KR100638512B1

KR100638512B1 - 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서마이크로폰

Info

Publication number: KR100638512B1
Application number: KR1020050097000A
Authority: KR
Inventors: 김창원; 김정민
Original assignee: 주식회사 비에스이
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2006-10-25
Also published as: WO2007043729A1

Abstract

본 발명은 두께로 제조되며, 균일한 위상지연효과를 가지는 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 본 발명의 금속 메쉬 위상지연소자는 소정 방향으로부터 유입되는 음향의 위상을 지연시키기 위해 금속 메쉬로 형성되며, 상기 금속 메쉬는 도금되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰은 소정 방향으로부터 유입되는 음향의 위상을 지연시켜, 단일 지향 특성을 얻기 위한 지연소자를 구비하며, 상기 위상지연소자는, 금속 메쉬로 형성되고, 상기 금속 메쉬는 도금되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰은 얇은 두께로 제조가 가능하고, 다량의 생산 제품에서도 균일한 위상지연효과를 가지도록 하는 것이 가능한 효과를 제공한다.

금속 메쉬, 능첩직, ECM, 위상지연

Description

금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰{Metal Mesh Phase Delay Device And Condenser Microphone Including The Same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위상지연소자를 도시한 것.

도 2는 도 1의 일부분을 확대 도시하여 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도금된 금속 메쉬의 단면을 도시한 것.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속 메쉬의 예들을 도시한 것.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 메쉬 위상지연소자의 메쉬 구조를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금속 플레이트를 구비하는 위상지연소자를 도시한 것.

도 7a는 금속 메쉬보다 작은 직경을 가지는 금속 플레이트를 도시한 것.

도 7b는 도넛형 금속 플레이트를 도시한 것.

도 7c는 여러 조각으로 나뉘어진 금속 플레이트를 도시한 것.

도 7d는 점차적으로 작은 직경을 가지도록 원형 또는 링형으로 형성된 금속 플레이트를 도시한 도면.

도 8a는 반원형 캡 금속 플레이트의 예를 도시한 것.

도 8b는 기둥형 캡 금속 플레이트의 예를 도시한 것.

도 9는 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 ECM의 예를 도시한 것.

도 10은 도 9의 단면을 도시하여 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 45, 48, 50, 53, 56, 60, 62 : 위상지연소자

3, 11, 16, 19, 21 : 종선

5, 13, 17, 20, 22 : 횡선 7 : 도금층

15, 18 : 기공 30 : 케이스

31 : 진동판 32 : 스페이서링

33 : 배극판 34 : 위상지연소자

35 : 제 1 베이스링 36 : 제 2 베이스링

37 : 인쇄회로기판 38 : 제 1 음공

39 : 제 2 음공 40 : 회로소자

46, 49, 51, 54, 57, 61, 63 : 금속 플레이트

47, 52 : 홀 55, 58 : 틈

본 발명은 위상지연소자 및 이를 구비하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로 특히, 얇은 두께로 제조되며, 균일한 위상지연효과를 가지는 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

일반적으로, 콘덴서 마이크로폰(Condenser Microphone)은 지향특성에 따라 무지향성 마이크로폰(또는 전방향 마이크로폰)과 지향성 마이크로폰으로 구분된다. 그리고, 다시 지향성 마이크로폰은 양방향성(Bi-directional) 마이크로폰과 단방향성(또는, 단일지향성 Uni-directional) 마이크로폰으로 구분된다.

특히, 양방향성 마이크로폰은 전방 및 후방 입사음에 대해 충실히 재생하고 측방각에서 입사되는 음에 대해서는 감쇄특성을 나타내어 음원에 대한 폴라 패턴(Polar Pattern)이 '8'자형으로 나타난다. 또한, 양방향성 마이크로폰은 근접효과(Near Field) 즉, 음원과 마이크가 가까울수록 음이 과장되어 입력되는 특성이 양호하다. 때문에, 양방향성 마이크로폰은 잡음이 심한 경기장 아나운서용과 같이, 잡음지역에서 특정 음원으로부터의 소리를 중점적으로 추출하기 위한 목적으로 이용된다.

그리고, 단일지향성 마이크로폰은 넓은 전방 입사음에 반응하여 출력값을 유지하며 반면에, 후방 입사음에 대해서는 출력값을 상쇄시켜 전방 음원에 대한 S/N(신호 대 잡음비)를 개선시킨 마이크로폰이다. 이러한, 단일지향성 마이크로폰은 명료도가 양호한 장점 때문에 음성인식용 장비, 즉 캠코더와 같이 기기의 전방 및 전방측 주위 음에 집중하는 경우에 주로 사용된다. 이 단일지향성 마이크로폰은 단지 마이크 전방에의 음원에 대해 민감하게 반응하는 무지향성 마이크로폰과는 달 리, 마이크를 포함한 주변의 음원에 대한 광범위한 출력값을 제공하는 특성을 가진다.

한편, 최근의 콘덴서 마이크로폰은 종래의 외부 전원에 의해 전계를 형성하던 방식과 달리, 반영구적인 전하의 충전이 가능한 일렉트릿(Electret)을 사용하여 제조되는 추세이다. 이러한, 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(이하 "ECM"이라 함)은 케이스 내부에 수납되는 극판, 극판과 정전계를 형성하는 진동판, 진동판과 극판으로부터 제공되는 전기 신호를 증폭하여 외부에 제공하는 인쇄회로기판을 주요 구성으로 하여 제조된다.

위와 같은 구성을 가지는 ECM 들은 케이스와 인쇄회로기판 중 어느 한 쪽에 음공을 형성하면 무지향성 마이크로폰으로 제조되고, 케이스와 인쇄회로기판 모두에 음공을 형성하면 양지향성 마이크로폰을 제조된다. 특히, 양지향성 마이크로폰과 같이 케이스와 인쇄회로기판 모두에 음공을 형성한 후, 음향저항체(또는 위상지연필터, PDE)를 구비하면, 단일지향성 마이크로폰을 제조하는 것이 가능하다. 이러한, 위상지연필터는 일측 방향에서 입력되는 음향신호를 제거하기 위해 사용되며, 케이스의 음공으로 유입되는 음과 인쇄회로기판의 음공으로 입사되는 음을 일정 위상차로 합하거나 나누어지도록 하여, 어느 한쪽에서 유입되는 음의 감도를 상쇄시키게 되고, 이를 통해 단일 지향특성을 가지도록 한다.

종래의 위상지연필터는 주로 수지계통의 재료를 이용하여 제조하였다. 이와 같은 수지계통 위상지연필터를 이용할 때, 음의 지연 비율을 조정하기 위해서는 수지 필터 제작에 사용되는 분말 입자나 제조시의 압축 정도를 조절하여 이루어졌다.

그러나, 종래의 수지필터는 두께가 얇은 제품을 생산하는 경우, 압축 소결의 방법을 사용하기 때문에 위상 지연 특성을 조율하거나 균일하게 하는 것이 어려웠으며, 대량 생산을 위해서는 일정한 두께 이상을 유지해야만 했다. 또한, 수지필터의 특성상 기계적으로 약한 강도를 가지므로, ECM 내부에 수지계통의 위상지연필터를 고정하기 위해서는, 별도의 구조물을 수납해야만 했다. 이로 인해, 종래의 ECM은, ECM이 수지필터와 수지필터 고정물의 두께만큼 커지는 문제점이 있었다.

또한, 수지계통의 위상지연필터를 사용하는 경우, 절연물질인 수지필터가 진동판 또는 극판 중 어느 하나의 도전경로를 차단하여, 차단된 도전경로를 별도로 구성해주어야 하는 문제점이 있었다. 아울러, 수지필터 및 수지필터 고정물의 수납과 도전경로의 구성으로 인해 제조공정의 연속성이 저해되어, ECM의 제조 공정이 복잡해지고, 그로 인해 ECM의 제조 비용 상승을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 얇은 두께로 제조되며, 균일한 위상지연효과를 가지는 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 다양한 환경에 내구성을 가지도록 스테인리스를 이용하여 제작되고, 위상지연 특성의 균일화와 저가 생산이 가능하도록 습식도금에 의해 보강된 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 실제 생산되는 다양한 종류의 금속 메쉬와 이 중, 적용시 가장 합리적인 금속 메쉬의 종류와 구체적인 규격을 제시하여, 생산자 또는 개발자가 가장 효율적이고 저렴하게 생산하여 사용할 수 있도록 한 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자는 소정 방향으로부터 유입되는 음향의 위상을 지연시키기 위해 금속 메쉬로 형성되며, 상기 금속 메쉬는 도금되는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위상지연소자를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 일부분을 확대 도시하여 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위상지연소자(1)는 소정의 방향에서 발생하여 전달 또는 유입되는 음향의 위상을 지연시키기 위해 금속 메 쉬(Metal Mesh, 1)로 형성된다.

이러한, 위상지연소자(1)로 이용되는 금속 메쉬는 촘촘하게 형성된 메쉬로 인해 유입되는 음향이 금속 메쉬에 의해 지연, 감쇄 또는 제거되어 금속 메쉬를 통과한다. 때문에, 금속 메쉬(1)의 메쉬 간격이 촘촘할수록 안정적이고 효과적인 위상지연 효과를 얻을 수 있다.

아울러, 금속 메쉬(1)의 재료로는 'SUS304'와 같은 스테인리스를 이용하는 것이 바람직하다. 금속 메쉬(1)로 스테인리스를 이용하면, 쉽게 산화되지 않고, 부식에 강하며, 자화되지 않으므로 ECM의 설치환경 또는 제조 공정중에 불량의 발생율을 낮출 수 있게 된다. 즉, SMD(Surface Mount Devices) 공법을 이용하여 ECM을 메인보드에 부착하는 경우나 제거하는 경우, 리플로우(Reflow) 시의 고열에도 산화되지 않기 때문에 정상사용 및 재사용이 가능하다. 또한, ECM에 본 발명의 위상지연 소자를 사용하는 경우, 본 발명의 금속 메쉬(1)는 자화되지 않기 때문에 자기력에 의한 전기장의 왜곡이 발생하지 않는다. 따라서, 진동판과 극판 사이의 약전류에 의한 신호에 간섭이 발생하지 않으므로, 위상지연소자를 사용하는 경우에도, 사용하지 않는 경우와 거의 동일한 성능을 유지할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도금된 금속 메쉬의 단면을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 금속 메쉬(1)는 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 동(Cu)과 같은 전도성이 양호한 금속을 이용하여 습식 도금하여 사용하는 것이 위상지연효과를 극대화할 수 있다. 특히, 금, 은, 동에 비해 금속 메쉬에 도금이 잘되는 니켈을 이용하여 도금하는 것이 바람직하다. 또한, 도금 방식도 건식 도금보다 습식 도금을 이용하는 것이 바람직하다. 이는, 스퍼터링과 같은 건식 도금의 경우, 금속 메쉬(1)의 표면 즉, 드러난 부분에 도금이 치중되는 반면 습식 도금은 메쉬의 사이의 공간 및 틈에 골고루 도금이 이루어지기 때문이다.

즉, 도 3에서와 같이, 금속 메쉬는 종(3)/횡(5)의 메쉬 사이에 약간의 틈, 즉 기공(9)이 형성되고, 이러한 공간으로 음향이 전파되면, 위상지연효과가 저하된다. 또는, 이 기공의 비율을 조절하여 위상지연효과의 정도를 조절할 수 있다. 이를 위해, 상술한 바와 같이 습식 도금방식을 이용하여 기공율을 조절하게 된다.

아울러, 다른 금속에 비해 니켈(Ni)을 도금 재료로 이용하는 것이 바람직한데, 이는 금속 메쉬(1)가 상술한 바와 같이 스테인리스를 이용하여 제작되기 때문이다. 즉, 니켈이 타 금속에 비해 적은 비용이 소요되며, 스테인리스 재질의 금속 메쉬(1)에도 용이하게 도금이 가능하기 때문이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속 메쉬의 예들을 도시한 것으로, 단면도와 함께 나타내었다. 도 4a는 본 발명의 금속 메쉬로 이용 가능한 평직형 금속메쉬를 도시한 예시도이고, 도 4b는 능직형 금속 메쉬를 도시한 예시도이며, 도 4c는 첩직 금속메쉬를 도시한 예시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 금속 메쉬로 사용 가능한 메쉬 형태는 평직, 능직, 첩직, 능첩직, 트위스트 또는 크림프형 금속 메쉬와 같이 다양하다.

도 4a에 나타낸 평직(Plane Weave) 금속 메쉬는 종선(11)과 횡선(13)이 서로 직각으로 교차하여 제조된다. 이러한 평직은, 종선(11)간의 간격과 횡선(13) 간의 간격에 따라 정방형 또는 장방형이 결정되며, 도면에서 알 수 있는 바와 같이 기공 (15)이 다른 방식의 금속 메쉬에 비해 매우 크다.

도 4b에 나타낸 능직(Twilled Weave) 금속 메쉬는 도 4a 보다 작은 기공(18) 즉, 평직보다 촘촘하고 조밀하게 제조된다. 이 능직 금속 메쉬는 종선(16), 횡선(17)을 2선씩 서로 상하로 교차하여 제조한다.

또한, 도 4c에 나타낸 첩직(또는 평첩직, Plain Dutch Weave) 금속 메쉬는 종선(19) 간의 거리를 조금 멀리하고, 같은 종선(19)에 대해 2본의 횡선(20)이 서로 엇갈리도록 제조한 것이다. 이 첩직 금속 메쉬는 평직 금속 메쉬에 비해 매우 조밀 즉, 작은 기공율을 가진다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 메쉬 위상지연소자의 메쉬 구조를 나타낸 도면이다.

도 5는 상술한 도 4a 내지 도 4c의 금속 메쉬 구조가 가지는 단점을 보완하기 위한 구조를 가지는 금속 메쉬를 나타낸 것으로 능첩직(Twilled Dutch Weave)를 나타낸 도면이다. 좀더 상세히 설명하면, 도 4a 내지 도 4c에 나타낸 평직, 능직 및 첩직 금속 메쉬의 경우, 동일 면적에 능첩직에 비해 상대적으로 작은 메쉬 밀도를 가진다. 이는 평직, 능직 및 첩직이 능첩직에 비해 상대적으로 큰 기공을 가지는 것을 의미한다. 능첩직 금속 메쉬는 능직과 첩직의 방식을 모두 적용한 것으로, 횡선(22)이 종선(21)의 양면에 매우 밀착하는 형태로 능직 금속 메쉬의 약 2배의 메쉬 밀도를 갖는다.

상술한, 평직, 능직과 평첩직은 능첩직에 비해 매우 큰 기공율을 갖는다. 즉, 평직, 능직, 평첩직 금속 메쉬를 도금하는 경우에도, 기공율을 낮추는 것이 매 우 곤란하다. 예를 들어, 능첩직의 경우 1회 또는 2회의 도금을 통해 원하는 기공율을 조성할 수 있다면, 평직, 능직, 평첩직의 경우 기공의 크기를 줄이기 도금을 수회에 걸쳐 반복하거나, 다단의 금속 메쉬를 사용해야 하므로, 메쉬의 밀도가 높은 능첩직 금속 메쉬를 이용하는 것이 가장 바람직하다. 이외에도, 크림프형(Crimped Weave), 트위스트형(Twisted Weave) 금속 메쉬도 사용 가능하다.

표 1은 능첩직의 1인치당 금속선 즉, 메쉬의 수, 금속선의 선경 및 기공의 크기의 관계를 나타낸 것이다.

메쉬(종선/횡선)	선경(mm)	기공의 크기
20 / 250	0.25 / 0.20	110 ~ 120
50 / 250	0.14 / 0.11	58 ~ 63
32 / 360	0.23 / 0.15	100 ~ 110
50 / 500	0.14 / 0.11	70 ~ 90
50 / 600	0.14 / 0.11	60 ~ 70
100 / 700	0.10 / 0.08	36 ~ 38
80 / 800	0.113 / 0.07	45 ~ 65
165 / 800	0.07 / 0.053	24 ~ 26
120 / 1000	0.08 / 0.05	27 ~ 28
165 / 1600	0.07 / 0.035	14 ~ 15
200 / 1800	0.05 / 0.03	11 ~ 13

표 1을 참조하면, 1인치당 종선과 횡선을 이루는 메쉬의 수와 해당 메쉬 수에서의 종선 및 횡선 각각의 선경(선 지름) 및 기공의 크기가 잘 나타나 있다.

특히, 165/800 메쉬와 80/800 메쉬를 비교해보면, 종선과 횡선의 수에 따라 기공의 크기가 20~40 정도의 차이가 남을 알 수 있다. 또한, 165/1600과 165/800을 비교해보면, 횡선의 메쉬는 2배인데 반해 기공의 크기가 1/2이 되지 않음을 확인할 수 있다.

또한, 선경에 있어서도, 80/800 메쉬의 경우 0.113/0.07mm의 직경을 가지는 금속선을 사용하는데 반해, 165/800 메쉬의 경우 0.07/0.053으로 상대적으로 직경이 작은 금속선을 사용한다. 이 선경은 본 발명의 금속 메쉬의 두께와 직결된다. 즉, 메쉬의 선경이 커지면, 이에 따라 위상지연소자의 두께도 필연적으로 두꺼워진다.

이와 같이, 종횡의 메쉬, 선경 및 기공의 크기를 고려할 때, 165/800 메쉬와 0.07/0.053mm의 선경을 가지는 능첩직 금속 메쉬를 사용하여 위상지연소자를 구현하는 것이 가장 바람직하다. 하지만, 이러한 메쉬의 선택은 사용용도에 따라 언제라도 달라질 수 으며, 가능하면 작은 기공을 가지는 메쉬의 수를 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금속 플레이트를 구비하는 위상지연소자를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 도 1 내지 도 5를 통해 설명한 금속 메쉬는 메쉬의 밀도가 조밀할수록 위상지연효과를 획득하는 것이 용이해진다. 그러나, 현재의 생산 기술로 조밀한 금속 메쉬를 생산할 경우, 금속 메쉬의 제조 비용이 크게 상승하여 현실적으로 조밀한 금속 메쉬를 선택하여 사용하는 것이 어려운 실정이다. 좀더 상세히 설명하면, 상술한 금속 메쉬만을 적용하여 위상지연효과를 기대하는 경우 금속 메쉬를 통과하는 음량이 필요이상으로 많아질 우려가 있다. 이를 보완하기 위해, 본 발명의 제 3 실시예에서는 금속 플레이트를 이용하여, 금속 메쉬에 전달되는 음량을 조절하고, 금속 메쉬의 부족한 기계적 강도를 보상하기 위한 금속 플레이트에 관해 설명하기로 한다.

본 발명의 금속메쉬(45)는 사용상의 편의를 위해 도 6에 나타낸 바와 같이 평평한 판형(Plate Type)으로 제작되어 사용된다. 이 경우, 금속 메쉬의 상부 또는 하부에 금속 플레이트(46)가 위치하게 된다. 이 금속 플레이트(46)는 외부로부터 과도한 음량이 금속 메쉬로 전달되지 않도록 하거나, 금속 메쉬(45)를 통과해서 유출되는 음량이 필요 이상으로 많아지는 것을 방지한다. 좀더 상세히 설명하면, 금속 메쉬(45)를 기준으로 금속 플레이트(46) 방향에서 유입되는 음향은 금속 플레이트(46)를 먼저 거치게 된다. 이때, 금속 플레이(46)에 의해 상당량의 음향이 소거, 감쇄되고, 일부분이 금속 플레이트(46)의 홀을 통해 금속 메쉬(45)에 전달된다. 이 금속 플레이트(46)로부터 전달된 음향은 금속 메쉬(45)에 의해 지연 또는 다시 감쇄되어 유출된다. 이를 위해 금속 플레이트(46)에는 음향(또는 음압)이 전달될 수 있도록 하나 이상의 홀(47)이 형성될 수 있다. 외부에서 전달되는 음 또는 금속 메쉬(45)로부터 유출되는 음은 이 홀(47)을 통해 전달된다. 홀의 크기와 수는 금속 메쉬(45)의 위상지연효과에 따라 달라지며, 반드시 형성할 필요는 없다.

도 7은 금속 플레이트의 다양한 예를 나타낸 도면으로, 도 7a는 금속 메쉬보다 작은 직경을 가지는 금속 플레이트를 도시한 것이도, 도 7b는 도넛형 금속 플레이트를 도시한 것이다. 그리고, 도 7c는 여러 조각으로 나뉘어진 금속 플레이트를 도시한 것이고, 도 7d는 점차적으로 작은 직경을 가지도록 원형 또는 링형으로 형성된 금속 플레이트를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 도 7a에서와 같이 금속 플레이트(49)의 직경은 금속 메쉬(48)의 직경에 비해 D1만큼 작은 직경을 가지도록 제조하여 사용할 수 있다. 이와 같이 금속 매쉬(48)보다 작은 직경을 가지는 금속 플레이트(49)를 사용하는 경우, 금속 플레이트(49)의 주변 즉, 금속 메쉬(48)의 가장자리 부분으로 음향이 통과하게 된다. 좀더 상세히 말하면, 대부분의 음량은 금속 플레이트(49)에 막혀 소실되고, 일부 음량이 금속 플레이트(49)와 금속 메쉬(48)의 직경 차이가 있는 여분의 공간으로 유입되어 음량 조절이 이루어지게 된다. 여기서, 금속 메쉬(48)에 비해 작은 직경을 가지는 금속 플레이트(49)에도 홀이 다수 형성되어 음량 조절 효과를 높일 수 있다.

도 7b는 링, 도넛 형 금속 플레이트(51)를 나타낸 것이다. 이 도 7b의 도넛형 금속 플레이트(51)는 금속 메쉬(50)와 거의 같은 외경을 가지게 되므로, 금속 메쉬(50)와 일체형으로 제작하여 사용하는 것이 용이하다. 또한, 금속 메쉬(50)를 이용하는 장치에 설치하는 경우에도, 금속 메쉬(50)의 형태를 유지하도록 하는 역할을 병행하여 수행할 수 있는 장점이 있다. 이 도넛형 금속 플레이트(51)는 가운데 부분에 형성된 홀(52)의 크기를 조절함으로써 금속 메쉬(50)에 전달되는 음량을 조절할 수 있다.

도 7c는 여러 조각으로 나누어진 금속 플레이트(54)를 나타낸 것으로, 각각의 조각 금속 플레이트(54) 사이에 형성되는 틈(55)을 조절함으로써 금속 메쉬에 전달되는 음량을 조절할 수 있다.

마지막으로, 도 7d는 직경이 다른 여러 개의 링형 금속 플레이트(57)를 나타낸 것이다. 도 7b의 경우, 링형 금속 플레이트(51)의 가운데에 형성된 홀(52)의 크기를 조절함으로써 음량을 조절한다고 설명한 바 있다. 이 경우, 필요에 따라 금속 메쉬(56)로 전달되는 음량을 더욱 감소시켜야 하는 경우가 발생한다. 이때에는, 직경이 좀더 작은 하나 이상의 링을 이용하여 도 7b의 홀(52)에 삽입하여 사용하면, 음량을 보다 손쉽게 조절할 수 있다. 즉, 링과 링 사이에 형성되는 틈(58)을 이용할 수도 있고, 제일 안쪽 링의 홀의 크기를 조절하여 음량을 조절하는 것도 가능하다. 아울러, 이 방법은 어느 한 직경의 링형 금속 플레이트(57)를 생산한 후 다른 직경의 금속 메쉬(56)에 적용하는 경우에 기성제품을 그대로 사용할 수 있는 장점을 제공한다.

도 8은 캡 형태의 금속 플레이트의 예를 도시한 것으로, 도 8a는 반원형 캡 플레이트를 도 8b는 기둥형 캡 플레이트를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 도 8a는 반원형 캡 형태의 금속 플레이트(61)이다. 또한, 도 8b는 기둥형으로 제작된 금속 플레이트(63)이다. 도 8에 나타낸 반원형 캡 또는 기둥형 금속 플레이트(61, 63)는 금속 메쉬(60, 62)의 일면에 부착되어, 금속 메쉬(60, 62)를 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 특히, 도 8b의 경우 음향이 통과하는 홀을 기둥의 아랫부분 즉, 금속 메쉬(62)의 대응면에 형성함으로써, 금속 메쉬(62)와 홀이 일정한 거리를 두게 하는 것이 가능하다. 또한, 도 8에서와는 달리 반원형 캡 또는 기둥형 금속 플레이트(61, 63)의 내경과 금속 메쉬(60, 62)의 외경을 거의 같게 하여, 금속 메쉬(60, 62)가 금속 플레이트(61, 63)의 안쪽에 위치하도록 하여 고정하는 것이 가능하다. 이러한, 금속 플레이트(61, 63)은 홀을 생성할 수 있는 면이 넓어지고, 금속 메쉬(60, 62)를 용이하게 지지함과 아울러, 금속 플레이트(61, 63)와 금속 메쉬(60, 62)의 간격을 소정 거리 이상으로 유지할 필요가 있을 때 사용하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 ECM의 예를 도시한 것으로, 가장 많이 사용되는 백타입 ECM의 예를 들어 나타내었다. 또한, 도 10은 도 9의 단면을 도시하여 나타낸 도면이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 ECM은 도금된 금속 메쉬로 형성된 위상지연소자(34)를 구비한다. 또한, 금속 메쉬 위상지연소자(34)를 구비하는 ECM은 케이스(30), 진동판(31), 스페이서링(32), 배극판(33), 제 1 베이스링(35), 제 2 베이스링(36) 및 인쇄회로기판(37)을 구비한다.

케이스(30)는 내부에 진동판(31), 스페이서링(32), 배극판(33), 위상지연소자(34), 제 1 베이스링(35), 제 2 베이스링(36)을 수납하여, 외부로부터의 충격에서 내부의 수납물을 보호한다. 여기서, 인쇄회로기판(37)과 결합 방법에 따라 인쇄회로기판(37)이 케이스(30)의 내부에 수납되기도 하고, 외부에 부착되기도 한다. 또한, 케이스(30)는 외부로부터의 음향잡음과 전자파 노이즈를 차폐하고, 진동판(31)과 인쇄회로기판(37)을 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 케이스(30)는 용기(또는 그릇)와 같이 일측이 개구된 형태의 다각 또는 원형 기둥으로 제작된다. 아울러, 케이스(30)의 폐쇄부에는 음향이 유입되는 제 1 음공(38)이 형성된다. 그리고, 케이스(30)의 개구부는 인쇄회로기판(37)을 케이스(30) 내부에 수납하는 형태로 커링(Curling) 되거나, 개구부와 인쇄회로기판(37)이 저항용접, 레이저용접, 접착과 같은 방법에 의해 접합되기도 한다. 이러한 케이스(30)는 노이즈의 차폐를 위해 알루미늄(Al), 동(Cu) 또는 이들을 이용한 합금과 같이 전도성이 양호한 금속을 이용하여 제작되며, 전기 전도도의 향상 및 부식 방지를 위해 금(Au) 또는 니켈(Ni)을 도금한 형태로 사용될 수 있다.

진동판(Diaphragm, 31)은 배극판(33)과 함께 정전기장을 형성하고, 음공(38, 39)를 통해 전달되는 음향의 음압에 의해 진동하여 전계를 변화시킨다. 이를 위해, 진동판(31)은 진동막(31b)과 폴라링(31a)로 구성된다. 특히, 진동막(31b)은 미세한 음압에도 쉽게 진동할 수 있도록 수 마이크로미터 두께의 PET(Polyethylene Terephthalate)와 같은 필름에 도전특성을 부여하기 위한 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 금(Au) 등의 금속을 스퍼터링하여 제작한다. 한편, 폴라링(31a)은 진동막(31b)을 고정 및 지지하고, 진동막(31b)의 진동공간을 확보함과 아울러, 도전경로를 제공한다.

스페이서링(Spacer Ring, 32)은 진동판(31)과 배극판(33) 사이에 위치하여, 진동판(31)과 배극판(33)이 일정한 거리를 두고 평행하게 배치되도록 하는 역할을 한다. 또한, 이 스페이서링(32)은 진동판(31)과 배극판(33)이 전기적으로 절연되도록 하며, 이를 위해 아크릴 수지와 같이 절연특성이 좋은 물질을 이용하여 제작된다.

배극판(또는 유전체판, Back Electret, 33)은 진동판(31)과 함께 정전기장을 형성하여, 음향신호를 전기적 신호로 변환한다. 이를 위해, 배극판(33)은 일렉트릿 고분자 필름(33a)과 배극(33b)으로 구성된다. 일렉트릿 고분자 필름(33a)은 반영구적으로 전하가 충전되며, 이 충전 전하에 의해 전계를 형성하게 된다. 이러한, 일렉트릿 고분자 필름(33a)은 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ehtylene), PFA(Perfluoroalkoxy), FEP(Fluoroethylenepropylene)와 같은 고분자 필름을 배극(33b)에 가압열융착후 전하 주입기를 통해 전하를 주입하여 제작한다. 그리고, 배극(33b)은 동, 청동, 황동, 인청동과 같은 금속을 이용하여 제조한다.

제 1 베이스링(또는 도전베이스링, 35)은 배극판(33)과 인쇄회로기판(37) 사이의 도전경로를 제공하고, 케이스(30)와 제 1 베이스링(35) 사이에 수납되는 구성물을 지지 및 고정함과 아울러, 배극판(33) 및 기타 구성물과 인쇄회로기판(37)간의 공간을 형성한다.

제 2 베이스링(또는 절연베이스링, 36)은 배극판(33)과 케이스(30) 사이에 배치되어, 배극판(33)과 케이스(30)를 절연함과 아울러, 진동판(31)을 고정하는 역할을 한다. 이 제 1 베이스링(36)은 내부에 공간이 형성된 기동형태로 제작되며, 기둥의 외면은 케이스(30)와 접촉하고, 내부공간에는 배극판(33), 위상지연소자(34), 제 1 베이스링(35)을 수납한다. 여기서, 제 2 베이스링(36)은 케이스(30)와 거의 동일한 높이로 제작되어, 내부에 진동판(31)과 스페이서링(32)을 수납하는 형태로 이용될 수도 있다. 이러한, 제 2 베이스링(36)은 절연특성과 강도 특성이 양호한 재료를 이용하여 제작된다.

인쇄회로기판(Printed Circuit Board, 37)은 진동판(31) 및 배극판(33)에 의해 발생된 전기장의 변화를 증폭 및 필터링하여 전기신호로 변환하여 외부에 제공한다. 이를 위해, 인쇄회로기판(37)은 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor)와 같은 증폭소자와, 노이즈를 필터링하기 위한 하나 이상의 캐패시터로 구성되는 엠엘씨씨(Multilayer Ceramic Capacitor : MLCC)와 같은 필터회로를 구비한다. 여기서, 증폭소자와 엠엘씨씨가 외부광에 매우 취약한 이유와, 인쇄회로기판의 단자 형성등을 이유로 제 1 베이스링(35)에 의해 형성된 공간에 위치하도록 인쇄회로기판 상에 형성된다. 아울러, 인쇄회로기판(37)에는 제 2 음공(39)이 형성된다.

위상지연소자(34)는 도 1 내지 도 4를 통해 상술한 바와 같이, 단위 면적당 메쉬의 밀도가 높은 금속망을 이용하여 구성된다. 이 위상지연소자(34)는 ECM에 설치되어 제 1 음공(38) 또는 제 2 음공(39)으로 유입되는 음의 위상을 지연, 감쇄 또는 제거하여 ECM이 단일 지향 특성을 띄게 한다. 좀더 상세히 설명하면, 위상지연소자(34)는 진동판(31) 및 배극판(33)을 기준으로 제 1 음공(38) 또는 제 2 음공(39) 중 어느 한 음공에 가까운 곳에 배치되어 제 1 음공(38)으로 유입되는 음향과 제 2 음공(39)으로 유입되는 음향 중 어느 한 쪽의 음향을 지연, 감쇄시킨다. 예를 들어, 도 6에서와 같이 배극판(33)과 제 2 음공(39) 사이에 위상지연소자(34)가 배치되는 경우, 제 1 음공을 통해 유입되는 음향은 소실이나 감쇄 없이 진동판(31)과 배극판(33)에 전달된다. 반면에 제 2 음공(39)을 통해 유입되는 음향은 위상지연소자(34)에 의해 감쇄, 지연되어 진동판(31)과 배극판(33)에 전달된다. 이를 통해, 이 위상지연소자(34)를 가지는 ECM은 단일 지향 특성을 띄게 된다. 이러한, 위상지연소자(34)는 도 6에 나타낸 위치 외에도 인쇄회로기판(37)의 내면과 제 1 베이스링(35) 사이, 인쇄회로기판(37)의 바깥(케이스가 접합되지 않은 면), 진동판의 폴라링(31a) 안쪽, 진동판(31)과 케이스(30) 사이, 케이스(30) 바깥 등 다양한 곳에 배치하여 사용하는 것이 가능하다. 위상지연소자(34)의 위치는 ECM의 설치시 위상을 지연이 필요한 방향과, ECM의 제조방법, 구조에 따라 상이해질 수 있다. 아울러, 위상지연 소자와 함께 도 1 내지 도 8을 통해 설명한 금속 플레이트를 함께 사용하는 것도 가능하다. 이때, 금속 플레이트는 위상지연소자와 제 1 음공 또는 제 2 음공 중 어느 한 음공과의 사이에 삽입되어 사용되는 것이 바람직하지만, 위상지연효과를 기대할 수 있는 곳 즉, 음공 부근의 케이스(또는 인쇄회로기판) 내외면에도 사용하는 것이 가능하다. 아울러, 금속 플레이트의 위치는 감쇄시킬 음향의 방향과 ECM의 구조상 가장 합리적인 부분을 자유롭게 선택하여 사용할 수 있다. 여기서, 위상지연소자(34)는 도 1 내지 도 8을 통해 설명한 위상지연 소자 또는 금속 플레이트를 포함하는 위상지연 소자를 모두 적용하는 것이 가능하며 이에 대하여는 자세히 설명하였으므로, 도 9 및 도 10에서는 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이외에도, 위상지연소자(34)는 상술한 백타입뿐만 아니라, 프론트 타입(Front Type), 포일 타입(Foil Type)에도 적용이 가능하며, 통합 베이스링을 사용하는 구조에서도 적용이 가능하다. 그리고, 상술한 ECM에는 위상지연소자(34) 외에도 내부 구성물들 간의 내압을 유지하기 위한 와셔스프링의 사용이 가능하며, 이 와셔스프링에 대한 상세한 설명은 본 발명의 동출원인에 의해 기 출원된 특허에 상세히 설명되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰은 얇은 두께로 제조가 가능하고, 다량의 생산 제품에서도 균일한 위상지연효과를 가지도록 하는 것이 가능한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰은 스테인리스를 이용하여 제작함으로써 다양한 환경에 대한 내구성을 가지며, 습식도금 방법을 이용하여 위상지연 특성의 균일화가 가능하고, 저가 생산이 가능한 효과를 제공한다.

그리고, 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰은 실제 생산되는 다양한 종류의 금속 메쉬 중, 적용시 가장 합리적인 금속 메쉬의 종류와 규격을 제시함으로써, 위상지연소자를 저렴하고 능률적으로 생산하는 것이 가능한 효과를 제공한다.

아울러, 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰은 종래의 수지계 위상지연소자와는 달리 스테인리스를 사용함으로 270도 이상의 SMD 리플로우(Reflow) 온도에서도 특성변화가 거의 없고, 무산화, 내식성 특성이 월등히 향상된 효과를 제공한다.

마지막으로, 기존 동소결 제품, 수지계 제품이 생산품 중 원하는 특성 범위를 가지는 제품이 50~60%인데 비해, 본 발명에 따른 금속 메쉬 위상지연소자와 이를 구비하는 콘덴서 마이크로폰은 원하는 특성 범위 내의 제품의 수율이 90%를 상회하도록 하는 것이 용이하며, 제품의 실제 생산 단가도 1/10으로 감소시키는 것이 가능한 효과를 제공한다.

Claims

소정 방향으로부터 유입되는 음향의 위상을 지연시키기 위해 금속 메쉬로 형성되며,

상기 금속 메쉬는 도금되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
제 1 항에 있어서, 상기 금속 메쉬는,

스테인리스를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
제 2 항에 있어서, 상기 금속 메쉬는,

습식 도금되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 도금은,

구리(Cu), 금(Au), 은(Ag)을 포함하는 금속을 이용하며, 바람직하게는 니켈(Ni)을 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 메쉬는,

평직, 능직, 평첩직, 능첩직, 트위스트 또는 크림프 중 적어도 어느 한 방식으로 직조된 금속 메쉬인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상소자.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 메쉬는,

가로 1인치 내에 종선 165 메쉬, 세로 1인치 내에 횡선 800 메쉬 이상의 금속선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
제 6 항에 있어서, 상기 금속선은,

상기 종선이 약 0.071mm 이하, 상기 횡선이 약 0.053mm 이하의 선경인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 금속 메쉬로 음향이 전달되는 위치 또는 상기 금속 메쉬로부터 음향이 배출되는 위치에 배치되며, 적어도 하나 이상의 금속 플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
제 8 항에 있어서,

상기 금속 플레이트에는 적어도 하나 이상의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
제 8 항에 있어서,

상기 금속 플레이트는 캡 형태인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자.
소정 방향으로부터 유입되는 음향의 위상을 지연시켜, 단일 지향 특성을 얻기 위한 위상지연소자를 구비하며,

상기 위상지연소자는, 금속 메쉬로 형성되며, 상기 금속 메쉬는 도금되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 11 항에 있어서, 상기 금속 메쉬는,

스테인리스를 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 12 항에 있어서, 상기 금속 메쉬는,

습식 도금되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 11 항, 제 12 항 또는 제 13 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 도금은,

구리(Cu), 금(Au), 은(Ag)을 포함하는 금속을 이용하며, 바람직하게는 니켈(Ni)을 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 11 항, 제 12 항 또는 제 13 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 금속메쉬는,

평직, 능직, 평첩직, 능첩직, 트위스트 또는 크림프 중 적어도 어느 한 방식으로 직조된 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 11 항, 제 12 항 또는 제 13 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 메쉬는,

가로 1인치 내에 종선 165 메쉬, 세로 1인치 내에 횡선 800 메쉬 이상의 금속선을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 16 항에 있어서, 상기 금속선은,

상기 종선이 약 0.071mm 이하, 상기 횡선이 약 0.053mm 이하의 선경인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 11 항, 제 12 항 또는 제 13 항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,

상기 금속 메쉬로 음향이 전달되는 위치 또는 상기 금속 메쉬로부터 음향이 배출되는 위치에 배치되며, 적어도 하나 이상의 금속 플레이트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 18 항에 있어서,

상기 금속 플레이트에는 적어도 하나 이상의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.
제 18 항에 있어서,

상기 금속 플레이트는 캡 형태인 것을 특징으로 하는 금속 메쉬 위상지연소자를 구비하는 콘덴서 마이크로폰.