KR100650280B1 - Silicon based condenser microphone - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따라 기판에 음향홀이 형성된 실리콘 콘덴서 마이크로폰 제 1 실시예의 분리 사시도,1 is an exploded perspective view of a first embodiment of a silicon condenser microphone in which a sound hole is formed in a substrate according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따라 기판에 음향홀이 형성된 실리콘 콘덴서 마이크로폰 제 1 실시예의 측단면도,2 is a side cross-sectional view of a first embodiment of a silicon condenser microphone in which a sound hole is formed in a substrate according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 MEMS칩 구조를 도시한 예,3 is an example showing a MEMS chip structure of a silicon condenser microphone according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 회로도,4 is a circuit diagram of a silicon condenser microphone according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 패키징 절차를 도시한 순서도,5 is a flowchart illustrating a packaging procedure of a silicon condenser microphone according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 분리 사시도,6 is an exploded perspective view of a second embodiment according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 분리 사시도,7 is an exploded perspective view of a third embodiment according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 분리 사시도,8 is an exploded perspective view of a fourth embodiment according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따라 기판에 음향홀이 형성된 실리콘 콘덴서 마이크로폰을 메인 PCB에 실장한 예의 측단면도,9 is a side cross-sectional view of an example in which a silicon condenser microphone in which a sound hole is formed in a substrate is mounted on a main PCB according to the present invention;
도 10은 도 1에 도시된 제1 실시예의 변형예로서 멤스칩이 부착된 위치의 기판에 음향홀이 형성된 경우의 분리 사시도,FIG. 10 is an exploded perspective view of a case in which a sound hole is formed in a substrate in which a MEMS chip is attached as a modification of the first embodiment shown in FIG. 1;
도 11은 도 10에 도시된 제1 실시예 마이크로폰의 측단면도,FIG. 11 is a side sectional view of the microphone of the first embodiment shown in FIG. 10;
도 12는 본 발명에 따라 기판의 부품면에 접속단자가 형성되고 멤스칩이 부착된 위치의 기판에 음향홀이 형성된 제5 실시예의 측단면도, 12 is a side cross-sectional view of a fifth embodiment in which a connection terminal is formed on a component surface of a substrate and an acoustic hole is formed in a substrate at which a MEMS chip is attached according to the present invention;
도 13은 종래에 콘덴서 마이크로폰을 패키징하는 개념을 도시한 도면.FIG. 13 illustrates a concept of packaging a condenser microphone in the related art. FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10: 멤스(MEMS)칩 20: 특수목적형 반도체(ASIC)칩10: MEMS chip 20: ASIC chip for special purpose
100,200: 마이크로폰 110,210: 케이스100,200: microphone 110,210: case
120a,220a: 음향홀 120,220: 기판120a and 220a:
121,221: 접속패턴 123,125: 접속단자121,221: connection pattern 123,125: connection terminal
124: 쓰루홀 130: 가용접점124: through hole 130: available contact
140: 접착제 300: 메인PCB140: adhesive 300: main PCB
120b,302: 실링 단자 304: 접속패드120b, 302: sealing terminal 304: connection pad
310: 솔더링부310: soldering portion
본 발명은 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 음향 홀이 형성된 실리콘 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.The present invention relates to a condenser microphone, and more particularly, to a silicon condenser microphone in which an acoustic hole is formed in a substrate.
일반적으로, 이동통신 단말기나 오디오 등에 널리 사용되는 콘덴서 마이크로폰은 전압 바이어스 요소와, 음압(sound pressure)에 대응하여 변화하는 커패시터(C)를 형성하는 다이어프램/백플레이트 쌍, 그리고 출력신호를 버퍼링하기 위한 전계 효과 트랜지스터(JFET)로 이루어진다. 이러한 전통적인 방식의 콘덴서 마이크로폰은 하나의 케이스 안에 진동판과, 스페이서링, 절연링, 백플레이트, 통전링을 순차 삽입한 후 마지막으로 회로부품이 실장된 PCB를 넣고 케이스의 끝부분을 PCB측으로 구부려 하나의 조립체로 구성하였다.In general, a condenser microphone widely used in a mobile communication terminal or an audio device includes a voltage bias element, a diaphragm / backplate pair forming a capacitor C that changes in response to sound pressure, and a buffer for output signal. It consists of a field effect transistor (JFET). The conventional condenser microphone inserts a diaphragm, spacer ring, insulation ring, back plate, and conduction ring in one case, and finally inserts a PCB with circuit components and bends the end of the case to the PCB side. It consisted of an assembly.
그런데 이와 같이 케이스 끝부분을 PCB측으로 압력을 가하면서 말아 구부리는 커링(curling) 방식은 공정 진행시의 압력 및 부품의 공차에 따라 최종 제품의 형상이나 음향 특성에 영향을 미치는 문제점이 있었다. 즉, 커링 공정에서 누르는 힘이 부족할 경우, 음압이 케이스(case)와 PCB 사이로 새어 들어가 음질이 저하되고, 커링시 누르는 힘이 과다할 경우에는 커링되는 면이 찢어지거나 내부 부품의 변형을 초래하여 음향 특성이 왜곡되는 문제점이 있었다. However, the curling method of bending the end of the case while applying pressure to the PCB side has a problem that affects the shape or acoustic characteristics of the final product according to the pressure during the process and the tolerance of the parts. That is, when the pressing force is insufficient in the currying process, the sound pressure leaks between the case and the PCB, and the sound quality deteriorates. When the pressing force is excessive during the currying, the surface to be cut is torn or the internal parts are deformed, resulting in acoustic There was a problem that the characteristics are distorted.
이러한 문제점을 해결하고자 '콘덴서 마이크로폰의 케이스 접합구조 및 그의 제조방법'이 공개번호 제10-2004-0072099호로 한국특허청의 공개특허공보에 공개된 바 있다. In order to solve this problem, the case joint structure of the condenser microphone and its manufacturing method have been disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-0072099.
상기 공개번호 제10-2004-0072099호의 종래기술은 도 13에 도시된 바와 같이, 케이스(30)와 진동판과, 스페이서, 배극판, 사출물, 커넥션 링, 기판(40)으로 이루어진 통상의 콘덴서 마이크로폰 구조에서 케이스(30)의 개방된 단부를 외향으 로 절곡하여 단부를 따라 환형으로 접속편(31)을 형성하고, 기판(40)에서 상기 케이스(30)의 접속편(31)과 대향되는 면의 가장자리에 도전성 금속을 도금하여 용접영역(41)을 형성한 후, 케이스(30)의 내부에 각 구성품을 순차적으로 설치하고, 케이스의 접합편(31)과 기판의 용접영역(41)을 면접시키기 위해 케이스와 기판을 두 전극(+전극, -전극)으로 압력을 가하며 압착한 상태로 순간적으로 전기를 공급하여 기판에 형성된 용접영역(41)과 케이스의 접속편(32)이 용융되게 하여 케이스의 접속편(31)과 기판의 용접영역(41)이 접착되게 한 것이다.As shown in FIG. 13, a conventional condenser microphone structure including a case 30, a diaphragm, a spacer, a bipolar plate, an injection molded product, a connection ring, and a
그런데 이와 같이 케이스의 접속편과 기판의 용접영역을 전면적으로 전기용접할 경우에는 용접시 발생되는 열에 의해 구성부품에 변형과 스트레스가 발생되고, 전극의 설치 및 가동이 불편하여 용접 시공이 어려운 문제점이 있다.However, in the case where the welding area of the case and the welding area of the substrate is entirely welded, deformation and stress are generated in the components due to the heat generated during welding, and it is difficult to install and operate the electrodes, which makes the welding construction difficult. have.
한편, 최근들어 미세장치의 집적화를 위해 사용되는 기술로서 마이크로머시닝을 이용한 반도체 가공기술이 있다. 멤스(MEMS:Micro Electro Mechanical System)라고 불리는 이러한 기술은 반도체공정 특히 집적회로 기술을 응용한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 ㎛단위의 초소형센서나 액츄에이터 및 전기기계적 구조물을 제작할 수 있다. 이러한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 제작된 MEMS 칩 마이크로폰은 초정밀 미세 가공을 통하여 소형화, 고성능화, 다기능화, 집적화가 가능하며, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.On the other hand, as a technology recently used for the integration of micro devices, there is a semiconductor processing technology using micromachining. This technology, called MEMS (Micro Electro Mechanical System), can produce micro sensors, actuators, and electromechanical structures in micrometers using micromachining technology using semiconductor processing, especially integrated circuit technology. MEMS chip microphones manufactured using this micromachining technology are capable of miniaturization, high performance, multifunction, integration through ultra-precision micromachining, and have the advantage of improving stability and reliability.
따라서 통상의 콘덴서 마이크로폰뿐만 아니라 멤스(MEMS)기술을 이용한 실리콘 콘덴서 마이크로폰에도 케이스와 기판을 효율적으로 접합하기 위한 새로운 패키징 기술이 요구된다.Therefore, a new packaging technology for efficiently bonding a case and a substrate is required not only for a conventional condenser microphone but also a silicon condenser microphone using MEMS technology.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 멤스(MEMS) 마이크로폰 부품이 안착되고 음향홀이 형성된 기판에 금속 케이스의 끝부분을 레이저로 가용접하여 고정한 후, 접착제로 접합함으로써 불량발생을 방지하고 접합 강도를 향상시키며 전자파 노이즈와 같은 외부잡음에 강한 실리콘 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, by fixing the end of the metal case to the substrate on which the MEMS (MEMS) microphone parts are seated and formed with a laser, and then bonded with an adhesive It is to provide a silicon condenser microphone that prevents the occurrence of defects, improves the bonding strength and is resistant to external noise such as electromagnetic noise.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마이크로폰은, 바닥면이 막힌 금속 케이스;와 외부 음향을 입력하기 위한 음향홀이 형성되어 있고, 상기 음향홀 주위에는 메인PCB와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 상기 음향홀을 솔더링으로 실링하기 위한 실링 단자가 형성되어 있으며, 멤스(MEMS) 마이크로폰칩과, 전압펌프와 버퍼아이시(IC)가 내장된 특수목적형 반도체(ASIC)칩이 실장되어 있고, 상기 금속 케이스와 접합하기 위한 접속패턴이 형성되어 있는 기판; 상기 금속 케이스를 상기 기판에 고정시키기 위한 고정수단; 및 상기 고정수단에 의해 고정된 상기 금속 케이스와 상기 기판의 전체 접합면 둘레에 도포되어 상기 금속 케이스와 상기 기판을 접합하는 접착제를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the microphone of the present invention includes a metal case with a closed bottom surface and an acoustic hole for inputting external sound, and around the acoustic hole in the space between the main PCB and the microphone. In order to prevent distortion, a sealing terminal is formed to seal the sound hole by soldering, and a MEMS microphone chip and a special purpose semiconductor (ASIC) chip including a voltage pump and a buffer IC are mounted. A substrate on which a connection pattern for joining the metal case is formed; Fixing means for fixing the metal case to the substrate; And an adhesive applied around the entire bonding surface of the metal case and the substrate fixed by the fixing means to bond the metal case and the substrate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[제1 실시예][First Embodiment]
도 1은 본 발명에 따라 기판에 음향홀이 형성된 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 제 1 실시예의 분리 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 측단면도이다.1 is an exploded perspective view of a first embodiment of a silicon condenser microphone in which a sound hole is formed in a substrate according to the present invention, and FIG. 2 is a side cross-sectional view of the silicon condenser microphone shown in FIG.
본 발명의 제1 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상면이 막힌 원통형의 금속 케이스(110)를, MEMS칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장되고 음향홀(120a)이 형성된 기판(120)의 접속패턴(121)과 레이저로 가용접하여 금속 케이스(110)를 기판(120)에 고정한 후 접속면 전체 둘레를 접착제(140)로 접합하는 예이다. 여기서, 접착제(140)로는 전도성 에폭시, 비전도성 에폭시, 실버 페이스트, 실리콘, 우레탄, 아크릴, 크림 솔더 등이 가능하다.1 and 2, the MEMS
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(120)의 중앙 부근에는 외부 음을 유입하기 위한 음향홀(120a)이 형성되어 있고, 음향홀(120a) 주위에는 MEMS칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장되어 있으며, 금속 케이스(110)와 접촉되는 부분에 원형의 접속패턴(121)이 형성되어 있다. 그리고 도면에는 도시하지 않았으나 필요에 따라 전자파 차폐 또는 ESD 차폐를 위한 커패시터나 저항 등이 함께 실장될 수 있다.1 and 2, a
기판(120)의 크기는 금속 케이스(110)의 크기보다 크므로 외부 디바이스와 접속하기 위한 접속패드나 접속단자를 넓은 기판면 상에 자유롭게 배치할 수 있고, 접속패턴(121)은 일반적인 PCB 제작공정을 통하여 동박을 올린 후, 니켈(Ni)이나 금(Au) 도금하여 형성된 것이다. 이때, 기판(120)으로는 PCB기판, 세라믹 기판, FPCB기판, 메탈 PCB기판 등 다양한 기판을 사용할 수 있다.Since the size of the
금속 케이스(110)는 일면은 막히고 기판(120)과의 접속면은 개구되어 내부에 칩부품들을 실장할 수 있도록 된 원통형으로서, 기판의 음향홀(120a)을 통해 외부의 음이 유입되도록 된 구조이므로 금속 케이스(110)의 바닥면은 막혀 있는 구조이다. 금속 케이스(110)의 재질로는 황동이나 동, 스텐리스 스틸, 알루미늄, 니켈합금 등이 가능하며 금이나 은도금하여 사용할 수도 있고, 금속 케이스의 형상은 원형이나 사각형 등 다양한 형상이 가능하다.The
이와 같은 금속 케이스(110)를 기판(120)의 접속패턴(121)에 정렬한 후, 미도시된 레이저 가공기를 이용하여 가용접점(130)을 레이저로 가용접하여 케이스(110)를 기판(120)에 고정한 후 접속면 전체의 둘레에 접착제(140)를 도포하여 마이크로폰 패키지를 완성한다. 여기서, '가용접'이란 케이스(110)와 기판(120)이 만나는 전체 면을 용접하는 것이 아니라 케이스(110)와 기판(120)을 고정하기 위하여 한 곳 이상 여러 곳(이를 가용접점이라 하는데, 바람직하게는 두 곳 내지 네 곳)을 점용접하는 것을 의미한다. 이와 같이 가용접에 의해 케이스(110)와 기판(120)사이에 형성된 접합점을 가용접점(130)이라 하고, 이와 같은 가용접점(130)에 의해 케이스(110)가 기판(120)에 고정되어 기판(120)에 케이스(110)를 접착제(140)로 접착할 경우나 경화 과정에서 케이스(110)가 움직이지 않아 바른 위치에서 접합이 이루어질 수 있다. 또한 접속패턴(121)은 접지단자(125)와 연결되어 있으며, 여기에 금속 케이스(110)가 접착되면, 외부잡음의 유입을 차단하여 잡음을 제거하 기 용이한 이점이 있다.After the
이와 같이 패키징이 완성된 마이크로폰 조립체(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(120)의 접속패턴(121)과 금속 케이스(110)가 레이저에 의한 가용접점(130)으로 고정된 후 접착제(140)에 의해 접합되어 있고, 금속 케이스(110)와 기판(120) 사이의 공간(150)은 음향 챔버로서 역할을 한다. As shown in FIG. 2, the
또한 기판(120)에는 외부 음향을 입력하기 위한 음향홀(120a)이 형성되어 있고, 기판(120)의 저면 음향홀 주위에는 메인PCB(도9의 300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀(120a)을 솔더링으로 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자(120b)가 형성되어 있다. 이때, 외부 디바이스와 연결하기 위한 접속단자(123,125)는 적어도 2개 이상 8개까지 형성될 수 있고, 각 접속단자(123,125)는 쓰루홀(124)을 통해 칩 부품면과 전기적으로 도통될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서 접속단자(123,125)를 기판(120)의 주변부까지 길게 형성할 경우, 노출면을 통해 전기인두 등을 접근하여 리워크 작업을 쉽게 할 수 있다.In addition, an
이와 같은 본 발명의 마이크로폰을 메인PCB(300)에 실장한 예는 도 9에 도시된 바와 같다.An example of mounting the microphone of the present invention on the
도 9를 참조하면, 마이크로폰을 실장할 제품의 메인PCB(300)에는 외부 음을 유입하기 위한 메인 음향홀(300a)이 형성되어 있고, 이 메인 음향홀(300a)의 주위에는 메인PCB(300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀(300a)을 솔더링에 의해 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자(302)가 형성되어 있으며, 마이크로폰의 접속단자(123,125)에 대응하여 접속패드(304)가 형성되 어 있다. 이러한 메인 PCB(300)에 본 발명에 따른 마이크로폰을 솔더링(310)에 의해 접속하면, 외부의 음향은 메인 PCB(300)의 메인 음향홀(300a)을 통해 유입된 후 실링 단자(302)에 의해 실링된 영역을 지나 마이크로폰 기판(120)의 음향홀(120a)을 통해 마이크로폰 내부로 입력된다.Referring to FIG. 9, a
멤스(MEMS)칩(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(14) 위에 MEMS 기술을 이용하여 백플레이트(13)를 형성한 후 스페이서(12)를 사이에 두고 진동막(11)이 형성된 구조로 되어 있다. 따라서 마이크로폰 내부로 유입된 음향은 멤스칩의 진동막(11)을 진동시켜 진동막(11)과 백플레이트(13) 사이에 형성된 정전용량을 가변시켜 외부로부터 유입된 음향을 전기적인 신호로 변환한다.As shown in FIG. 3, the
특수목적형 반도체(ASIC)칩(20)은 MEMS칩(10)과 연결되어 전기적 신호를 처리하는 부분으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, MEMS칩(10)이 콘덴서 마이크로폰으로 동작하도록 전압을 제공하는 전압펌프(22)와 MEMS칩(10)을 통해 감지된 전기적인 음향신호를 증폭 또는 임피던스 정합시켜 접속단자를 통해 외부로 제공하기 위한 버퍼IC(24)로 구성된다. 여기서, 전압펌프(22)는 DC-DC 컨버터이고, 버퍼 IC(24)는 아날로그 증폭기나 아날로그 디지털 변환기(ADC) 등을 사용할 수 있다. 도 4의 회로도에서 콘덴서 기호 "C0"은 MEMS칩(10)에 대한 전기적인 등가회로를 나타내고, MEMS 마이크로폰 패키지(100)는 3개의 접속단자(Vdd, GND, Output)를 통해 외부 디바이스와 연결되는 것을 알 수 있다.The special purpose semiconductor (ASIC)
본 발명의 실시예에서는 케이스(110)를 기판(120)에 고정시키는 것을 레이저 에 의한 가용접으로만 설명하였으나 솔더링, 펀칭 등 다른 방식으로도 가능하다.In the exemplary embodiment of the present invention, the fixing of the
도 5는 본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 패키징 절차를 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a packaging procedure of a silicon condenser microphone according to the present invention.
본 발명에 따라 실리콘 콘덴서 마이크로폰을 패키징하는 방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(120)을 투입하는 단계(S1)와, MEMS 부품(10)과 특수목적형 반도체(ASIC)칩(20)을 기판(120) 위에 실장하는 단계(S2), 금속 케이스(110)를 투입하는 단계(S3), 기판의 접속패턴(121)에 케이스(110)를 정렬하는 단계(S4), 케이스(110)의 끝부분과 기판의 접속패턴(121)을 가용접 등에 의해 고정하는 단계(S5), 케이스(110)를 기판(120)에 고정한 후 접착제(140)로 기판(120)과 케이스(110)가 만나는 부분의 전체 둘레를 도포하여 케이스(110)와 기판(120)을 접합하는 단계(S6), 접착제(140)를 경화시키는 단계(S7)로 구성된다. According to the present invention, a method of packaging a silicon condenser microphone is shown in FIG. 5, in which the step of inserting the substrate 120 (S1), the
이때, 기판(120)으로는 PCB기판, 세라믹 기판, FPCB기판, 메탈 PCB기판 등 다양한 기판을 사용할 수 있고, 기판(120)에는 금속 케이스(110)와 접속하기 위한 접속패턴(121)이 형성되어 있다. In this case, various substrates such as a PCB substrate, a ceramic substrate, an FPCB substrate, and a metal PCB substrate may be used as the
또한 금속 케이스(110)의 재질로는 황동이나 동, 스텐리스 스틸, 알루미늄, 니켈합금 등이 가능하며 금이나 은도금하여 사용할 수도 있고, 금속 케이스(110)의 형상은 원형이나 사각형 등 다양한 형상이 가능하다.In addition, the material of the
그리고 금속 케이스(110)를 기판(120)에 고정하는 단계 5(S5)는 레이저 용접이나 솔더링 등에 의한 가용접이나 펀칭 등이 가능하고, 접착제(140)로는 전도성 혹은 비전도성 에폭시류가 사용될 수 있으며, 접착제(140)로 접합한 후에는 자연 경화, 자외선 경화, 열 경화 등으로 접착제(140)를 경화시켜 마이크로폰의 제작을 완료한다.In step 5 (S5) of fixing the
이와 같은 본 발명의 패키징 방법에 따르면 금속 케이스(110)를 기판(120)에 레이저로 가용접하여 고정한 후 접착제(140)로 접착하여 경화시킴으로써 접합력(전기적 접속력 및 밀봉성능)이 강화되어 음질이 향상되고, 외부잡음에도 강하며 특히, 불량발생을 줄이고 공정비용을 절감하여 전체 제조원가를 대폭 낮출 수 있는 장점이 있다.According to the packaging method of the present invention as described above, the
한편, 도 1의 제1 실시예에서는 부품이 실장되지 아니한 위치의 기판에 음향홀이 형성된 것을 예로들어 설명하였으나 변형예로서 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 멤스칩(10)이 부착된 위치의 기판에 음향홀(120a)을 형성할 수도 있다. 도10 및 도 11의 변형예에서는 기판의 음향홀(120a)을 통해 유입된 외부 음향이 멤스칩(10)으로 바로 유입되어 진동판을 진동시키도록 되어 있다.Meanwhile, in the first embodiment of FIG. 1, the acoustic hole is formed on the substrate where the component is not mounted. However, as shown in FIGS. 10 and 11, the
[제2 실시예]Second Embodiment
도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 분리 사시도로서, 본 발명의 제2 실시예는 사각통형의 금속 케이스(210)를 기판(220)에 레이저로 가용접한 후 접착제(140)로 접합한 것이다. 제2 실시예에서는 사각형 케이스(210)의 각면에 한 지점씩 가용접하여 모두 4개의 가용접점(130)이 형성되어 있다.6 is an exploded perspective view of a second embodiment according to the present invention. The second embodiment of the present invention is a rectangular
도 6을 참조하면, 기판(220)에는 외부 음을 유입하기 위한 음향홀(220a)이 형성되어 있고, 음향홀(220a) 주위에는 MEMS칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장되어 있으며, 금속 케이스(210)와 접촉되는 부분에 사각형의 접속패턴(221)이 형성되어 있다. 접속패턴(221)은 통상의 PCB 패턴기술에 의해 동박필름으로 형성된 것이고, 기판(220)의 저면 음향홀(220a) 주위에는 메인 PCB(도 9의 300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀을 솔더링에 의해 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자(120b)가 형성되어 있다. Referring to FIG. 6, an
금속 케이스(210)는 PCB기판(220)과 접속되는 면이 개구된 사각통형으로서, 기판의 음향홀(220a)을 통해 외부 음을 유입하므로 케이스의 바닥면은 막혀 있다. The
이와 같은 금속 케이스(210)를 기판(220)의 접속패턴(221)에 정렬한 후, 미도시된 레이저 가공기를 이용하여 가용접점(130)을 레이저로 가용접하여 케이스(210)를 고정하고, 접속면 전체의 둘레에 접착제(140)를 도포한 후 경화시켜 마이크로폰 패키징을 완성한다. 여기서, 접속패턴(221)은 접지단자와 연결되어 있으며, 여기에 금속 케이스(210)가 용접되면, 외부잡음의 유입을 차단하여 잡음을 제거하기 용이한 이점이 있다.After aligning the
이와 같이 패키징이 완성된 마이크로폰 조립체는 도 2에 도시된 바와 동일하므로 반복을 피하기 위하여 더 이상의 설명은 생략한다.Since the microphone assembly is packaged as described above is the same as shown in Figure 2, further description will be omitted to avoid repetition.
[제3 실시예]Third Embodiment
도 7은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 분리 사시도로서, 본 발명의 제3 실시예는 끝단에 "ㄴ"자 형으로 돌출된 날개(116)가 형성된 원통형의 금속 케이스 (110')와 PCB기판(120)의 가용접점(130)을 레이저로 가용접하여 서로 고정한 후 접착면 전체의 둘레를 접착제(140)로 접합한 것이다.Figure 7 is an exploded perspective view of a third embodiment according to the present invention, the third embodiment of the present invention is a cylindrical metal case (110 ') and a PCB substrate having a
도 7을 참조하면, 기판(120)에는 외부 음을 유입하기 위한 음향홀(120a)이 형성되어 있고, MEMS칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장되어 있으며, 금속 케이스(110')와 접촉되는 부분에 원형의 접속패턴(121)이 형성되어 있다. 도면에는 도시되지 않았으나 PCB기판(120)의 저면 음향홀(120a) 주위에는 메인 PCB(도9의 300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀(120a)을 솔더링으로 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자(120b)가 형성되어 있다. 기판(120)의 크기는 금속 케이스의 크기 보다 크므로 외부 디바이스와 접속하기 위한 접속패드나 접속단자를 넓은 PCB면 상에 자유롭게 배치할 수 있고, 접속패턴은 일반적인 PCB 제작공정을 통하여 동박을 올린 후, 니켈(Ni)이나 금(Au) 도금하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제3 실시예에서 접속패턴(121)은 금속 케이스에 형성된 날개(116)에 대응하여 제1 실시예보다 폭이 넓은 것이 바람직하다.Referring to FIG. 7, an
제3 실시예의 금속 케이스(110')는 PCB기판(120)과 접속면이 개구된 원통형으로서, PCB기판의 음향홀(120a)을 통해 외부 음을 유입하므로 케이스의 바닥면은 막혀 있고, 케이스 몸체(114)의 끝면에는 외측으로 돌출된 날개(116)가 형성되어 있다. The
이와 같은 금속 케이스(110')의 끝단 날개(116)를 PCB기판의 접속패턴(121)에 정렬한 후, 미도시된 레이저 가공기를 이용하여 레이저로 가용접하여 케이스(110')를 기판(120)에 고정한 후 접착제(140)로 접합하여 패키징을 완성한다.After arranging the
[제4 실시예][Example 4]
도 8은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 분리 사시도로서, 본 발명의 제4 실시예는 끝단에 "ㄴ"자 형으로 돌출된 날개(216)가 형성된 사각통형의 금속 케이스(210')를 기판(220)에 레이저로 가용접하여 고정한 후 접착제로 접합한 것이다.8 is an exploded perspective view of a fourth embodiment according to the present invention. The fourth embodiment of the present invention is a substrate having a rectangular cylindrical metal case 210 'formed with a
도 8을 참조하면, PCB기판(220)에는 외부 음을 유입하기 위한 음향홀(220a)이 형성되어 있고, MEMS칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장되어 있으며, 금속 케이스(210')와 접촉되는 부분에 사각형의 접속패턴(221)이 형성되어 있다. 도면에는 도시되지 않았으나 PCB기판(220)의 저면 음향홀(220a) 주위에는 메인 PCB(도9의 300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀(220a)을 솔더링으로 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자가 형성되어 있다. PCB기판(220)의 크기는 금속 케이스(210')의 크기 보다 크므로 외부 디바이스와 접속하기 위한 접속패드나 접속단자를 넓은 PCB면 상에 자유롭게 배치할 수 있고, 접속패턴(221)은 일반적인 PCB 제작공정을 통하여 동박을 올린 후, 니켈(Ni)이나 금(Au) 도금하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제4 실시예에서 접속패턴(221)은 금속 케이스(210')의 몸체(214) 끝부분에 형성된 날개(216)에 대응하여 제2 실시예에서 보다 폭이 넓은 것이 바람직하다.Referring to FIG. 8, an
금속 케이스(210')는 PCB기판(220)과 접속면이 개구된 사각통형으로서, PCB기판의 음향홀(220a)을 통해 외부 음을 유입하므로 케이스(210')의 바닥면은 막혀 있고, 케이스 몸체(214)의 끝면에는 외측으로 돌출된 날개(216)가 형성되어 있다. The metal case 210 'is a rectangular cylindrical shape in which a connection surface of the
이와 같은 금속 케이스의 끝단 날개(216)를 기판의 접속패턴(221)에 정렬한 후, 미도시된 레이저 가공기를 이용하여 가용접점(130)을 레이저로 가용접하여 케이스(210')를 기판(120)에 고정시키고, 케이스(210')와 기판(120)의 접착면 전체 둘레에 접착제(140)를 도포한 후 경화시켜 마이크로폰 패키징을 완성한다.After aligning the
[제5 실시예][Example 5]
도 12는 본 발명에 따라 기판의 부품면에 접속단자가 형성되고 멤스칩이 부착된 위치의 기판에 음향홀이 형성된 제5 실시예의 측단면도이다.12 is a side cross-sectional view of a fifth embodiment in which a connection terminal is formed on a component surface of a substrate and an acoustic hole is formed in a substrate at which a MEMS chip is attached in accordance with the present invention.
본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰은 도 12에 도시된 바와 같이, 바닥면이 막힌 원통형의 금속 케이스(110)가 금속 케이스(110)보다 넓고 외부음을 유입하기 위한 음향홀(120a)이 형성된 기판(120)에 접착제(140)로 부착되어 있고, 기판의 부품면(120b)에는 마이크로폰이 사용될 제품의 메인 PCB(230)의 접속패드(320)와 접속하기 위한 접속단자(122)가 형성되어 있다. As shown in FIG. 12, the silicon condenser microphone according to the present invention has a substrate having a cylindrical hole with a closed bottom surface that is wider than the
그리고 본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰이 실장될 제품의 메인 PCB(310)는 지향성 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 케이스(110)가 실장될 수 있도록 원형의 삽입홀(310a)이 형성되어 있고, 마이크로폰의 기판(120)에 형성된 접속단자(122)에 대응하여 접속패드(320)가 형성되어 있다.In addition, the
이와 같이 메인 PCB(310)에 실리콘 콘덴서 마이크로폰이 실장된 전체 구조는 도 12에 도시된 바와 같이, 기판 부품면(120b)의 중앙부분에서 돌출된 금속 케이스(110)가 메인 PCB(310)의 삽입홀(310a)에 삽입됨과 아울러 메인 PCB의 접속패드 (320)와 마이크로폰의 접속단자(122)가 솔더링(330)에 의해 접속되어 있는 형상이다.As shown in FIG. 12, the entire structure in which the silicon condenser microphone is mounted on the
따라서, 본 발명의 실장방식에 따르면 마이크로폰의 기판 위로 돌출된 케이스(110) 부분이 메인 PCB(310)에 형성된 삽입홀(310a)에 삽입되므로 실장 후의 전체 높이가 종래 마이크로폰에서 부품면의 반대면에 접속단자가 형성되어 메인 PCB 위에 실장될 때의 전체 높이보다 낮아져 제품의 부품 실장 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.Therefore, according to the mounting method of the present invention, since the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기판에 형성된 음향홀을 통해 외부음을 입력받을 수 있음과 아울러 금속 케이스를 기판에 레이저로 가용접한 후 접착제로 접합함으로써 접합력이 강하여 기계적 견고성이 향상되고, 외부잡음에도 강하며 특히 공정비용을 절감하여 전체 제조원가를 대폭 낮출 수 있는 장점이 있다.As described above, the present invention can receive the external sound through the acoustic hole formed on the substrate, and the metal case is welded to the substrate with a laser and then bonded with an adhesive to increase the bonding strength, thereby improving mechanical robustness, and external noise. It is also strong and in particular has the advantage of significantly reducing the overall manufacturing cost by reducing the process cost.
또한 종래의 마이크로폰 제조공정에서 금속 케이스와 기판을 접합하는 공정인 컬링공정을 없애고 콘덴서 마이크로폰용 부품이 실장된 기판에 금속 케이스를 바로 용접함으로써 케이스와 기판간에 전기적인 전도특성을 향상시킬 수 있음과 아울러 외부로부터 음압이 들어갈 수 없도록 밀봉하여 음향 특성도 향상시킬 수 있다.In addition, by eliminating the curling process, which is a process of joining the metal case and the substrate in the conventional microphone manufacturing process, by directly welding the metal case to the substrate on which the component for the condenser microphone is mounted, the electrical conduction characteristics between the case and the substrate can be improved. The sound characteristics can be improved by sealing the sound pressure from the outside.
또한 기판의 형태가 케이스에 의해 제한받지 않으므로 마이크로폰에 사용되는 기판(PCB)의 디자인을 자유롭게 할 수 있어 여러 가지 형태의 단자 형성이 가능 하고, 종래와 같이 컬링시 가해지는 물리적인 힘이 없이도 작업이 가능하므로 더욱 얇은 기판(PCB)의 적용이 가능하며, 이와 같이 얇은 기판(PCB)을 사용할 경우 제품의 높이를 낮출 수 있어 보다 박형의 마이크로폰도 제조할 수 있다.In addition, since the shape of the substrate is not limited by the case, it is possible to freely design the PCB (PCB) used in the microphone, and thus various types of terminals can be formed, and work can be performed without physical force applied during curling as in the prior art. Since it is possible to apply a thinner substrate (PCB), it is possible to lower the height of the product when using this thin substrate (PCB) can be manufactured a thinner microphone.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.
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