半導体装置
【課題】ハウジング内に配された半導体センサチップに対して太陽光や塵埃等の環境要素が影響することを低減できるようにする。
【解決手段】中空の空洞部を有するハウジング５内に圧力変動を検出する半導体センサチップ７を設けてなり、前記ハウジング５のうち前記半導体センサチップ７に対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部３が形成され、該開口部３が幅狭のスリット状に形成された貫通孔２５を備える半導体装置を提供する。
【解決手段】中空の空洞部を有するハウジング５内に圧力変動を検出する半導体センサチップ７を設けてなり、前記ハウジング５のうち前記半導体センサチップ７に対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部３が形成され、該開口部３が幅狭のスリット状に形成された貫通孔２５を備える半導体装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空の空洞部内にマイクロフォンチップや圧力センサチップ等の半導体センサチップを設けた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、例えば特許文献１，２のように、音響等の圧力変動を検出する半導体センサチップを搭載する基板の搭載面にカバー（蓋体）を設置し、これら基板及びカバーによって画成される中空の空洞部内に半導体センサチップが収容されるように構成したものがある。このカバーには、空洞部を外方に連通させる開口部が形成されており、この開口部を通じて外部空間で生じた圧力変動を半導体センサチップに到達させるようになっている。また、開口部は、半導体センサチップに対向する位置に形成されており、主に略円形状に形成されている。
【特許文献１】米国特許第６７８１２３１号明細書
【特許文献２】特表２００４―５３７１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の半導体装置において、開口部が半導体センサチップに対向する位置に形成されると、半導体センサチップが開口部を介して外方に露出してしまうため、太陽光や塵埃等の環境要素の影響を受けやすくなるという問題がある。
特に、この開口部は、半導体センサチップのダイヤフラムに対向する位置に平面視で円形状に１つだけ形成されているため、圧力変動を空洞部内に十分に導入するためには開口部の開口面積を十分な大きさとする必要があるが、開口部が大きくなってしまうと、前記環境要素の影響が大きくなってしまう。また、開口部は円形状に形成されていると、開口部の直径よりも小さな小片が空洞部内に容易に入り込んでしまうという問題がある。
なお、従来では、半導体センサチップを前記環境要素から保護するために、環境要素の侵入を防止する環境バリアを別途設けたものもあるが、環境バリアには半導体装置の製造工程を複雑化させたりする必要があるため面倒である。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、別途部材を設けることなく、半導体センサチップに対する環境要素の影響を低減できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の半導体装置は、中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップを設けてなり、前記ハウジングのうち前記半導体センサチップに対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成され、前記開口部が、前記ハウジングの所定領域内で複数の貫通孔に分割して形成されていることを特徴とする。
なお、複数の貫通孔を前記所定領域内に形成することは、例えば相互に隣り合う貫通孔の間隔を小さくするように複数の貫通孔を密集させることを示している。
【０００６】
また、本発明の半導体装置は、中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップを設けてなり、前記ハウジングのうち前記半導体センサチップに対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成され、前記開口部が幅狭のスリット状に形成された貫通孔を備えることを特徴とする。
【０００７】
これらの発明に係る半導体装置によれば、複数の貫通孔を形成することで、各貫通孔の開口面積を小さくしても、これらを合計した開口部の開口面積を十分に確保できるため、音響等の圧力変動が開口部から空洞部内に入って半導体センサチップに到達することができる。また、複数の貫通孔を所定領域内に集めて配置することで、１つの貫通孔のみを形成した場合とほぼ同様の状態で圧力変動が空洞部内に入ることが可能となる。
また、開口部をスリット状の貫通孔により構成することで、貫通孔の幅寸法を小さくしながらも開口部としての開口面積を十分に確保することができるため、確実に圧力変動が開口部から空洞部内に入って半導体センサチップに到達することができる。
【０００８】
そして、上述のように、各貫通孔の開口面積を小さくしたり、貫通孔の幅寸法を小さくしたりすることで、塵埃が空洞部内に侵入することを容易に防止できる。また、これに加えて開口部を半導体センサチップに対向させない位置に配することで、太陽光が開口部から空洞部内に入射されても半導体センサチップに到達することも容易に防止できる。すなわち、半導体センサチップに対する塵埃や太陽光等の環境要素の影響を低減することが可能となる。
【０００９】
さらに、スリット状の前記貫通孔を備える半導体装置においては、前記貫通孔がその幅方向に複数並べて配されるとしてもよい。
この場合には、スリット状に形成された複数の貫通孔を相互に近づけて配置することができるため、ハウジングを小さく形成して半導体装置の小型化を図ることができる。また、複数の貫通孔を形成することで、各貫通孔の開口面積を小さくすることができるため、半導体センサチップに対する前記環境要素の影響をさらに低減することも可能となる。
【００１０】
また、本発明の半導体装置は、基板の搭載面に圧力変動を検出する半導体センサチップを搭載すると共に前記搭載面及び前記半導体センサチップの上方を蓋体により覆って、これら基板及び蓋体により前記半導体センサチップを含む中空の空洞部を形成した構成の半導体装置であって、前記蓋体の少なくとも一部が、多孔質体からなることを特徴とする。
ここで、前記多孔質体は、例えば、その内部に相互に連通された微小な空隙を多数形成してなるものであり、これら多数の空隙を介して前記空洞部を外方に連通させるものである。
【００１１】
この発明に係る半導体装置において、その外方で生じた圧力変動は蓋体をなす多孔質体の空隙を介して空洞部内に入ることで半導体センサチップに到達することができる。そして、蓋体を多孔質体により構成することで、塵埃が空洞部内に侵入することを容易に防止でき、また、太陽光が空洞部内に入射されることも防止できるため、半導体センサチップに対する塵埃や太陽光等の環境要素の影響を無くすことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、別途部材を設けることなく、半導体センサチップに対する太陽光や塵埃等の環境要素の影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１，２を参照して本発明の一実施形態に係る半導体装置について説明する。図１，２に示すように、この実施形態に係る半導体装置１は、中空の空洞部Ｓ及び空洞部Ｓを外方に連通させる開口部３を有するハウジング５と、空洞部Ｓ内に配されたマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９とを備えており、所謂マイクロフォンパッケージを構成している。
【００１４】
マイクロフォンチップ７は、例えばシリコンからなり、環状の支持部１１の内孔１１ａを覆うようにダイヤフラム１３を設けて構成されている。ダイヤフラム１３は音響等の圧力変動を振動により検出するものであり、マイクロフォンチップ７はこの振動を電気信号に変換する所謂音圧センサチップを構成している。
ＬＳＩチップ９は、マイクロフォンチップ７を駆動制御する役割を果たすものであり、例えばマイクロフォンチップ７からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのＡ／Ｄ変換器、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等を含んで構成されている。
【００１５】
ハウジング５は、略板状に形成されてマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９を搭載する搭載面１５ａを有する回路基板１５と、回路基板１５の搭載面１５ａから厚さ方向に離間して配置される略板状の天板部材１７と、これら回路基板１５の搭載面１５ａ及び搭載面１５ａに対向する天板部材１７の対向面１７ａの周縁に固定される略環状の側壁部材１９とから構成されている。なお、本実施形態において、天板部材１７は、例えば洋白からなり、回路基板１５の搭載面１５ａ、マイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９の上方を覆って、回路基板１５及び側壁部材１９と共にマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９を含む空洞部Ｓを画成する蓋体をなしている。
回路基板１５は、その内部に電気的な配線部（不図示）を設けた所謂多層配線基板をなしており、前述のマイクロフォンチップ７は、そのダイヤフラム１３が内孔１１ａを介して回路基板１５の搭載面１５ａに対向するように、ダイボンド材Ｄ１を介して搭載面１５ａに搭載されている。
【００１６】
また、ＬＳＩチップ９も、マイクロフォンチップ７と同様に、ダイボンド材Ｄ２を介して搭載面１５ａに搭載されており、マイクロフォンチップ７に隣り合う位置に配されている。
そして、これらマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９は、ワイヤー２１によって相互に電気接続されている。また、ＬＳＩチップ９は、不図示のワイヤーを介して搭載面１５ａに露出する回路基板１５の前記配線部に電気接続されている。
【００１７】
また、この回路基板１５の搭載面１５ａには、ＬＳＩチップ９の全体及びＬＳＩチップ９に接続されたワイヤー２１の一部を封止する樹脂封止部２３が形成されている。すなわち、ＬＳＩチップ９は外方に露出せず、樹脂封止部２３によって保護されている。なお、樹脂封止部２３には、例えばシリコン系樹脂のように弾性率が低く応力の小さい樹脂材料を使用することが好ましく、これを溶融した状態で回路基板１５の搭載面１５ａ上に流し込む（ポッティングする）ことで形成することができる。
【００１８】
本実施形態において、空洞部Ｓを外方に連通させる開口部３は、天板部材１７に形成されてその厚さ方向に貫通する１つの貫通孔２５からなり、貫通孔２５はＬＳＩチップ７に対向する天板部材１７の所定領域内に配されている。また、この貫通孔２５は、図２に示すように、平面視で幅狭のスリット状に形成されており、その長手方向がダイヤフラム１３の径方向に略直交している。ここで、径方向とは、平面視でダイヤフラム１３から貫通孔２５に向かう方向を示している。
なお、図示例においては、貫通孔２５の長手方向がマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９の配列方向に略直交している。また、図示例において、貫通孔２５は略矩形状に形成されているが、例えば角部に丸みを帯びたスリット形状に形成されるとしても構わない。
【００１９】
このような構成の半導体装置１において、音響等の圧力変動を十分に空洞部Ｓ内のマイクロフォンチップ７まで到達させるためには、開口部３の開口面積を所定面積（例えば０．７８５（ｍｍ２）程度）以上とする必要があるが、貫通孔２５を矩形状に形成することで、従来のように円形状に形成した場合と比較して、貫通孔２５の幅寸法を小さくすることができる。
例えば、開口部３の開口面積を０．７８５（ｍｍ２）に設定する場合において、貫通孔２５が従来のように円形状である場合にはその径寸法が１．０（ｍｍ）となることに対し、矩形状である場合にはその長手寸法を例えば１．５７（ｍｍ）とすることで幅寸法を０．５（ｍｍ）とすることができ、矩形状の幅寸法を円形状の径寸法の半分に設定することができる。
【００２０】
また、例えば図３に示すように、図２の貫通孔２５よりもさらに細長いスリット状の貫通孔２７を形成すればその幅寸法をさらに小さくすることができる。例えば、開口部３の開口面積を上述と同様に０．７８５（ｍｍ２）に設定する場合においては、貫通孔２７の長手方向を２．６（ｍｍ）とすることで幅寸法を０．３（ｍｍ）とすることができ、矩形状の幅寸法を円形状の径寸法の半分未満に設定することができる。
なお、スリット状に形成された貫通孔２５，２７において開口部３の開口面積をさらに拡大する場合には、幅寸法を変更せずに長手寸法を拡大してもよい。
【００２１】
以上のように構成された半導体装置１によれば、開口部３をスリット状の貫通孔２５，２７により構成することで、貫通孔２５，２７の幅寸法を小さくしながらも開口部３の開口面積を十分に確保することができるため、圧力変動が開口部３から空洞部Ｓ内に入ってマイクロフォンチップ７に到達することができる。
そして、貫通孔２５，２７の幅寸法を小さくしたりすることで、塵埃が空洞部Ｓ内に侵入することを容易に防止できる。また、これに加えて開口部３がマイクロフォンチップ７に対向しない位置に配されているため、太陽光が開口部３から空洞部Ｓ内に入射されてもマイクロフォンチップ７に到達することも容易に防止できる。すなわち、マイクロフォンチップ７に対する塵埃や太陽光等の環境要素の影響を低減することが可能となる。
また、スリット状の貫通孔２５，２７は、その長手方向がダイヤフラム１３の径方向に略直交するように配されているため、ハウジング５のサイズを大きくすることなく、開口部３をダイヤフラム１３から離間した位置に配置することが可能となり、半導体装置１の小型化を図ることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態において、開口部３は１つの貫通孔２５，２７からなるとしたが、例えば図４，５に示すように、スリット状に形成された複数の貫通孔３３に分割して形成されるとしても構わない。ただし、これら複数の貫通孔３３は、いずれもマイクロフォンチップ７に対向しない位置に形成されることが好ましく、また、所定領域（例えば、ＬＳＩチップ９に略対向する天板部材１７の対向領域及びこの対向領域に隣り合う近傍領域）内に集めて形成されることが好ましい。
すなわち、開口部３は、例えば図４に示すように、スリット状の貫通孔３３，３３をその幅方向に２つ並べて形成されるとしてもよいし、例えば図５に示すように、スリット状の貫通孔３３，３３，３３をその幅方向に３つ配列して形成されるとしても構わない。なお、これら貫通孔３３の配列方向は、ダイヤフラム１３の径方向と一致させる、すなわち、図示例のようにマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９の配列方向と一致させることがより好ましい。また、相互に隣り合う貫通孔３３，３３同士の間隔は小さい程よい。
なお、上述した径方向とは、平面視でダイヤフラム１３から貫通孔２５に向かう方向を示している。
【００２３】
これらの場合には、開口部３の開口面積（複数の貫通孔３３の各開口面積を合計したもの）を変えることなく、各貫通孔３３の幅寸法をさらに小さくすることができる。すなわち、例えば図４の構成において、開口部３の開口面積を０．７８５（ｍｍ２）に設定する場合には、各貫通孔３３の長手寸法を上記実施形態の図３の構成と同様に２．６５（ｍｍ）としても、幅寸法を０．１５（ｍｍ）とさらに小さくすることができる。
また、例えば図５の構成において、各貫通孔３３の寸法を上述のように設定した場合には、開口部３の開口面積を１．１７（ｍｍ２）とさらに拡大することができる。
【００２４】
これら図４，５に示す構成の半導体装置３１，３５においては、各貫通孔３３の開口面積を小さくしても、これらを合計した開口部３の開口面積を十分に確保できるため、音響等の圧力変動が確実に開口部３から空洞部Ｓ内に入ってマイクロフォンチップ７に到達することができる。また、複数の貫通孔３３を所定領域内に集めて配置することで、１つの貫通孔２５，２７のみを形成した場合とほぼ同様の状態で圧力変動を空洞部Ｓ内に導入することが可能となる。
【００２５】
そして、これら半導体装置３１，３５によれば、上記実施形態と同様の効果を奏する。
また、複数の貫通孔３３がその幅方向に並べて配されているため、これら複数の貫通孔３３を相互に近づけて配置し、複数の貫通孔３３の形成領域を最小限に抑えることができる。すなわち、ハウジング５を小さく形成して半導体装置３１，３５の小型化を図ることができる。また、各貫通孔３３の開口面積を小さくすることができるため、マイクロフォンチップ７に対する前記環境要素の影響をさらに低減することも可能となる。
【００２６】
また、開口部３は、上述のように複数のスリット状の貫通孔３３に分割して形成されることに限らず、例えば図６，７に示すように、複数の略正方形状の貫通孔３９，３９，・・・に分割して形成されるとしてもよいし、例えば図８に示すように、複数の円形状の貫通孔４３，４３，・・・に分割して形成されるとしても構わない。
ここで、略正方形状に形成された複数の貫通孔３９，３９，・・・は、例えば図６に示すように、天板部材１７においてマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９の配列方向に直交する方向に一列に並べて配置されるとしても構わないし、例えば図７に示すように、複数列並べて配置されるとしてもよい。また、例えば図８に示すように、略円形状に形成された複数の貫通孔４３，４３，・・・についても、上述と同様に配列されるとして構わない。
【００２７】
なお、図８のように、各貫通孔４３が従来と同様に円形状に形成されていても、これを複数形成することで、各貫通孔４３の径寸法を小さく設定することができる。例えば開口部３の開口面積を０．７８（ｍｍ２）に設定する場合において、開口部３を例えば２つの円形状の貫通孔４３で構成する場合には、各貫通孔４３の径寸法を約０．７１（ｍｍ）とすることができ、例えば４つの円形状の貫通孔４３で構成する場合には、各貫通孔４３の径寸法を０．５（ｍｍ）とすることができる。
【００２８】
また、開口部３は、図４〜８に示すように、同一の開口面積を有する複数の貫通孔３３，３９，４３からなるとしてもよいが、例えば図９に示すように、相互に開口面積の異なる複数の貫通孔４５，４７からなるとしても構わない。なお、この図示例においては、比較的大きな径寸法を有する円形状の貫通孔４５の周囲に、この貫通孔４５よりも小さな径寸法を有する円形状の複数（図示例では４つ）の貫通孔４７を配して開口部３が構成されている。
【００２９】
さらに、開口部３は、同一形状に形成された複数の貫通孔３３，３９，４３，４５，４７によって構成されることに限らず、相互に異なる形状に形成された複数の貫通孔を組み合わせて構成されるとしてもよい。すなわち、開口部３は、例えば図１０に示すように、扇状の貫通孔５３及び円形状の貫通孔５５を複数（図示例では４つ）ずつ形成して構成されるとしてもよい。
これら図６〜１０に示す構成の半導体装置においても、図４，５に示す構成の半導体装置３１，３５と同様の効果を奏する。
【００３０】
また、開口部３は、ＬＳＩチップ７に対向する位置に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともハウジング５のうちマイクロフォンチップ７に対向しない位置に形成されていればよい。すなわち、開口部３は、例えば側壁部材１９に形成されるとしてもよいし、例えば回路基板１５の搭載面１５ａのうちマイクロフォンチップ７やＬＳＩチップ９が搭載されていない領域に開口するように形成されるとしても構わない。
ただし、この場合でも、相互に隣り合う貫通孔の間隔が小さくなるように複数の貫通孔を密集して配置することが好ましい、すなわち、複数の貫通孔を所定領域内に形成することが好ましい。
【００３１】
さらに、ハウジング５は、回路基板１５、天板部材１７及び側壁部材１９の３つにより構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも中空の空洞部Ｓ、空洞部Ｓを外方に連通させる開口部３、及び、マイクロフォンチップ７やＬＳＩチップ９を搭載する搭載面１５ａを有するように構成されていればよい。例えば、上記実施形態の側壁部材１９は、回路基板１５と共に多層配線基板をなすように上記実施形態の回路基板１５と一体に形成されるとしてもよいし、天板部材１７と共に回路基板１５の搭載面１５ａを覆う蓋体をなすように、天板部材１７と一体に形成されるとしても構わない。
【００３２】
また、ハウジング５は開口部３を有して構成されることに限らず、少なくともマイクロフォンチップ７に対する太陽光や塵埃等の環境要素の影響を低減できる構成となっていればよく、開口部３を形成する代わりに、例えば、蓋体をなす天板部材１７や側壁部材１９の全体が多孔質体によって形成されるとしても構わないし、天板部材１７や側壁部材１９の一部のみが多孔質体によって形成されるとしてもよい。
ここで、多孔質体とは、例えばその内部に相互に連通された微小な空隙を多数形成してなるものであり、これら多数の空隙を介して前記空洞部Ｓを外方に連通させるものである。なお、この多孔質体の具体的な材料としては、例えば樹脂材料、セラミックス、又はこれらの複合材料等が挙げられる。
【００３３】
この構成の半導体装置では、ハウジング５の外方で生じた音響等の圧力変動が蓋体をなす多孔質体の空隙を介して空洞部Ｓ内に入ることでマイクロフォンチップ７に到達することができる。なお、圧力変動を空洞部Ｓ内に導入するためには、例えば前記空隙の直径を１（μｍ）以上、５（μｍ）以下とすることがより好ましい。
このように蓋体を多孔質体により構成した場合には、塵埃が空洞部Ｓ内に侵入することを容易に防止でき、また、太陽光が空洞部Ｓ内に入射されることも防止できるため、マイクロフォンチップ７に対する環境要素の影響を無くすることができる。
【００３４】
さらに、ハウジング５内にはＬＳＩチップ９が配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともマイクロフォンチップ７が配されていればよく、ＬＳＩチップ９は、例えば半導体装置１を実装する不図示の実装基板上に別途搭載されるとしても構わない。
【００３５】
また、上述した全ての実施形態においては、半導体センサチップとしてマイクロフォンチップ７を用いたが、本願発明はこれに限られるものではない。
本願発明で開示した開口部の実施形態は、可聴域よりも高い周波数を感知する半導体センサチップを含む半導体装置にも適用することができる。例えば半導体センサチップとして超音波センサチップを用いることも可能である。この場合には、ハウジング５に複数の貫通孔からなる開口部３を設けることで、塵埃などの侵入を防ぎつつ、ヘルムホルツ共鳴周波数を高く設定できることから、高周波数の超音波を検知できる超音波センサパッケージ（半導体装置）を提供することができる。
【００３６】
ここで、ヘルムホルツ共振器について説明する。
一般に、ヘルムホルツ共振器は、閉鎖空間（本願発明における空洞部Ｓ）と短管（本願発明における開口部３）とから構成されている。例えば本願発明に係る半導体装置において、体積Ｖのハウジング５の空洞部Ｓからなる閉鎖空間と、板厚Ｔｂの天板部材１７に設けられた複数の半径ｒの円形状の貫通孔からなる開口部３としての短管とが形成され、また、複数の貫通孔の断面積の合計がＳｂとなるように構成され、開口部３がハウジング５内の空洞部Ｓと外部空間とを連通しているものを想定する。
【００３７】
外部空間から開口部３の入口に音圧が作用すると、開口部３における媒質（空気）が一体運動をし、空洞部Ｓ内の媒質（空気）に圧力変動が生じる。この現象は、開口部３における空気を質点と仮定し、空洞部Ｓ内の空気の体積変化による圧力変動をバネと仮定すると、力学系の質点―バネモデルと等価となり、ある周波数（以下、「ヘルムホルツ共鳴周波数」と呼ぶ）で共振（共鳴）が生じる。
この場合、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈ（Ｈｚ）は、音速Ｃを３４００００（ｍｍ／ｓ）とし、長さの単位を（ｍｍ）とすると以下の式（１）で示される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
この式（１）においては、複数の貫通孔の断面積の合計Ｓｂ、各貫通孔の半径ｒ、天板部材１７の板厚Ｔｂ、ハウジング５の空洞部Ｓの体積Ｖを変化させることによりヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを変えることができる。
【００４０】
一方、半導体装置のハウジング５を小型化して空洞部Ｓの体積Ｖを小さくしたり、天板部材１７の板厚Ｔｂの厚さを薄くしたりすることでヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを変えることは、技術的な限界がある。したがって、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈをより高く設定するためには、各貫通孔の半径ｒを小さくしたり、複数の貫通孔の断面積の合計Ｓｂを大きくしたりすることが有効である。
【００４１】
本願発明に係るマイクロフォンパッケージでは、小さなハウジング５を用いても、複数の貫通孔を設け、複数の貫通孔の断面積の合計Ｓｂを大きくすることでヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを可聴域よりも高く設定することができ、感度特性の均一化を図ることができる。結果として、高周波数も感知できる感度のよいマイクロフォンパッケージを提供することができる。
【００４２】
一方、可聴域よりも高い周波数を感知する超音波センサチップなどの半導体センサチップを含む超音波センサパッケージの場合には、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを超音波センサチップの使用帯域よりもさらに高く設定する必要がある。すなわち、前述したマイクロフォンパッケージと比較してさらに大きな開口部３を形成する必要がある。しかしながら、大きな開口部を設ければ、半導体センサチップに対する塵埃や太陽光等の環境要素の影響がより問題となる。
そこで、本願発明に係る複数の貫通孔を開口部３として設けたハウジング５を超音波センサパッケージに用いることで、環境要素の影響を避けつつ、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを超音波センサチップの使用帯域よりも高く設定することができる。結果として、感度特性の均一化を図ることができ、高周波数の超音波を感知できる感度のよい超音波センサパッケージを提供することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の半導体装置において、貫通孔形状の一例を示す概略平面図である。
【図３】図１の半導体装置において、貫通孔形状の他の例を示す概略平面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図１０】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，３１，３５・・・半導体装置、３・・・開口部、５・・・ハウジング、７・・・マイクロフォンチップ（半導体センサチップ）、１５・・・回路基板、１５ａ・・・搭載面、１７・・・天板部材（蓋体）、１９・・・側壁部材、２５，２７，３３，３９，４３，４５，４７，５３，５５・・・貫通孔、Ｓ・・・空洞部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空の空洞部内にマイクロフォンチップや圧力センサチップ等の半導体センサチップを設けた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、例えば特許文献１，２のように、音響等の圧力変動を検出する半導体センサチップを搭載する基板の搭載面にカバー（蓋体）を設置し、これら基板及びカバーによって画成される中空の空洞部内に半導体センサチップが収容されるように構成したものがある。このカバーには、空洞部を外方に連通させる開口部が形成されており、この開口部を通じて外部空間で生じた圧力変動を半導体センサチップに到達させるようになっている。また、開口部は、半導体センサチップに対向する位置に形成されており、主に略円形状に形成されている。
【特許文献１】米国特許第６７８１２３１号明細書
【特許文献２】特表２００４―５３７１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の半導体装置において、開口部が半導体センサチップに対向する位置に形成されると、半導体センサチップが開口部を介して外方に露出してしまうため、太陽光や塵埃等の環境要素の影響を受けやすくなるという問題がある。
特に、この開口部は、半導体センサチップのダイヤフラムに対向する位置に平面視で円形状に１つだけ形成されているため、圧力変動を空洞部内に十分に導入するためには開口部の開口面積を十分な大きさとする必要があるが、開口部が大きくなってしまうと、前記環境要素の影響が大きくなってしまう。また、開口部は円形状に形成されていると、開口部の直径よりも小さな小片が空洞部内に容易に入り込んでしまうという問題がある。
なお、従来では、半導体センサチップを前記環境要素から保護するために、環境要素の侵入を防止する環境バリアを別途設けたものもあるが、環境バリアには半導体装置の製造工程を複雑化させたりする必要があるため面倒である。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、別途部材を設けることなく、半導体センサチップに対する環境要素の影響を低減できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の半導体装置は、中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップを設けてなり、前記ハウジングのうち前記半導体センサチップに対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成され、前記開口部が、前記ハウジングの所定領域内で複数の貫通孔に分割して形成されていることを特徴とする。
なお、複数の貫通孔を前記所定領域内に形成することは、例えば相互に隣り合う貫通孔の間隔を小さくするように複数の貫通孔を密集させることを示している。
【０００６】
また、本発明の半導体装置は、中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップを設けてなり、前記ハウジングのうち前記半導体センサチップに対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成され、前記開口部が幅狭のスリット状に形成された貫通孔を備えることを特徴とする。
【０００７】
これらの発明に係る半導体装置によれば、複数の貫通孔を形成することで、各貫通孔の開口面積を小さくしても、これらを合計した開口部の開口面積を十分に確保できるため、音響等の圧力変動が開口部から空洞部内に入って半導体センサチップに到達することができる。また、複数の貫通孔を所定領域内に集めて配置することで、１つの貫通孔のみを形成した場合とほぼ同様の状態で圧力変動が空洞部内に入ることが可能となる。
また、開口部をスリット状の貫通孔により構成することで、貫通孔の幅寸法を小さくしながらも開口部としての開口面積を十分に確保することができるため、確実に圧力変動が開口部から空洞部内に入って半導体センサチップに到達することができる。
【０００８】
そして、上述のように、各貫通孔の開口面積を小さくしたり、貫通孔の幅寸法を小さくしたりすることで、塵埃が空洞部内に侵入することを容易に防止できる。また、これに加えて開口部を半導体センサチップに対向させない位置に配することで、太陽光が開口部から空洞部内に入射されても半導体センサチップに到達することも容易に防止できる。すなわち、半導体センサチップに対する塵埃や太陽光等の環境要素の影響を低減することが可能となる。
【０００９】
さらに、スリット状の前記貫通孔を備える半導体装置においては、前記貫通孔がその幅方向に複数並べて配されるとしてもよい。
この場合には、スリット状に形成された複数の貫通孔を相互に近づけて配置することができるため、ハウジングを小さく形成して半導体装置の小型化を図ることができる。また、複数の貫通孔を形成することで、各貫通孔の開口面積を小さくすることができるため、半導体センサチップに対する前記環境要素の影響をさらに低減することも可能となる。
【００１０】
また、本発明の半導体装置は、基板の搭載面に圧力変動を検出する半導体センサチップを搭載すると共に前記搭載面及び前記半導体センサチップの上方を蓋体により覆って、これら基板及び蓋体により前記半導体センサチップを含む中空の空洞部を形成した構成の半導体装置であって、前記蓋体の少なくとも一部が、多孔質体からなることを特徴とする。
ここで、前記多孔質体は、例えば、その内部に相互に連通された微小な空隙を多数形成してなるものであり、これら多数の空隙を介して前記空洞部を外方に連通させるものである。
【００１１】
この発明に係る半導体装置において、その外方で生じた圧力変動は蓋体をなす多孔質体の空隙を介して空洞部内に入ることで半導体センサチップに到達することができる。そして、蓋体を多孔質体により構成することで、塵埃が空洞部内に侵入することを容易に防止でき、また、太陽光が空洞部内に入射されることも防止できるため、半導体センサチップに対する塵埃や太陽光等の環境要素の影響を無くすことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、別途部材を設けることなく、半導体センサチップに対する太陽光や塵埃等の環境要素の影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１，２を参照して本発明の一実施形態に係る半導体装置について説明する。図１，２に示すように、この実施形態に係る半導体装置１は、中空の空洞部Ｓ及び空洞部Ｓを外方に連通させる開口部３を有するハウジング５と、空洞部Ｓ内に配されたマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９とを備えており、所謂マイクロフォンパッケージを構成している。
【００１４】
マイクロフォンチップ７は、例えばシリコンからなり、環状の支持部１１の内孔１１ａを覆うようにダイヤフラム１３を設けて構成されている。ダイヤフラム１３は音響等の圧力変動を振動により検出するものであり、マイクロフォンチップ７はこの振動を電気信号に変換する所謂音圧センサチップを構成している。
ＬＳＩチップ９は、マイクロフォンチップ７を駆動制御する役割を果たすものであり、例えばマイクロフォンチップ７からの電気信号を増幅するための増幅回路や、前記電気信号をデジタル信号として処理するためのＡ／Ｄ変換器、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等を含んで構成されている。
【００１５】
ハウジング５は、略板状に形成されてマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９を搭載する搭載面１５ａを有する回路基板１５と、回路基板１５の搭載面１５ａから厚さ方向に離間して配置される略板状の天板部材１７と、これら回路基板１５の搭載面１５ａ及び搭載面１５ａに対向する天板部材１７の対向面１７ａの周縁に固定される略環状の側壁部材１９とから構成されている。なお、本実施形態において、天板部材１７は、例えば洋白からなり、回路基板１５の搭載面１５ａ、マイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９の上方を覆って、回路基板１５及び側壁部材１９と共にマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９を含む空洞部Ｓを画成する蓋体をなしている。
回路基板１５は、その内部に電気的な配線部（不図示）を設けた所謂多層配線基板をなしており、前述のマイクロフォンチップ７は、そのダイヤフラム１３が内孔１１ａを介して回路基板１５の搭載面１５ａに対向するように、ダイボンド材Ｄ１を介して搭載面１５ａに搭載されている。
【００１６】
また、ＬＳＩチップ９も、マイクロフォンチップ７と同様に、ダイボンド材Ｄ２を介して搭載面１５ａに搭載されており、マイクロフォンチップ７に隣り合う位置に配されている。
そして、これらマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９は、ワイヤー２１によって相互に電気接続されている。また、ＬＳＩチップ９は、不図示のワイヤーを介して搭載面１５ａに露出する回路基板１５の前記配線部に電気接続されている。
【００１７】
また、この回路基板１５の搭載面１５ａには、ＬＳＩチップ９の全体及びＬＳＩチップ９に接続されたワイヤー２１の一部を封止する樹脂封止部２３が形成されている。すなわち、ＬＳＩチップ９は外方に露出せず、樹脂封止部２３によって保護されている。なお、樹脂封止部２３には、例えばシリコン系樹脂のように弾性率が低く応力の小さい樹脂材料を使用することが好ましく、これを溶融した状態で回路基板１５の搭載面１５ａ上に流し込む（ポッティングする）ことで形成することができる。
【００１８】
本実施形態において、空洞部Ｓを外方に連通させる開口部３は、天板部材１７に形成されてその厚さ方向に貫通する１つの貫通孔２５からなり、貫通孔２５はＬＳＩチップ７に対向する天板部材１７の所定領域内に配されている。また、この貫通孔２５は、図２に示すように、平面視で幅狭のスリット状に形成されており、その長手方向がダイヤフラム１３の径方向に略直交している。ここで、径方向とは、平面視でダイヤフラム１３から貫通孔２５に向かう方向を示している。
なお、図示例においては、貫通孔２５の長手方向がマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９の配列方向に略直交している。また、図示例において、貫通孔２５は略矩形状に形成されているが、例えば角部に丸みを帯びたスリット形状に形成されるとしても構わない。
【００１９】
このような構成の半導体装置１において、音響等の圧力変動を十分に空洞部Ｓ内のマイクロフォンチップ７まで到達させるためには、開口部３の開口面積を所定面積（例えば０．７８５（ｍｍ２）程度）以上とする必要があるが、貫通孔２５を矩形状に形成することで、従来のように円形状に形成した場合と比較して、貫通孔２５の幅寸法を小さくすることができる。
例えば、開口部３の開口面積を０．７８５（ｍｍ２）に設定する場合において、貫通孔２５が従来のように円形状である場合にはその径寸法が１．０（ｍｍ）となることに対し、矩形状である場合にはその長手寸法を例えば１．５７（ｍｍ）とすることで幅寸法を０．５（ｍｍ）とすることができ、矩形状の幅寸法を円形状の径寸法の半分に設定することができる。
【００２０】
また、例えば図３に示すように、図２の貫通孔２５よりもさらに細長いスリット状の貫通孔２７を形成すればその幅寸法をさらに小さくすることができる。例えば、開口部３の開口面積を上述と同様に０．７８５（ｍｍ２）に設定する場合においては、貫通孔２７の長手方向を２．６（ｍｍ）とすることで幅寸法を０．３（ｍｍ）とすることができ、矩形状の幅寸法を円形状の径寸法の半分未満に設定することができる。
なお、スリット状に形成された貫通孔２５，２７において開口部３の開口面積をさらに拡大する場合には、幅寸法を変更せずに長手寸法を拡大してもよい。
【００２１】
以上のように構成された半導体装置１によれば、開口部３をスリット状の貫通孔２５，２７により構成することで、貫通孔２５，２７の幅寸法を小さくしながらも開口部３の開口面積を十分に確保することができるため、圧力変動が開口部３から空洞部Ｓ内に入ってマイクロフォンチップ７に到達することができる。
そして、貫通孔２５，２７の幅寸法を小さくしたりすることで、塵埃が空洞部Ｓ内に侵入することを容易に防止できる。また、これに加えて開口部３がマイクロフォンチップ７に対向しない位置に配されているため、太陽光が開口部３から空洞部Ｓ内に入射されてもマイクロフォンチップ７に到達することも容易に防止できる。すなわち、マイクロフォンチップ７に対する塵埃や太陽光等の環境要素の影響を低減することが可能となる。
また、スリット状の貫通孔２５，２７は、その長手方向がダイヤフラム１３の径方向に略直交するように配されているため、ハウジング５のサイズを大きくすることなく、開口部３をダイヤフラム１３から離間した位置に配置することが可能となり、半導体装置１の小型化を図ることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態において、開口部３は１つの貫通孔２５，２７からなるとしたが、例えば図４，５に示すように、スリット状に形成された複数の貫通孔３３に分割して形成されるとしても構わない。ただし、これら複数の貫通孔３３は、いずれもマイクロフォンチップ７に対向しない位置に形成されることが好ましく、また、所定領域（例えば、ＬＳＩチップ９に略対向する天板部材１７の対向領域及びこの対向領域に隣り合う近傍領域）内に集めて形成されることが好ましい。
すなわち、開口部３は、例えば図４に示すように、スリット状の貫通孔３３，３３をその幅方向に２つ並べて形成されるとしてもよいし、例えば図５に示すように、スリット状の貫通孔３３，３３，３３をその幅方向に３つ配列して形成されるとしても構わない。なお、これら貫通孔３３の配列方向は、ダイヤフラム１３の径方向と一致させる、すなわち、図示例のようにマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９の配列方向と一致させることがより好ましい。また、相互に隣り合う貫通孔３３，３３同士の間隔は小さい程よい。
なお、上述した径方向とは、平面視でダイヤフラム１３から貫通孔２５に向かう方向を示している。
【００２３】
これらの場合には、開口部３の開口面積（複数の貫通孔３３の各開口面積を合計したもの）を変えることなく、各貫通孔３３の幅寸法をさらに小さくすることができる。すなわち、例えば図４の構成において、開口部３の開口面積を０．７８５（ｍｍ２）に設定する場合には、各貫通孔３３の長手寸法を上記実施形態の図３の構成と同様に２．６５（ｍｍ）としても、幅寸法を０．１５（ｍｍ）とさらに小さくすることができる。
また、例えば図５の構成において、各貫通孔３３の寸法を上述のように設定した場合には、開口部３の開口面積を１．１７（ｍｍ２）とさらに拡大することができる。
【００２４】
これら図４，５に示す構成の半導体装置３１，３５においては、各貫通孔３３の開口面積を小さくしても、これらを合計した開口部３の開口面積を十分に確保できるため、音響等の圧力変動が確実に開口部３から空洞部Ｓ内に入ってマイクロフォンチップ７に到達することができる。また、複数の貫通孔３３を所定領域内に集めて配置することで、１つの貫通孔２５，２７のみを形成した場合とほぼ同様の状態で圧力変動を空洞部Ｓ内に導入することが可能となる。
【００２５】
そして、これら半導体装置３１，３５によれば、上記実施形態と同様の効果を奏する。
また、複数の貫通孔３３がその幅方向に並べて配されているため、これら複数の貫通孔３３を相互に近づけて配置し、複数の貫通孔３３の形成領域を最小限に抑えることができる。すなわち、ハウジング５を小さく形成して半導体装置３１，３５の小型化を図ることができる。また、各貫通孔３３の開口面積を小さくすることができるため、マイクロフォンチップ７に対する前記環境要素の影響をさらに低減することも可能となる。
【００２６】
また、開口部３は、上述のように複数のスリット状の貫通孔３３に分割して形成されることに限らず、例えば図６，７に示すように、複数の略正方形状の貫通孔３９，３９，・・・に分割して形成されるとしてもよいし、例えば図８に示すように、複数の円形状の貫通孔４３，４３，・・・に分割して形成されるとしても構わない。
ここで、略正方形状に形成された複数の貫通孔３９，３９，・・・は、例えば図６に示すように、天板部材１７においてマイクロフォンチップ７及びＬＳＩチップ９の配列方向に直交する方向に一列に並べて配置されるとしても構わないし、例えば図７に示すように、複数列並べて配置されるとしてもよい。また、例えば図８に示すように、略円形状に形成された複数の貫通孔４３，４３，・・・についても、上述と同様に配列されるとして構わない。
【００２７】
なお、図８のように、各貫通孔４３が従来と同様に円形状に形成されていても、これを複数形成することで、各貫通孔４３の径寸法を小さく設定することができる。例えば開口部３の開口面積を０．７８（ｍｍ２）に設定する場合において、開口部３を例えば２つの円形状の貫通孔４３で構成する場合には、各貫通孔４３の径寸法を約０．７１（ｍｍ）とすることができ、例えば４つの円形状の貫通孔４３で構成する場合には、各貫通孔４３の径寸法を０．５（ｍｍ）とすることができる。
【００２８】
また、開口部３は、図４〜８に示すように、同一の開口面積を有する複数の貫通孔３３，３９，４３からなるとしてもよいが、例えば図９に示すように、相互に開口面積の異なる複数の貫通孔４５，４７からなるとしても構わない。なお、この図示例においては、比較的大きな径寸法を有する円形状の貫通孔４５の周囲に、この貫通孔４５よりも小さな径寸法を有する円形状の複数（図示例では４つ）の貫通孔４７を配して開口部３が構成されている。
【００２９】
さらに、開口部３は、同一形状に形成された複数の貫通孔３３，３９，４３，４５，４７によって構成されることに限らず、相互に異なる形状に形成された複数の貫通孔を組み合わせて構成されるとしてもよい。すなわち、開口部３は、例えば図１０に示すように、扇状の貫通孔５３及び円形状の貫通孔５５を複数（図示例では４つ）ずつ形成して構成されるとしてもよい。
これら図６〜１０に示す構成の半導体装置においても、図４，５に示す構成の半導体装置３１，３５と同様の効果を奏する。
【００３０】
また、開口部３は、ＬＳＩチップ７に対向する位置に形成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともハウジング５のうちマイクロフォンチップ７に対向しない位置に形成されていればよい。すなわち、開口部３は、例えば側壁部材１９に形成されるとしてもよいし、例えば回路基板１５の搭載面１５ａのうちマイクロフォンチップ７やＬＳＩチップ９が搭載されていない領域に開口するように形成されるとしても構わない。
ただし、この場合でも、相互に隣り合う貫通孔の間隔が小さくなるように複数の貫通孔を密集して配置することが好ましい、すなわち、複数の貫通孔を所定領域内に形成することが好ましい。
【００３１】
さらに、ハウジング５は、回路基板１５、天板部材１７及び側壁部材１９の３つにより構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも中空の空洞部Ｓ、空洞部Ｓを外方に連通させる開口部３、及び、マイクロフォンチップ７やＬＳＩチップ９を搭載する搭載面１５ａを有するように構成されていればよい。例えば、上記実施形態の側壁部材１９は、回路基板１５と共に多層配線基板をなすように上記実施形態の回路基板１５と一体に形成されるとしてもよいし、天板部材１７と共に回路基板１５の搭載面１５ａを覆う蓋体をなすように、天板部材１７と一体に形成されるとしても構わない。
【００３２】
また、ハウジング５は開口部３を有して構成されることに限らず、少なくともマイクロフォンチップ７に対する太陽光や塵埃等の環境要素の影響を低減できる構成となっていればよく、開口部３を形成する代わりに、例えば、蓋体をなす天板部材１７や側壁部材１９の全体が多孔質体によって形成されるとしても構わないし、天板部材１７や側壁部材１９の一部のみが多孔質体によって形成されるとしてもよい。
ここで、多孔質体とは、例えばその内部に相互に連通された微小な空隙を多数形成してなるものであり、これら多数の空隙を介して前記空洞部Ｓを外方に連通させるものである。なお、この多孔質体の具体的な材料としては、例えば樹脂材料、セラミックス、又はこれらの複合材料等が挙げられる。
【００３３】
この構成の半導体装置では、ハウジング５の外方で生じた音響等の圧力変動が蓋体をなす多孔質体の空隙を介して空洞部Ｓ内に入ることでマイクロフォンチップ７に到達することができる。なお、圧力変動を空洞部Ｓ内に導入するためには、例えば前記空隙の直径を１（μｍ）以上、５（μｍ）以下とすることがより好ましい。
このように蓋体を多孔質体により構成した場合には、塵埃が空洞部Ｓ内に侵入することを容易に防止でき、また、太陽光が空洞部Ｓ内に入射されることも防止できるため、マイクロフォンチップ７に対する環境要素の影響を無くすることができる。
【００３４】
さらに、ハウジング５内にはＬＳＩチップ９が配されるとしたが、これに限ることはなく、少なくともマイクロフォンチップ７が配されていればよく、ＬＳＩチップ９は、例えば半導体装置１を実装する不図示の実装基板上に別途搭載されるとしても構わない。
【００３５】
また、上述した全ての実施形態においては、半導体センサチップとしてマイクロフォンチップ７を用いたが、本願発明はこれに限られるものではない。
本願発明で開示した開口部の実施形態は、可聴域よりも高い周波数を感知する半導体センサチップを含む半導体装置にも適用することができる。例えば半導体センサチップとして超音波センサチップを用いることも可能である。この場合には、ハウジング５に複数の貫通孔からなる開口部３を設けることで、塵埃などの侵入を防ぎつつ、ヘルムホルツ共鳴周波数を高く設定できることから、高周波数の超音波を検知できる超音波センサパッケージ（半導体装置）を提供することができる。
【００３６】
ここで、ヘルムホルツ共振器について説明する。
一般に、ヘルムホルツ共振器は、閉鎖空間（本願発明における空洞部Ｓ）と短管（本願発明における開口部３）とから構成されている。例えば本願発明に係る半導体装置において、体積Ｖのハウジング５の空洞部Ｓからなる閉鎖空間と、板厚Ｔｂの天板部材１７に設けられた複数の半径ｒの円形状の貫通孔からなる開口部３としての短管とが形成され、また、複数の貫通孔の断面積の合計がＳｂとなるように構成され、開口部３がハウジング５内の空洞部Ｓと外部空間とを連通しているものを想定する。
【００３７】
外部空間から開口部３の入口に音圧が作用すると、開口部３における媒質（空気）が一体運動をし、空洞部Ｓ内の媒質（空気）に圧力変動が生じる。この現象は、開口部３における空気を質点と仮定し、空洞部Ｓ内の空気の体積変化による圧力変動をバネと仮定すると、力学系の質点―バネモデルと等価となり、ある周波数（以下、「ヘルムホルツ共鳴周波数」と呼ぶ）で共振（共鳴）が生じる。
この場合、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈ（Ｈｚ）は、音速Ｃを３４００００（ｍｍ／ｓ）とし、長さの単位を（ｍｍ）とすると以下の式（１）で示される。
【００３８】
【数１】
【００３９】
この式（１）においては、複数の貫通孔の断面積の合計Ｓｂ、各貫通孔の半径ｒ、天板部材１７の板厚Ｔｂ、ハウジング５の空洞部Ｓの体積Ｖを変化させることによりヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを変えることができる。
【００４０】
一方、半導体装置のハウジング５を小型化して空洞部Ｓの体積Ｖを小さくしたり、天板部材１７の板厚Ｔｂの厚さを薄くしたりすることでヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを変えることは、技術的な限界がある。したがって、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈをより高く設定するためには、各貫通孔の半径ｒを小さくしたり、複数の貫通孔の断面積の合計Ｓｂを大きくしたりすることが有効である。
【００４１】
本願発明に係るマイクロフォンパッケージでは、小さなハウジング５を用いても、複数の貫通孔を設け、複数の貫通孔の断面積の合計Ｓｂを大きくすることでヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを可聴域よりも高く設定することができ、感度特性の均一化を図ることができる。結果として、高周波数も感知できる感度のよいマイクロフォンパッケージを提供することができる。
【００４２】
一方、可聴域よりも高い周波数を感知する超音波センサチップなどの半導体センサチップを含む超音波センサパッケージの場合には、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを超音波センサチップの使用帯域よりもさらに高く設定する必要がある。すなわち、前述したマイクロフォンパッケージと比較してさらに大きな開口部３を形成する必要がある。しかしながら、大きな開口部を設ければ、半導体センサチップに対する塵埃や太陽光等の環境要素の影響がより問題となる。
そこで、本願発明に係る複数の貫通孔を開口部３として設けたハウジング５を超音波センサパッケージに用いることで、環境要素の影響を避けつつ、ヘルムホルツ共鳴周波数Ｆｈを超音波センサチップの使用帯域よりも高く設定することができる。結果として、感度特性の均一化を図ることができ、高周波数の超音波を感知できる感度のよい超音波センサパッケージを提供することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の半導体装置において、貫通孔形状の一例を示す概略平面図である。
【図３】図１の半導体装置において、貫通孔形状の他の例を示す概略平面図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【図１０】この発明の他の実施形態に係る半導体装置において、その貫通孔形状を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，３１，３５・・・半導体装置、３・・・開口部、５・・・ハウジング、７・・・マイクロフォンチップ（半導体センサチップ）、１５・・・回路基板、１５ａ・・・搭載面、１７・・・天板部材（蓋体）、１９・・・側壁部材、２５，２７，３３，３９，４３，４５，４７，５３，５５・・・貫通孔、Ｓ・・・空洞部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップを設けてなり、
前記ハウジングのうち前記半導体センサチップに対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成され、
前記開口部が、前記ハウジングの所定領域内で複数の貫通孔に分割して形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップを設けてなり、
前記ハウジングのうち前記半導体センサチップに対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成され、
前記開口部が幅狭のスリット状に形成された貫通孔を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記貫通孔が、その幅方向に複数並べて配されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
基板の搭載面に圧力変動を検出する半導体センサチップを搭載すると共に前記搭載面及び前記半導体センサチップの上方を蓋体により覆って、これら基板及び蓋体により前記半導体センサチップを含む中空の空洞部を形成した構成の半導体装置であって、
前記蓋体の少なくとも一部が、多孔質体からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップを設けてなり、
前記ハウジングのうち前記半導体センサチップに対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成され、
前記開口部が、前記ハウジングの所定領域内で複数の貫通孔に分割して形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
中空の空洞部を有するハウジング内に圧力変動を検出する半導体センサチップを設けてなり、
前記ハウジングのうち前記半導体センサチップに対向しない位置に、前記空洞部を外方に連通させる開口部が形成され、
前記開口部が幅狭のスリット状に形成された貫通孔を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記貫通孔が、その幅方向に複数並べて配されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
基板の搭載面に圧力変動を検出する半導体センサチップを搭載すると共に前記搭載面及び前記半導体センサチップの上方を蓋体により覆って、これら基板及び蓋体により前記半導体センサチップを含む中空の空洞部を形成した構成の半導体装置であって、
前記蓋体の少なくとも一部が、多孔質体からなることを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２２７４８２（Ｐ２００８−２２７４８２Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４７３０（Ｐ２００８−３４７３０）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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