KR100675025B1

KR100675025B1 - 실리콘 콘덴서 마이크로폰

Info

Publication number: KR100675025B1
Application number: KR1020050076521A
Authority: KR
Inventors: 송청담
Original assignee: 주식회사 비에스이
Priority date: 2005-08-20
Filing date: 2005-08-20
Publication date: 2007-01-29
Also published as: WO2007024048A1

Abstract

본 발명은 마이크로머시닝(MEMS) 기술에 의해 제조된 실리콘 마이크로폰칩을 기계적 견고성이 향상되고, 잡음 유입 방지효과를 높일 수 있도록 패키징한 실리콘 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다. 본 발명의 마이크로폰은 바닥면이 막힌 금속 케이스;와, 외부 음향을 입력하기 위한 음향홀이 형성되어 있고, 음향홀 주위에는 메인PCB와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀을 솔더링으로 실링하기 위한 실링 단자가 형성되어 있으며, 멤스(MEMS) 마이크로폰칩과, 전압펌프와 버퍼아이시(IC)가 내장된 특수목적형 반도체(ASIC)칩이 실장되어 있고, 금속 케이스와 접합하기 위한 접속패턴이 형성되어 있으며, 용접에 의해 금속 케이스와 접속패턴이 접합된 기판으로 구성된다.

따라서 본 발명에 따르면, PCB기판에 형성된 음향홀을 통해 외부음을 입력받을 수 있음과 아울러 금속 케이스를 기판에 레이저 용접함으로써 접합력이 강하여 기계적 견고성이 향상되고, 외부잡음에도 강하며 특히 공정비용을 절감하여 전체 제조원가를 대폭 낮출 수 있다.

MEMS, 콘덴서 마이크로폰, 케이스, PCB, 레이저 용접, 밀봉

Description

실리콘 콘덴서 마이크로폰{ SILICON BASED CONDENSER MICROPHONE }

도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 측단면도,

도 2는 도 1에 도시된 마이크로폰을 메인 PCB에 실장한 예의 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 분리 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 MEMS칩 구조를 도시한 예,

도 5는 본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 회로도,

도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 분리 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 제 3 실시예의 분리 사시도,

도 8은 본 발명에 따른 제 4 실시예의 분리 사시도,

도 9는 본 발명에 따른 제 5 실시예의 측단면도,

도 10은 본 발명에 따라 마이크로폰에 지향성을 갖도록 하는 제 6 실시예의 측단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 멤스(MEMS)칩 20: 특수목적형 반도체(ASIC)칩

100,200: 마이크로폰 110,210: 케이스

120a,220a: 음향홀 120,220: 기판

121,221: 접속패턴 123,125: 접속단자

124: 쓰루홀 130: 용접부

140: 음향 저항체 300: 메인PCB

120b,302: 실링 단자 304: 접속패드

310: 솔더링부

본 발명은 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로머시닝(MEMS) 기술에 의해 제조된 실리콘 마이크로폰칩을 기계적 견고성이 향상되고, 잡음 유입 방지효과를 높일 수 있도록 패키징한 실리콘 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

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, 통전링, PCB가 일체로 조립된 조립체로 이루어진다.

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.

그런데 이와 같이 마이크로머시닝 기술을 이용하여 제작된 MEMS 칩 마이크로폰은 전기적 구동과 신호처리를 하여야 하므로 다른 특수목적형 반도체(ASIC: Application Specific Integrated Circuit) 칩 디바이스와 함께 패키지화할 필요가 있다.

종래의 MEMS 칩 마이크로폰을 패키징하는 기술로는 미국특허 6,781,231호로 2004년 8월 24일 공고된 "환경과 간섭이 차단된 MEMS 패키지(MICROELECTROMECHANICAL SYSTEM PACKAGE WITH ENVIRONMENTAL AND INTERFERENCE SHIELD)"가 있다. 상기 미국특허의 패키지는 도전층과 부도층이 번갈아 중첩된 다층의 기판 위에 내부 도전층과 외부 도전층으로 된 커버를 도전성 접착제를 이용하여 접착한 구조로 되어 있다.

따라서 이러한 종래의 패키징 방식은 공정이 복잡하여 제조원가가 상승하고, 접합성이 떨어지며, 금속 하우징(housing)과는 달리 부도체를 사용함으로써 전자파노이즈 등의 외부잡음에 민감한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기판에 음향홀이 형성된 구조로서 멤스(MEMS) 마이크로폰 부품이 안착된 기판에 금속 케이스의 끝단을 용접하여 접합함으로써 접합 강도를 향상시키고 전자파 노이즈와 같은 외부 잡음에 강한 실리콘 콘덴서 마이크로폰을 제공하는데 그 목적이 있다.

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 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 있으며, 용접에 의해 상기 금속 케이스와 상기 접속패턴이 접합된 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 금속 케이스는 원통형이나 사각통형이고, 상기 금속 케이스의 끝단은 직선형이거나 외측으로 구부러져 날개가 형성된 형태이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하 기로 한다.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명에 따라 기판에 음향홀이 형성된 마이크로폰의 제 1 실시예의 측단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 마이크로폰을 메인 PCB에 실장한 예의 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 분리 사시도이다. 도 4는 본 발명에 사용되는 MEMS 칩 마이크로폰의 구조를 도시한 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 회로도이다.

본 발명의 제1 실시예는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형의 금속 케이스(110)를 MEMS칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장되고 음향홀(120a)이 형성된 PCB기판(120)에 레이저 용접하는 예이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, PCB기판(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.

PCB기판(120)의 크기는 금속 케이스(110)의 크기보다 크므로 외부 디바이스와 접속하기 위한 접속패드나 접속단자를 넓은 PCB기판면 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.

금속 케이스(110)는 PCB기판(120)과 접속면이 개구되어 내부에 칩부품들을 실장할 수 있도록 된 원통형으로서, PCB기판의 음향홀(120a)을 통해 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.

이와 같은 금속 케이스(110)를 PCB기판(120)의 접속패턴(121)에 정렬한 후, 미도시된 레이저 가공기를 이용하여 접속부위(130)를 레이저 용접하여 마이크로폰 패키지를 완성한다. 여기서, 접속패턴(121)은 접지단자(125)와 연결되어 있으며, 여기에 금속 케이스(110)가 용접되면, 외부 잡음의 유입을 차단하여 잡음을 제거하기 용이한 이점이 있다.

이와 같이 패키징이 완성된 마이크로폰 조립체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, PCB기판(120)의 접속패턴(121)과 금속 케이스(110)가 레이저 용접에 의해 강하게 부착되어 있고, 금속 케이스(110)와 PCB기판(120) 사이의 공간(150)은 음향 챔버로서 역할을 한다.

또한 PCB 기판(120)에는 외부 음향을 입력하기 위한 음향홀(120a)이 형성되어 있고, PCB기판(120)의 저면 음향홀 주위에는 메인PCB(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 접속 단자(123,125)는 쓰루홀(124)을 통해 칩 부품면과 전기적으로 도통될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서 접속단자(123,125)를 PCB기판(120)의 주변부까지 길게 형성할 경우, 노출면을 통해 전기인두 등을 접근하여 리워크 작업을 쉽게 할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 마이크로폰을 메인PCB(300)에 실장한 예는 도 2에 도시된 바와 같다.

도 2를 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 형성되어 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 PCB기판(120)의 음향홀(120a)을 통해 마이크로폰 내부로 입력된다.

멤스(MEMS)칩(10)은 도 4에 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.

특수목적형 반도체(ASIC)칩(20)은 MEMS칩(10)과 연결되어 전기적 신호를 처리하는 부분으로서, 도 5에 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 5의 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.

본 발명의 실시예에서는 케이스(110)와 PCB기판(120)의 용접을 레이저 용접으로만 설명하였으나 전기용접, 솔더링, 도전성 접착제에 의한 접합 등도 가능하다.

[제2 실시예]

도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 분리 사시도로서, 본 발명의 제2 실시예는 사각통형의 금속 케이스(210)를 PCB기판(220)에 레이저 용접한 것이다.

도 6을 참조하면, PCB기판(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, 도 면에는 도시되지 않았으나 PCB기판(220)의 저면 음향홀(220a) 주위에는 메인 PCB(도 2의 300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀을 솔더링에 의해 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자가 형성되어 있다.

금속 케이스(210)는 PCB기판(220)과 접속되는 면이 개구된 사각통형으로서, PCB기판의 음향홀(220a)을 통해 외부 음을 유입하므로 케이스의 바닥면은 막혀 있다.

이와 같은 금속 케이스(210)를 PCB기판(220)의 접속패턴(221)에 정렬한 후 미도시된 레이저 가공기를 이용하여 접속부위를 레이저 용접하여 패키징을 완성한다. 여기서, 접속패턴(221)은 접지단자와 연결되어 있으며, 여기에 금속 케이스(210)가 용접되면, 외부잡음의 유입을 차단하여 잡음을 제거하기 용이한 이점이 있다.

이와 같이 패키징이 완성된 마이크로폰 조립체는 도 1에 도시된 바와 동일하므로 반복을 피하기 위하여 더 이상의 설명은 생략한다.

[제3 실시예]

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')를 PCB기판(120)에 레이저 용접한 것이다.

도 7을 참조하면, PCB기판(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(도 2의 300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀(120a)을 솔더링으로 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자가 형성되어 있다. PCB기판(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.

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.

이와 같은 금속 케이스(110')의 끝단 날개(116)를 PCB기판의 접속패턴(121)에 정렬한 후, 미도시된 레이저 가공기를 이용하여 레이저 용접하여 패키징을 완성한다.

[제4 실시예]

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 PCB기판(220)에 레이저 용접한 것이다.

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(도 2의 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.

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.

이와 같은 금속 케이스의 끝단 날개(216)를 PCB기판의 접속패턴(221)에 정렬한 후, 미도시된 레이저 가공기를 이용하여 레이저 용접하여 패키징을 완성한다.

[제5 실시예]

도 9는 본 발명에 따른 제 5 실시예의 측단면도로서, PCB기판의 멤스칩이 위치한 부분에 음향홀을 형성한 경우이다.

도 9를 참조하면, 패키징이 완성된 마이크로폰 조립체는 MEMS칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장된 PCB기판(120) 위에 금속 케이스(110)가 레이저 용접에 의해 접속패턴(121)과 강하게 부착되어 있다.

PCB기판(120)에서 MEMS칩(10)이 실장된 위치에는 외부음을 유입하기 위한 음향홀(120a)이 형성되어 있으며, 음향홀(120a)의 외측에는 메인PCB(300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀(120a)을 솔더링으로 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자(120b)가 형성되어 있으며, PCB 기판(120)의 저면에는 외부 디바이스와 연결하기 위한 접속단자(123,125)가 적어도 2개 이상 8개 까지 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 PCB기판(120)의 주변부까지 길게 형성할 경우, 노출면을 통해 전기인두 등을 접근하여 리워크 작업을 쉽게 할 수 있다.

이러한 제5 실시예의 구조에서 음향홀(120a)을 통해 유입된 외부음은 멤스칩(10)의 백플레이트(13)에 형성된 음공을 지나 진동판(11)을 진동시켜 전기적인 신호를 생성하게 된다. 이때 도면에는 도시되지 않았으나 마이크로폰이 메인PCB(300)상에 실장되기 위해서는 메인PCB(300)에는 음향홀(120a)에 대응하는 홀과, 홀의 외측 주위에는 메인PCB(300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 홀을 솔더링으로 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자가 형성되어 있다.

[제6 실시예]

도 10은 본 발명에 따라 실리콘 콘덴서 마이크로폰에 지향성을 갖도록 하는 제 6 실시예의 측단면도이다. 본 발명의 실시예에서는 PCB측으로부터 유입되는 음향을 전방음으로, 케이스측으로부터 유입되는 음향을 후방음으로 정의한다.

본 발명의 제6 실시예는 제 5 실시예의 구조에서 멤스(MEMS)칩(10)이 실장된 위치의 PCB기판(120)에 전방음 유입홀(120a)을 형성함과 아울러 멤스칩(10)이 위치한 부분의 케이스(110)에 후방음 유입홀(110a)을 형성한 후, 전방음 유입홀(120a)의 내측이나 후방음 유입홀(110a)의 내외측에 음향 저항체(140)를 부가하여 지향특성을 갖도록 한 구조이다.

도 10을 참조하면, 패키징이 완성된 지향성 마이크로폰 조립체는 MEMS칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장된 PCB기판(120) 위에 금속 케이스(110)가 레이저 용접에 의해 접속패턴과 강하게 부착되어 있다.

PCB기판(120)에서 MEMS칩(10)이 실장된 위치에는 전방음을 유입하기 위한 전방음 유입홀(120a)이 형성되어 있고, 케이스(110)에는 후방음을 유입하기 위한 후방음 유입홀(110a)이 형성되어 있으며, 후방음 유입홀(110a)의 내측에는 음향 저항체(140)가 부착되어 있다. 또한 전방음 유입홀(120a)의 외측 주변에는 메인PCB(300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 음향홀(120a)을 솔더링으로 실링(Hole sealing)하기 위한 실링 단자(120b)가 형성되어 있 으며, PCB 기판(120)의 저면에는 외부 디바이스와 연결하기 위한 접속단자(123,125)가 적어도 2개 이상 8개 까지 형성될 수 있고, 각 접속단자(123,125)는 쓰루홀(124)을 통해 칩 부품면과 전기적으로 도통될 수 있다.

이러한 제6 실시예의 구조에서 전방음 유입홀(120a)이나 후방음 유입홀(110a)을 통해 유입된 음향이 해당 음향 저항체(140)를 통과하면서 위상이 변화되어 지향특성을 갖게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 PCB기판에 형성된 음향홀을 통해 외부음을 입력받을 수 있음과 아울러 금속 케이스를 기판에 레이저 용접함으로써 접합력이 강하여 기계적 견고성이 향상되고, 외부잡음에도 강하며 특히 공정비용을 절감하여 전체 제조원가를 대폭 낮출 수 있는 장점이 있다.

또한 종래의 마이크로폰 제조공정에서 금속 케이스와 PCB를 접합하는 공정인 컬링공정을 없애고 콘덴서 마이크로폰용 부품이 실장된 PCB기판에 금속 케이스를 바로 용접함으로써 케이스와 PCB기판간 전기적인 전도특성을 향상시킬 수 있음과 아울러 외부로부터 음압이 들어갈 수 없도록 밀봉하여 음향 특성도 향상시킬 수 있다.

또한 PCB의 형태가 케이스에 의해 제한받지 않으므로 마이크로폰에 사용되는 PCB의 디자인을 자유롭게 할 수 있어 여러 가지 형태의 단자 형성이 가능하고, 종래와 같이 컬링시 가해지는 물리적인 힘이 없이도 작업이 가능하므로 더욱 얇은 PCB의 적용이 가능하며, 이와 같이 얇은 PCB를 사용할 경우 제품의 높이를 낮출 수 있어 보다 박형의 마이크로폰도 제조할 수 있다.

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.

Claims

메인 음향홀(300a)이 형성된 메인 PCB(300)에 실장하기 위한 실리콘 콘덴서 마이크로폰에 있어서,

바닥면이 막힌 금속 케이스(110);

상기 메인 음향홀(300a)을 통해 외부 음향을 입력하기 위한 음향홀(120a)이 형성되어 있고, 상기 음향홀(120a) 외측 주위에는 상기 메인PCB(300)와 마이크로폰 사이의 공간에서 음파의 왜곡을 방지하기 위해 상기 음향홀(120a)을 솔더링으로 실링하기 위한 실링 단자(120b)가 형성되어 있으며, 상기 금속 케이스(110)와 접합되는 면에는 접속패턴(121)이 형성되어 있고, 상기 접속패턴(121)은 쓰루홀을 통해 접속단자와 연결되어 있으며, 상기 금속 케이스(110)와 상기 접속패턴(121)은 용접에 의해 접합되어 있는 기판(120);

상기 기판(120)에 실장되어 상기 금속 케이스(110)에 의해 보호되고, 상기 음향홀(120a)을 통해 유입된 음향을 전기적인 신호로 변환하는 멤스(MEMS) 마이크로폰칩(10); 및

상기 기판(120)에 실장되어 상기 금속 케이스(110)에 의해 보호되고, 상기 멤스 마이크로폰 칩(10)에 구동을 위한 전압을 인가하고 상기 변환된 전기적인 신호를 전달받아 증폭하여 상기 기판(120)의 접속단자를 통해 상기 메인PCB(300)측으로 전달하는 특수목적형 반도체(ASIC)칩(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 금속 케이스는

원통형이나 사각통형인 것을 특징으로 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰.
제2항에 있어서, 상기 금속 케이스의 끝단은

직선형이거나 외측으로 구부러져 날개가 형성된 형태인 것을 특징으로 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 기판은

PCB기판, 세라믹 기판, FPCB 기판, 메탈 PCB기판 중 어느 하나인 것을 특징 으로 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 금속 케이스의 재질은

황동이나 알루미늄, 니켈합금 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 기판은

외부 디바이스와 연결하기 위한 접속단자가 적어도 2개 이상 8개 까지 형성된 것을 특징으로 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 기판의 음향홀이

상기 기판의 중앙부분이 아닌 상기 멤스칩이 실장된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰.
제7항에 있어서, 상기 금속 케이스에는 외부음을 유입하기 위한 음향홀이 형성되고, 상기 음향홀의 내외측에 음향 저항체가 부가되어 지향특성을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰.