KR101462375B1 - MEMS Microphone - Google Patents

MEMS Microphone Download PDF

Info

Publication number
KR101462375B1
KR101462375B1 KR20140080800A KR20140080800A KR101462375B1 KR 101462375 B1 KR101462375 B1 KR 101462375B1 KR 20140080800 A KR20140080800 A KR 20140080800A KR 20140080800 A KR20140080800 A KR 20140080800A KR 101462375 B1 KR101462375 B1 KR 101462375B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
mems microphone
mems
periphery
elliptical
Prior art date
Application number
KR20140080800A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
허신
정영도
이영화
곽준혁
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR20140080800A priority Critical patent/KR101462375B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101462375B1 publication Critical patent/KR101462375B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Abstract

The present invention relates to a microelectromechanical system (MEMS) microphone. The MEMS microphone according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of side grooves which is formed along the circumference of a membrane by a predetermined gap in-between and is recessed from the circumference of the membrane to the center; a coupling unit which is formed between adjacent side grooves to be fixed to the support unit; and a plurality of fleets formed on the coupling unit.

Description

MEMS 마이크로폰{MEMS Microphone}[0001] MEMS MICROPHONE [0002]

본 발명은 MEMS 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스트레스로 인한 멤브레인의 변형 및 잔류응력을 방지하고, 멤브레인의 강성을 줄인 MEMS 마이크로폰에 관한 것이다.
The present invention relates to a MEMS microphone, and more particularly, to a MEMS microphone that prevents strain and residual stress due to stress and reduces the rigidity of the membrane.

최근 소음 공해 피해 저감 요구에 따른 음향 측정 기술의 발전으로 3차원에서 소음원의 위치를 측정하는 기술 등에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있으며, 특히 직접적으로 음향을 측정하는 장치 자체에 대한 연구도 활발하게 이루어지고 있다. 음향 측정에 있어서 전통적으로 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰(electret condenser microphone, 이하 ECM)이 널리 사용되어 왔으나, 측정 환경의 변화 및 다양화로 인하여 ECM의 부피 때문에 원하는 위치에의 설치가 어려운 문제 등과 더불어, 현재의 음향 측정 기술에서는 다수 개의 마이크로폰을 요하는데 ECM 자체가 매우 고가의 장비이기 때문에 경제적인 문제 또한 발생한다.Recently, researches on the technique of measuring the position of the noise source in three dimensions due to the development of the acoustic measurement technique according to the demand for reducing the noise pollution damage have been variously carried out. Especially, the device itself which directly measures the sound has been actively studied ought. Electret condenser microphones (ECM) have been widely used in acoustic measurement, but due to the variation of the measurement environment and the volume of the ECM, it is difficult to install them in a desired position, Technology requires a lot of microphones, but the ECM itself is a very expensive device, which also causes economic problems.

일반적으로 MEMS(microelectromechanical system) 기반의 정전용량형 마이크로폰(capacitive microphone based on MEMS, 이하에서는 간단히 "MEMS 마이크로폰"이라고 한다)은 종래의 ECM이 가지는 근본적인 한계를 뛰어넘는 장점을 가진다. MEMS 마이크로폰에서 기계적 또는 전기적 반응을 하는 진동판은 폴리 실리콘 또는 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 등의 유전체로 이루어지는데 이는 -40℃에서 +120℃의 온도에서도 신뢰성을 가지며 습도 및 복잡한 온도 변동에도 신뢰성을 갖는다. 또한 실리콘 기판을 사용하는 MEMS 마이크로폰의 경우 260℃가 넘는 무연 표면 실장 온도에서도 견딘다. 이와 같이 높은 신뢰성을 갖고 표면 실장이 가능하다는 점은 기존의 ECM을 능가하는 점이 된다. ECM은 캔(can) 형태의 패키지만 가능하지만 MEMS 마이크로폰은 사용자의 요구에 따라 패키지가 가능한데 이는 현재 소형화, 집적화 되고 있는 마이크로폰의 응용분야에 적합하다. MEMS 마이크로폰은 진동판과 기준판 사이에 일정한 DC(Direct Current) 바이어스 전압을 인가한 상태에서 들어오는 음압에 따른 정전용량의 변화를 감지하게 된다. MEMS 마이크로폰이 대부분의 소형 ECM 보다 더 작게 제조될 수 있으며 기계적 진동이나 온도변화, 전자기장 간섭에 덜 민감하다. 이러한 유리한 특성으로 보청기나 전자 청진기뿐만 아니라 휴대폰, 그리고 노트북 컴퓨터, 캠코더, 디지털 카메라 등 음성 입력이 있는 기기에서 사용이 증가되고 있다.In general, MEMS (microelectromechanical system) based capacitive microphone based on MEMS (simply referred to as "MEMS microphone" hereinafter) has an advantage over the fundamental limitation of conventional ECM. MEMS microphones are mechanically or electrically biased dielectrics such as polysilicon, silicon nitride, and silicon oxide, which have reliability at temperatures of -40 ° C to + 120 ° C and are reliable for humidity and complex temperature variations. In addition, MEMS microphones using silicon substrates can withstand lead-free surface mounting temperatures above 260 ° C. This high reliability and surface mountability surpasses the existing ECM. Although ECM is only available in can-type packages, MEMS microphones can be packaged to meet the needs of the user, which is suitable for the application of microphones that are currently compact and integrated. The MEMS microphone senses the change in capacitance due to the incoming sound pressure while applying a constant direct current (DC) bias voltage between the diaphragm and the reference plate. MEMS microphones can be made smaller than most smaller ECMs and are less sensitive to mechanical vibration, temperature changes, and electromagnetic interference. These favorable characteristics are increasingly used in devices such as mobile phones, notebook computers, camcorders, and digital cameras as well as hearing aids and electronic stethoscopes.

도 1에는 종래의 기술에 따른 MEMS 마이크로폰(이하 마이크로폰)의 단면도가 도시되어 있다.1 is a cross-sectional view of a conventional MEMS microphone (hereinafter referred to as a microphone).

도시된 바와 같이 종래의 마이크로폰은 기판(21) 위에 형성되는 백플레이트(27)와, 기판(21) 상에 백플레이트(27)를 둘러싸는 형태로 형성되는 절연층(22, 25)과, 백플레이트(27) 상에 일정간격 이격되어 형성되는 멤브레인(26)과, 멤브레인(26)을 기판(21)에 연결하는 멤브레인 지지부(23) 및 멤브레인(26)과 멤브레인 지지부(23) 사이에 2중 스프링 구조로 형성되는 완충부(24a~24d)를 포함하여 이루어진다. As shown in the drawing, a conventional microphone includes a back plate 27 formed on a substrate 21, insulating layers 22 and 25 formed on the substrate 21 so as to surround the back plate 27, A membrane 26 formed to be spaced apart from the plate 27 at a predetermined interval and a membrane support 23 connecting the membrane 26 to the substrate 21 and a membrane support 26 connected between the membrane 26 and the membrane support 23, And buffer portions 24a to 24d formed in a spring structure.

상술된 바와 같이 종래의 마이크로폰은 멤브레인의 강성을 낮추어 마이크로폰의 감도를 높이기 위해 2단 스프링을 이용하였으며, 이에 따라 멤브레인의 잔류 응력을 줄이고, 멤브레인의 변형을 방지한 기술이 공지된 바 있다. As described above, in the conventional microphone, a two-stage spring is used to lower the rigidity of the membrane to increase the sensitivity of the microphone, thereby reducing the residual stress of the membrane and preventing deformation of the membrane.

그러나 상술한 종래의 마이크로폰의 경우 기판, 절연층, 백플레이트 및 멤브레인과 같은 기본 구성 이외에 복수의 스프링이 추가 구성되기 때문에 마이크로폰을 제작함에 있어 공정이 복잡하고 생산 시간 및 비용이 증가하는 문제가 있었다.
However, in the case of the above-described conventional microphone, since a plurality of springs are additionally provided in addition to basic components such as a substrate, an insulating layer, a back plate, and a membrane, there is a problem in that a process is complicated and production time and cost are increased.

한국공개특허 제10-2012-0107761호(2014.04.04. 공개)Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0107761 (published April 4, 2014)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 멤브레인 지지부에 결합되는 멤브레인의 둘레를 따라 일정 간격으로 홈을 형성하고, 홈과 홈 사이의 결합부가 멤브레인 지지부에 결합되는 MEMS 마이크로폰을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a membrane support structure, which has grooves formed at regular intervals along the circumference of a membrane, And a MEMS microphone.

특히 결합부에는 멤브레인의 둘레방향을 따라 복수개의 주름을 형성하여 멤브레인의 강성을 낮춘 MEMS 마이크로폰을 제공함에 있다.
In particular, the present invention provides a MEMS microphone in which a plurality of wrinkles are formed along the circumferential direction of the membrane to reduce the stiffness of the membrane.

본 발명의 MEMS 마이크로폰은, 중심에 음향 챔버가 형성되는 기판과, 상기 음향 챔버의 상측에 일정거리 이격 배치되는 멤브레인과, 상기 기판의 상측 둘레면에 형성되며 상기 멤브레인의 둘레부와 결합되어 상기 멤브레인을 상기 기판에 고정하는 지지부와, 상기 음향 챔버 상부를 덮도록 상기 멤브레인 하부에 배치되며 통공 형태로 전면에 걸쳐 배치되는 다수 개의 음향홀이 형성되는 백플레이트를 포함하여 이루어지는 MEMS 마이크로폰에 있어서, 상기 MEMS 마이크로폰은, 상기 멤브레인의 둘레부를 따라 일정거리 이격 형성되며, 상기 멤브레인의 둘레에서 중심으로 함몰 형성된 복수 개의 사이드홈; 및 상기 사이드홈과 이웃하는 사이드홈 사이에 형성되어 상기 지지부에 고정되는 체결부; 를 포함한다.The MEMS microphone of the present invention includes a substrate on which an acoustic chamber is formed at a center, a membrane disposed at a predetermined distance above the acoustic chamber, a membrane formed on an upper circumferential surface of the substrate, And a back plate disposed under the membrane to cover the upper portion of the acoustic chamber and having a plurality of acoustical holes arranged in a through hole, the MEMS microphone comprising: The microphone includes a plurality of side grooves spaced apart along the periphery of the membrane, the plurality of side grooves being recessed from the periphery of the membrane, And a fastening portion formed between the side groove and the adjacent side groove and fixed to the supporting portion. .

이때, 상기 멤브레인은, 상기 체결부 상에 형성된 단수 또는 복수의 플리트(pleat); 를 포함한다.At this time, the membrane may include a single or a plurality of pleats formed on the fastening portion; .

또한, 상기 멤브레인은 원형 또는 타원형으로 이루어지며, 상기 플리트는, 상기 멤브레인의 원주 방향을 따라 형성된다.In addition, the membrane is circular or elliptical, and the fleece is formed along the circumferential direction of the membrane.

다른 실시 예로, 상기 멤브레인은 원형 또는 타원형으로 이루어지며, 상기 플리트는, 상기 멤브레인의 원주 방향과 일정각도 기울어지게 형성된다.In another embodiment, the membrane is circular or elliptical, and the pleats are formed at an angle to the circumferential direction of the membrane.

또한, 상기 사이드홈은, 반구형 또는 반타원형으로 이루어진다.Further, the side grooves are hemispherical or semi-elliptical.

또한, 상기 플리트는, 상기 체결부의 끝단에서 상기 멤브레인의 둘레에서 중심 방향 내측으로 일정거리 이격되어 형성되며, 상기 사이드홈은, 반구형 또는 반타원형으로 이루어지되, 상기 체결부의 끝단에서 상기 플리트가 형성되는 구간까지는 직선으로 이루어진 직선부; 를 포함한다.The fleece may be formed at a predetermined distance from the periphery of the membrane at an end of the fastening portion and inward in the center direction, and the side groove may be hemispherical or semi-elliptical. The pleat may be formed at an end of the fastening portion A straight line portion formed by a straight line up to the section; .

아울러, 상기 사이드홈은, 복수 개가 상기 멤브레인의 둘레를 따라 방사상으로 배치되며, 홀수 개가 형성된다.
In addition, a plurality of the side grooves are radially arranged along the circumference of the membrane, and an odd number of the side grooves is formed.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 MEMS 마이크로폰은 상술한 멤브레인 형상 및 결합구조를 통해 멤브레인의 잔류응력을 감소시키며, 스트레스에 의한 변형을 방지하고 멤브레인의 강성을 낮추어 음압에 대한 멤브레인의 감도가 향상되고 내구성이 향상된 효과가 있다. The MEMS microphone of the present invention having the above-described structure reduces the residual stress of the membrane through the membrane shape and the coupling structure described above, prevents deformation due to stress and lowers the rigidity of the membrane to improve the sensitivity of the membrane to negative pressure The durability is improved.

특히 마이크로폰의 기본 구성만으로 상기 효과를 달성하여 기존 기술 대비 작업 공정이 간소화되기 때문에 제작비용 및 시간이 절감되어 대량 생산이 용이한 장점이 있다.
Particularly, since the above-mentioned effect is achieved only by the basic configuration of the microphone, the work process is simplified compared with the existing technology, so that the manufacturing cost and time are reduced, and mass production is facilitated.

도 1은 종래의 MEMS 마이크로폰 단면도
도 2는 본 발명의 MEMS 마이크로폰 평면도
도 3은 본 발명의 MEMS 마이크로폰 단면도 (도 2의 AA' 단면도)
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 멤브레인 평면도
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 멤브레인 평면도1 is a cross-sectional view of a conventional MEMS microphone
2 is a plan view of a MEMS microphone of the present invention
3 is a sectional view of the MEMS microphone of the present invention (sectional view taken along line AA 'in FIG. 2)
4 is a plan view of the membrane according to the first embodiment of the present invention.
5 is a plan view of the membrane according to the second embodiment of the present invention.

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 MEMS 마이크로폰(이하, 마이크로폰)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a MEMS microphone (hereinafter referred to as a microphone) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로폰(100)의 평면도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 마이크로폰(100)의 단면도(도 2의 AA' 단면도)가 도시되어 있다. 마이크로폰(100)은 통상의 1칩형 MEMS 마이크로폰을 기본 베이스로 하여 구성되어 있으며, 따라서 마이크로폰(100)은, 중심부에 음향 챔버가 형성되는 기판(110), 기판(110)의 상측에 배치된 제1 절연층(130), 제1 절연층(130)의 상측에 배치된 백플레이트(140), 백플레이트(140)의 상측에 배치된 제2 절연층(150), 제2 절연층(150)의 상측에 배치된 지지부(160) 및 지지부(160)에 결합되는 멤브레인(170, 180)을 포함한다. 이하 각부에 대하여 상세히 설명한다.
FIG. 2 is a plan view of a microphone 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view (taken along line AA 'in FIG. 2) of a microphone 100 according to an embodiment of the present invention have. The microphone 100 includes a substrate 110 on which an acoustic chamber is formed at a central portion thereof, a first substrate 110 disposed on the upper side of the substrate 110, A back plate 140 disposed on the upper side of the first insulating layer 130, a second insulating layer 150 disposed on the upper side of the back plate 140, And a membrane 170 coupled to the supporter 160 and the supporter 160 disposed on the upper side. Hereinafter, each part will be described in detail.

멤브레인(170, 180)은 상기 음향 챔버 상부를 덮도록 최외측에 배치된다. 멤브레인(170, 180)이 최외측에 배치되면, 음압의 영향을 보다 잘 수용할 수 있게 된다. 멤브레인(170, 180)은 기판(110)에서 상측으로 이격 배치되어 기판(110)과 멤브레인(170, 180) 사이에 공간이 형성되도록 둘레부가 지지부(160)에 결합되어 기판(110)에 고정된다. 이와 같이 상기 멤브레인(170, 180)이 상기 기판(120)에 최소한의 고정만 이루어져 거의 프리 플로팅 상태가 됨으로써, 음향 측정 감도를 크게 향상시킬 수 있다. Membranes 170 and 180 are disposed outermost to cover the top of the acoustic chamber. When the membranes 170, 180 are disposed outermost, the influence of negative pressure can be better accommodated. The membranes 170 and 180 are spaced upward from the substrate 110 and are connected to the supporting portion 160 and fixed to the substrate 110 such that a space is formed between the substrate 110 and the membranes 170 and 180 . As described above, the membranes 170 and 180 are only minimally fixed to the substrate 120 to be in a substantially free floating state, thereby greatly improving the acoustic measurement sensitivity.

백플레이트(140)는 통공 형태로 전면에 걸쳐 배치되는 다수 개의 음향홀이 형성된 플레이트 형태로 형성된다. 백플레이트(140)는, 음향 챔버 상부를 덮도록 배치되되 멤브레인(170, 180) 하부에 구비된다. 백플레이트(140)가 멤브레인(170, 180)의 하부에 구비되도록 구조가 개선됨으로써, 종래에 최외측에 배치되는 백플레이트가 도핑된 폴리실리콘과 질화규소(SiNx) 등과 같은 실리콘 재질을 사용하였던 것과는 달리 금속 재질을 사용할 수 있게 된다. 또한 종래에는 백플레이트(140)의 두께를 늘리는 것이 공정상의 한계로 인하여 제한이 있었지만, 본 발명의 개선된 구조 및 (금속 재질로의) 대체된 재질에 따르면, 멤브레인(170, 180) 하부에 후공정을 가하는 것이 보다 용이해짐으로써 백플레이트(140)의 두께를 종래보다 보다 두껍게 하는 것이 가능하다. 상술한 바와 같이 상기 백플레이트(140)가 금속 재질로 이루어짐으로써 전기도금(electroplating)을 수행함으로써 종래에 비해 훨씬 상기 백플레이트(140)를 두껍게 만들 수 있다. 또한, 백플레이트(140)를 금속 재질로 형성함으로써 종래에 비해 훨씬 저렴한 재질을 사용할 수 있게 되며, 이에 따라 제품 가격을 더욱 저감할 수 있는 경제적 효과 또한 동시에 거둘 수 있다.The back plate 140 is formed in the form of a plate having a plurality of acoustical holes arranged in the form of a through hole. The back plate 140 is disposed below the membranes 170 and 180 so as to cover the upper portion of the acoustic chamber. The structure of the back plate 140 is improved so that the back plate 140 is provided under the membranes 170 and 180 so that the back plate disposed at the outermost side of the back plate is made of a silicon material such as doped polysilicon and silicon nitride A metal material can be used. In addition, according to the improved structure of the present invention and the material to be replaced (with a metal material), there has been a problem in that the thickness of the back plate 140 is increased It is possible to make the thickness of the back plate 140 thicker than in the prior art. As described above, since the back plate 140 is made of a metal material, electroplating can be performed to make the back plate 140 thicker than in the prior art. In addition, by forming the back plate 140 from a metal material, it is possible to use a much less expensive material than the conventional one, and thus it is possible to reduce the price of the product economically.

백플레이트(140)의 하측에는 기판(110)과의 절연을 위한 제1 절연층(130)이 형성되며, 백플레이트(140)의 상측에는 기판(110)과의 절연을 위한 제2 절연층(150)이 형성될 수 있다. A first insulation layer 130 for insulation with the substrate 110 is formed below the back plate 140 and a second insulation layer 130 for insulation with the substrate 110 is formed on the back plate 140 150 may be formed.

제2 절연층(150)의 상측에는 기판(110)의 둘레부를 따라 상측으로 연장 형성된 지지부(160)가 구비된다. 지지부(160)는 두께가 있는 환형으로 이루어지며, 지지부(160)의 내면에 멤브레인(170, 180)의 둘레면이 결합되어 멤브레인(170, 180)을 기판(110)에 고정시키도록 구성될 수 있다. A supporting portion 160 extending upward along the periphery of the substrate 110 is provided on the second insulating layer 150. The support 160 is annular in thickness and may be configured to couple the peripheral surfaces of the membranes 170 and 180 to the inner surface of the support 160 to secure the membranes 170 and 180 to the substrate 110 have.

이때 본 발명의 마이크로폰(100)은 멤브레인(170, 180)의 형상 및 멤브레인(170, 180)의 형상에 따른 지지부(160)와의 결합 구조에 따라 멤브레인(170, 180)의 잔류응력을 감소시키며, 스트레스에 의한 변형을 방지하고 멤브레인(170, 180)의 강성을 낮추어 음압에 대한 멤브레인(170, 180)의 감도가 향상되고 내구성이 향상된 효과를 이끌어낼 수 있는 바, 이하 멤브레인(170, 180)의 세부 형상 및 구조에 대하여 실시 예를 통해 상세히 설명한다.
At this time, the microphone 100 of the present invention reduces the residual stress of the membranes 170 and 180 according to the shape of the membranes 170 and 180 and the structure of the supports 160 and 160 depending on the shapes of the membranes 170 and 180, It is possible to prevent deformation due to stress and lower the rigidity of the membranes 170 and 180 to improve the sensitivity of the membranes 170 and 180 to the negative pressure and to improve the durability of the membranes 170 and 180. Hereinafter, Detailed shapes and structures will be described in detail by way of examples.

- 실시 예 1 (반구형 사이드홈)Example 1 (hemispherical side groove)

도 4에는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 멤브레인(170)의 평면도 및 부분확대도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 멤브레인(170)은 원형의 박막 형태로 구성될 수 있다. 멤브레인(170)은 지지부(160)와의 결합을 위한 체결부(171)가 멤브레인(170)의 둘레를 따라 형성된다. 멤브레인(170)은 체결부(171)의 형성을 위해 멤브레인(170)의 둘레를 따라 사이드홈(172)이 형성될 수 있다. 사이드홈(172)은 복수 개가 멤브레인(170)의 둘레부를 따라 이격 형성된다. 사이드홈(172)은 멤브레인(170)의 반경 방향 중심으로 함몰 형성되며, 사이드홈(172)의 둘레에 형성된 사이드라인(172a)의 형상은 반원 또는 반타원형일 수 있다. 사이드라인(172a)이 반원형으로 형성됨에 따라 사이드홈(172)의 가공이 용이한 장점이 있다.Figure 4 shows a top view and partial enlarged view of a membrane 170 according to a first embodiment of the present invention. As shown, the membrane 170 may be configured in the form of a circular thin film. The membrane 170 is formed along the periphery of the membrane 170 with a fastening portion 171 for engagement with the support portion 160. The membrane 170 may be formed with a side groove 172 along the periphery of the membrane 170 to form the fastening portion 171. A plurality of side grooves 172 are formed along the periphery of the membrane 170. The side grooves 172 are formed in the radial center of the membrane 170 and the side lines 172 formed around the side grooves 172 may be semicircular or semi-elliptical. Since the side line 172a is formed in a semi-circular shape, the side groove 172 can be easily processed.

상기와 같은 사이드홈(172)의 구성을 통해 사이드홈(172)과 이웃하는 사이드홈 사이에 체결부(171)가 형성되며, 멤브레인(170)은 둘레면 전체가 아닌 체결부(171) 만으로 지지부(160)에 결합되도록 구성될 수 있다. 이때 사이드홈(172)은 멤브레인(170)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치될 수 있으며, 그 수는 홀수 개가 형성될 수 있다. 이는 체결부(171)가 방사상으로 형성되도록 하여 멤브레인(172)의 불규칙한 진동을 방지하고, 체결부(171)가 서로 대칭으로 형성되지 않도록 하여 잔류 응력을 최소화하기 위함이다. The fastening portions 171 are formed between the side grooves 172 and the adjacent side grooves through the structure of the side grooves 172 as described above and the membrane 170 is supported only by the fastening portions 171, (Not shown). At this time, the side grooves 172 may be radially arranged along the circumferential direction of the membrane 170, and an odd number of the side grooves 172 may be formed. This is to prevent irregular vibration of the membrane 172 by causing the fastening portion 171 to be radially formed and minimize the residual stress by preventing the fastening portions 171 from being formed symmetrically with respect to each other.

또한 체결부(171) 상에는 주름 형태의 플리트(175)를 형성하여 잔류 응력 방지 효과를 극대화 하고 멤브레인(170)의 스트레스에 따른 변형 및 멤브레인의 감도를 향상시켰다. 플리트(175)는 도시된 바와 같이 원주방향을 따라 형성될 수도 있고, 원주방향에 일정각도의 기울기를 갖도록 형성될 수도 있다. 플리트(175)가 원주방향에 일정각도의 기울기 갖게 형성될 경우 멤브레인(170)에 진동 발생 시 플리트(175)에 의해 멤브레인(170)이 미세하게 회전하도록 구성되어 멤브레인(170)의 변위가 증가함에 따라 멤브레인의 감도 향상 효과가 극대화 될 수 있도록 하였다.
In addition, a pleated 175 in the form of a wrinkle is formed on the fastening portion 171 to maximize the effect of preventing residual stress and to improve the strain of the membrane 170 and the sensitivity of the membrane. The pleats 175 may be formed along the circumferential direction as shown or may be formed to have a slope at a certain angle in the circumferential direction. When the pleats 175 are formed to have a certain angle of inclination in the circumferential direction, the membrane 170 is finely rotated by the pleats 175 at the time of vibration generation to increase the displacement of the membrane 170 So that the effect of improving the sensitivity of the membrane can be maximized.

- 실시 예 2 (직선형 체결부)- Example 2 (Straight fastening part)

도 5에는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 멤브레인(180)의 평면도 및 부분확대도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 멤브레인(180)은 원형의 박막 형태로 구성될 수 있다. 멤브레인(180)은 지지부(160)와의 결합을 위한 체결부(181)가 멤브레인(180)의 둘레를 따라 형성된다. 멤브레인(180)은 체결부(181)의 형성을 위해 멤브레인(180)의 둘레를 따라 사이드홈(182)이 형성될 수 있다. 사이드홈(182)은 복수 개가 멤브레인(180)의 둘레부를 따라 이격 형성된다. 사이드홈(182)은 멤브레인(180)의 반경 방향 중심으로 함몰 형성되며, 사이드홈(182)의 둘레에 형성된 사이드라인(182a)의 형상은 반원 또는 반타원형일 수 있다. 5 shows a top view and partial enlarged view of a membrane 180 according to a second embodiment of the present invention. As shown, the membrane 180 may be configured in the form of a circular thin film. The membrane 180 is formed along the periphery of the membrane 180 with a fastening portion 181 for engagement with the support portion 160. The membrane 180 may be formed with side grooves 182 along the circumference of the membrane 180 for forming the fastening portions 181. A plurality of side grooves 182 are formed along the periphery of the membrane 180. The side groove 182 may be recessed at the radial center of the membrane 180 and the side line 182a formed around the side groove 182 may be semicircular or semi-elliptical.

상기와 같은 사이드홈(182)의 구성을 통해 사이드홈(182)과 이웃하는 사이드홈 사이에 체결부(181)가 형성되며, 멤브레인(180)은 둘레면 전체가 아닌 체결부(181) 만으로 지지부(180)에 결합되도록 구성될 수 있다. 이때 사이드홈(182)은 멤브레인(180)의 원주 방향을 따라 방사상으로 배치될 수 있으며, 그 수는 홀수 개가 형성될 수 있다. 이는 체결부(181)가 방사상으로 형성되도록 하여 멤브레인(182)의 불규칙한 진동을 방지하고, 체결부(181)가 서로 대칭으로 형성되지 않도록 하여 잔류 응력을 최소화하기 위함이다. A coupling portion 181 is formed between the side groove 182 and the adjacent side groove through the construction of the side groove 182 as described above. The membrane 180 is supported only by the coupling portion 181, (Not shown). At this time, the side grooves 182 may be radially arranged along the circumferential direction of the membrane 180, and the number of the side grooves 182 may be an odd number. This is to prevent the irregular vibration of the membrane 182 by forming the fastening portions 181 radially and minimize the residual stress by preventing the fastening portions 181 from being formed symmetrically with each other.

또한 체결부(181) 상에는 주름 형태의 플리트(185)를 형성하여 잔류 응력 방지 효과를 극대화 하고 멤브레인(180)의 스트레스에 따른 변형 및 멤브레인의 감도를 향상시켰다. 플리트(185)는 체결부(181)의 끝단에서 반경 방향 중심으로 일정거리 이격되어 형성된다. 이때 체결부(181)의 끝단 양측에서 플리트(185)까지의 구간은 직선으로 이루어진 직선부(183)가 형성될 수 있다. 직선부(183)의 양측이 직선으로 이루어짐에 따라 직선부(183)의 변위가 일정하게 발생되며, 이에 상술된 제1 실시 예보다 음압 발생 시 멤브레인(180)의 진폭 오차를 최소화하여 멤브레인의 감도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, wrinkle-like pleats 185 are formed on the fastening portions 181 to maximize the effect of preventing residual stress and to improve the deformation of the membrane 180 and the sensitivity of the membrane. The pleat 185 is formed at a predetermined distance from the end of the fastening portion 181 in the radial direction. At this time, a straight line portion 183 formed by straight lines from the both ends of the fastening portion 181 to the pleats 185 may be formed. The displacement of the linear portion 183 is constantly generated as the both sides of the linear portion 183 are formed in a straight line and the amplitude error of the membrane 180 is minimized when the negative pressure is generated as compared with the first embodiment described above, Can be further improved.

- 실시 예 3 (경사형 플리트)Example 3 (sloped pleat)

도 6에는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 멤브레인(190)의 평면도 및 부분확대도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 멤브레인(190)은 체결부(191), 사이드홈(192), 사이드라인(192a), 직선부(193) 및 플리트(195)를 포함한다. 본 발명의 제3 실시 예의 멤브레인(190)의 상술된 기본 구성은 제2 실시 예의 멤브레인(180)과 유사함에 따라 상세 설명은 생략하며, 플리트(195)의 구성만 상이함에 따라 이하 플리트(195)의 구성에 대하여 상세히 설명한다.FIG. 6 is a top view and partial enlarged view of a membrane 190 according to a third embodiment of the present invention. As shown, the membrane 190 includes a fastening portion 191, a side groove 192, a side line 192a, a straight line portion 193, and a pleat 195. Since the above-described basic configuration of the membrane 190 of the third embodiment of the present invention is similar to that of the membrane 180 of the second embodiment, a detailed description thereof is omitted, Will be described in detail.

플리트(195)는 도시된 바와 같이 멤브레인(190)의 원주방향에 일정각도의 기울기를 갖도록 형성될 수도 있다. 플리트(195)가 원주방향에 일정각도의 기울기 갖게 형성될 경우 멤브레인(190)에 진동 발생 시 플리트(195)에 의해 멤브레인(190)이 미세하게 회전하도록 구성되어 멤브레인(190)의 변위가 증가함에 따라 상술된 제1 및 제2 실시예보다 멤브레인의 감도 향상 효과가 극대화 될 수 있도록 하였다.
The pleats 195 may be formed to have a certain angle of inclination in the circumferential direction of the membrane 190 as shown. When the pleats 195 are formed to have a certain angle of inclination in the circumferential direction, the membranes 190 are configured to be slightly rotated by the pleats 195 in the vibration generating occasion, so that the displacement of the membrane 190 is increased So that the effect of improving the sensitivity of the membrane can be maximized as compared with the first and second embodiments described above.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
The technical idea should not be construed as being limited to the above-described embodiment of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, such modifications and changes are within the scope of protection of the present invention as long as it is obvious to those skilled in the art.

100 : MEMS 마이크로폰
110 : 기판
130 : 제1 절연층
140 : 백플레이트
150 : 제2 절연층
160 : 지지부
170, 180, 190 : 멤브레인 171, 181, 191 : 체결부
172, 182, 192 : 사이드홈 172a, 182a, 192a : 사이드라인
175, 185, 195 : 플리트 183, 193 : 직선부100: MEMS microphone
110: substrate
130: first insulating layer
140: back plate
150: second insulating layer
160: Support
170, 180, 190: Membranes 171, 181, 191:
172, 182, 192: side grooves 172a, 182a, 192a: side lines
175, 185, 195: fleece 183, 193:

Claims (7)

중심에 음향 챔버가 형성되는 기판과, 상기 음향 챔버의 상측에 일정거리 이격 배치되는 멤브레인과, 상기 기판의 상측 둘레면에 형성되며 상기 멤브레인의 둘레부와 결합되어 상기 멤브레인을 상기 기판에 고정하는 지지부와, 상기 음향 챔버 상부를 덮도록 상기 멤브레인 하부에 배치되며 통공 형태로 전면에 걸쳐 배치되는 다수 개의 음향홀이 형성되는 백플레이트를 포함하여 이루어지는 MEMS 마이크로폰에 있어서,
상기 MEMS 마이크로폰은,
상기 멤브레인의 둘레부를 따라 일정거리 이격 형성되며, 상기 멤브레인의 둘레에서 중심으로 함몰 형성된 복수 개의 사이드홈;
상기 사이드홈과 이웃하는 사이드홈 사이에 형성되어 상기 지지부에 고정되는 체결부; 및
상기 체결부 상에 형성된 단수 또는 복수의 플리트;
를 포함하는, MEMS 마이크로폰.
A membrane disposed at an upper side of the acoustic chamber and spaced apart from the acoustic chamber by a predetermined distance; a support member formed on an upper circumferential surface of the substrate and coupled to the periphery of the membrane to fix the membrane to the substrate; And a back plate disposed at a lower portion of the membrane to cover the upper portion of the acoustic chamber and having a plurality of acoustical holes disposed in the form of a hole in a front surface thereof, the MEMS microphone comprising:
The MEMS microphone includes:
A plurality of side grooves spaced apart along the periphery of the membrane, the plurality of side grooves being recessed from the periphery of the membrane;
A fastening portion formed between the side groove and the adjacent side groove and fixed to the supporting portion; And
One or more pleats formed on the fastening portion;
And a MEMS microphone.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 멤브레인은 원형 또는 타원형으로 이루어지며,
상기 플리트는,
상기 멤브레인의 원주 방향을 따라 형성된, MEMS 마이크로폰.
The method according to claim 1,
The membrane is circular or elliptical,
The fleece,
The MEMS microphone being formed along the circumferential direction of the membrane.
제 1항에 있어서,
상기 멤브레인은 원형 또는 타원형으로 이루어지며,
상기 플리트는,
상기 멤브레인의 원주 방향과 일정각도 기울어지게 형성된, MEMS 마이크로폰.
The method according to claim 1,
The membrane is circular or elliptical,
The fleece,
The MEMS microphone being inclined at an angle with the circumferential direction of the membrane.
제 1항에 있어서,
상기 사이드홈은,
반구형 또는 반타원형으로 이루어진, MEMS 마이크로폰.
The method according to claim 1,
The side-
A MEMS microphone consisting of hemispherical or semi-elliptical.
제 1항에 있어서,
상기 플리트는, 상기 체결부의 끝단에서 상기 멤브레인의 둘레에서 중심 방향 내측으로 일정거리 이격되어 형성되며,
상기 사이드홈은, 반구형 또는 반타원형으로 이루어지되, 상기 체결부의 끝단에서 상기 플리트가 형성되는 구간까지는 직선으로 이루어진, MEMS 마이크로폰.
The method according to claim 1,
Wherein the fleece is formed at a predetermined distance from a periphery of the membrane at an end of the fastening portion,
Wherein the side grooves are hemispherical or semi-elliptical, and the straight line extends from an end of the fastening portion to a section where the pleats are formed.
제 1항에 있어서,
상기 사이드홈은,
복수 개가 상기 멤브레인의 둘레를 따라 방사상으로 배치되며, 홀수 개가 형성되는, MEMS 마이크로폰.The method according to claim 1,
The side-
A plurality of MEMS microphones are disposed radially along the perimeter of the membrane, and an odd number of MEMS microphones are formed.
KR20140080800A 2014-06-30 2014-06-30 MEMS Microphone KR101462375B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140080800A KR101462375B1 (en) 2014-06-30 2014-06-30 MEMS Microphone

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140080800A KR101462375B1 (en) 2014-06-30 2014-06-30 MEMS Microphone

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101462375B1 true KR101462375B1 (en) 2014-11-17

Family

ID=52290701

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20140080800A KR101462375B1 (en) 2014-06-30 2014-06-30 MEMS Microphone

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101462375B1 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9503823B2 (en) 2014-12-24 2016-11-22 Infineon Technologies Ag Capacitive microphone with insulated conductive plate
KR20170121956A (en) * 2016-04-26 2017-11-03 주식회사 동부하이텍 MEMS microphone and method of manufacturing the same
KR20180067400A (en) 2017-08-08 2018-06-20 (주)다빛센스 Mems acoustic sensor
WO2018199554A1 (en) * 2017-04-27 2018-11-01 (주)글로벌센싱테크놀로지 Microphone having rigid backplate structure and method for manufacturing same
US10158949B2 (en) 2016-04-26 2018-12-18 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
CN109195075A (en) * 2018-11-29 2019-01-11 华景科技无锡有限公司 A kind of microphone diaphragm and microphone
US10412504B2 (en) 2016-04-26 2019-09-10 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10544038B2 (en) 2017-08-09 2020-01-28 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10681472B2 (en) 2017-09-11 2020-06-09 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10735867B2 (en) 2017-09-11 2020-08-04 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10735866B2 (en) 2017-09-11 2020-08-04 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10785557B2 (en) 2016-06-13 2020-09-22 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10993041B2 (en) 2017-08-09 2021-04-27 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09508777A (en) * 1994-08-12 1997-09-02 ザ チャールズ スターク ドレイパー ラボラトリー インク Acoustic transducer with improved low frequency response
JP2002223499A (en) * 2001-01-29 2002-08-09 Seiko Epson Corp Condenser microphone and its manufacturing method and sound input device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09508777A (en) * 1994-08-12 1997-09-02 ザ チャールズ スターク ドレイパー ラボラトリー インク Acoustic transducer with improved low frequency response
JP2002223499A (en) * 2001-01-29 2002-08-09 Seiko Epson Corp Condenser microphone and its manufacturing method and sound input device

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015122781B4 (en) 2014-12-24 2021-09-23 Infineon Technologies Ag Condenser microphone with insulated conductive plate
KR101736633B1 (en) * 2014-12-24 2017-05-16 인피니언 테크놀로지스 아게 Capacitive microphone with insulated conductive plate
US9503823B2 (en) 2014-12-24 2016-11-22 Infineon Technologies Ag Capacitive microphone with insulated conductive plate
US10412504B2 (en) 2016-04-26 2019-09-10 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
KR101906665B1 (en) * 2016-04-26 2018-10-10 주식회사 디비하이텍 MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10158952B2 (en) 2016-04-26 2018-12-18 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10158949B2 (en) 2016-04-26 2018-12-18 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
KR20170121956A (en) * 2016-04-26 2017-11-03 주식회사 동부하이텍 MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10785557B2 (en) 2016-06-13 2020-09-22 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
WO2018199554A1 (en) * 2017-04-27 2018-11-01 (주)글로벌센싱테크놀로지 Microphone having rigid backplate structure and method for manufacturing same
KR20180067400A (en) 2017-08-08 2018-06-20 (주)다빛센스 Mems acoustic sensor
US10544038B2 (en) 2017-08-09 2020-01-28 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10993041B2 (en) 2017-08-09 2021-04-27 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10735867B2 (en) 2017-09-11 2020-08-04 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10735866B2 (en) 2017-09-11 2020-08-04 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10681472B2 (en) 2017-09-11 2020-06-09 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
CN109195075A (en) * 2018-11-29 2019-01-11 华景科技无锡有限公司 A kind of microphone diaphragm and microphone
CN109195075B (en) * 2018-11-29 2024-04-12 华景科技无锡有限公司 Microphone vibrating diaphragm and microphone

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101462375B1 (en) MEMS Microphone
US10433068B2 (en) MEMS acoustic transducer with combfingered electrodes and corresponding manufacturing process
US20150041930A1 (en) Acoustic transducer
JP6237978B2 (en) Capacitive sensor, acoustic sensor and microphone
CN110267185B (en) Piezoelectric type and capacitance type combined MEMS microphone
US9264814B2 (en) Microphone
US20150110309A1 (en) Acoustic transducer and package module including the same
US9374644B2 (en) Acoustic transducer and microphone
US10312427B2 (en) Piezoelectric device
US9439002B2 (en) Integrated package forming wide sense gap micro electro-mechanical system microphone and methodologies for fabricating the same
US11057715B2 (en) Piezoelectric microphone
CN210927933U (en) Electret bone conduction microphone
CN105744453A (en) Capacitive Microphone With Insulated Conductive Plate
JP2008085507A (en) Acoustic sensor, and sound module with acoustic sensor
KR20160001453A (en) Microphone
US11459230B2 (en) MEMS microphone
US20110235829A1 (en) Diaphragm and silicon condenser microphone using same
CN114449424A (en) MEMS device with barrier layer
KR101496817B1 (en) Acoustic Transducer
JP6606439B2 (en) MEMS element
EP4037336A1 (en) Mems chip and electronic device
KR101816257B1 (en) Mems acoustic sensor
CN216752082U (en) MEMS microphone chip
CN209355951U (en) A kind of capacitance sensor
US10730747B2 (en) MEMS devices and processes

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 4