專利名稱：立體聲傳聲器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開的技術(shù)涉及傳聲器裝置，特別是涉及能夠進行指向性拾音(包括立體 聲拾音)的傳聲器裝置。
背景技術(shù)：
公知有下述技術(shù)，將多個傳聲器配置在規(guī)定位置而構(gòu)成的陣列傳聲器的靈敏度， 利用從聲源到各傳聲器的聲音通道的不同，對各傳聲器的輸出施加適當(dāng)?shù)难舆t和加減運 算，由此帶有指向性。例如，假定由第一及第二拾音元件接收從規(guī)定方向傳來的聲音，在第二拾音元件 接收聲音后延遲△〖，再由第一拾音元件接收聲音。此時，如果在使來自第一拾音元件的輸 出信號延遲△ t后，加到從第二拾音元件獲得的信號上，則相同的信號彼此疊加，但對來自 其它方向的聲音無法獲得疊加效果。因此，對于上述來自規(guī)定方向的聲音，接收聲音的靈敏 度提高，能夠進行指向性拾音。也就是說，從聲源到構(gòu)成陣列傳聲器的各拾音元件的聲音通道的不同是用于形成 指向性的前提。但是，在從一個聲源到一個拾音元件的聲音通道存在多個時，無法恰當(dāng)?shù)卦O(shè) 定用于形成指向性的延遲量或系數(shù)等，難以形成良好的指向性。為此，提出了防止這種聲音通道的復(fù)數(shù)化、能夠進行穩(wěn)定的指向性拾音的安裝有 一對MEMS(Micro Electro Mechanical Systems，微機電系統(tǒng))拾音元件的第一現(xiàn)有例(例 如特開2007-104556號公報，參照圖1(a))及第二現(xiàn)有例(例如特開2007-104582號公報， 參照圖1)。以下，參照圖6(a)及(b)，對第一現(xiàn)有例及第二現(xiàn)有例的傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)進行 簡單說明。圖6(a)表示第一現(xiàn)有例的傳聲器裝置的截面結(jié)構(gòu)，圖6(b)表示第二現(xiàn)有例的傳 聲器裝置的截面結(jié)構(gòu)。如圖6(a)所示，在第一現(xiàn)有例的傳聲器裝置中，并列配置的一對MEMS拾音元件 IllaUllb安裝在公共的安裝基板165上，并收納在盒164內(nèi)。在盒164的中央設(shè)有隔壁 169，由隔壁169劃分的每一個空間設(shè)有一個音孔167a、167b。由此，來到一拾音元件用的音 孔的聲音不會衍射到達另一拾音元件，聲音通道(PI、P2)被單條化，通過適當(dāng)?shù)倪\算處理 能夠進行指向性拾音。此外，圖6(a)中示出硅半導(dǎo)體基板112、背面板113、墊片114、空氣 逸出用的貫通孔115、空隙部116、振動板133、信號處理部162及接合線163a 163d、聲源 168。如圖6(b)所示，在第二現(xiàn)有例的傳聲器裝置中，與上述第一現(xiàn)有例同樣，并列配 置的一對MEMS拾音元件211a、2lib安裝在公共的安裝基板265上，并收納在盒290內(nèi)。通 過使盒290形成聲音透過性的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，防止衍射聲音的致淆。由此，聲音通道(Pl，P2) 被單條化，通過適當(dāng)?shù)倪\算處理能夠進行指向性拾音。此外，圖6(b)中示出硅半導(dǎo)體基板 212、背面板213、墊片214、振動板233、信號處理部262及接合線263a 263d、聲源268。
但是，在上述第一及第二現(xiàn)有例中，為了實現(xiàn)獨立的聲音通道，需要設(shè)置隔斷各個 MEMS拾音元件周圍空間的隔壁或設(shè)置聲音透過性的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)。其結(jié)果是，雖然能夠進行穩(wěn) 定的指向性拾音，但部件數(shù)目增加而導(dǎo)致組裝性及成本性方面欠缺，存在基板的設(shè)計自由 度差的問題。另外，為了實現(xiàn)傳聲器模塊的進一步小型化，需要使MEMS拾音元件自身更加小型 化。但是，此時，MEMS拾音元件的背氣室容量(詳細后述)也變小。其結(jié)果是，帶來傳聲器 的靈敏度降低或S/N比降低的問題。一般來說，多用于攝像機等的立體聲傳聲器與用于移動電話等的無指向性傳聲器 相比，要求更高靈敏度的性能。因此，想要以規(guī)定的規(guī)格值得到傳聲器的靈敏度及S/N比 時，MEMS拾音元件的上述小型化存在限度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提供組裝性及成本性優(yōu)異的指向性傳聲器裝 置。另外，本發(fā)明的目的還在于提供小型且靈敏度高的指向性傳聲器裝置。為了達到上述目的，以下示出本發(fā)明的例示性方式的傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明一方式的傳聲器裝置包括安裝基板和安裝在安裝基板上的至少兩個MEMS 拾音元件，在安裝基板上設(shè)置有位于至少兩個MEMS拾音元件各自的正下方的音孔。根據(jù)本發(fā)明一方式的傳聲器裝置，由于在MEMS拾音元件正下方設(shè)有音孔，所以 MEMS拾音元件自身能夠相互阻斷來自相鄰側(cè)的聲音。因此，無需像現(xiàn)有例那樣設(shè)置隔壁，能 夠確保獨立的聲音通道。其結(jié)果是，能夠以相比現(xiàn)有立體聲傳聲器少的部件數(shù)構(gòu)成該裝置， 提高了設(shè)計的自由度。在本發(fā)明一方式的傳聲器裝置中，在安裝基板上還設(shè)有覆蓋至少兩個MEMS拾音 元件而形成的罩，至少兩個MEMS拾音元件可以配置在由安裝基板和罩劃定的一個空間內(nèi)。此時，至少兩個MEMS拾音元件可以共有一個背氣室，該背氣室由通過該至少兩個 MEMS拾音元件、安裝基板以及罩劃定的空間構(gòu)成。這樣一來，由于各MEMS拾音元件可以共有背氣室，所以與現(xiàn)有例相比，實質(zhì)上背 氣室容量增加，能夠同時實現(xiàn)靈敏度的提高及MEMS拾音元件的小型化。此時，罩可以由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。 另外，罩可以通過導(dǎo)電性粘接劑固定在安裝基板上。本發(fā)明一方式的傳聲器裝置中，至少兩個MEMS拾音元件包括二組相互對置地配 置的一對MEMS拾音元件，在安裝基板上設(shè)有位于二組一對MEMS拾音元件各自的正下方的 音孔，連接二組中的一組一對MEMS拾音元件的音孔彼此的線可以與連接二組中的另一組 一對MEMS拾音元件的音孔彼此的線正交。這樣一來，各MEMS拾音元件成為上下左右配置的結(jié)構(gòu)，所以能夠在上下方向和左 右方向分別獨立地拾音，結(jié)果，能夠面向臨場感傳聲器或指向性傳聲器的應(yīng)用。本發(fā)明一方式的傳聲器裝置中，MEMS拾音元件的每一個可以包括半導(dǎo)體基板、形 成在半導(dǎo)體基板上的振動膜以及與振動膜對置地形成的固定膜。此時，振動膜的一部分可以由駐極體材料形成。這樣一來，不再需要向MEMS拾音元件供給電荷，因此能夠使傳聲器裝置整體小型
5化。另外，振動膜可以由多晶硅構(gòu)成，固定膜可以由絕緣膜和多晶硅構(gòu)成。本發(fā)明一方式的傳聲器裝置中，各MEMS拾音元件的周圍可以通過接合材料固定 在安裝基板上。此時，接合材料可以設(shè)置在各MEMS拾音元件的整個周圍。這樣一來，能夠防止向MEMS拾音元件的上部方向漏音，能夠更可靠地獲得MEMS拾 音元件自身相互阻斷相鄰側(cè)的聲音的功能。本發(fā)明一方式的傳聲器裝置中，可以進一步包括安裝在安裝基板上的信號處理 部，該信號處理部根據(jù)MEMS拾音元件各自的輸出信號進行規(guī)定的運算處理。通過將MEMS拾音元件和信號處理部安裝在共用的安裝基板上，能夠由1個模塊具 有包含立體聲拾音的指向性拾音功能，從而能夠減少例如安裝在組件商品上時的安裝模塊 個數(shù)。此時，信號處理部和各MEMS拾音元件可以集成在1個芯片上。通過集成在1個芯片上，能夠削減多個MEMS拾音元件的每一個或信號處理部所需 要的半導(dǎo)體晶片面積，獲得成本優(yōu)勢。另外，不再需要連接多個MEMS拾音元件和信號處理 部的布線(例如引線接合)，能夠削減材料成本和組裝成本。另外，信號處理部和安裝基板可以通過貫通電極電連接。這樣一來，不再需要連接多個MEMS拾音元件和信號處理部的布線(例如引線接 合)，能夠削減材料成本和組裝成本。另外，組裝所需的時間也縮短。另外，信號處理部可以倒裝連接在安裝基板上。本發(fā)明一方式的傳聲器裝置中，從單一聲源到達各MEMS拾音元件的各聲音通道 是只經(jīng)由設(shè)置在各該MEMS拾音元件的正下方的各音孔的單一通道。以上，根據(jù)本發(fā)明的一方式，能夠提供無需像現(xiàn)有例那樣設(shè)置隔壁即可確保獨立 的聲音通道的傳聲器裝置。其結(jié)果是，能夠由比現(xiàn)有的指向性傳聲器少的部件數(shù)構(gòu)成該裝 置，所以提高了設(shè)計的自由度。


圖1 (a)是表示本發(fā)明第一實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖1 (b) 表示本發(fā)明第一實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖1(a)的Ib-Ib線對應(yīng)的截面 圖。圖2(a)是表示本發(fā)明第二實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖2 (b) 是表示本發(fā)明第二實施方式的MEMS傳聲器裝置的變形例的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖3(a)是表示本發(fā)明第三實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖3 (b) 表示本發(fā)明第三實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖3(a)的IIIb-IIIb線對應(yīng)的 截面圖。圖4(a)是表示本發(fā)明第四實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖4(b) 表示本發(fā)明第四實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖4(a)的IVb-IVb線對應(yīng)的截 面圖，圖4 (c)表示本發(fā)明第四實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖4 (c)的IVc-IVC 線對應(yīng)的截面圖。
圖5(a)是表示本發(fā)明第五實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖5 (b) 表示本發(fā)明第五實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖5 (a)的Vb-Vb線對應(yīng)的截面 圖。圖6 (a)是表示第一現(xiàn)有例的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖，圖6 (b)是表示第 二現(xiàn)有例的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實施例方式參照附圖對本發(fā)明的各實施方式進行說明。以下，基于附圖及詳細說明來明確說 明本發(fā)明的技術(shù)思想，只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員，在理解了本發(fā)明的優(yōu)選實施例后，能夠根據(jù) 本發(fā)明公開的技術(shù)進行變更及追加特征，這不超出本發(fā)明的技術(shù)思想及范圍。(第一實施方式)以下，參照

本發(fā)明第一實施方式的MEMS傳聲器裝置。圖1(a)是表示本 發(fā)明第一實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖1(b)表示本發(fā)明第一實施方式 的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖1(a)的Ib-Ib線對應(yīng)的截面圖。<基本結(jié)構(gòu)>如圖1(a)及(b)所示，在安裝基板41P上形成有音孔42L(第一音孔)、42R(第二 音孔)，在各音孔42L、42R之上安裝有拾音元件IOL (第一拾音元件)和拾音元件IOR (第二 拾音元件)。拾音元件10LU0R是通過半導(dǎo)體工藝的MEMS (微機電系統(tǒng))技術(shù)制作的MEMS 芯片。MEMS芯片的基材使用了硅基板。在對該硅基板進行貫通蝕刻處理而制作成的基座部 11上，形成有未圖示的絕緣體，在該絕緣體上形成有由導(dǎo)電性的多晶硅構(gòu)成的振動膜12。在振動膜12上，經(jīng)由BPSG (Borophospho silicate glass，硼磷硅玻璃)等絕緣件 15與振動膜12對置地形成有固定膜13，該固定膜13由導(dǎo)電性的多晶硅和硅氧化膜或硅氮 化膜層疊而成，且具有背面孔(孔)14。形成在固定膜13上的背面孔14設(shè)置成使振動膜 12容易振動。在振動膜12和固定膜13之間形成有間隙。通過振動膜12、固定膜13以及 間隙起到電容器的功能。此外，在圖1(a)的俯視圖中，為了方便起見，省略了設(shè)置在固定膜 13上的背面孔(14)的圖示。此外，振動膜12既可以是絕緣膜和導(dǎo)電性的多晶硅的層疊膜，也可以是由導(dǎo)電性 的多晶硅構(gòu)成的單層膜。另外，如果是作為振動電極發(fā)揮作用的導(dǎo)體膜，可以使用導(dǎo)電性的 多晶硅以外的導(dǎo)體膜。另外，固定膜13既可以是絕緣膜和導(dǎo)電性的多晶硅的層疊膜，也可 以是導(dǎo)電性的多晶硅單層。另外，如果是作為固定電極發(fā)揮作用的導(dǎo)體膜，也可以是導(dǎo)電性 的多晶硅以外的導(dǎo)體膜。另外，由于振動膜12和固定膜13是通過隔著間隙對置來作為一對電容器發(fā)揮作 用，所以也可以構(gòu)成為在固定膜13上隔著間隙形成振動膜12的結(jié)構(gòu)。另外，可以穿過在固 定膜13上形成的背面孔(孔)14蝕刻原本在振動膜12和固定膜13之間形成的犧牲膜來 形成間隙，該蝕刻時未被除去而剩余的犧牲膜的殘留部分也可以用作支承固定膜13的絕 緣件15。在此，簡單說明形成上述MEMS芯片的工序的一個例子。首先，在硅基板上形成振動膜12。接著，在振動膜12上形成犧牲膜。然后，在犧牲 膜上形成固定膜13。之后，在固定膜13上形成背面孔(孔)14。接著，通過對硅基板進行
7貫通蝕刻處理，形成具有露出振動膜12的貫通孔的基座部11。然后，穿過背面孔(孔)14 蝕刻除去犧牲膜，由此在振動膜12和固定膜13之間形成間隙，犧牲膜的殘留部分作為絕緣 件15。采用以上的半導(dǎo)體微細加工技術(shù)形成MEMS芯片。在拾音元件IOL和IOR之間配置有信號處理部21。信號處理部21具有放大器的功 能，例如由CMOS (Complementary Metal OxideSemiconductor，互補型金屬氧化物半導(dǎo)體) 或LSI等構(gòu)成。在設(shè)置于振動膜12和固定膜13之間的間隙恒定時，電容器的電容值不會變化。 但是，來自聲源51的聲音經(jīng)過音孔42L、42R到達振動膜12時，振動膜12振動，間隙發(fā)生變 化，由此電容器的電容值發(fā)生變化。該電容值的變化被信號處理部21放大，作為電信號輸 出，由此讀出聲音信號。罩41C覆蓋拾音元件10LU0R及信號處理部21而安裝在安裝基板41P上。罩41C 是例如銅鎳鋅合金(由銅、鋅、鎳構(gòu)成的合金)、科瓦鐵鎳鈷合金、或42合金等具有電屏蔽功 能的導(dǎo)電性材料，通過焊錫或?qū)щ娦哉辰觿┑冉雍喜牧?0C固定在安裝基板41P上。另外， 也可以代替罩41C，通過粘貼基板材料來形成盒。此外，在圖1(a)的俯視圖中，為了便于說 明，用雙點劃線表示罩41C，并示出了由罩41C覆蓋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。音孔42L、42R的形狀可適當(dāng)采用各種形狀。例如，可以如圖1(a)及(b)所示用一 個音孔構(gòu)成，也可以在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)配置多個小音孔來構(gòu)成。<安裝及布線> 在本實施方式中，在安裝基板41P上安裝信號處理部21后，進行拾音元件10L、10R 的安裝。接著，進行電源布線45、GND布線32L、32R、46、輸出布線31L、31R、43、44的布線。 然后，進行罩41C的安裝。對于信號處理部21及拾音元件10L、10R而言，是在安裝基板41P上的安裝圖案上 分別涂敷或轉(zhuǎn)印例如環(huán)氧系的熱硬化性粘接劑的接合材料40J及40M后進行安裝，接著，通 過施加硬化所需的熱量，分別固定信號處理部21及拾音元件10L、10R。拾音元件10LU0R分別具有輸出端子和GND端子。輸出端子分別通過第一、第二輸 出布線(31L、31R)與信號處理部21的輸入端子線連接。GND端子分別通過第一、第二 GND 布線(32L、32R)與安裝基板41P上的GND端子線連接。拾音元件10L、10R的輸出端子通過 弓丨出布線與拾音元件10L、10R的振動膜12電連接，拾音元件10L、10R的GND端子通過弓|出 布線與拾音元件10L、10R的固定膜13電連接。從拾音元件10LU0R輸出的信號通過第一、第二輸出布線(31L、31R)輸入到信號 處理部21，進行了適當(dāng)?shù)倪\算處理后，通過輸出布線43、44輸出。在安裝基板41P上連接有 與拾音元件10L、10R分別對應(yīng)的輸出布線43、44。信號處理部21通過從安裝基板41P上的 電源端子經(jīng)過電源布線45的電源供給而動作。信號處理部21的GND端子通過GND布線46 與安裝基板41P上的GND端子連接。本實施方式中的端子與線的接合例如通過使用超聲波 的線接合方法等來電連接。將罩41C和安裝基板41P接合的接合材料40C在罩41C的周圍不中斷地(沿著整 個周圍)接合、硬化及固定。另外，將上述的拾音元件10LU0R和安裝基板41P接合的接合 材料40M在拾音元件10LU0R的基座部11的周圍不中斷地(沿著整個周圍)接合、硬化及 固定。通過這種結(jié)構(gòu)，能夠防止漏音，并防止來自聲源51的聲音從音孔42L、42R以外的部
8位進入。這樣，拾音元件10LU0R以分離后面詳述的背氣室16和音孔42L、42R的方式安裝 在安裝基板41P上。來自單一聲源51的聲音分別到達拾音元件IOL及IOR的聲音通道52L 及52R是只經(jīng)由音孔42L及42R各自的單一(獨立的)通道。另外，從音孔42L、42R進入拾音元件10LU0R的聲音不會分別向彼此的另一方拾 音元件10RU0L側(cè)漏出，MEMS芯片自身起到相互阻斷彼此相鄰一側(cè)(左側(cè)或右側(cè))的聲音 的功能。這樣，根據(jù)本實施方式，無需像第一現(xiàn)有例那樣另行設(shè)置隔壁，就能夠?qū)崿F(xiàn)聲音通 道的單條化。此外，信號處理部21也可以使用熱硬化性的導(dǎo)電性粘接劑等，通過倒裝芯片接合 方法(上下翻轉(zhuǎn)而安裝)直接向安裝基板布線。這樣一來，能夠削減布線等的組裝工時，能 夠減少材料及組裝成本?！磩幼鳌到又?，對本實施方式的動作進行說明。來自聲源51的聲音經(jīng)過音孔42L、42R到達振動膜12時，振動膜12振動，間隙發(fā) 生變化，由此電容器的電容值發(fā)生變化。這種傳聲器的結(jié)構(gòu)中公知的是，影響傳聲器靈敏度 的重要因素是由固定膜13和振動膜12構(gòu)成的電容器的容量及由固定膜13和振動膜12構(gòu) 成的背氣室的體積容量。背氣室16是相對于振動膜12在音孔42L、42R的相反側(cè)的封閉空間。例如在圖 6(a)及(b)所示的第一及第二現(xiàn)有例中，由MEMS拾音元件llla、211a的半導(dǎo)體基板112、 212、振動板133、233和安裝基板165、265封閉的空間(振動板133、233正下方的空洞)相 當(dāng)于背氣室，本實施方式中，由罩41C、安裝基板41P和拾音元件10LU0R封閉的空間相當(dāng)于 背氣室16。傳聲器的靈敏度由下式表示。VOUT = VmXGVm l/(Sb+So)在此，VOUT為靈敏度，Vm為MEMS輸出，G為增益，Sb為背氣室剛度(Stiffness)， So為振動膜剛度。在上述第一及第二現(xiàn)有例(圖6(a)及(b))所示的結(jié)構(gòu)中，若MEMS芯片小型化，則 芯片的投影面積或包括高度方向的體積小型化，結(jié)果，作為背氣室發(fā)揮作用的振動板133、 233正下方的空洞內(nèi)體積也變小。因此，基于背氣室內(nèi)的空氣的彈性升高，上述式中的“Sb 背氣室剛度”即“背氣室剛性”升高，由此會阻礙振動板133、233的振動。其結(jié)果是，作為傳 聲器輸出的“V0UT 靈敏度”降低，從而造成S/N比降低。然而，根據(jù)本實施方式，在兩個拾音元件10L、IOR的正下方設(shè)置音孔42L、42R，由 此，由罩41C、安裝基板41P及拾音元件10LU0R劃定的(定義的)一個空間作為背氣室16 發(fā)揮作用。由此，拾音元件10LU0R可以共有背氣室16。因此，實質(zhì)上能夠增大背氣室容量， 實現(xiàn)更高靈敏度的立體聲傳聲器。在比較上音孔(現(xiàn)有例)的MEMS傳聲器和下音孔(本 實施方式)的MEMS傳聲器的靈敏度時，在2. 6mm見方的芯片中，傳聲器靈敏度平均提高了 1. 7dB, S/N比平均提高了 l.OdB。進而，在小型的Imm見方的芯片中，傳聲器靈敏度平均提 高了 6. 5dB, S/N比平均提高了 5dB。由此可知，特別是采用小型的MEMS芯片時，本實施方 式的結(jié)構(gòu)更有效。
此外，也可以在振動膜12上形成作為介電膜的駐極體材料，通過帶電工序使駐極 體材料保持電荷。由此，不需要向MEMS芯片供給電源，就能夠使信號處理部21的放大器小 型化。另外，在本實施方式中，將信號處理部21配置在了拾音元件10LU0R之間，但并不限 定于此，只要是在安裝拾音元件的區(qū)域以外，可以適當(dāng)配置在其它區(qū)域。(第二實施方式)以下，參照

本發(fā)明的第二實施方式的MEMS傳聲器裝置。圖2(a)是表示 本發(fā)明的第二實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖2(b)是表示本發(fā)明的第二 實施方式的MEMS傳聲器裝置的變形例的結(jié)構(gòu)的立體圖。本實施方式的MEMS傳聲器裝置，通過采用安裝3個以上的上述第一實施方式的拾 音元件的結(jié)構(gòu)，能夠進行更有臨場感的拾音。如圖2(a)所示，在安裝基板41P上形成有音孔42L、42R、42T、42U，在各音孔42L、 42R、42T、42U上分別安裝有拾音元件IOR(第一拾音元件)、拾音元件IOL (第二拾音元件)、 拾音元件IOT (第三拾音元件)、拾音元件IOU (第四拾音元件)。即，在安裝基板41P上，設(shè) 有位于拾音元件10R、10L、10T、IOU正下方的各音孔42L、42R、42T、42U。信號處理部21配置 在由配置了拾音元件10L、10R、10TU0U的區(qū)域所圍繞的中央部的區(qū)域。從拾音元件10L、10R、10TU0U輸出的信號，通過各自的輸出布線(31L、31R、31T、 31U)輸入到信號處理部21，進行了適當(dāng)?shù)倪\算處理后，從信號處理部21經(jīng)過輸出布線43、 44、47、48輸出。拾音元件10L、10R、10T、IOU和信號處理部21的其它結(jié)構(gòu)與上述第一實施 方式同樣。本實施方式中，將音孔42L、42R、42T、42U及拾音元件10L、10R、10T、10U配置成連 接一組相互對置地配置的一對拾音元件10LU0R中的音孔42L的中心和音孔42R的中心的 線，相對于連接一組相互對置地配置的一對拾音元件10TU0U中的音孔42T的中心和音孔 42U的中心的線實質(zhì)上正交(包括90° 士 10°左右的大致正交)。通過這種配置，例如在左右方向的拾音由拾音元件IOL和IOR進行、上下方向的拾 音由拾音元件IOT和IOU進行的情況下，能夠在上下方向和左右方向分別獨立地進行立體 聲拾音。在四個拾音元件10L、10R、10T、IOU中，與第一實施方式同樣，分別存在獨立的聲音 通道，所以通過對它們的輸出進行適當(dāng)運算處理，能夠在上下左右方向上進行更有臨場感 的拾音。另外，由于四個拾音元件10L、10R、10T、10U共用背氣室(參照圖1(b)的符號16)， 所以能夠在確保規(guī)定的靈敏度和S/N比的同時，實現(xiàn)拾音元件10L、10R、10TU0U及模塊的 小型化。此外，音孔的形狀與第一實施方式中的說明同樣，可以采用各種形狀。另外，在本 實施方式中，“音孔的中心”是指各音孔(42L 42U)形狀的幾何學(xué)重心。另外，信號處理 部21的配置部位不限定于圖2(a)所示的配置場所，只要是安裝了 MEMS芯片的區(qū)域以外， 可以適當(dāng)配置在其它區(qū)域。在此，如圖2(b)所示，本實施方式的MEMS音響裝置的結(jié)構(gòu)的變形例，不限于圖 2(a)所示的平面結(jié)構(gòu)，也可以在設(shè)置了音孔42F、42T、42R的安裝基板41P上安裝拾音元件， 并將其固定在形成為立方體狀的罩41C上，由此構(gòu)成除上下左右方向之外，還能夠同時接 收前后方向的聲音的傳聲器模塊。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，6個拾音元件共用背氣室(參照圖1(b)的 符號16)，所以，能夠在確保規(guī)定的靈敏度和S/N比的同時，實現(xiàn)拾音元件及模塊的小型化。此外，對于信號處理部21的配置部位而言，只要實施適當(dāng)?shù)牟季€，就可以安裝在任一個安 裝基板41P上，也可以適當(dāng)配置在其它場所。(第三實施方式)以下，參照

本發(fā)明的第三實施方式的MEMS傳聲器裝置。圖3(a)是表示 本發(fā)明第三實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖3(b)表示本發(fā)明第三實施方 式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖3(a)的IIIb-IIIb線對應(yīng)的截面圖。本實施方式的MEMS傳聲器裝置具有將上述第一實施方式的第一拾音元件、第二 拾音元件和信號處理部集成在1個芯片上的結(jié)構(gòu)。如圖3(a)及(b)所示，在安裝基板41P上形成有音孔42L、42R，在各音孔42L、42R 之上分別安裝有拾音元件10L、拾音元件10R。信號處理部21被絕緣部35夾著配置在拾音 元件IOL和拾音元件IOR之間，拾音元件10LU0R和信號處理部21被單芯片化。也就是說， 拾音元件10LU0R與信號處理部21被絕緣部35電阻斷，形成只有必要的信號引入信號處 理部21的電路的結(jié)構(gòu)。從拾音元件10LU0R輸出的信號分別通過芯片內(nèi)部形成的輸出布線(31L、31R)輸 入到信號處理部21，進行適當(dāng)?shù)倪\算處理后，通過由金屬線形成的輸出布線43、44輸出。拾 音元件10LU0R的GND布線(32L、32R)也形成在芯片內(nèi)部，與信號處理部21的GND端子連 接。其它結(jié)構(gòu)與上述第一實施方式同樣。在本實施方式的MEMS傳聲器裝置的制造工序中，同時形成拾音元件(基座部11、 振動膜12、固定膜13)、絕緣膜35及信號處理部21。具體而言，在“蝕刻除去振動膜12和固定膜13之間的犧牲膜而形成間隙之前”及 “通過對硅基板進行貫通蝕刻處理而形成硅貫通孔之前”，在拾音元件10L、IOR之間形成絕 緣膜35及信號處理部21。接著，通過對硅基板進行貫通蝕刻處理來形成硅貫通孔，然后， 通過蝕刻除去振動膜12和固定膜13之間的犧牲膜來形成間隙。由此，形成拾音元件10L、 10R、絕緣膜35及信號處理部21?；蛘撸谖g刻除去振動膜12和固定膜13之間的犧牲膜來形成間隙之前，在拾音元 件10LU0R之間形成絕緣膜35及信號處理部21。接著，通過蝕刻振動膜12和固定膜13之 間的犧牲膜來形成間隙。由此，形成拾音元件、絕緣膜35、信號處理部21。形成于芯片內(nèi)部的輸出布線(31L、31R)，可以在信號處理部21中的層間絕緣膜和 振動膜12上通過濺射法沉積金屬膜后，采用光刻法及蝕刻技術(shù)來形成?；蛘?，也可以在信 號處理部21中的層間絕緣膜和振動膜12上通過圖案化來形成槽后，在包含該槽在內(nèi)的層 間絕緣膜及振動膜12上通過電鍍覆蓋布線金屬膜，之后采用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學(xué)機械拋光)技術(shù)，只在該槽中保留金屬膜來形成。這樣，可以采用蝕刻法或 金屬鑲嵌法(夕‘7〉> )等半導(dǎo)體工藝來形成該輸出布線(31L、31R)。另外，形成于芯片內(nèi)部的GND布線(32L、32R)，可以在信號處理部21中的層間絕緣 膜和固定膜13上，通過濺射法沉積金屬膜后，采用光刻法及蝕刻技術(shù)來形成。或者，也可以 在信號處理部21中的層間絕緣膜和固定膜13上，通過圖案化來形成槽后，在包含該槽在內(nèi) 的層間絕緣膜及固定膜13上，通過電鍍覆蓋布線金屬膜，之后采用CMP技術(shù)，只在該槽保留 金屬膜來形成。這樣，可以采用蝕刻法或金屬鑲嵌法等半導(dǎo)體工藝來形成該GND布線(32L、 32R)。
本實施方式與上述第一實施方式相比，可以進一步減少部件數(shù)。另外，通過將輸出 布線(31L、31R)和GND布線(32L、32R)埋入單芯片化的元件內(nèi)部，能夠削減金屬線布線。因 此，能夠抑制模塊高度，減少金屬線布線所引起的寄生電容。另外，通過單芯片化，使得多個 拾音元件10LU0R共有基座部11，由此剛性得以提高，芯片的強度提高，所以能夠減少安裝 時的應(yīng)力等引起的元件的特性偏差。此外，盡管本實施方式中將拾音元件10LU0R和信號處理部21單芯片化，但不限 定于此，也可以根據(jù)需要只將拾音元件10L、IOR單芯片化，將信號處理部21作為另一部件 進行安裝。(第四實施方式)以下，參照

本發(fā)明第四實施方式的MEMS傳聲器裝置。圖4(a)是表示本 發(fā)明第四實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖4(b)表示本發(fā)明第四實施方式 的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖4(a)的IVb-IVb線對應(yīng)的截面圖，圖4(c)表示本發(fā)明 第四實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖4(c)的IVc-IVC線對應(yīng)的截面圖。本實施方式的MEMS傳聲器裝置具有更換了上述第三實施方式中的單芯片化的拾 音元件10L、10R和信號處理部21的配置的結(jié)構(gòu)。如圖4(a) (c)所示，在本實施方式的MEMS傳聲器裝置中，將上述第三實施方式 中單芯片化的拾音元件10LU0R的輸出端子沿著拾音元件10LU0R的排列方向進行配置， 信號處理部21也同樣沿著排列方向配置。通過采用這種配置，能夠使拾音元件10LU0R的 基座部11的投影面積增加，并能夠提高單芯片化的拾音元件10LU0R的強度。(第五實施方式)以下，參照

本發(fā)明第五實施方式的MEMS傳聲器裝置。圖5(a)是表示本 發(fā)明第五實施方式的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖5(b)表示本發(fā)明第五實施方式 的MEMS傳聲器裝置的結(jié)構(gòu)，是與圖5 (a)的Vb-Vb線對應(yīng)的截面圖。本實施方式的MEMS傳聲器裝置具有更換了上述第三實施方式中單芯片化的元件 的輸出端子的結(jié)構(gòu)及配置的結(jié)構(gòu)。如圖5(a)及(b)所示，在本實施方式的MEMS傳聲器裝置中，將上述第三實施方式 中單芯片化的元件的輸出端子配置在形成有信號處理部21下部的基座部11的安裝基板 41P上。并且，輸出布線43、44、電源布線45和GND布線46設(shè)置成采用硅貫通電極(TSV Through-Silicon Via)技術(shù)而形成的貫通電極。分別構(gòu)成輸出布線43、44、電源布線45和GND布線46的貫通電極，是在裸芯 片上開設(shè)的通孔中埋入銅(Cu)等金屬或多晶硅而形成的電極。本實施方式中，例如，通 過干蝕刻形成從基座部11貫通到信號處理部21中的通孔后，采用CVD(Chemical Vapor Deposition)法在通孔內(nèi)形成側(cè)壁絕緣膜，進而，采用鍍敷法在通孔內(nèi)填充了作為貫通電極 材料的銅(Cu)后，采用CMP法將表面平坦化。由此，形成貫通電極，經(jīng)由該貫通電極使安裝 基板41P和信號處理部21電連接。分別構(gòu)成輸出布線43、44、電源布線45和GND布線46的貫通電極，在安裝到安 裝基板 41P 上時，通過 ACP(Anisotropic Conductive Paste 導(dǎo)電性粘接劑)或 SBB(Stud Bump Bonding，釘頭凸點焊接)等方法與安裝基板41P直接電連接。根據(jù)本實施方式，不再需要連接多個MEMS芯片和信號處理部21的金屬線布線，能
12夠削減材料成本和組裝成本。另外，還能夠削減金屬線布線所引起的寄生電容。
本發(fā)明各實施方式的結(jié)構(gòu)有利于傳聲器裝置中部件數(shù)的減少及小型化。
權(quán)利要求
一種立體聲傳聲器裝置，包括安裝基板；安裝在所述安裝基板上的至少兩個MEMS拾音元件；以及形成在所述安裝基板上以覆蓋所述MEMS拾音元件的罩，其中，在所述安裝基板上設(shè)置有位于所述MEMS拾音元件各自的正下方的音孔，所述MEMS拾音元件共有一個背氣室，該背氣室由所述安裝基板和所述罩構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，還包括 第一輸出布線和第二輸出布線，其中所述至少兩個MEMS拾音元件包括第一 MEMS拾音元件和第二 MEMS拾音元件， 所述第一輸出布線和所述第二輸出布線分別與所述第一 MEMS拾音元件和所述第二 MEMS拾音元件相對應(yīng)并與所述安裝基板連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，其中，所述背氣室和所述音孔被安裝在所述安裝基板上的每一個所述MEMS拾音元件聲學(xué)隔罔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，其中，所述MEMS拾音元件的每一個的整個周圍設(shè)有接合材料以使所述背氣室和所述音孔被 每一個所述MEMS拾音元件聲學(xué)隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述罩由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述罩通過導(dǎo)電性粘接劑固定在所述安裝基板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述MEMS拾音元件被設(shè)置成兩對，其中一對的排列方向與另一對的排列方向正交。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述MEMS拾音元件被設(shè)置成兩對，其中一對的排列方向與另一對的排列方向正交。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述MEMS拾音元件被設(shè)置成兩對，其中一對的排列方向與另一對的排列方向正交。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，其中，所述MEMS拾音元件的每一個包括半導(dǎo)體基板、形成在所述半導(dǎo)體基板上的振動膜以 及與所述振動膜對置地形成的固定膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立體聲傳聲器裝置，其中，所述MEMS拾音元件的每一個包括半導(dǎo)體基板、形成在所述半導(dǎo)體基板上的振動膜以 及與所述振動膜對置地形成的固定膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體聲傳聲器裝置，其中，所述MEMS拾音元件的每一個包括半導(dǎo)體基板、形成在所述半導(dǎo)體基板上的振動膜以及與所述振動膜對置地形成的固定膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述振動膜的一部分由駐極體材料形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述振動膜由多晶硅構(gòu)成，所述固定膜由絕緣膜和多晶硅構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，其中，所述立體聲傳聲器裝置還包括信號處理部，該信號處理部安裝在所述安裝基板上，基 于所述MEMS拾音元件各自的輸出信號進行規(guī)定的運算處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立體聲傳聲器裝置，其中，所述信號處理部和所述MEMS拾音元件集成在1個芯片上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述信號處理部和所述安裝基板通過貫通電極相互電連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立體聲傳聲器裝置，其中， 所述信號處理部倒裝安裝在所述安裝基板上。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲傳聲器裝置，其中，每一個所述MEMS拾音元件具有單一通道，所述單一通道分別通過設(shè)置在所述MEMS拾 音元件的正下方的各所述音孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立體聲傳聲器裝置，其中，每一個所述MEMS拾音元件具有單一通道，所述單一通道分別通過設(shè)置在所述MEMS拾 音元件的正下方的各所述音孔。
全文摘要
一種立體聲傳聲器裝置，包括安裝基板和安裝在安裝基板上的至少兩個MEMS拾音元件，在安裝基板上設(shè)置有位于至少兩個MEMS拾音元件各自的正下方的音孔。
文檔編號H04R1/40GK101909229SQ20101019408
公開日2010年12月8日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者澤田龍宏 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社