音波が第２の開口１０５、基板内部空間１０６、及び第１の開口１０４をこの順に経て振動板１０３に至ることによって音圧が加わる。
【００１０】
この新たに開発したマイクロホンユニット１００では、振動板１０３とマイク基板１０１とが略平行になるように配置され、更に、マイク基板１０に設けられる基板内部空間１０６を音道として利用する構成であるために、差動型のマイクロホンユニットの薄型化を図れる。しかしながら、この新たに開発したマイクロホンユニット１００には、次のような問題点があることがわかった。
【００１１】
すなわち、マイクロホンユニット１００の薄型化の要請からマイク基板１０１を薄くした場合に、基板内部空間１０６が設けられる部分の実質的な肉厚は非常に薄くなり（例えば０．２ｍｍ厚程度）、この部分は撓みやすくなる。そして、この撓みによって基板内部空間１０６が狭くなることがあった。上述のように基板内部空間１０６は音道として利用されるものであり、基板内部空間１０６が狭くなると音響抵抗の増加につながり、結果としてマイク特性の劣化を引き起こす場合があった。
【００１２】
また、マイク基板１０１上にＭＥＭＳチップ１０２をダイボンディングする場合や、配線形成のためにワイヤボンディングを行う場合等に、ＭＥＭＳチップ１０２をマイク基板１０１に向かって押さえ付ける力が加わる。薄型のマイク基板１０１を用いると、このような力によって基板内部空間１０６が設けられる部分の撓みが起こりやすく、ダイボンディングの不良や、ワイヤの接続不良を引き起こす場合があった。また、ダイボンディングやワイヤボンディングを行うことで発生した撓みによって基板内部空間１０６が狭くなり、マイク特性の劣化を引き起こす場合があった。その他、マイクロホニンユニット１００を音声入力装置の実装基板に実装する際にもマイク基板１０１に力が加わり、上記同様の基板内部空間１０６の狭小化が起こり、マイク特性の劣化を引き起こす場合があった。
【００１３】
以上の点を鑑みて、本発明の目的は、マイク特性の劣化を抑制しつつ薄型化が図れる高品質のマイクロホンユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明のマイクロホンユニットは、音圧によって変位する振動板を有して音信号を電気信号に変換する電気音響変換部と、前記電気音響変換部が搭載される搭載部材と、を備えるマイクロホンユニットであって、前記搭載部材の前記電気音響変換部が搭載される搭載面には、第１の開口と第２の開口とが設けられ、前記電気音響変換部は、前記振動板の音圧が加わる面と前記搭載面とが略平行になると共に、前記第１の開口を覆うように前記搭載部材に搭載され、前記搭載部材には、前記第１の開口と前記第２の開口とを連通する内部空間が設けられ、前記内部空間には、前記搭載面に略平行な対向する２つの内壁に挟持される支持部が設けられていることを特徴としている。
【００１５】
本構成によれば、電気音響変換部が備える振動板の両面から音圧を加えることが可能であり、差動型のマイクロホンユニットを得られる。そして、振動板の音圧が加わる面と、電気音響変換部が搭載される搭載部材（上述したマイク基板はこの搭載部材の一例である）の搭載面とが略平行であると共に、搭載部材に設けられる内部空間を音道として利用する構成であるために、差動型のマイクロホンユニットの薄型化を図れる。また、搭載部材に形成される内部空間には、電気音響変換部が搭載される搭載面に略平行な対向する２つの内壁に挟持される支持部が設けられているために、搭載部材の厚みを薄くした場合においても、搭載部材の撓みを抑制することができる。すなわち、本構成によれば、搭載部材の撓みに伴う内部空間の狭小化を抑制することが可能であり、マイク特性の劣化を抑制しつつ、マイクロホンユニットの薄型化を図れる。
【００１６】
上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記搭載面に略直交する方向に平面視して、前記支持部が前記電気音響変換部に重なるように設けられているのが好ましい。
【００１７】
本構成によれば、マイクロホンユニットの製造時等に、搭載部材に力が加わり易い部分近傍に支持部を設ける構成になるために、製造時等における搭載部材の撓みによる内部空間の狭小化を抑制しやすい。
【００１８】
上記構成のマイクロホンユニットにおいて、前記搭載部材は、複数の部材からなることこととしてもよい。このようにすれば、内部空間を有する搭載部材を形成しやすい。この場合、例えば搭載部材を基板と樹脂とを組み合せて形成する等、複数種類の部材から搭載部材を形成してもよい。
【００１９】
また、前記搭載部材は、複数の基板を貼り合わせてなることとしてもよい。そして、この構成の場合、前記支持部は、前記複数の基板のうちの一つに一体的に形成されているのが好ましい。マイクロホンユニットを薄型化する場合、搭載部材に形成される内部空間も非常に薄いものとなるために、支持部を基板とは別部材で設けるよりも、基板と一体的に支持部を設ける方が、マイクロホンユニットの製造を容易にできる。
【００２０】
上記構成のマイクロホンユニットにおいて、第１空間と前記第１空間とは隔離された第２空間とが設けられる蓋体を更に備え、前記蓋体は、前記第１空間が前記電気音響変換部によって前記内部空間と仕切られると共に、前記第２空間が前記第２の開口を介して前記内部空間と連通するように前記搭載部材に搭載され、前記振動板の一方の面は前記第１空間と前記蓋体に設けられる第１音孔とを介して外部に連通し、前記振動板の他方の面は、前記第１の開口、前記内部空間、前記第２の開口、前記第２空間、及び前記蓋体に設けられる第２音孔を介して外部と連通していることとしてもよい。
【００２１】
本構成によれば、蓋体を有する差動型のマイクロホンユニットについても、マイク特性の劣化を抑制しつつ、薄型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、マイク特性の劣化を抑制しつつ薄型化が図れる高品質のマイクロホンユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略図
【図２】本実施形態のマイクロホンユニットが備える搭載部材を構成する２つの基板を上から見た場合の概略平面図
【図３】本実施形態のマイクロホンユニットが備えるＭＥＭＳチップの構成を示す概略断面図
【図４】内部空間に設けられる支持部の別形態を説明するための概略平面図
【図５】内部空間に設けられる支持部の別形態を説明するための概略平面図
【図６】搭載部材を基板と樹脂成形部材とを用いて構成する場合における、樹脂成形部材の構成例を示す図
【図７】本実施形態のマイクロホンユニットの変形例を示す図で、マイクロホンユニットが蓋体を備える場合の構成を示す図
【図８】本出願人が先に開発した差動型のマイクロホンユニットの構成を示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明が適用されたマイクロホンユニットの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
まず、本実施形態のマイクロホンユニットの構成について説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態のマイクロホンユニットの構成を示す概略図で、上段は概略断面図、下段はマイクロホンユニットを上から見た場合の概略平面図である。図１に示すように、本実施形態のマイクロホンユニット１は、搭載部材１１と、振動板１２２を有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）チップ１２と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１３と、を備えている。なお、ＭＥＭＳチップは、本発明の電気音響変換部の実施形態である。
【００２７】
搭載部材１１は、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３を搭載する部材である。本実施形態においては、この搭載部材１１は２つの基板（部材）を貼り合わせてなり、搭載部材１１は、図８に示したマイク基板１０１に相当するものと言える。図２は、本実施形態のマイクロホンユニットが備える搭載部材を構成する２つの基板を上から見た場合の概略平面図で、図２（ａ）が上側に配置される第１基板の図、図２（ｂ）が下側に配置される第２基板の図である。
【００２８】
搭載部材１１を構成する第１基板１１１と第２基板１１２は、公知の基板材料からなる基板を用いて形成すればよく、その材質は特に限定されるものではない。ただし、安価に入手でき、剛性が大きいものが好ましく、例えば、ＦＲ−４やＢＴレジン（登録商標）等を用いるのが好ましい。また、第１基板１１１と第２基板１１２とは、異なる材料からなる基板でも構わないが、線膨張係数の等しい同一材料からなる基板とするのが好ましい。
【００２９】
搭載部材１１を構成する第１基板１１１には、図２（ａ）に示すように、第１貫通孔１１１ａと第２貫通孔１１１ｂとの２つの貫通孔が形成されている。本実施形態のマイクロホンユニット１では、貫通孔１１１ａは平面視略円形状、貫通孔１１１ｂは平面視略矩形状となっているが、これらの形状に限定される趣旨ではなく、必要に応じてこれらの形状を変更して構わない。
【００３０】
搭載部材１１を構成する第２基板１１２には、図２（ｂ）に示すように、平面視略矩形状の溝１１２ａが形成されている。この溝１１２ａは、第１基板１１１と第２基板１１２とを貼り合わせた場合に、第１貫通孔１１１ａ及び第２貫通孔１１１ｂと重なるような位置に設けられている。
【００３１】
また、第２基板１１２に形成される溝１１２ａ内には、溝１１２ａの深さとほぼ同一の高さを有する２つの支持部１４が設けられている。これら２つの支持部１４は、いずれも溝１１２ａの側壁に対して突出するように設けられている。また、２つの支持部１４は、幅方向Ｗに沿って対向するように設けられている。
【００３２】
なお、本実施形態においては、この支持部１４は、第２基板１１２と一体的に形成されている。例えば、第２基板１１２の図２（ｂ）における斜線部を、所定の深さまでルータによって削り取ることによって、溝１１２ａと支持部１４（２つある）を形成することができる。ただし、支持部１４は、搭載部材１１を構成する基板とは別部材としてもよく、例えばエポキシ樹脂等を溝１１２ａの底面に接着する等して形成しても構わない。
【００３３】
第１基板１１１と第２基板１１２とは、例えばエポキシ樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着シート等により貼り合わされる。そして、これにより、図１に示すように、搭載面１１ａに第１の開口２１及び第２の開口２２が設けられると共に、第１の開口２１と第２の開口２２とを連通する内部空間（基板内部空間）２３が設けられる搭載部材１１が得られる。
【００３４】
また、第１基板１１１と第２基板１１２とを貼り合わせた場合、２つの支持部１４は、第１基板１１１の下面と当接するようになっている。換言すると、マイクロホンユニット１においては、２つの支持部１４は、搭載部材１１の内部空間２３の上壁２３ａ及び下壁２３ｂ（搭載面１１ａに略平行な対向する２つの内壁）に挟持されるように設けられている。
【００３５】
なお、本実施形態のマイクロホンユニット１においては、搭載面１１ａに略直交する方向に平面視して、２つの貫通孔１１１ａ、１１１ｂの全体が溝１１２ａに重なるように第１基板１１１と第２基板１１２とは構成されている。また、搭載面１１ａに略直交する方向に平面視して、支持部１４は、ＭＥＭＳチップ１２に重なるように設けられている。
【００３６】
また、図示しないが、第１基板１１１と第２基板１１２とには、マイクロホンユニット１の機能（入力音を電気信号に変換して出力する機能）を発揮するために必要な各種の配線が形成されている。搭載部材１１の下面１１ａ（より詳細には第２基板１１２の下面）には、これらの配線と電気的に接続される電極１５が設けられている。この電極１５は、マイクロホンユニット１を音声入力装置（例えば携帯電話等）の実装基板に表面実装する際に使用され、これにより、マイクロホンユニット１への電源電力の供給や、マイクロホンユニット１から音声入力装置への信号の出力が可能になる。
【００３７】
図３は、本実施形態のマイクロホンユニットが備えるＭＥＭＳチップの構成を示す概略断面図である。図３に示すように、シリコンチップからなるＭＥＭＳチップ１２は、絶縁性のベース基板１２１と、振動板１２２と、絶縁層１２３と、固定電極１２４と、を有し、コンデンサ型のマイクロホンを構成している。
【００３８】
ベース基板１２１には平面視略円形状の開口１２１ａが形成されている。ベース基板１２１の上に設けられる振動板１２２は、音圧を受けて振動（上下方向に振動）する薄膜で、導電性を有して電極の一端を形成している。固定電極１２４は、絶縁層１２３を挟んで振動板１２２と対向するように配置されている。これにより、振動板１２２と固定電極１２４との間で容量が形成される。なお、固定電極１２４には音波が通過できるように複数の音孔１２４ａが形成されている。
【００３９】
ＭＥＭＳチップ１２は、振動板１２２の上面１２２ａ及び下面１２２ｂから音圧が加わるように構成されている。このため、振動板１２２は、上面１２２ａから加わる音圧ｐｆと、下面１２２ｂから加わる音圧ｐｂとの差に応じて振動する。振動板１２３が振動すると、振動板１２２と固定電極１２４との間隔Ｇｐが変化して、振動板１２２と固定電極１２４との間の静電容量が変化する。この結果、ＭＥＭＳチップ１２に入射した音波（音信号）を電気信号として取り出せる。
【００４０】
なお、電気音響変換部としてのＭＥＭＳチップの構成は、本実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、本実施形態では振動板１２２の方が固定電極１２４よりも下となっているが、これとは逆の関係（振動板が上で、固定電極が下となる関係）となるように構成しても構わない。
【００４１】
マイクロホンユニット１においては、ＭＥＭＳチップ１２は、振動板１２２の上面１２２ａ及び下面１２２ｂが搭載部材１１の搭載面１１ａにほぼ平行となると共に、第１の開口２１を覆うように、搭載部材１１に搭載されている（図１参照）。なお、ＭＥＭＳチップ１２は、本実施形態においてはワイヤボンディング実装されている。詳細には、ＭＥＭＳチップ１２は、ダイボンド材（例えばエポキシ樹脂系やシリコーン樹脂系の接着剤等）１６によって、搭載部材１１の搭載面１１ａと対向する底面が接合されている。このように接合することにより、搭載部材１１の搭載面１１ａとＭＥＭＳチップ１２の下面との間にできる隙間から音が漏れ込むということが発生しないようになっている。また、ＭＥＭＳチップ１２はワイヤ１７によってＡＳＩＣ１３に電気的に接続されている。
【００４２】
搭載部材１１の搭載面１１ａに搭載されるＡＳＩＣ１３は、ＭＥＭＳチップ１２の静電容量の変化に基づいて取り出される電気信号を増幅処理する集積回路である。この信号処理部として機能するＡＳＩＣ１３は、ＭＥＭＳチップ１２における静電容量の変化を精密に取得できるようにチャージポンプ回路とオペアンプとを含む構成としても良い。
【００４３】
なお、ＡＳＩＣ１３はダイボンディング材１８によって、搭載部材１１の搭載面１１ａと対向する底面が接合されている。ＡＳＩＣ１３で増幅処理された電気信号は、ワイヤ１９によって搭載部材１１の搭載面１１ａに形成される電極に電気的に接続されている。そして、ＡＳＩＣ１３で増幅処理された電気信号は、搭載部材１１を構成する第１基板１１１及び第２基板１１２に形成される配線（貫通配線含む）によってマイクロホンユニット１の外部へと出力できるようになっている。
【００４４】
以上では、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３がワイヤボンディング実装される構成としたが、ＭＥＭＳ１２及びＡＳＩＣ１３はフリップチップ実装しても勿論構わない。フリップチップ実装する場合、ＭＥＭＳチップ１２は、例えば、搭載面１１ａの第１の開口２１を囲むように形成される額縁状の接続パッド（図示せず）に、その下面（ＭＥＭＳチップ１２の下面）が例えば半田等によって接合される。これにより、搭載部材１１の搭載面１１ａとＭＥＭＳチップ１２の下面との間にできる隙間から音が漏れ込むということが発生しないようにされる。また、ＭＥＭＳチップ１２とＡＳＩＣ１３とは、搭載部材１１の内部に形成される配線によって電気的に接続される。
【００４５】
次に、以上のように構成されるマイクロホンユニット１の作用効果について説明する。
【００４６】
マイクロホンユニット１においては、振動板１２２の上面１２２ａには、ＭＥＭＳチップ１２の上側から固定電極１２４の音孔１２４ａを通過した音波が音圧として加わる。一方、振動板１２２の下面１２２ｂには、第２の開口２２から入力されて、内部空間２３、第１の開口２１の順に通過した音波が音圧として加わる。
【００４７】
音波の音圧（音波の振幅）は、音源からの距離に反比例する。そして、音圧は、音源に近い位置では急激に減衰し、音源から離れる程、なだらかに減衰する。このため、本実施形態のような構成の場合、マイクロホンユニット１の近傍で発生して振動板１２２の両面１２２ａ、１２２ｂに入射するユーザ音声は、振動板１２２の上面１２２ａと下面１２２ｂとで大きな音圧差を生じて振動板を振動させる。一方、遠方から振動板１２２の両面１２２ａ、１２２ｂに入射する雑音は、ほぼ同じ音圧になるために互いに打ち消しあって振動板をほとんど振動させない。
【００４８】
このため、振動板１２２を振動させる音圧はユーザ音声を示す音圧であるとみなすことができ、振動板１２２の振動に基づいて取得された電気信号は、雑音が除去された、ユーザ音声を示す電気信号であるとみなすことができる。すなわち、本実施形態のマイクロホンユニット１は、雑音が除去された目的の音声のみを電気信号に変換して出力することができ、高品質のマイクロホンユニットといえる。
【００４９】
また、本実施形態のマイクロホンユニット１は、振動板１２２の音圧が加わる面１２２ａ、１２２ｂと、ＭＥＭＳチップ１２が搭載される搭載面１１ａとが略平行であると共に、搭載部材１１に設けられる内部空間２３を音道として利用する構成となっている。このために、音声入力装置（例えば携帯電話等）の実装基板に表面実装するマイクロホンユニットの薄型化を図れる。
【００５０】
更に、本実施形態のマイクロホンユニット１においては、上述の音道として使用される内部空間２３に、内部空間２３の上壁２３ａ及び下壁２３ｂに挟持される支持部１４が設けられている。このために、搭載部材１１を構成する第１基板１１１が薄い（例えば０．２ｍｍ程度等）場合でも、支持部１４によって第１基板１１１の撓みを抑制することができる。
【００５１】
マイクロホンユニット１の製造時において、例えばＭＥＭＳチップ１２を搭載部材１１に搭載する場合や、ワイヤボディングを行う際等に、ＭＥＭＳチップ１２から搭載部材１１に大きな力が加わる場合がある。本実施形態のマイクロホンユニット１では、このような力が加わっても、支持部１４によって第１基板１１１の撓みを抑制できる。
【００５２】
すなわち、本実施形態のマイクロホンユニット１によれば、搭載部材１１に形成される内部空間２３が搭載部材１１の一部で発生する撓みによって狭くなることを抑制でき、ダイボンディングやワイヤボンディングの不良を抑制できる。したがって、本実施形態のマイクロホンユニット１によれば、マイク特性の劣化を抑制しつつ、マイクロホンユニットの薄型化を図れる。
【００５３】
以上に示したマイクロホンユニット１は本発明の実施形態の一例を示したものであり、本発明の適用範囲は、以上に示した実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的を逸脱しない範囲で、以上に示した実施形態について種々の変更を行っても構わない。
【００５４】
例えば、以上に示した実施形態では、搭載部材１１に形成される内部空間２３に２つの支持部１４を設ける構成としたが、支持部１４の数、形状、及び配置の仕方は、本実施形態の構成に限定されず、適宜変更して構わない。支持部１４は搭載部材１１の変形によって内部空間２３が狭くなることを抑制するように配置されればよい。すなわち、例えば、図４に示すように支持部１４を４箇所に配置しても構わない。なお、図４は、内部空間に設けられる支持部の別形態を説明するための概略平面図で、図１の下段の図と同様の図である。
【００５５】
また、以上に示した実施形態とは異なり、例えば図５（ａ）に示すように、支持部１４を溝１１２ａの幅方向Ｗに対向する２つの側壁から離れた位置に形成する構成にしても構わない。図５（ａ）では、溝１１２ａに、幅方向Ｗに３つずつ並んだ平面視略矩形状の支持部１４を２列設けた構成となっている。また、例えば図５（ｂ）に示すように、支持部１４のサイズを以上に示した実施形態の場合より大きくして、溝１１２ａの幅が、ＭＥＭＳチップ１２の下部に相当する部分では狭くなり、第２の開口２２の下部に相当する部分では広くなるように支持部１４を設けても構わない。この構成によれば、ＭＥＭＳチップ１２下部から第２の開口２２の下部に至る音道の断面積をできるだけ広く確保しつつ、次のような効果の期待度を高められる。すなわち、ＭＥＭＳチップ１２を搭載部材１１上にダイボンディングする時、或いは、ワイヤボンディングを行う時に、ＭＥＭＳチップ１２が下方に押さえ付けられて、搭載部材１１のＭＥＭＳチップ１２直下部分が撓み、それによりダイボンディング不良、或いは、ワイヤボンディング不良が発生するといった事態を効果的に防止できる。また、搭載部材１１のＭＥＭＳチップ１２直下部分が撓むことにより、内部空間２３が圧縮されて狭くなり、音響抵抗が増大してマイクロホンユニット１のマイク特性が劣化するといった事態を効果的に防止できる。
【００５６】
また、以上に示した実施形態では、ＭＥＭＳチップ１２が搭載される搭載部材１１が、２つの基板１１１、１１２を貼り合わせてなる構成とした。しかし、搭載部材の構成は、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、搭載部材を３つ以上の基板で形成しても構わないし、場合によっては搭載部材を１つの基板で形成しても構わない。また、搭載部材を例えば基板と樹脂成形部材との組み合わせというように、性質の異なる部材を複数組み合せて構成しても構わない。
【００５７】
図６は、搭載部材を基板と樹脂成形部材とを用いて構成する場合における、樹脂成形部材の構成例を示す図で、図６（ａ）は樹脂成形部材を上から見た場合の概略平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ位置における概略断面図である。なお、この場合において、搭載部材を構成する基板は、上述した実施形態における第１基板１１１と同様の構成である。
【００５８】
搭載部材を構成する樹脂成形部材１１３は、収容凹部１１３ａを有する箱形状に形成される。そして、搭載部材は、この収容凹部１１３ａに第１基板１１１（図２（ａ）参照）を嵌め込むことによってなる。樹脂成形部材１１３の収容凹部１１３ａの底面には、平面視略矩形状の溝１１３ｂが形成されている。これにより、第１基板１１１と第２基板１１２とを貼り合わせた場合と同様に、樹脂形成部材１１３に第１基板１１１を嵌め込むことによって、第１の開口と第２の開口とを連通する内部空間が得られる。
【００５９】
また、樹脂形成部材１１３の溝１１３ｂ内には、樹脂形成部材１１３と一体成形、或いは、別部材を接着してなる支持部１４が形成されており、これにより、以上に示した実施形態同様の効果が得られる。また、図示しないが、樹脂成形部材１１３には、例えばインサート成型によって、実装基板の接続端子に接続される電極が形成される。
【００６０】
なお、樹脂成形部材１１３を構成する材料は特に限定されるものではないが、例えばＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer；液晶ポリマ）やＰＰＳ（polyphenylene sulfide；ポリフェニレンスルファイド）等の樹脂が用いられる。
【００６１】
また、以上に示した実施形態では、マイクロホンユニットが蓋体を備えない構成としたが、勿論、マイクロホンユニットが蓋体を備える場合にも、本発明は適用可能である。図７は、本実施形態のマイクロホンユニットの変形例を示す図で、マイクロホンユニットが蓋体を備える場合の構成を示す図である。図７に示すマイクロホンユニット２は、蓋体３０を備える点を除いて、図１に示すマイクロホンユニット１と同様である。このため、図１の構成と重複する部分には同一の符号を付している。
【００６２】
蓋体３０は、外形が略直方体形状に設けられ、第１空間３０１と、第１空間３０１とは隔離された第２空間３０２と、を有する。この蓋体３０は、第１空間３０１がＭＥＭＳチップ１２によって内部空間２３（搭載部材１１に形成される空間である）と仕切られるように、搭載部材１１に搭載されている。また、蓋体３０は、第２空間３０２が第２の開口２２を介して内部空間２３と連通するように搭載部材１１に搭載されている。
【００６３】
振動板１２２の上面１２２ａは、第１空間３０１と蓋体３０に設けられる第１音孔３１によって外部と連通している。また、振動板１２２の下面１２２ｂは、第１の開口２１、内部空間２３、第２の開口２２、第２空間３０２、及び蓋体３０に設けられる第２音孔３２によって外部と連通している。すなわち、マイクロホンユニット２は、外部音を振動板１２２の上面１２２ａへと導く音道と、外部音を振動板１２２の下面１２２ｂへと導く音道とを有する構成となっており、図６に示すマイクロホンユニット２も、図１に示すマイクロホンユニット１と同様に、差動型のマイクロホンユニットとなっている。
【００６４】
また、以上に示した実施形態では、ＭＥＭＳチップ１２とＡＳＩＣ１３とは別チップで構成したが、ＡＳＩＣ１３に搭載される集積回路はＭＥＭＳチップ１２を形成するシリコン基板上にモノリシックで形成するものであっても構わない。
【００６５】
また、以上に示した実施形態では、音圧を電気信号に変換する電気音響変換部が、半導体製造技術を利用して形成されるＭＥＭＳチップ１２である構成としたが、この構成に限定される趣旨ではない。例えば、電気音響変換部はエレクトレック膜を使用したコンデンサマイクロホン等であっても構わない。
【００６６】
また、以上の実施形態では、マイクロホンユニットが備える電気音響変換部（本実施形態のＭＥＭＳチップ１２が該当）の構成として、いわゆるコンデンサ型マイクロホンを採用した。しかし、本発明はコンデンサ型マイクロホン以外の構成を採用したマイクロホンユニットにも適用できる。例えば、動電型（ダイナミック型）、電磁型（マグネティック型）、圧電型等のマイクロホン等が採用されたマイクロホンユニットにも本発明は適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明のマイクロホンユニットは、例えば携帯電話、トランシーバ等の音声通信機器や、入力された音声を解析する技術を採用した音声処理システム（音声認証システム、音声認識システム、コマンド生成システム、電子辞書、翻訳機、音声入力方式のリモートコントローラ等）、或いは録音機器やアンプシステム（拡声器）、マイクシステムなどに好適である。
【符号の説明】
【００６８】
１、２ マイクロホンユニット
１１ 搭載部材
１１ａ 搭載面
１２ ＭＥＭＳチップ（電気音響変換部）
１４ 支持部
２１ 第１の開口
２２ 第２の開口
２３ 内部空間
２３ａ 上壁（内部空間の内壁）
２３ｂ 下壁（内部空間の内壁）
３０ 蓋体
３１ 第１音孔
３２ 第２音孔
１１１ 第１基板（搭載部材の一部）
１１２ 第２基板（搭載部材の一部）
１１３ 樹脂成形部材（搭載部材の一部）
１２２ 振動板
１２２ａ 振動板の上面（振動板の一方の面）
１２２ｂ 振動板の下面（振動板の他方の面）
３０１ 第１空間
３０２ 第２空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音圧によって変位する振動板を有して音信号を電気信号に変換する電気音響変換部と、
前記電気音響変換部が搭載される搭載部材と、
を備えるマイクロホンユニットであって、
前記搭載部材の前記電気音響変換部が搭載される搭載面には、第１の開口と第２の開口とが設けられ、
前記電気音響変換部は、前記振動板の音圧が加わる面と前記搭載面とが略平行になると共に、前記第１の開口を覆うように前記搭載部材に搭載され、
前記搭載部材には、前記第１の開口と前記第２の開口とを連通する内部空間が設けられ、
前記内部空間には、前記搭載面に略平行な対向する２つの内壁に挟持される支持部が設けられていることを特徴とするマイクロホンユニット。
【請求項２】
前記搭載面に略直交する方向に平面視して、前記支持部が前記電気音響変換部に重なるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンユニット。
【請求項３】
前記搭載部材は、複数の部材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロホンユニット。
【請求項４】
前記搭載部材は、複数の基板を貼り合わせてなることを特徴とする請求項３に記載のマイクロホンユニット。
【請求項５】
前記支持部は、前記複数の基板のうちの一つに一体的に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロホンユニット。
【請求項６】
第１空間と前記第１空間とは隔離された第２空間とが設けられる蓋体を更に備え、
前記蓋体は、前記第１空間が前記電気音響変換部によって前記内部空間と仕切られると共に、前記第２空間が前記第２の開口を介して前記内部空間と連通するように前記搭載部材に搭載され、
前記振動板の一方の面は前記第１空間と前記蓋体に設けられる第１音孔とを介して外部に連通し、
前記振動板の他方の面は、前記第１の開口、前記内部空間、前記第２の開口、前記第２空間、及び前記蓋体に設けられる第２音孔を介して外部と連通していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
【請求項１】
音圧によって変位する振動板を有して音信号を電気信号に変換する電気音響変換部と、
前記電気音響変換部が搭載される搭載部材と、
を備えるマイクロホンユニットであって、
前記搭載部材の前記電気音響変換部が搭載される搭載面には、第１の開口と第２の開口とが設けられ、
前記電気音響変換部は、前記振動板の音圧が加わる面と前記搭載面とが略平行になると共に、前記第１の開口を覆うように前記搭載部材に搭載され、
前記搭載部材には、前記第１の開口と前記第２の開口とを連通する内部空間が設けられ、
前記内部空間には、前記搭載面に略平行な対向する２つの内壁に挟持される支持部が設けられていることを特徴とするマイクロホンユニット。
【請求項２】
前記搭載面に略直交する方向に平面視して、前記支持部が前記電気音響変換部に重なるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンユニット。
【請求項３】
前記搭載部材は、複数の部材からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロホンユニット。
【請求項４】
前記搭載部材は、複数の基板を貼り合わせてなることを特徴とする請求項３に記載のマイクロホンユニット。
【請求項５】
前記支持部は、前記複数の基板のうちの一つに一体的に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のマイクロホンユニット。
【請求項６】
第１空間と前記第１空間とは隔離された第２空間とが設けられる蓋体を更に備え、
前記蓋体は、前記第１空間が前記電気音響変換部によって前記内部空間と仕切られると共に、前記第２空間が前記第２の開口を介して前記内部空間と連通するように前記搭載部材に搭載され、
前記振動板の一方の面は前記第１空間と前記蓋体に設けられる第１音孔とを介して外部に連通し、
前記振動板の他方の面は、前記第１の開口、前記内部空間、前記第２の開口、前記第２空間、及び前記蓋体に設けられる第２音孔を介して外部と連通していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のマイクロホンユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２００９７（Ｐ２０１１−１２００９７Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６８０７（Ｐ２００９−２７６８０７）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００２０１１１３）船井電機株式会社 (7,855)
【Ｆターム（参考）】
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