KR100415290B1

KR100415290B1 - 초박형 단일 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰

Info

Publication number: KR100415290B1
Application number: KR10-2001-0044792A
Authority: KR
Inventors: 조금행; 김정민
Original assignee: 주식회사 비에스이
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2004-01-16
Also published as: KR20030010042A

Abstract

본 발명은 일정 방향으로 입사되는 음만을 큰 출력으로 재생시키며 일정 방향 이외의 음은 감쇠 출력시키는 단일 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 초박형으로 구현 제조할 수 있는 제품 구조 및 부품 재질, 공정 개선에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 마이크로폰은 케이스에 안착된 다이어프램과 일렉트릿이 스페이서에 의해 형성된 미소공간을 사이에 두고 마주하고 있고, 상기 일렉트릿이 절연링에 의해 케이스와 절연되도록 된 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 있어서, 일렉트릿 후면에 밀착되고, 절연링에 의해 케이스와 절연되며, 극링에 의해 지지됨과 아울러 PCB와 전기적으로 접속되는, 높이 2.7mm 이하의 동분말 위상지연필터를 포함한다. 따라서 본 발명에 따르면 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 크기를 소형화시킬 수 있으며, 기존의 수지 위상지연필터의 문제점인 고온 고습환경 하에서의 수지 변형에 의한 제품 신뢰도를 현저히 개선할 수 있고, 종래에서 적용되던 수지 위상지연필터의 구조물 삽입 공정을 동분말 위상지연 필터의 적층 삽입 공정으로 변경함으로써 연속 공정의 진행이 가능하게 됨에 따라 제품 생산성의 극대화를 이룰 수 있다.

Description

초박형 단일 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰{Uni-Directional Condenser Microphone}

본 발명은 일정 방향으로 입사되는 음만을 충실히 재생하고 이 방향 이외의 입사음은 위상차를 이용하여 감쇠시키는 단일 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위상지연필터를 개선하여 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 초박형 단일 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

종래의 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 도 1에서와 같이, 케이스(102)와 절연링(103), 수지 위상지연필터(104), 일렉트릿(105), 스페이서(106), 다이어프램(107), FET(108), PCB(109)로 이루어져 단일 방향에서 입력되는 음향신호만 전기적인 신호로 변환하여 출력하도록 되어 있다. 이때, 타 방향에서 입력되는 음향 신호를 제거하기 위하여 위상지연필터(104)가 필요한데, 도 1의 마이크로폰에서는 위상 지연 특성을 이끌어 내기 위하여 수지성분으로 제작된 위상지연필터(PDE:104)를 사용하였다.수지 위상지연필터(104)는 케이스(case:102)의 음향홀(101)로 입사하는 음과, 마이크로폰의 PCB(109)의 음향홀(101)로 입사하는 음이 일정 위상차를 가지고 합하거나 나누어지도록 하여 후방 180°(PCB면)에서 들어오는 입사음의 감도를 상쇄시켜 준다. 이러한 수지 위상 지연 필터(104)를 적용하여 지향특성을 이끌어 내기 위해서는 후면에서 입사하는 음이 수지 위상 지연필터(104)를 통해서만 들어 갈 수 있도록 일정 형태의 구조물을 이용하여 수지를 고정하여야 한다. 이때, 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 180°후방에서 들어오는 음을 상쇄시키기 위하여서는 음의 위상 지연 비율을 수지 위상지연필터(104)로 조정하여 주어야 하는데, 이러한 수지 위상지연필터(104)의 조율은 수지 필터 제작에 사용되는 분말 입자의 조절이나 압축정도에 따라 달라지게 된다.그러나 수지필터의 특성상 두께가 얇은 부품은 압축 소결의 방법으로 특성을 조율하기가 어렵기 때문에 대량 양산을 위하여서는 일정 두께 이상을 유지하여야 한다. 이러한 문제점으로 인하여 지향성 일렉트릿 마이크로폰은 일정 두께의 수지와 이를 고정시킬 수 있는 구조물의 크기 만큼의 공간이 필요하게 된다. 따라서 기존의 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 박형화가 불가능하게 되는 문제점이 있다.

종래의 수지로 된 위상지연필터 적용 제품의 또다른 문제점으로는 음성 품질 신뢰성이 있다. 수지 분말의 경우, 고온에서 장시간 사용하게 되면 수지분말의 변형으로 인하여 전체적인 지향 특성 및 주파수 특성이 변화될 수 있기 때문에 음성품질이 저하될 가능성이 높다.

또한 수지로 된 위상지연필터의 경우, 전기 전도성이 없는 부도체이기 때문에 마이크로폰에서 발생되는 전기 신호를 전달하기 위해서는 전기 신호 전달 매체가 따로 구성되어야 한다. 즉, 도면 2에서 보는 바와 같이, 위상 지연 필터를 고정시키는 구조물을 통하여 전기 신호 전달을 위한 선이 연결되어 있던가 아니면, 전기 전달 매체 안에 고정 장착하여야 한다. 따라서 위상 지연 필터를 고정 구조물에 삽입하는 공정이 필요하게 되며, 이러한 삽입공정은 도 3에 도시된 바와 같이, 생산 라인에서의 연속적인 공정이 불가능하게 되는 원인이 된다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 지향성 마이크로폰에 적용되는 위상지연필터의 재질과 마이크로폰의 구조를 개선하여 초박형 지향성 마이크로폰을 만들어 내며, 전기 전도성이 높은 동분말 재질의 필터를 사용하여 기존의 고온에서의 신뢰성 문제를 해결함과 동시에 위상지연필터의 고정작업을 제거함으로써 연속적인 공정이 가능하도록 공정 개선을 이루는 것에 목적을 두고 있다.

이러한 본 발명의 목적인 초박형, 고신뢰성의 지향성 마이크로폰을 만들어 내기 위하여, 수지 필터의 문제점으로 나타났던 양산시의 두께 문제와 전기 전도성 문제를 해결할 수 있는 동소결 위상 지연 필터를 제공한다. 동소결 필터를 적용하게 됨에 따라 수지 필터에서 문제로 나타났던 필터 두께를 현저하게 낮추어 양산을 할 수 있게 되었으며, 동의 온도 특성을 이용하여 기존의 수지 변화 온도에서도 안정되게 동작할 수 있는 품질 신뢰성을 이끌어 내었다. 또한 동소결 분말의 전기 전도 특성을 이용하여 마이크로폰 전기 신호를 바로 연결할 수 있는 매체로 사용함으로서 지향성 마이크로폰의 박형화를 이루어 내었다.

또한 공정상에서도 위상 지연 필터의 고정 작업을 위한 삽입 공정을 바로 부품에 적층하는 공정으로 변환시킴으로서 연속적인 공정 진행이 가능하도록 하였다.

도 1은 종래 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 구조를 도시한 단면도,

도 2는 종래 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 문제점을 설명하기 위한 도면,

도 3은 종래의 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 제조 공정을 도시한 도면,

도 4은 본 발명에 따른 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 구조도,

도 5는 본 발명에 따른 마이크로폰의 제조공정을 도시한 도면.*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명401: 음향홀 402: 케이스403: 제1 베이스 404: 동분말 위상지연필터405: 일렉트릿 406: 스페이서407: 다이어프램 408: 제2 베이스409: FET 410: 필터411: PCB

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 마이크로폰의 음성신호를 전기신호로 변환하기 위하여 기본적으로 진동막과 일렉트릿(electret)의 음향 소자와 마이크로폰의 지향특성을 이끌어 내기 위하여 필요한 동소결 위상지연 필터를 일렉트릿(electret) 뒷단에 포함하고 있으며 동소결 위상 지연필터 뒷단에는 이 소자들을 통하여 만들어진 전기 신호를 외부회로에 전달할수 있도록 임피던스정합(impedance matching)을 시켜주는 FET와 외부 단자와의 연결을 위한 PCB로 이루어져 있다.

이 때의 PCB( 인쇄회로기판 )는 FET를 실장하고 있으며, 출력단으로부터 들어오는 고주파 간섭을 차단하기 위해서, 커패시터(capacitor), 저항, 다이오드로 구성된 고주파 차단 필터(filter) 부품을 실장할 수 있다. 또한 PCB(인쇄회로기판)는 외부의 강력한 정전기에 대한 보호로 ESD( Electro Static Discharge ) 보호 회로를 실장할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.도 4는 본 발명에 따른 초박형 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 마이크로폰의 제조공정을 도시한 도면이다.도 4를 참조하면, 본 발명의 마이크로폰은 케이스(402)와, 절연기능을 갖는 제1 베이스(절연링이라고도 함)(403), 동분말 위상지연필터(PDE)(404), 일렉트릿(Electret)(405), 스페이서(Spacer)(406), 다이어프램(407), 도전기능을 갖는 제2 베이스(극링이라고도 함)(408), FET(409)와 필터부품(410)들이 실장된 PCB(411)로 구성된다.또한 도 4 및 도 5를 참조하면, 케이스(402)는 일면이 개방되고 바닥면에 음향홀이 형성된 원통형인 것을 알 수 있고, 이 원통형 케이스(402) 안에 원판형의 다이어프램(407)과, 스페이서(406), 음향홀(401)이 형성된 원판형의 일렉트릿(405), 원판형의 동소결 위상지연필터(404), 극링(408), 절연링(403) 및 FET(409)와 필터(410)가 실장된 PCB(411)를 순차적으로 단일 공정으로 조립한 후 케이스(402)의 끝부분을 굴곡시켜 마이크로폰 조립체가 완성되는 것을 알 수 있다.즉, 본 발명의 구성은 마이크로폰의 음성신호를 전기신호로 변환하기 위하여 스페이서(406)를 사이에 두고 서로 마주하는 진동막(Diaphram: 407)과 일렉트릿(electret:405)으로 된 음향 소자와, 마이크로폰의 지향특성을 이끌어 내기 위하여 필요한 동소결 위상지연 필터(404)를 포함하고, 동소결 위상지연필터(404)는 일렉트릿(electret:405)의 뒷단에 위치하고 있으며, 동소결 위상 지연필터(404)의 뒷단에는 이 소자들을 통하여 만들어진 전기 신호를 외부회로에 전달할수 있도록 임피던스 정합(impedance matching)을 시켜주는 FET(409)와 외부 단자와의 연결을 위한 PCB(411)가 위치하고 있다. 이때의 인쇄회로기판(PCB: 411)은 FET(409)를 실장하고 있으며, 출력단으로부터 들어오는 고주파 간섭을 차단하기 위해서, 커패시터(capacitor), 저항, 다이오드 등으로 구성된 고주파 차단 필터(filter) 부품(410)을 실장할 수 있다. 또한 PCB(411)는 외부의 강력한 정전기에 대한 보호를 위해 ESD( Electro Static Discharge ) 보호회로를 실장할 수도 있다.그리고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 일렉트릿(405)과 동분말 위상지연필터(404)는 일렉트릿(405) 후면에 밀착되고, 제1 베이스(절연링: 403)에 의해 케이스(402)와 절연되며, 제2 베이스(극링: 408)에 의해 지지됨과 아울러 PCB(411)와 전기적으로 접속되는, 높이 2,7mm 이하의 동분말 위상지연필터이며, 바람직하게는 동분말의 압축 소결을 통해 제조된 두께 0.4mm 이하의 위상지연필터를 사용할 수도 있다.여기서, 본 발명에 의한 동분말 위상지연필터(404)와, 종래의 수지 위상지연필터(104)의 구조를 비교해 볼 때, 종래의 수지 위상지연필터(104)는 부도체이므로 일렉트릿(105)을 PCB의 FET(108)에 전기적으로 접속하기 위해 중앙부분이 개방된 도우넛 형으로 이루어지고, FET(108)의 게이트단이 변형되어 일렉트릿(105)과 접합된다. 그러나 본 발명에 따른 동분말 위상지연필터(404)는 도체이므로 일렉트릿(405)과 동일한 원판형으로 만들어 일렉트릿(405)의 뒷단에 부착한 후 도체인 제2 베이스(극링)(408)에 의해 지지함과 아울러 PCB(411)와 전기적으로 접속할 수 있도록 되어 있다. 따라서 본 발명에 따른 동분말 위상지연필터(404)를 채택한 구조에서는 종래에 비해 넓은 내부공간을 형성하여 마이크로폰 내부에서 진동판이 진동할 때 발생하는 음향 저항값을 감소시켜 마이크로폰 진동판의 진동특성을 향상시킴으로서 음질을 향상시킬 수 있음과 아울러, 제2 베이스(408)에 의해 PCB(411)와 전기적으로 접속할 수 있어 FET(409)나 다른 부품들을 PCB(411)에 보다 자유롭게 실장할 수 있고, 이에 따라 PCB기판에 SMT를 적용하여 보다 컴팩트한 구조를 가능하게 한다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 크기를 소형화시킬 수 있으며, 기존의 수지 위상지연필터의 문제점인 고온 고습환경 하에서의 수지 변형에 의한 제품 신뢰도를 현저히 개선할 수 있다.또한 기존 생산 공정 하에서 적용되던 수지 위상지연필터의 구조물 삽입 공정을 동분말 위상지연 필터의 적층 삽입 공정으로 변경함으로써 연속 공정의 진행이 가능하게 됨에 따라 제품 생산성의 극대화를 이룰 수 있다.

Claims

케이스에 안착된 다이어프램과 일렉트릿이 스페이서에 의해 형성된 미소공간을 사이에 두고 마주하고 있고, 상기 일렉트릿이 절연링에 의해 케이스와 절연되도록 된 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 있어서,

상기 일렉트릿 후면에 밀착되고, 상기 절연링에 의해 케이스와 절연되며, 극링에 의해 지지됨과 아울러 PCB와 전기적으로 접속되는, 높이 2.7mm 이하의 동분말 위상지연필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 마이크로폰은

케이스에 다이어프램, 스페이서, 일렉트릿, 동분말 위상지연필터, 극링, 절연링, PCB가 순차적으로 적층되어 조립된 것을 특징으로 하는 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
삭제
제1항에 있어서, 상기 동분말 위상지연필터는

동분말의 압축 소결을 통해 제조된 두께 0.4mm 이하의 위상지연필터인 것을 특징으로 하는 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 PCB는

출력단으로부터 들어오는 고주파 간섭을 차단하기 위해서, 커패시터(capacitor), 저항, 및 다이오드로 구성된 고주파 차단 필터(filter) 부품 및 정전기에 대한 보호를 위해 ESD 보호회로가 실장된 것을 특징으로 하는 지향성 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.