KR101171354B1 - 멤스 콘덴서 마이크로폰용 하우징 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로폰 하우징 기구에 있어서, 상기 마이크로폰을 구성하는 음향 소자들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB); 및 상기 음향 소자들을 덮을 수 있도록 일면은 개구된 형태로 개구면의 하부면은 상기 인쇄회로기판(PCB)에 접착되고, 타면의 일정 영역에는 상기 마이크로폰 내부로 음향 신호를 인가하기 위한 음향 홀이 형성된 홀더 캡을 포함하되, 상기 홀더 캡의 하부면의 일정 영역에는 상기 음향 홀을 통해 들어오는 음향 신호의 특정 파장의 주파수 응답을 변형하기 위한 하나 이상의 보조 형상이 형성된 것으로, 음향 신호의 간섭현상을 이용하여 주파수 응답 특성을 향상시키기 위한 것이다.

Description

멤스 콘덴서 마이크로폰용 하우징 기구{Apparatus of housing for MEMS condenser micro-phone}

본 발명은 콘덴서 마이크로폰을 실장하기 위한 하우징에 관한 것으로, 구체적으로는 음향 특성을 향상시킬 수 있는 마이크로폰용 홀더 캡에 관한 것이다.

근래 전자제품들의 소형화가 계속되면서 그에 실장되는 부속품들도 점차 소형화되어가고 있는 추세이며, 일 예로 이동통신 단말기나 오디오 등에 널리 사용되는 음향 신호 입력 장치로 콘덴서 마이크로폰을 사용하는 등 소형화가 증가되고 있다.

일반적으로, 이동통신 단말기나 오디오 등에 널리 사용되는 콘덴서 마이크로폰은 그 구조나 특성에 따라 EMI용 콘덴서 마이크로폰, 세라믹 콘덴서 마이크로폰, MEMS 콘덴서 마이크로폰, 디지털 콘덴서 마이크로폰 등으로 구분되어 있다. 그리고, 이러한 다양한 종류의 콘덴서 마이크로폰은 구성 부품들을 내장하여 하나의 조립체로 고정하기 위하여 홀더 또는 케이스를 이용한다. 도 1은 종래의 멤스 콘덴서 마이크로폰의 내부 구조 및 하우징 기구를 나타내는 도면이다.

도 1의 (a)를 참조하면, 통상적인 멤스 콘덴서 마이크로폰(100)의 하우징은 내부에 음향 부품을 실장할 수 있도록 일면은 개구되고 타면은 막힌 형태의 홀더 캡(110)과 내부 공간에 하나 이상의 부품을 장착하기 위한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)으로 구성된 지지부(120)로 이루어진다.

지지부(120)의 상면의 일정 영역에는 음향 진동을 인지하기 위한 진동판(131)과 진동판(131)에서 인지한 음향 진동을 전기적 신호로 변환하기 위한 멤스 기술에 의한 음향전기신호변환기(130), 변환된 전기적 신호를 증폭하고 음향전기신호변환기(130)에 전압 공급을 수행하는 칩(133)이 배치된다. 또한, 진동 변환기(130)와 칩(133)간에는 변환된 전기적 신호를 전달하기 위한 회로선(134)이 연결된다.

지지부(120) 상면에는 음향전기신호변환기 (130)와 칩(133)의 위치를 식별하기 위한 위치식별인식마크(135)가 형성되어 있고, 지지부(120)의 가장자리에는 회로패턴(136)이 형성되어 있다.

홀더 캡(110)은 금속, 플라스틱, 고무, 수지 등의 소재 중 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 음향 신호를 입력하기 위한 음향 홀(111)을 포함한다.

음향 홀(111)을 통해 마이크로폰 내부공간으로 음향 진동이 전파되면, 진동판(131)에서 음향 진동을 인식하여 음향전기신호변환기 (130)를 통해 음향 진동을 전기적 신호로 변환시킨다. 변환된 전기적 신호는 회로선(134)을 통해 칩(133)으로 전달되어 증폭되며 음성 신호로 출력된다.

도 1의 (b)를 참조하면, 홀더 캡(110)의 일정 위치에 음향 홀(111)이 형성된다. 음향 홀(111)을 통해 음향 신호가 멤스 콘덴서 마이크로폰(100) 내부로 입력된다.

이와 같은, 멤스 콘덴서 마이크로폰(100)은 초소형의 기구로서 다양한 소형화 전자기기에 사용될 수 있다.

하지만, 소형화에 따라 마이크로폰 내부에 다양한 형상의 내부 구성 부품을 고밀도로 배치하게 됨으로써, 왜곡된 음장(acoustic field)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 도 1에 도시된 종래의 멤스 콘덴서 마이크로폰(100)의 음향 홀(111)을 통해 전달되는 음향신호는 멤스 콘덴서 마이크로폰(100) 내부에 머무르면서 내부 구조에 따라 음향적 간섭 영향으로 주파수 왜곡 특성이 발생하게 된다. 이에 따라, 주파수 평탄성을 잃고 주파수 응답 곡선이 왜곡되는 결과도 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 멤스 콘덴서 마이크로폰의 음향 특성을 향상시킬 수 있는 마이크로폰용 하우징 기구를 제안하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 멤스 콘덴서 마이크로폰의 음향 특성을 다양하게 조정할 수 있는 마이크로폰용 하우징 기구를 제안하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰 하우징 기구는, 상기 마이크로폰을 구성하는 음향 소자들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB); 및 상기 음향 소자들을 덮을 수 있도록 일면은 개구된 형태로 개구면의 하부면은 상기 인쇄회로기판(PCB)에 접착되고, 타면의 일정 영역에는 상기 마이크로폰 내부로 음향 신호를 인가하기 위한 음향 홀이 형성된 홀더 캡을 포함하되, 상기 홀더 캡의 하부면의 일정 영역에는 상기 음향 홀을 통해 들어오는 음향 신호의 주파수별 음의 크기를 제어하기 위한 하나 이상의 보조 형상(이하, '음향 가이드'라 칭함)이 형성된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 음향 가이드는, 상기 음향 홀의 인접 영역에 위치하는 제1 음향 가이드; 및 상기 홀더 캡의 하부면에서 상기 제1 음향 가이드와 대칭되는 영역에 형성되는 제2 음향 가이드를 포함할 수 있다.

기본적으로, 상기 음향 가이드는 사각형태이며, 너비와 폭이 제어하고자 하는 음향 신호의 파장의 배수에 비례할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 음향 가이드의 너비 또는 폭은 점차적으로 증가 또는 감소하는 형태일 수 있다.

또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 음향 가이드는 원형형태로 상기 음향 홀의 중심과 일치되도록 형성되고, 상기 음향 가이드의 크기는 상기 음향 홀의 크기보다 크거나 또는 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 음향 가이드는 상기 홀더 캡의 하부면에 홈 또는 몰딩 형태로 형성될 수 있다.

상기 실시형태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 멤스 콘덴서 마이크로폰용 홀더 캡에 음향 홀 외 보조 가공을 형성함으로써, 마이크로폰 내부로 들어오는 음향 신호의 파장별 음량을 조정하여 주파수 응답 커브를 제어할 수 있고, 음향 신호의 감도 및 효율성을 높일 수 있다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래의 멤스 콘덴서 마이크로폰의 내부 구조 및 하우징 기구를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 하우징 기구의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰에서 측정되는 주파수별 감도 특성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 하우징 기구의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 하우징 기구 음향홀 가공의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 하우징 기구 음향홀 가공의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 하우징 기구의 일 예를 나타내는 도면이다.

구체적으로, 도 2의 (a)는 마이크로폰 하우징을 구성하는 홀더 캡(200)의 하면을 나타내고, 도 2의 (b) 및 (c)는 홀더 캡(200)의 측면을 나타낸다.

도 2의 (a)를 참고하면, 홀더 캡(200)의 일정 영역에 형성된 음향 홀(201)의 인접 영역에 제1 음향 가이드(202)를 형성하고, 홀더 캡(200)의 나머지 영역에 상기 음향 홀(201)을 통해 내부 공간으로 들어오는 음향 신호의 파장을 변형하기 위한 보조 홀 또는 보조 몰딩(202, 203)을 형성된다.

본 발명에서, 상기 보조 홀 또는 보조 몰딩은 설명의 편의를 위하여 음향 가이드라 정의한다. 도 2에서는 음향 홀(201) 인접 영역에 제1 음향 가이드(202)를 형성하고 제1 음향 가이드(202)와 대칭되는 영역에 제2 음향 가이드(203)를 추가적으로 더 형성한다.

이때, 제1 음향 가이드(202)와 제2 음향 가이드(203)는 도 2의 (b)에 도시된 것처럼 홀더 캡(200)의 하면에 일정 두께의 홈 형태로 형성하거나 또는 도 2의 (c)에 도시된 것처럼 홀더 캡(200)의 하면에 일정 두께의 돌기 형태로 형성할 수 있다.

음향 가이드의 형태(예, 크기, 위치, 균일성 여부 등)는 주파수 특성을 조정하려는 목적에 따라 다양하게 구현할 수 있으며, 일 예로 제어하고자 하는 음향 파장의 길이를 고려하여 음향 가이드의 크기를 조정할 수 있다.

하기 수학식 1은 음향 가이드의 높이(A)와 너비(B)를 설계할 때 이용되는 수식을 나타낸다.

상기 수학식 1에서 λ는 마이크로폰 내부로 들어오는 음향 신호의 파장을 나타내고, k1 및 k2는 임의의 정수로서, 음향 가이드의 폭과 너비는 음향 신호의 파장에 비례하도록 설계할 수 있다.

도 2에 도시된 제1 음향 가이드(202)와 제2 음향 가이드(203)의 크기는 동일 또는 비동일하게 형성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰에서 측정되는 주파수별 감도 특성의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 마이크로폰 하우징의 홀더 캡에 음향 가이드를 형성하는 경우, 음향 홀을 통과하는 음향 진동 신호에 음향 가이드에 의한 추가적인 간섭 효과가 발생하게 되어 저주파수 대역에서의 음향 왜곡을 상쇄하여 주파수 응답 곡선을 평탄하게 제어한다.

도 3에서는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 개선된 주파수 응답 특성을 비교하기 위해 상기 도 1에 예시된 종래의 마이크로폰에서의 주파수 응답 특성을 함께 나타내고 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 하우징 기구의 홀더 캡에 하나 이상의 음향 가이드를 형성함으로써 기존의 것보다 주파수 응답 곡선 의 평탄성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.

즉, 마이크로폰 내부에서 진동되는 음향 신호는 음향 홀 인접 영역에 설치되는 음향 가이드 형상에 따라 음향적 특성(예, 파장별 음량)이 조정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 음향 가이드의 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 것처럼 홀더 캡(400)의 하면에 홈 형태로 구현된 음향 가이드(401)의 너비 또는 높이를 점차적으로 증가되거나 감소되도록 구현할 수 있다. 이에 따라, 음향 가이드(401)내에서 전달되는 음향 신호의 진폭은 점차 증가하거나 감소하도록 조정될 수 있다.

또는, 상술한 실시 예에서 예시한 사각형의 음향 가이드가 아닌 다른 형태로 구현할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 하우징 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 5의 (a)는 아래측에서 바라본 홀더 캡(500)의 하면을 나타내고, 도 5의 (b)는 측면에서 바라본 홀더 캡(500)의 단면을 나타낸다.

도 5의 (a) 및 (b)를 참조하면, 홀더 캡(500) 하면에서 음향 홀(501) 둘레로 음향 홀보다 큰 원형의 음향 가이드(502)를 홈 형태로 형성할 수 있다. 이때, 음향 홀(501)의 반지름(r₁)보다 음향 가이드(502)의 반지름(r₂)을 더 크게 함으로써, 음향 홀(501)의 크기는 외부에서 내부로 점차 증가된다. 이에 따라, 외부로부터 음향 홀(501)을 통해 마이크로폰 하우징 내부로 인가되는 음향 신호는 음향 가이드(502)를 통과하면서 제어하고자 하는 음파의 진폭이 증가된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 콘덴서 마이크로폰의 하우징 기구의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

도 6의 (a)는 아래측에서 바라본 홀더 캡(600)의 하면을 나타내고, 도 6의 (b)는 측면에서 바라본 홀더 캡(600)의 단면을 나타낸다.

상술한 도 5와 달리 도 6에 도시된 음향 가이드(602)는 홀더 캡(600) 하면에서 음향 홀(601)보다 작은 원형의 홈 형태로 형성될 수 있다. 이때, 음향 홀(601)의 반지름(r₁)보다 음향 가이드(603)의 반지름(r₃)을 더 작게 함으로써, 음향 홀(601)의 크기는 외부에서 내부로 점차 감소되고, 이에 따라 외부로부터 마이크로폰 하우징 내부로 인가되는 음파의 진폭이 감소될 수 있다.

상기 도 5 및 도 6의 측면에서 바라보는 홀더 캡의 도면에서는 설명의 편의를 위해 음향 홀과 음향 가이드의 두께가 동일하게 도시되어 있으나, 각 두께는 조정하려는 주파수 파장에 따라 다양하게 설정할 수 있다. 즉, 음향 가이드의 형태, 크기, 개수 등은 음향 신호의 제어하고자 하는 주파수 특성에 따라 다양하게 조정할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (6)

1. MEMS 콘덴서 마이크로폰 하우징 기구에 있어서,
   상기 마이크로폰을 구성하는 음향 소자들이 실장되는 인쇄회로기판(PCB); 및
   상기 음향 소자들을 덮을 수 있도록 내부에 일정 공간을 두고, 상부면은 막힌형태로 일정 영역에 상기 마이크로폰 내부로 음향 신호를 인가하기 위한 음향 홀이 형성되고, 하부면은 개구되어 상기 인쇄회로기판(PCB)에 접착된 홀더 캡을 포함하되,
   상기 홀더 캡의 상부면의 내측에는 상기 음향 홀을 통해 들어오는 음향 신호의 주파수 응답 특성을 변형하기 위한 하나 이상의 보조 형상(이하, '음향 가이드'라 칭함)이 형성된, 마이크로폰 하우징 기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 음향 가이드는,
   상기 음향 홀의 인접 영역에 위치하는 제1 음향 가이드; 및
   상기 홀더 캡의 상부면의 내측에서 상기 제1 음향 가이드와 대칭되는 영역에 형성되는 제2 음향 가이드를 포함하는, 마이크로폰 하우징 기구.
3. 제1항에 있어서,
   상기 음향 가이드는 사각형태이며, 너비와 폭이 상기 음향 신호의 파장의 배수에 비례하는, 마이크로폰 하우징 기구.
4. 제3항에 있어서,
   상기 음향 가이드의 너비 또는 폭은 점차적으로 증가 또는 감소하는 형태인, 마이크로폰 하우징 기구.
5. 제1항에 있어서,
   상기 음향 가이드는 원형형태로 상기 음향 홀의 중심과 일치되도록 형성되고,
   상기 음향 가이드의 지름은 상기 음향 신호의 파장의 배수에 비례하여 상기 음향 홀의 크기보다 크거나 또는 작게 형성되는, 마이크로폰 하우징 기구.
6. 제1항에 있어서,
   상기 음향 가이드는 상기 홀더 캡의 상부면의 내측에 홈 또는 몰딩 형태로 형성되는, 마이크로폰 하우징 기구.

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