專利名稱：電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板、麥克風(fēng)單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，其上安裝有將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的電聲轉(zhuǎn)換器件，并且涉及一種包括該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的麥克風(fēng)單元。此外，本發(fā)明還涉及該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板和麥克風(fēng)單元的制造方法。
背景技術(shù)：
通常，具有將輸入聲音轉(zhuǎn)換成電信號并將該電信號輸出的功能的麥克風(fēng)應(yīng)用于各種類型的語音輸入裝置(例如，諸如移動電話和收發(fā)器等之類的語音通信裝置、諸如語音識別系統(tǒng)之類的利用輸入語音分析技術(shù)的信息處理裝置、以及錄音裝置等等)。
麥克風(fēng)單兀包括將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的電聲轉(zhuǎn)換器件。電聲轉(zhuǎn)換器件安裝在基板(電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板)上，該基板上形成有布線圖案，例如專利文獻(xiàn)I和2中所示。 如專利文獻(xiàn)I所示，存在這樣一種情況，其中電聲轉(zhuǎn)換器件安裝在基板上，以覆蓋連接至形成于基板中的基板內(nèi)空間(其在某些情況下用作后腔，而在其它情況下用作音孔(聲音通道))的開口。
這里，本說明書中的“基板內(nèi)空間”是相對于作為參考面的基板外周表面(假定在形成開口的部位，開口表面形成該外周表面)而言形成在更內(nèi)側(cè)部位的空間。
引用列表
專專利文獻(xiàn)
PLTl:JP-A-2008-510427
PLT2:JP-A-2010-41565發(fā)明內(nèi)容
技技術(shù)問題
同時，存在這樣的情況由于尺寸縮減是可能的等原因，將利用半導(dǎo)體制造技術(shù)形成的MEMS (微機電系統(tǒng))芯片用作麥克風(fēng)單元中包括的電聲轉(zhuǎn)換器件。MEMS芯片包括膜片 (diaphragm)和固定電極,該固定電極被布置為與膜片相對且其間有間隙，并且與膜片一起形成電容器。
在MEMS芯片中，形成在膜片與固定電極之間的間隙例如是I μ m那樣窄。因此，如果灰塵侵入該間隙，則會引起MEMS芯片的運行不良。
對于諸如包括樹脂纖維的FR-4基板(玻璃環(huán)氧基板)之類的基板而言，從被刮削以形成例如通孔、凹槽等的表面上容易出現(xiàn)纖維廢料(灰塵的實例)。因此，在具有安裝有MEMS 芯片以覆蓋連接至基板內(nèi)空間(其具有被施加了諸如刮削等加工的表面)的開口的結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)單元(例如專利文獻(xiàn)I中所示)中，存在如下的問題如果采用諸如容易釋放灰塵的 FR-4基板之類的基板來作為基板的話，則容易出現(xiàn)MEMS芯片運行不良。
鑒于上述各點，本發(fā)明的一個目的是提供一種電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，其能夠減小電聲轉(zhuǎn)換器件由于灰塵而發(fā)生故障的可能性。此外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種小而高質(zhì)量的麥克風(fēng)單元，對其通過包括該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板而采取了防塵措施。另外， 本發(fā)明的又一個目的是提供一種該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板和麥克風(fēng)單元的優(yōu)選制造方法。
解決問題的方案
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板是安裝有將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的電聲轉(zhuǎn)換器件的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板包括安裝表面，其上安裝有該電聲轉(zhuǎn)換器件，并且其設(shè)置有被該電聲轉(zhuǎn)換器件覆蓋的開口 ；基板內(nèi)空間，其連接至該開口 ；以及涂覆層，其覆蓋該基板內(nèi)空間的至少一部分壁表面。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，通過由涂覆層覆蓋被施加了諸如切割、刮削等加工的表面，能夠得到不可能產(chǎn)生灰塵的狀態(tài)。因此，通過使用具有該結(jié)構(gòu)的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，易于防止電聲轉(zhuǎn)換器件的故障。
在具有上述結(jié)構(gòu)的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板中，涂覆層可以是電鍍層(plated layer)。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，易于在形成例如穿過電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的直通布線的同時，也形成用于防塵措施的涂覆層，這是便利的。
此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板中，玻璃環(huán)氧材料可用作基板材料。如上所述，玻璃環(huán)氧基板容易從被施加了諸如切割、刮削等加工的表面釋放灰塵。因此， 在此種結(jié)構(gòu)的情況下，由于涂覆工藝而導(dǎo)致的防塵措施的效果變得顯著。
此外，在具有上述結(jié)構(gòu)的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板中，基板內(nèi)空間可以不連接至除該開口之外的另一開口，或者也可以連接至除該開口之外的另一開口。進(jìn)一步地，在基板內(nèi)空間連接至除該開口之外的另一開口的情況下，該另一開口可以經(jīng)過與該安裝表面相對的后表面而布置，或者可以經(jīng)過該安裝表面而布置。麥克風(fēng)單元根據(jù)其用途而被制造成各種形式，根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板廣泛地適用于各種形式。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的麥克風(fēng)單元包括具有上述結(jié)構(gòu)的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板；電聲轉(zhuǎn)換器件，其安裝在該安裝表面上以覆蓋該開口 ；以及蓋部，其與該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板相協(xié)同以形成容納空間，用于容納該電聲轉(zhuǎn)換器件。
具有上述結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)單元不可能在基板內(nèi)空間中釋放出灰塵，因此，不可能出現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換器件的故障。換句話說，根據(jù)此結(jié)構(gòu)，能夠提供具有高質(zhì)量的麥克風(fēng)單元。
在具有上述結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)單元中，電聲轉(zhuǎn)換器件可以是MEMS芯片，該MEMS芯片包括膜片以及固定電極，該固定電極被布置為與該膜片相對且在它們之間具有間隙，并且與該膜片一起形成電容器。可以將MEMS芯片形成為小尺寸，因此，根據(jù)此結(jié)構(gòu)，可以提供小型且聞質(zhì)量的麥克風(fēng)單兀。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的制造方法包括第一步驟，用于制備基板，該基板設(shè)置有由該電聲轉(zhuǎn)換器件覆蓋的開口，連接至該開口的基板內(nèi)空間，以及用于直通布線的通孔；第二步驟，用于將電鍍工藝施加至該基板內(nèi)空間和該用于直通布線的通孔；以及第三步驟，用于通過在該電鍍工藝之后進(jìn)行蝕刻工藝，而將布線圖案形成在基板外表面上。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，在形成直通布線的同時，可以通過電鍍層(涂覆層的形式)來覆蓋基板內(nèi)空間的壁表面，該基板內(nèi)空間連接至由該電聲轉(zhuǎn)換器件覆蓋的開口，由此，易于形成應(yīng)用了防塵措施的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板。
具有上述結(jié)構(gòu)的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的制造方法還可包括第四步驟，用于將另一基板貼附至在第三工藝中形成了該布線圖案的該基板的形成有該開口的表面相對的后表面；第五步驟，用于安裝保護(hù)蓋以覆蓋在第三工藝中形成了該布線圖案的該基板的形成有該開口的表面的整個表面；第六步驟，用于經(jīng)過該另一基板形成用于直通布線的通孔； 第七步驟，用于在以任意順序進(jìn)行的第四步驟、第五步驟和第六步驟完成后，將電鍍工藝施加于在該第六步驟中形成的該用于直通布線的通孔；第八步驟，用于在第七步驟完成后，通過蝕刻工藝在該另一基板上形成布線圖案；以及第九步驟，用于在該另一基板上形成該布線圖案之后，分離開該保護(hù)蓋。
例如，在通過僅沿基板厚度方向挖掘無法形成基板內(nèi)空間的情況下，存在利用多個基板而便利地形成電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的情況。該結(jié)構(gòu)設(shè)想出了利用多個基板而形成具有基板內(nèi)空間的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的情況。而且，在利用多個基板而形成電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的情況下，存在這樣的擔(dān)心電鍍工藝液體、蝕刻工藝液體等侵入基板內(nèi)空間，它們的殘留物余留到最后，生產(chǎn)出被污染的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板。就此而言，根據(jù)此結(jié)構(gòu)，預(yù)期到在后續(xù)步驟中電鍍液等余留在基板內(nèi)空間中的可能性，預(yù)先安裝保護(hù)蓋以覆蓋基板內(nèi)空間，之后，再進(jìn)行電鍍工藝和蝕刻工藝。因此，能夠減小產(chǎn)出上述被污染的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的可能性。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種麥克風(fēng)單元的制造方法包括通過具有上述配置的制造方法來制造電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的步驟；將電聲轉(zhuǎn)換器件安裝到該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板上以覆蓋該開口的步驟；以及將蓋部覆蓋到該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板上以覆蓋該電聲轉(zhuǎn)換器件的步驟。
根據(jù)此配置，制造出應(yīng)用了防塵措施并且污染可能性低的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，并且利用該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板組裝麥克風(fēng)單元，因此，能夠提供具有高質(zhì)量的麥克風(fēng)單元。
發(fā)明的有益效果
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，其能夠減小電聲轉(zhuǎn)換器件由于灰塵而發(fā)生故障的可能性。此外，根據(jù)本發(fā)明，通過包括該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，可以提供一種應(yīng)用了防塵措施的小型高質(zhì)量的麥克風(fēng)。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板和麥克風(fēng)單元的優(yōu)選制造方法。


圖I是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第一實施例的麥克風(fēng)單元結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
圖2是示出根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單元所包括的MEMS芯片的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
圖3是用于描述根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單兀所包括的麥克基板(mike substrate)的制造方法的剖視圖。
圖4是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第二實施例的麥克風(fēng)單元結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
圖5是用于描述根據(jù)第二實施例的麥克風(fēng)單元所包括的麥克基板的制造方法的首1J視圖。
圖6是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第三實施例的麥克風(fēng)單元結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
圖7是用于描述根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元所包括的麥克基板的制造方法的首1J視圖。
圖8是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第四實施例的麥克風(fēng)單元結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。
圖9是用于描述根據(jù)第四實施例的麥克風(fēng)單元所包括的麥克基板的制造方法的剖視圖。
具體實施方式
在下文中，參照附圖詳細(xì)描述電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板、麥克風(fēng)單元以及它們的制造方法。
(第一實施例)
圖I是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第一實施例的麥克風(fēng)單元結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。如圖I所示，根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單元I包括=MEMS芯片11 ;麥克基板12，MEMS芯片11 安裝于該麥克基板12上；以及蓋13。根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單元I用作全方向麥克。
包括硅芯片的MEMS芯片11是根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件的實施例，并且是通過利用半導(dǎo)體制造技術(shù)而制造的小電容器型麥克風(fēng)單元。圖2是示出根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單元所包括的MEMS芯片的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。MEMS芯片11的外形具有基本上為長方體的形狀，并且如圖2所示，MEMS芯片11包括絕緣底座基板111 ;固定電極112 ;絕緣中間基板113 ;以及膜片114。
底座基板111設(shè)置有通孔111a，該通孔Illa當(dāng)經(jīng)其中心部從上方觀看時具有基本為圓形的形狀。板形固定電極112布置在底座基板111上，并設(shè)置有多個小直徑(直徑約 IOym)通孔112a。中間基板113布置在固定電極112上，并且與底座基板111類似，設(shè)置有通孔113a，該通孔113a當(dāng)經(jīng)其中心部從上方觀看時具有基本為圓形的形狀。布置在中間基板113上的膜片114是接收聲壓以振動(在圖2中豎直地振動。此外，在本實施例中，基本為圓形的部分振動)的薄膜，具有導(dǎo)電性，并形成電極的端部。固定電極112和膜片114 被布置為處于相互之間基本上平行的關(guān)系且由于中間基板113的存在而越過間隙Gp，所述固定電極112和膜片114形成電容器。
在MEMS芯片11中，當(dāng)聲波抵達(dá)且膜片114振動時，在膜片114與固定電極112之間的電極間距離變化，因此，靜電電容量變化。結(jié)果是，可以提取進(jìn)入MEMS芯片11的聲波 (聲音信號)作為電信號。這里，在MEMS芯片11中，由于存在穿過底座基板111形成的通孔 111a、穿過固定電極112形成的多個通孔112a以及穿過中間基板113形成的通孔113a，所以膜片114的下表面也能夠與外部空間(MEMS芯片11的外部)相連通。
被形成為從上方觀看時具有基本為矩形形狀的麥克基板12是根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的實施例，且在其上表面12a上安裝有MEMS芯片11。雖然在圖I中省略了，但麥克基板12設(shè)置有布線圖案(包括直通布線)，該布線圖案是向MEMS芯片11施加電壓以及從MEMS芯片11提取電信號所必需的。
此外，麥克基板12經(jīng)上面安裝有MEMS芯片11的安裝表面(上表面)12a設(shè)置有開口 121，并且MEMS芯片11被布置為覆蓋開口 121。開口 121連接至具有基本為圓筒 (cylindrical)形狀的基板內(nèi)空間122?；鍍?nèi)空間122僅連接至開口 121，而不連接至其它開口。換句話說，麥克基板12通過開口 121和基板內(nèi)空間122而設(shè)置有凹部。布置基板內(nèi)空間122的意圖在于增大后腔(面向膜片114下表面的密閉空間)的體積。如果后腔體積增大，則膜片114容易移位，并且MEMS芯片11的麥克靈敏度提高。
這里，麥克基板12例如可以是FR-4 (玻璃環(huán)氧基板)基板，然而也可以是其它種類的基板。
外形形成為基本為長方體形狀的蓋13布置在麥克基板12上方，從而與麥克基板 12協(xié)同以形成容納MEMS芯片11的容納空間14。蓋13設(shè)置有音孔131，該音孔131將出現(xiàn)在麥克風(fēng)單元I外部的聲音引導(dǎo)至MEMS芯片11的膜片114。這里，蓋13是本發(fā)明的蓋部的實施例。
當(dāng)經(jīng)由音孔131輸入至容納空間14內(nèi)的聲波抵達(dá)膜片114時，膜片114振動，由此，如上所述，靜電電容量發(fā)生變化。麥克風(fēng)單元I被構(gòu)造為將靜電電容量的變化提取為電信號并將其輸出至外部。這里，優(yōu)選的是，用于將靜電電容量的變化提取為電信號的電路部布置在容納空間14中，但是，該電路部也可以布置在容納空間14外部。此外，該電路部可以以單片方式形成在構(gòu)成MEMS芯片11的硅基板上。
同時，在根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單兀I中，形成在麥克基板12中的基板內(nèi)空間 122的壁表面122a(在本實施例中，基板內(nèi)空間122的整個壁表面)被涂覆層CL所覆蓋。例如通過電鍍工藝可得到涂覆層CL的覆蓋，并且涂覆層CL例如可以是金屬鍍層，如Cu鍍層等。由于涂覆層CL的覆蓋，可以減小灰塵出現(xiàn)于麥克基板12的基板內(nèi)空間122中的可能性。
在麥克基板12由例如玻璃環(huán)氧基板(FR-4基板)構(gòu)成的情況下，從麥克基板12的加工表面(被施加了諸如切割、刮削等加工的表面)容易產(chǎn)生纖維狀灰塵。在基板內(nèi)空間122 的壁表面122a沒有通過涂覆層CL覆蓋的情況下(在與本實施例不同的情況下)，灰塵容易進(jìn)入布置為覆蓋開口 121的MEMS芯片11中，該開口 121連接至基板內(nèi)空間122?；覊m侵入MEMS芯片11中導(dǎo)致MEMS芯片11發(fā)生故障。作為實例，存在灰塵從經(jīng)固定電極112布置的通孔112a進(jìn)入并堵塞固定電極112與膜片114之間的間隙Gp (參見圖2)的情形。關(guān)于這一點，在根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單元I中，由于存在涂覆層CL，所以灰塵不可能從基板內(nèi)空間122出現(xiàn)，并且可以減小MEMS芯片11發(fā)生故障的可能性。
下面，主要參照圖3來描述上述麥克基板12和麥克風(fēng)單元I的制造方法。圖3是用于描述根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單元所包括的麥克基板的制造方法的剖視圖，其中(a) 至(f)示出制造過程中的多個狀態(tài)，(g)示出麥克基板完成時的狀態(tài)。
在制造麥克基板12時，首先，制備基板12’(平板形)，其上表面和下表面由諸如Cu 等之類的金屬材料(導(dǎo)電材料)101所覆蓋(步驟a ;參見圖3中的(a)圖)。基板12’的厚度例如為I. Omm，導(dǎo)電材料101的厚度為O. 15 μ m。
在所制備基板12’的基本上是中心的位置，將基板12’從上表面沿厚度方向(圖3 中的豎直方向)挖掘至一個位置。以這種方式，如圖3中的(b)圖所示，形成從上方觀看時具有基本為圓形的形狀的開口 121和連接至開口 121的基本為圓筒形的基板內(nèi)空間122 (其僅連接至開口 121而不連接至其它開口)(步驟b)。例如利用NC (數(shù)控)裝置來進(jìn)行進(jìn)入基板12’內(nèi)的挖掘，該NC (數(shù)控)裝置能夠進(jìn)行控制坐標(biāo)位置的3D對象的刮削加工?；鍍?nèi)空間122的尺寸例如是直徑為O. 6_，深度為O. 5_。
同時，這里，利用NC裝置得到設(shè)置有開口 121和基板內(nèi)空間122的基板(設(shè)置有凹部的基板)；但是，這不是限定性的。換句話說，設(shè)置有通孔(例如，通過鉆頭或激光而形成)的第一基板(平板形)和沒有通孔的第二基板相互貼附，由此，可得到設(shè)置有開口 121和基板內(nèi)空間122的一個基板。
下面，在形成有開口 121和基板內(nèi)空間122的基板12’中，經(jīng)過對于將上表面和下表面相互電連接而言必需的部分形成通孔103 (例如，直徑為O. 3mm)，如圖3中的(c)圖所示(步驟C)。為了形成通孔103，例如，使用鉆頭、激光、NC裝置等。對于將基板12’的上表面和下表面相互電連接而言必需的部分是基于麥克風(fēng)單元的電路結(jié)構(gòu)如何設(shè)計而適當(dāng)確定的。在圖3的(c)圖中，三個位置被示出為形成通孔103的位置；但是，這不是限定性的。 此外，步驟b和步驟c可以相互交換順序。
在經(jīng)基板12’形成了通孔103時，下面，將電鍍工藝(例如，化學(xué)鍍銅工藝)施加于通孔103以形成直通布線104，如圖3中的(d)圖所示(步驟d)。此時，也將電鍍工藝施加于基板內(nèi)空間122的壁表面。因此，在形成直通布線104的同時，基板內(nèi)空間122的整個壁表面被金屬(例如，Cu)鍍層CL (涂覆層CL)所覆蓋。
這里，直通布線104的形成和通過涂覆層CL覆蓋基板內(nèi)空間122的壁表面的工藝可以用電鍍工藝之外的方法進(jìn)行，例如，可以用使用導(dǎo)電膏等的方法(掩埋、涂覆等)進(jìn)行。
下面，基板12’的上表面和下表面中需要布線圖案的部分通過蝕刻抗蝕劑105來遮蓋，如圖3中的(e)圖所示(步驟e)。此時，涂覆至基板內(nèi)空間122的壁表面的涂覆層CL (例如，Cu鍍層)也通過蝕刻抗蝕劑105來遮蓋。
在完成通過蝕刻抗蝕劑105的遮蓋時，將基板12’浸入蝕刻液(步驟f)。以此方式，在布置于基板12’的上表面和下表面上的導(dǎo)電材料(例如，Cu)中，未被蝕刻抗蝕劑105 所覆蓋的部分被去除，如圖3中的(f)圖所示。
同時，這里，不必要的導(dǎo)電材料通過蝕刻被去除；但是，這不是限定性的，不必要的導(dǎo)電材料也可以通過例如激光加工和刮削加工而被去除。
在完成蝕刻時，進(jìn)行基板12’的清洗和蝕刻抗蝕劑105的去除(步驟g)。以此方式，如圖3中的(g)圖所示，得到了麥克基板12，其包括開口 121和壁表面被涂覆層CL所覆蓋的基板內(nèi)空間122，并且設(shè)置有布線圖案(包括直通布線)。
通過將MEMS芯片11布置到麥克基板12的上表面12a上以覆蓋開口 121，并且進(jìn)一步通過設(shè)置蓋13以覆蓋MEMS芯片11，得到了圖I所示的麥克風(fēng)單元I。這里，MEMS芯片 11通過裸片接合材料(例如，環(huán)氧樹脂粘合劑，有機硅樹脂粘合劑等)連接至麥克基板12，使得不會出現(xiàn)聲音泄漏，并且在底表面與麥克基板12的上表面之間不形成間隙。
此外，蓋13還利用例如用于氣密性密封的粘合劑或粘合片而連接至麥克基板12 的上表面。在電路部安裝到麥克基板12上的情況下，MEMS芯片11和電路部連接至麥克基板12，之后，蓋13連接至麥克基板12的上表面(MEMS芯片11等的安裝表面)。形成在麥克基板12下表面上的布線圖案被用作外部電極。
在以上描述中，描述了結(jié)構(gòu)，其中布置在麥克基板12上的布線圖案是通過使用蝕刻法的削減方法(subtraction method)形成的；但是,這不是限定性的。換句話說，布置在麥克基板12上的布線圖案可以通過使用印刷、掩埋等的添加方法(addition mehtod)形成。
(第二實施例)
圖4是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第二實施例的麥克風(fēng)單元結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。如圖4所示，根據(jù)第二實施例的麥克風(fēng)單元2包括:MEMS芯片21 ;麥克基板22，MEMS芯片21 安裝于該麥克基板22上；以及蓋23。根據(jù)第二實施例的麥克風(fēng)單元2用作全方向麥克。
具有固定電極212 (其具有多個通孔212a)和膜片214的MEMS芯片21 (根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件的實施例)的結(jié)構(gòu)與第一實施例中MEMS芯片11的結(jié)構(gòu)相同，因此，省略其詳細(xì)描述。
麥克基板22 (根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的實施例)的結(jié)構(gòu)與第一實施例中的麥克基板12的結(jié)構(gòu)基本相同，但是與第一實施例的結(jié)構(gòu)的不同之處在于，連接至經(jīng)麥克基板22的安裝表面(上表面)形成的第一開口 221的基板內(nèi)空間222還連接至第二開口 223，該第二開口 223是經(jīng)與麥克基板22的安裝表面相對的后表面(下表面)22b而形成的。換句話說，與第一實施例不同，麥克基板22不是設(shè)置有凹部，而是通過第一開口 121、基板內(nèi)空間122和第二開口 223設(shè)置有沿厚度方向穿透麥克基板22的通孔。此外，蓋23(根據(jù)本發(fā)明的蓋部的實施例)也具有與第一實施例中的蓋13基本相同的結(jié)構(gòu)，但是與第一實施例的結(jié)構(gòu)的不同之處在于沒有設(shè)置音孔。
這里，麥克基板22例如可以是FR-4 (玻璃環(huán)氧基板)基板，但也可以是其它種類的基板。
在根據(jù)第二實施例的麥克風(fēng)單元2中，MEMS芯片21布置為覆蓋經(jīng)麥克基板22的安裝表面22a形成的第一開口 221。由第一開口 221、基板內(nèi)空間222和第二開口 223形成的通孔用作音孔。換句話說，出現(xiàn)在麥克風(fēng)單元2外部的聲波經(jīng)由第二開口 223、基板內(nèi)空間222和第一開口 221抵達(dá)膜片214的下表面。
以此方式，膜片214發(fā)生振動，由此，靜電電容量發(fā)生變化。麥克風(fēng)單元2被構(gòu)造為將靜電電容量的變化提取為電信號并將其輸出至外部。這里，與用于將MEMS芯片21的靜電電容量變化提取為電信號的電路部的布置相關(guān)的注意事項與第一實施例的情況相同。
根據(jù)第二實施例的麥克風(fēng)單元2被構(gòu)造為將由麥克基板22和蓋23形成的密閉空間24 (用于容納MEMS芯片21的容納空間)用作后腔，因此，容易擴(kuò)大后腔體積。因此，容易提聞麥克靈敏度。
這里，在根據(jù)第二實施例的麥克風(fēng)單元2中，形成在麥克基板22中的基板內(nèi)空間 222的壁表面222a (在本實施例中，指基板內(nèi)空間222的整個壁表面)也被涂覆層CL所覆蓋。例如通過電鍍工藝可得到涂覆層CL的覆蓋，并且涂覆層CL例如可以是金屬鍍層，如Cu 鍍層等。涂覆層CL的覆蓋的效果與第一實施例的情況相同，并且在根據(jù)第二實施例的麥克風(fēng)單元2中，也可以防止基板內(nèi)空間222中出現(xiàn)灰塵，并減少MEMS芯片21的故障。
下面，主要參照圖5來描述上述麥克基板22和麥克風(fēng)單元2的制造方法。圖5是用于描述根據(jù)第二實施例的麥克風(fēng)單元所包括的麥克基板的制造方法的剖視圖，其中(a) 至(f)示出制造過程中的多個狀態(tài)，(g)示出麥克基板完成時的狀態(tài)。
在制造麥克基板22時，首先，制備基板22’ (平板形)，其上表面和下表面由諸如Cu 等的金屬材料(導(dǎo)電材料)201所覆蓋(步驟a;參見圖5中的(a)圖)?；?2’和導(dǎo)電材料 201的厚度可以與第一實施例中相同。
在所制備基板22’的基本上是中心的位置，沿著基板22’的厚度方向(圖5中的豎直方向)，使用例如鉆頭、激光、NC裝置等開設(shè)一個從上表面穿透到下表面的孔(例如，直徑為0.6_)。以這種方式，經(jīng)基板22’的上表面形成具有基本為圓形的形狀的第一開口 221，形成具有基本為圓筒形的形狀并連接至第一開口 221的基板內(nèi)空間222，并形成經(jīng)基板22’ 的下表面布置并連接至基板內(nèi)空間222的第二開口 223 (步驟b ;參見圖5中的(b)圖)。
之后，連續(xù)進(jìn)行與第一實施例中相同的工藝。
首先，經(jīng)過對于將上表面和下表面相互電連接而言必需的部分形成通孔203，如圖 5中的(C)圖所示(步驟C)。這里，步驟b和步驟c可以相互交換順序。而且，進(jìn)行電鍍工藝以形成直通布線204，如圖5中的(d)圖所示(步驟d)。此時，也將電鍍工藝施加于基板內(nèi)空間222的壁表面，并且基板內(nèi)空間222的整個壁表面被金屬(例如，Cu)鍍層CL (涂覆層CL)所覆蓋。這里，直通布線204的形成和通過涂覆層CL覆蓋基板內(nèi)空間222的壁表面的工藝可以用其它方法進(jìn)行，這與第一實施例中相同。
下面，基板22’的上表面和下表面中需要布線圖案的部分通過蝕刻抗蝕劑205來遮蓋(步驟e)。此時，涂覆至基板內(nèi)空間222的壁表面的涂覆層CL (例如，Cu鍍層)也通過蝕刻抗蝕劑105來遮蓋。
在完成通過蝕刻抗蝕劑205的遮蓋時，將基板22’浸入蝕刻液以去除不必要的導(dǎo)電材料(例如，Cu)，如圖5中的(f)圖所示(步驟f),之后,進(jìn)行清洗和蝕刻抗蝕劑205的去除(步驟g)。以此方式，如圖5中的(g)圖所示，得到麥克基板22，其包括第一開口 221、被涂覆層CL所覆蓋的基板內(nèi)空間222、和第二開口 223，并且設(shè)置有布線圖案(包括直通布線)。
通過將MEMS芯片21布置到麥克基板22的上表面22a上以覆蓋開口 221，并且進(jìn)一步通過設(shè)置蓋23以覆蓋MEMS芯片21，得到圖4所示的麥克風(fēng)單元2。MEMS芯片21和蓋 23的連接方法以及在將電路部安裝到麥克基板22上的情況下的注意事項與第一實施例中的情況相同。此外，布置在麥克基板22上的布線圖案可以通過添加方法而不是削減方法而形成，這也與第一實施例中的情況相同。
(第三實施例)
圖6是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第三實施例的麥克風(fēng)單元結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。如圖6所示，根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元3包括MEMS芯片31 ;麥克基板32，MEMS芯片31 安裝于該麥克基板32上；以及蓋33。根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元3用作全方向麥克。
具有固定電極312 (其具有多個通孔312a)和膜片314的MEMS芯片31 (根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件的實施例)的結(jié)構(gòu)與第一實施例中MEMS芯片11的結(jié)構(gòu)相同，因此，省略其詳細(xì)描述。此外，設(shè)置有音孔331的蓋33 (本發(fā)明的蓋部的實施例)的結(jié)構(gòu)也與第一實施例中的蓋13的結(jié)構(gòu)相同，因此，省略其詳細(xì)描述。
麥克基板32 (根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件的實施例)的結(jié)構(gòu)與第一實施例的結(jié)構(gòu)不同。因此，在根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元3中，后腔具有與根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單元I中不同的結(jié)構(gòu)。
形成為從上方觀看時具有基本為矩形的形狀的麥克基板32是通過將三個基板 32a、32b和32c相互貼附而構(gòu)成的，如圖6所示。雖然在圖6中省略了，但是麥克基板32設(shè)置有布線圖案(包括直通布線)，該布線圖案對于將電壓施加到安裝在上表面32d上的MEMS 芯片31以及從MEMS芯片31中提取電信號是必需的。
此外，麥克基板32經(jīng)安裝有MEMS芯片31的安裝表面(上表面)32d而設(shè)置有開口 321，并且MEMS芯片31被布置為覆蓋開口 321。開口 321連接至具有基本上為L形的截面的基板內(nèi)空間322?；鍍?nèi)空間322僅連接至開口 321，而不連接至其它開口。如上所述，麥克基板32具有通過貼附所述多個基板而得到的結(jié)構(gòu)，因此，容易得到具有基本上為L形的截面的基板內(nèi)空間322。這里，麥克基板32例如可以是FR-4 (玻璃環(huán)氧基板)基板，然而也可以是其它種類的基板。
布置基板內(nèi)空間322的意圖是增大后腔(面向膜片314下表面的密閉空間)的體積。因為所述形狀(截面基本上是L形)，所以與第一實施例中的基板內(nèi)空間122相比，可以擴(kuò)大本實施例中基板內(nèi)空間322的體積。因此，與根據(jù)第一實施例的麥克風(fēng)單元I相比，根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元3可預(yù)期提高麥克靈敏度。這里，為了可以擴(kuò)大后腔體積，基板內(nèi)空間322可被構(gòu)造為具有連接至沿基板厚度方向的挖掘口的中空空間，或者不限于本實施例的結(jié)構(gòu)例如，可以使用截面基本是倒T形等形狀。
在根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元3中，當(dāng)經(jīng)由MEMS芯片31的音孔331輸入至容納空間34 (由麥克基板32和蓋33形成)內(nèi)的聲波抵達(dá)膜片314時，膜片314振動，由此， 靜電電容量發(fā)生變化。麥克風(fēng)單元3被構(gòu)造為將靜電電容量的變化提取為電信號并將其輸出至外部。這里，與用于將MEMS芯片31的靜電電容量變化提取為電信號的電路部的布置相關(guān)的注意事項與第一實施例的情況相同。
同時，在根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元3中，形成在麥克基板32中的基板內(nèi)空間 322的一部分壁表面322a (除基板內(nèi)空間322的底壁之外的部分)被涂覆層CL所覆蓋。例如通過電鍍工藝可得到涂覆層CL的覆蓋，并且涂覆層CL例如可以是金屬鍍層，如Cu鍍層等。涂覆層CL的覆蓋的效果與第一實施例的情況相同，并且在根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元3中，也可以防止基板內(nèi)空間322中出現(xiàn)灰塵，并減少MEMS芯片31的故障。
這里，當(dāng)然可以采用基板內(nèi)空間322的底壁也被涂覆層CL覆蓋的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，采用了這樣的結(jié)構(gòu)，其中麥克基板32是通過將多個基板32a至32c相互貼附而形成的，并且基板內(nèi)空間32的底壁由基板32c的上表面形成?；?2c的上表面不是被施加了諸如切割、刮削等加工的表面，因而不可能產(chǎn)生灰塵。因此，在本實施例中，采用基板內(nèi)空間 322的底壁不被涂覆層CL覆蓋的結(jié)構(gòu)。
下面，主要參照圖7來描述上述麥克基板32和麥克風(fēng)單元3的制造方法。圖7是用于描述根據(jù)第三實施例的麥克風(fēng)單元所包括的麥克基板的制造方法的剖視圖，其中(a) 至(ο)示出制造過程中的多個狀態(tài)，(P)示出麥克基板完成時的狀態(tài)。
在制造麥克基板32時，首先，制備第一基板32a(平板形)，其上表面例如被諸如Cu 等之類的金屬材料(導(dǎo)電材料)301所覆蓋。而且，沿著第一基板32a的厚度方向(圖7中的豎直方向)，使用例如鉆頭、激光、NC裝置等開設(shè)從上表面穿透到下表面的第一通孔302 (該第一通孔302從上方觀看時具有基本為圓形的形狀)(步驟a;參見圖7中的(a)圖)。第一通孔302的形成位置處于第一基板32a的基本上是中心的位置。這里，第一基板32a的厚度例如為O. 3mm,導(dǎo)電材料301的厚度為O. 15 μ m。此外,第一通孔302的直徑為O. 6mm。
此外，制備第二基板32b (平板形)，其下表面被諸如Cu等之類的金屬材料(導(dǎo)電材料)301所覆蓋。第二基板32b和導(dǎo)電材料301的厚度與第一基板32a的情況相同。而且， 沿著第二基板32b的厚度方向(圖7中的豎直方向)，使用例如鉆頭、激光、NC裝置等開設(shè)從上表面穿透到下表面的第二通孔303 (該第二通孔303從上方觀看時具有基本為圓形的形狀)(步驟b ;參見圖7中的(b)圖)。第二通孔303布置在與第一通孔302重疊(overlap) 的位置，并且被布置為直徑比第一通孔302大。這里，當(dāng)然，步驟a和步驟b的順序可以反轉(zhuǎn)。
下面，將粘合劑涂抹到第一基板32a的下表面和第二基板32b的上表面中的至少之一上，并且通過按壓將第一基板32a和第二基板32b相互貼附(步驟c ;參見圖7中的(c) 圖)。以此方式，得到安裝有MEMS芯片31的安裝表面的開口 321，并且得到連接至開口 312 的基板內(nèi)空間322 (截面基本上是L形)。這里，取代粘合劑，可以使用粘合片(例如，具有約 50 μ m厚度的熱塑片)，或者可以通過熱壓合來貼附第一基板32a和第二基板32b。
此外，圖7中的(C)圖所示的通過貼附第一基板32a和第二基板32b形成的基板可以由一塊基板形成。在這種情況下，制備上表面和下表面設(shè)置有導(dǎo)電材料的基板。而且， 利用NC裝置從上表面和下表面這兩者在基板上形成挖掘口。如果使得從上表面形成的挖掘口面積與從下表面形成的挖掘口面積不同，則得到與圖7中的(c)圖所示的相同的基板。
下面，經(jīng)過在第一基板32a的上表面和第二基板32b的下表面之間必須進(jìn)行電連接的部分形成第三通孔304 (例如，直徑為O. 3mm)(步驟d ;參見圖7中的(d)圖)。為了形成通孔304，例如，使用鉆頭、激光、NC裝置等。
下面，將電鍍工藝(例如，化學(xué)鍍銅工藝)施加于第三通孔304以形成第一直通布線305，如圖7中的(e)圖所示(步驟e)。此時，也將電鍍工藝施加于基板內(nèi)空間322的壁表面，基板內(nèi)空間322的整個壁表面被金屬(例如，Cu)鍍層CL (涂覆層CL)所覆蓋。這里， 第一直通布線305的形成和通過涂覆層CL覆蓋基板內(nèi)空間322的壁表面的工藝可以用電鍍工藝之外的方法進(jìn)行，例如，可以用使用導(dǎo)電膏等的方法(掩埋、涂覆等)進(jìn)行。
下面，第一基板32a的上表面和第二基板32b的下表面中需要布線圖案的部分通過蝕刻抗蝕劑306來遮蓋(步驟f ;參見圖7中的(f)圖)。此時，涂覆至基板內(nèi)空間322的壁表面的涂覆層CL (例如，Cu鍍層)也通過蝕刻抗蝕劑306來遮蓋。
下面，將處于相互貼附關(guān)系的第一基板32a和第二基板32b浸入蝕刻液。以此方式，在布置于基板上的導(dǎo)電材料(例如，Cu)中，未被蝕刻抗蝕劑306所覆蓋的部分被去除 (步驟g ;圖7中的(g)圖)。同時，這里，不必要的導(dǎo)電材料通過蝕刻被去除；但是，這不是限定性的，不必要的導(dǎo)電材料也可以通過例如激光加工和刮削加工而被去除。
下面，清洗蝕刻液中浸泡的基板，之后，進(jìn)行蝕刻抗蝕劑306的去除(步驟h ;參見圖7中的(h)圖)。而且，將下表面被導(dǎo)電材料301所覆蓋的第三基板32c (根據(jù)本發(fā)明的另一基板的實施例)貼附至第二基板32b的下表面上(步驟i ;參見圖7中的(i)圖)。第三基板32c和導(dǎo)電材料的厚度與第一基板32a和第二基板32b的情況相同。將第三基板32c 貼附至第二基板32b上可以通過與第一基板32a和第二基板32b的貼附相同的方法進(jìn)行。
下面，安裝保護(hù)蓋307以覆蓋并密閉第一基板32a的整個上表面(步驟j ;參見圖7 中的(j)圖)。在本實施例中，保護(hù)蓋307具有盒子(box)形狀，并且外邊緣部307a接合并固定至第一基板32a上，同時盒子的開口面向下。在除外邊緣部307a之外的位置，在第一基板32a與保護(hù)蓋307之間形成有間隙。這里，保護(hù)蓋307的形狀不限于此，而可以是平板形。在保護(hù)蓋307為平板形的情況下，整個表面可以被接合至第一基板32a的上表面。
設(shè)置安裝保護(hù)蓋307的步驟的目的是為了在后續(xù)基板制造工藝期間防止基板處理液侵入基板內(nèi)空間322，以及防止最終得到的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板32被污染。具體而言，在不存在保護(hù)蓋307的情況下，有可能電鍍液和蝕刻液在電鍍、蝕刻和清洗步驟期間侵入基板內(nèi)空間322，并且余留有殘留物而污染基板。就此而言，如同在本實施例中那樣，通過安裝保護(hù)蓋307能夠防止基板污染。
下面，開設(shè)從上方觀看時具有基本為圓形的形狀的第四通孔308，其從第三基板 32c的下表面延伸至第二基板32b的下表面(步驟k ;參見圖7中的(k)圖)。通過例如激光、 NC裝置等可開設(shè)第四通孔308，并且可以將直徑形成為約O. 5mm。這里，步驟i至步驟k的順序可以適當(dāng)改變。
下面，將電鍍工藝(例如，化學(xué)鍍銅工藝)施加于第四通孔308以形成第二直通布線 309，如圖7中的(I)圖所示(步驟I)。以此方式，在第二基板32b的下表面上的布線圖案與第三基板32c的下表面上的導(dǎo)電材料301之間進(jìn)行電連接。在進(jìn)行電鍍工藝時，由于存在保護(hù)蓋307，所以蝕刻液不會侵入基板內(nèi)空間322。這里，第二直通布線309的形成可以通過電鍍工藝之外的方法進(jìn)行，例如，可以通過使用導(dǎo)電膏等的方法(掩埋、涂覆等)進(jìn)行。
下面，第三基板32c的下表面中需要布線圖案的部分通過蝕刻抗蝕劑306來遮蓋 (步驟m;參見圖7中的(m)圖)。下面，將基板(其是通過將第一基板32a、第二基板32b和第三基板32c彼此貼附而形成的)浸入蝕刻液中以去除第三基板32c的下表面上不必要的導(dǎo)電材料(例如，Cu)(步驟η ;參見圖7中的(η)圖)。此時，由于存在保護(hù)蓋307，所以蝕刻液不會侵入基板內(nèi)空間322。
同時，這里，不必要的導(dǎo)電材料是通過蝕刻去除的；但是，這不是限定性的，不必要的導(dǎo)電材料也可通過例如激光加工和刮削加工而去除。
在完成蝕刻時，進(jìn)行基板清洗，進(jìn)一步地，進(jìn)行蝕刻抗蝕劑306的去除(步驟ο ;參見圖7中的(ο)圖)。而且，最終，如圖7中的(P)圖所示，保護(hù)蓋307的接合部被卸下以將保護(hù)蓋307分離開(步驟ρ)。以此方式，得到麥克基板32，其包括開口 321和壁表面被涂覆層CL部分覆蓋的基板內(nèi)空間322，并且設(shè)置有布線圖案(包括直通布線)。
通過將MEMS芯片31布置到麥克基板32的上表面32d上以覆蓋開口 321，并且進(jìn)一步通過設(shè)置蓋33以覆蓋MEMS芯片31，得到圖6所示的麥克風(fēng)單元3。MEMS芯片31和蓋 33的連接方法以及在將電路部安裝到麥克基板32上的情況下的注意事項與第一實施例中的情況相同。此外，布置在麥克基板32上的布線圖案可以通過添加方法而不是削減方法而形成，這也與第一實施例中的情況相同。
(第四實施例)
圖8是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的第四實施例的麥克風(fēng)單元結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。如圖8所示，根據(jù)第四實施例的麥克風(fēng)單元4包括MEMS芯片41 ;麥克基板42，MEMS芯片41 安裝于該麥克基板42上；以及蓋43。根據(jù)第四實施例的麥克風(fēng)單元4用作雙向差分麥克。
具有固定電極412 (其具有多個通孔412a)和膜片414的MEMS芯片41 (根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件的實施例)的結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實施例的MEMS芯片11的結(jié)構(gòu)相同，因此, 省略其詳細(xì)描述。
麥克基板42 (根據(jù)本發(fā)明的電聲轉(zhuǎn)換器件的實施例)的結(jié)構(gòu)與第一、第二和第三實施例的結(jié)構(gòu)不同。形成為從上方觀看時具有基本為矩形的形狀的麥克基板42是通過將三個基板42a、42b和42c相互貼附而構(gòu)成的，如圖8所示。雖然在圖8中省略了，但是麥克基板42設(shè)置有布線圖案(包括直通布線)，該布線圖案對于將電壓施加到安裝在上表面42d 上的MEMS芯片41以及從MEMS芯片41中提取電信號是必需的。
此外，麥克基板42設(shè)置有第一開口 421，該第一開口 421靠近安裝MEMS芯片11的安裝表面(上表面)42d的中心，并且布置MEMS芯片41以覆蓋第一開口 421。第一開口 421連接至具有基本為U形的截面的基板內(nèi)空間422?；鍍?nèi)空間422不僅連接至第一開口 421，而且連接至經(jīng)麥克基板42的安裝表面42d形成的第二開口 423。如上所述，麥克基板42具有通過粘附所述多個基板而得到的結(jié)構(gòu)，因此，容易得到具有第一開口 421、基板內(nèi)空間422和第二開口 423的基板內(nèi)空間422。這里，麥克基板42例如可以是FR-4 (玻璃環(huán)氧基板)基板，然而也可以是其它種類的基板。
形成為具有基本為長方體的形狀的蓋43被布置在麥克基板42上方，從而與麥克基板42協(xié)同以形成容納MEMS芯片41的容納空間44。蓋43設(shè)置有與容納空間44相連通的第一音孔431。此外，蓋33設(shè)置有第二音孔432，該第二音孔432經(jīng)由第二開口 423而與基板內(nèi)空間422相連通。這里，蓋43是本發(fā)明的蓋部的實施例。
在根據(jù)第四實施例的麥克風(fēng)單元4中，經(jīng)由第一音孔431輸入至容納空間44內(nèi)的聲波抵達(dá)膜片414的上表面。此外，經(jīng)由第二音孔432輸入至基板內(nèi)空間422內(nèi)的聲波抵達(dá)膜片414的下表面。因此，當(dāng)聲音出現(xiàn)在麥克風(fēng)單元4外部時，膜片414由于作用于上表面的聲壓與作用于下表面的聲壓之間的差異而發(fā)生振動。
聲波的聲壓(聲波的幅度)與距離聲源的距離成反比。而且，聲壓在靠近聲源的位置處急劇衰減，而在距離聲源越遠(yuǎn)的位置處衰減得越慢。因此，在從聲源到膜片414上表面的距離與從聲源到膜片414下表面的距離彼此不同的情況下，用戶語音(其出現(xiàn)在麥克風(fēng)單元4附近且從膜片414的上表面和下表面進(jìn)入)在膜片414的上表面與下表面之間產(chǎn)生大的聲壓差，以使膜片發(fā)生振動。另一方面，從膜片414的上表面和下表面進(jìn)入的來自遠(yuǎn)處的噪聲具有基本相同的聲壓，因此，它們彼此抵消并且?guī)缀醪粫鼓て駝印?br> 因此，通過膜片414的振動提取的電信號可被視為去除了噪聲且表示用戶語音的電信號。換句話說，根據(jù)本實施例的麥克風(fēng)單元4適用于近講型(close-talking)麥克,需要該近講型麥克能夠減小遠(yuǎn)距噪聲并采集近處的聲音。
這里,用于將MEMS芯片41的靜電電容量變化提取為電信號的電路部例如可以布置在容納空間44中，或者布置在麥克風(fēng)單元外部。此外，該電路部可以以單片方式形成在構(gòu)成MEMS芯片41的硅基板上。
同時，在根據(jù)第四實施例的麥克風(fēng)單元4中，形成在麥克基板42中的基板內(nèi)空間 422的一部分壁表面422a被涂覆層CL所覆蓋。例如通過電鍍工藝可得到涂覆層CL的覆蓋，并且涂覆層CL例如可以是金屬鍍層，如Cu鍍層等。涂覆層CL的覆蓋的效果與第一實施例的情況相同，并且在根據(jù)第四實施例的麥克風(fēng)單元4中，也可以防止基板內(nèi)空間422中出現(xiàn)灰塵，并減少MEMS芯片41的故障。
這里，當(dāng)然可以采用形成基板內(nèi)空間422的整個壁表面被涂覆層CL覆蓋的結(jié)構(gòu)。 在本實施例中，采用了這樣的結(jié)構(gòu)，其中麥克基板42是通過將多個基板42a至42c相互貼附而形成的。未布設(shè)基板內(nèi)空間422的涂覆層CL的部分(壁表面)由第三基板42c的上表面形成。該部分不是被施加了諸如切割、刮削等加工的表面，因此不可能產(chǎn)生灰塵。因此， 在本實施例中，采用基板內(nèi)空間422的一部分壁表面不被涂覆層CL覆蓋的結(jié)構(gòu)。
下面，主要參照圖9來描述上述麥克基板42和麥克風(fēng)單元4的制造方法。圖9是用于描述根據(jù)第四實施例的麥克風(fēng)單元所包括的麥克基板的制造方法的剖視圖，其中(a) 至(ο)示出制造過程中的多個狀態(tài)，(P)示出麥克基板完成時的狀態(tài)。
在制造麥克基板42時，首先，制備第一基板42a(平板形)，其上表面例如由諸如Cu 等之類的金屬材料(導(dǎo)電材料)401所覆蓋。而且，沿著第一基板42a的厚度方向(圖9中的豎直方向)，使用例如鉆頭、激光、NC裝置等開設(shè)從上表面穿透到下表面的第一通孔402和第二通孔403 (具有基本為圓形的形狀)(步驟a;參見圖9中的(a)圖)。這里，第一基板 42a的厚度例如為O. 3mm，導(dǎo)電材料401的厚度為O. 15 μ m。此外，第一通孔402和第二通孔 403的直徑為O. 6mm。這里，第一通孔420和第二通孔403的形狀彼此相同，然而，它們也可具有不同的形狀。
此外，制備第二基板42b (平板形)，其下表面由諸如Cu等之類的金屬材料(導(dǎo)電材料)401所覆蓋。第二基板42b和導(dǎo)電材料401的厚度與第一基板42a的情況相同。而且， 沿著第二基板42b的厚度方向(圖9中的豎直方向)，使用例如鉆頭、激光、NC裝置等開設(shè)從上表面穿透到下表面的第三通孔404 (從上方觀看時具有基本為矩形的形狀)(步驟b;參見圖9中的(b)圖)。第三通孔404布置為與第一通孔402和第二通孔403重疊。
這里，在本實施例中，第三通孔404的右端被形成為位于與第一通孔402的右端相同的位置，而第三通孔404的左端被形成為位于與第二通孔403的左端相同的位置；但是， 這種結(jié)構(gòu)不是限定性的。例如，可以采用第三通孔404的左端和右端比本實施例向左和向右更加拓寬的結(jié)構(gòu)。此外，第三通孔404的形狀也不受限于本實施例的形狀(從上方觀看時基本為矩形的形狀)，而是可適當(dāng)?shù)馗摹＿@里，當(dāng)然，步驟a和步驟b的順序可以反轉(zhuǎn)。
下面，將第一基板42a的下表面和第二基板42b的上表面相互貼附(步驟c ;參見圖9中的(c)圖)。以此方式，得到安裝MEMS芯片41的安裝表面的第一開口 421，得到連接至第一開口 421的基板內(nèi)空間422 (截面基本為U形)，并且得到第二開口 423，該第二開口 423獨立于第一開口 421而被布置在安裝MEMS芯片41的安裝表面上，并且連接至基板內(nèi)空間422。這里，可以以與第三實施例中第一基板32a和第二基板32b的貼附相同的方式來進(jìn)行第一基板42a和第二基板42b的貼附。此外，以與第三實施例的情況相同的方式，具有圖 9中的(c)圖所示結(jié)構(gòu)的基板(通過貼附第一基板42a和第二基板42b而形成的板)可以由一塊基板形成。
此后，雖然基板形狀有差異，但是以與第三實施例的情況相似的過程來進(jìn)行麥克基板42的制造。與第三實施例重疊的點省略或簡要描述。
通過使用例如鉆頭、激光、NC裝置等，經(jīng)過在第一基板42a的上表面和第二基板 42b的下表面之間必須進(jìn)行電連接的部分形成第四通孔405 (例如，直徑為O. 3mm)(步驟d ； 參見圖9中的(d)圖)。下面，通過將電鍍工藝(例如，化學(xué)鍍銅工藝)施加于第四通孔405， 形成第一直通布線406，如圖9中的(e)圖所示(步驟e)。此時，也將電鍍工藝施加于基板內(nèi)空間422的壁表面，基板內(nèi)空間422的整個壁表面被金屬鍍層CL (涂覆層CL)所覆蓋。
這里，直通布線406的形成和通過涂覆層CL覆蓋基板內(nèi)空間422的壁表面的工藝可以用電鍍工藝之外的方法進(jìn)行，這與第三實施例中的情況相同。
下面，第一基板42a的上表面和第二基板42b的下表面中需要形成布線圖案的部分通過蝕刻抗蝕劑407來遮蓋(步驟f;參見圖9中的(f)圖)。此時，涂覆至基板內(nèi)空間 422的壁表面的涂覆層CL也通過蝕刻抗蝕劑407來遮蓋。而且，通過蝕刻液來進(jìn)行不必要導(dǎo)電材料401的去除(步驟g ;參見圖9中的(g)圖)，并且在蝕刻之后，進(jìn)行清洗和蝕刻抗蝕劑407的去除(步驟h ;參見圖9中的(h)圖)。
同時，這里，不必要的導(dǎo)電材料通過蝕刻被去除；但是，這不是限定性的，不必要的導(dǎo)電材料可以通過例如激光加工和刮削加工而被去除。
下面，將下表面被導(dǎo)電材料401覆蓋的第三基板42c(根據(jù)本發(fā)明的另一基板的實施例)貼附至第二基板42b的下表面上(步驟i ;參見圖9中的(i)圖)。下面，安裝保護(hù)蓋 408以覆蓋并密閉第一基板42a的整個上表面(步驟j ;參見圖9中的(j)圖)。保護(hù)蓋408 的形狀和安裝方法以及使用保護(hù)蓋408的原因與第三實施例的情況相同。下面，通過使用例如激光、NC裝置等，開設(shè)從上方觀看時具有基本為圓形的形狀的第五通孔409，其從第三基板42c的下表面延伸至第二基板42b的下表面(步驟k ;參見圖9中的(k)圖)。這里,步驟i至步驟k的順序可以適當(dāng)改變。
下面，將電鍍工藝(例如，化學(xué)鍍銅工藝)施加于第四通孔409以形成第二直通布線 410，如圖9中的(I)圖所示(步驟I)。以此方式，在第二基板42b的下表面上的布線圖案與第三基板42c的下表面上的導(dǎo)電材料401之間進(jìn)行電連接。在進(jìn)行電鍍工藝時，由于存在保護(hù)蓋408，所以蝕刻液不會侵入基板內(nèi)空間422。這里，第二直通布線410的形成可以通過電鍍工藝之外的方法進(jìn)行，這與第三實施例中相同。
下面，第三基板42c的下表面中需要布線圖案的部分通過蝕刻抗蝕劑407來遮蓋 (步驟m;參見圖9中的(m)圖)；將基板(其是通過將第一基板42a至第三基板42c這三塊基板彼此貼附而形成的)浸入蝕刻液中以去除第三基板42c的下表面上不必要的導(dǎo)電材料 (例如，Cu)(步驟η;參見圖9中的(η)圖)。此時，由于存在保護(hù)蓋408，所以蝕刻液不會侵入基板內(nèi)空間422。
同時，這里，不必要的導(dǎo)電材料是通過蝕刻去除的；但是，這不是限定性的，不必要的導(dǎo)電材料也可通過例如激光加工和刮削加工而去除。
在完成蝕刻時，進(jìn)行基板清洗，進(jìn)一步地，進(jìn)行蝕刻抗蝕劑407的去除(步驟O ;參見圖9中的(ο)圖)。而且，最終，如圖9中的(ρ)圖所示，保護(hù)蓋408的接合部被卸下以將保護(hù)蓋408分離開(步驟ρ)。以此方式，得到麥克基板42，其包括第一開口 421、第二開口 423 和壁表面被涂覆層CL部分覆蓋的基板內(nèi)空間422，并且設(shè)置有布線圖案(包括直通布線)。
通過將MEMS芯片41布置到麥克基板42的上表面42d上以覆蓋第一開口 421，并且進(jìn)一步通過設(shè)置蓋43以使得第二音孔432與第二開口 423重疊，得到圖8所示的麥克風(fēng)單元4。MEMS芯片41和蓋43的連接方法以及在將電路部安裝到麥克基板42上的情況下的注意事項與第一實施例中的情況相同。此外，布置在麥克基板42上的布線圖案可以通過添加方法而不是削減方法而形成，這也與第一實施例中的情況相同。
(其它)
根據(jù)上述實施例的麥克風(fēng)單元I至4、電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板(麥克基板)12、22、 32、42以及它們的制造方法僅僅是本發(fā)明的實例，本發(fā)明的申請范圍不限于上述實施例。換句話說，可以在不脫離本發(fā)明的目的的情況下對上述實施例添加各種改型。
例如，在上述實施例中，采用電聲轉(zhuǎn)換器件是利用半導(dǎo)體制造技術(shù)形成的MEMS芯片的結(jié)構(gòu)；但是，該結(jié)構(gòu)不是限定性的。由MEMS芯片形成的電聲轉(zhuǎn)換器件對于灰塵尤其脆弱，因此，優(yōu)選應(yīng)用本發(fā)明；然而，本發(fā)明也可應(yīng)用于使用除MEMS芯片之外的電聲轉(zhuǎn)換器件的情況。
此外，在上述實施例中，描述了電聲轉(zhuǎn)換器件是所謂的電容器型麥克風(fēng)的情況；然而，本發(fā)明也可應(yīng)用于電聲轉(zhuǎn)換器件是具有除電容器型麥克風(fēng)之外的結(jié)構(gòu)的麥克風(fēng)(例如， 移動導(dǎo)體(動電型)麥克風(fēng)，電磁(磁)麥克風(fēng)，壓電麥克風(fēng)等等)的情況。
此外，在上述實施例中，描述了布置在電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的基板內(nèi)空間中的涂覆層是金屬層(如電鍍層等)的情況；但是，這不是限定性的。簡言之，布置在基板內(nèi)空間中的涂覆層可以是除金屬層之外的層，只要該層具有減少可能出現(xiàn)在基板內(nèi)空間中的灰塵的功能即可。
另外，電聲轉(zhuǎn)換器件和麥克風(fēng)單元(包括布置在它們之中的開口、基板內(nèi)空間等) 的形狀不限于根據(jù)實施例的形狀，而是當(dāng)然可以更改為各種形狀。
工業(yè)適用性
例如，本發(fā)明適用于諸如移動電話等語音輸入裝置中包括的麥克風(fēng)單元。
附圖標(biāo)記列表
1，2，3，4麥克風(fēng)單元
11，21，31，4IMEMS芯片(電聲轉(zhuǎn)換器件)
12，22，32，42麥克基板(電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板)
12a, 22a, 32d, 42d 安裝表面
13，23，33，43 蓋(蓋部)
14，24，34，44 容納空間
22b與安裝表面相對的后表面
31c, 41c第三基板(其它基板)
103, 203, 304, 308, 405, 409 用于直通布線的通孔
112，212，312，412 固定電極
114，214，314，414 膜片
121，221，312，322 開口或第一開口
122，222，322，422 基板內(nèi)空間
122a, 222a, 322a, 422a基板內(nèi)空間的壁表面
223，423 第二開口(其它開口)
307，408 保護(hù)蓋
CL涂覆層
權(quán)利要求
1.一種電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板,其安裝有將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的電聲轉(zhuǎn)換器件， 該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板包括安裝表面，其上安裝有該電聲轉(zhuǎn)換器件，并且其設(shè)置有被該電聲轉(zhuǎn)換器件覆蓋的開Π ；基板內(nèi)空間，其連接至該開口 ；以及涂覆層，其覆蓋該基板內(nèi)空間的至少一部分壁表面。
2.如權(quán)利要求I所述的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，其中該涂覆層是電鍍層。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，其中玻璃環(huán)氧材料被用作基板材料。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項所述的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，其中該基板內(nèi)空間不連接至除該開口之外的另一開口。
5.如權(quán)利要求I至3中任一項所述的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，其中該基板內(nèi)空間連接至除該開口之外的另一開口。
6.如權(quán)利要求5所述的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板,其中該另一開口經(jīng)過與該安裝表面相對的后表面而布置。
7.如權(quán)利要求5所述的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板，其中該另一開口經(jīng)過該安裝表面而布置。
8.一種麥克風(fēng)單兀，包括如權(quán)利要求I至7中任一項所述的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板；電聲轉(zhuǎn)換器件，其安裝在該安裝表面上以覆蓋該開口 ；以及蓋部，其與該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板相協(xié)同以形成容納空間，用于容納該電聲轉(zhuǎn)換器件。
9.如權(quán)利要求8所述的麥克風(fēng)單元，其中該電聲轉(zhuǎn)換器件是MEMS芯片，該MEMS芯片包括膜片以及固定電極，該固定電極被布置為與該膜片相對且在它們之間具有間隙，并且與該膜片一起形成電容器。
10.一種電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的制造方法，該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板安裝有將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號的電聲轉(zhuǎn)換器件，該制造方法包括第一步驟，用于制備基板，該基板設(shè)置有由該電聲轉(zhuǎn)換器件覆蓋的開口、連接至該開口的基板內(nèi)空間、以及用于直通布線的通孔；第二步驟，用于將電鍍工藝施加至該基板內(nèi)空間和該用于直通布線的通孔；以及第三步驟，用于通過在該電鍍工藝之后進(jìn)行蝕刻工藝，而將布線圖案形成在基板外表面上。
11.如權(quán)利要求10所述的電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的制造方法，還包括第四步驟，用于將另一基板貼附至在第三工藝中形成了該布線圖案的該基板的形成有該開口的表面相對的后表面；第五步驟，用于安裝保護(hù)蓋以覆蓋在第三工藝中形成了該布線圖案的該基板的形成有該開口的表面的整個表面；第六步驟，用于經(jīng)過該另一基板形成用于直通布線的通孔；第七步驟，用于在以任意順序進(jìn)行的第四步驟、第五步驟和第六步驟完成后，將電鍍工藝施加于在該第六步驟中形成的該用于直通布線的通孔；第八步驟，用于在第七步驟完成后，通過蝕刻工藝在該另一基板上形成布線圖案；以及第九步驟，用于在該另一基板上形成該布線圖案之后，分離開該保護(hù)蓋。
12.—種麥克風(fēng)單元的制造方法，包括通過權(quán)利要求10或11所述的制造方法來制造電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板的步驟；將電聲轉(zhuǎn)換器件安裝到該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板上以覆蓋該開口的步驟；以及將蓋部覆蓋到該電聲轉(zhuǎn)換器件安裝基板上以覆蓋該電聲轉(zhuǎn)換器件的步驟。
全文摘要
公開的基板(12)上安裝有電聲轉(zhuǎn)換器件(11)，該電聲轉(zhuǎn)換器件將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號。此外，所述基板設(shè)置有安裝表面(12a)，其中形成由該電聲轉(zhuǎn)換器件(11)覆蓋的開口(121)；基板內(nèi)空間(122)，連接至所述開口(121)；以及涂覆層(CL)，其覆蓋該基板內(nèi)空間(122)的至少部分壁表面(122a)。
文檔編號H04R1/02GK102939768SQ201180026959
公開日2013年2月20日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者梅田修志, 堀邊隆介, 田中史記, 豬田岳司 申請人:船井電機株式會社