KR101333573B1

KR101333573B1 - 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체

Info

Publication number: KR101333573B1
Application number: KR1020120083015A
Authority: KR
Inventors: 심용현; 허형용
Original assignee: 주식회사 비에스이; 롱쳉 바오싱 일렉트로닉 컴퍼니 리미티드; 동관 바오싱 일렉트로닉스 컴퍼니 리미티드; 톈진 비에스이 일렉트로닉스 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-11-27

Abstract

본 발명은 마이크로폰의 고사양 음향 특성을 실현하기 위한 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 마이크로폰 조립체는 음향홀(110a)이 천공되어 있는 케이스(110); 상기 케이스(110)의 음향홀 주위에 접착제(124)에 의해 부착되는 메쉬(122); MEMS 트랜스듀서(131)와 ASIC(134)이 본딩 와이어(132)로 접속되고 MEMS 트랜스듀서(131)와 ASIC(134)이 접착제(135,136)로 PCB기판(137)에 부착된 PCB 어셈블리(130); 및 상기 케이스(110)를 PCB기판(137)에 접합하여 밀봉하는 실링재(140)로 구성되고, 상기 메쉬(122)는, 상기 케이스(110)와 접착제로 부착되는 접착영역(122b)과, 음향홀(110a)을 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하여 방수기능을 제공하고 개구(122h)의 크기로 주파수 특성을 조정하는 개구영역(122a)으로 구성되고, 재질로는 실리콘이나 메탈을 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체는 음향홀에 메쉬를 사용하여 광대역 및 방수기능을 구현하고, 메쉬의 개구 크기를 조절하여 주파수 응답 특성의 커브를 향상시키며, 마이크로폰의 THD(Total Harmonic Distortion)를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체{ WIDE BAND AND WATER PROOF MICROPHONE ASSEMBLY }

본 발명은 멤스(MEMS) 마이크로폰 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로폰의 고사양 음향 특성을 실현하기 위한 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 멤스(MEMS) 마이크로폰 조립체는 마이크로폰의 초소형화를 위해 실리콘 웨이퍼상에 반도체 제조 기술과 마이크로머시닝(micromachining) 기술을 적용하여 전기 용량 구조를 다이(die) 형태로 구현한 실리콘 콘덴서 마이크로폰 칩(sylicon condenser microphone chip) 혹은 멤스(MEMS:Micro Electro Mechanical System) 마이크로폰 칩(microphone chip)을 케이스로 패키징하여 사용하고 있다.

도 1은 케이스에 천공(穿孔)하여 음향홀을 형성한 종래의 멤스 마이크로폰 조립체의 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 평면도, (c)는 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 케이스(12)에는 음향홀(12a)이 천공되어 있고, PCB(16)에는 MEMS 마이크로폰칩과 ASIC칩 등이 실장되어 있으며, 케이스(12)가 실링재(14)에 의해 PCB(16)와 밀봉되어 내부 부품을 보호하고 백챔버를 형성하고 있다.

도 2는 케이스를 커팅하여 음향홀을 형성한 종래의 멤스 마이크로폰 조립체를 도시한 도면으로서, (a)는 사시도, (b)는 평면도, (c)는 측단면도이다.

도 2를 참조하면, 케이스(22)에는 음향홀(22a)이 천공되어 있고, PCB(26)에는 MEMS 마이크로폰칩과 특수목적형반도체(ASIC: Application Specific Integrated Circuit) 칩 등이 실장되어 있으며, 케이스(22)가 실링재(24)에 의해 PCB(26)와 밀봉되어 내부 부품을 보호하고 백챔버를 형성하고 있다.

종래의 멤스(MEMS) 마이크로폰 조립체는 음향홀을 통해 물이 침투하여 마이크로폰 내부 부품을 손상시켜 기능을 상실시키고, 주파수 대역별 마이크로폰의 응답 특성 커브가 평탄하지 않아 음의 손실이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 메쉬를 이용한 광대역 및 방수기능을 구현하고, 메쉬의 개구 크기를 조절하여 주파수 응답 특성의 커브를 향상시키며, 메쉬를 사용함으로써 마이크로폰의 THD(Total Harmonic Distortion)를 개선할 수 있는 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마이크로폰 조립체는, 음향홀이 천공되어 있는 케이스; 상기 케이스의 음향홀 주위에 접착제에 의해 부착되는 메쉬; MEMS 트랜스듀서와 ASIC이 본딩 와이어로 접속되고 MEMS 트랜스듀서와 ASIC이 접착제로 PCB기판에 부착된 PCB 어셈블리; 및 상기 케이스를 PCB기판에 접합하여 밀봉하는 실링재로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 메쉬는, 상기 케이스와 접착제로 부착되는 접착영역과, 음향홀을 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하여 방수기능을 제공하고 개구의 크기로 주파수 특성을 조정하는 개구영역으로 구성되고, 재질로는 실리콘이나 메탈 을 사용할 수 있는 것이고, 개구의 형상, 개구의 크기, 개구들의 배치구조(사각, 삼각, 다이아몬드, 원형), 및 메쉬의 두께로 특성을 조정할 수 있고, 접착제로는 접착성이 있는 테이프나 에폭시, 실리콘 등의 본드류를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체는 음향홀에 메쉬를 사용하여 광대역 및 방수기능을 구현하고, 메쉬의 개구 크기를 조절하여 주파수 응답 특성의 커브를 향상시키며, 마이크로폰의 THD(Total Harmonic Distortion)를 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 멤스 마이크로폰 조립체의 일실시예를 도시한 도면,
도 2는 종래의 멤스 마이크로폰 조립체의 다른 실시예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체의 분리 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체의 결합도,
도 5는 도 3에 도시된 메쉬의 상세도,
도 6은 본 발명에 따른 메쉬와 케이스의 결합 예들을 도시한 도면,
도 7a는 종래의 마이크로폰 조립체의 주파수 응답특성을 도시한 도면이다.
도 7b는 본 발명에 따른 마이크로폰 조립체의 주파수 응답특성을 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체의 분리 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체의 결합도이며, 도 5는 도 3에 도시된 메쉬의 상세도이다.

본 발명에 따른 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 음향홀(110a)이 천공되어 있는 케이스(110)와, 케이스(110)의 음향홀 주위에 접착제(124)에 의해 부착되는 메쉬(122)와, MEMS 트랜스듀서(131)와 ASIC(134)이 본딩 와이어(132)로 접속되고 MEMS 트랜스듀서(131)와 ASIC(134)이 접착제(135,136)로 PCB기판(137)에 부착된 PCB 어셈블리(130)와, 케이스(110)를 PCB기판(137)에 접합하여 밀봉하는 실링재(140)로 구성된다.

본 발명에 따른 메쉬(122)는 도 5에 도시된 바와 같이, 케이스(110)와 접착제로 부착되는 접착영역(122b)과, 음향홀(110a)을 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하여 방수기능을 제공하고 개구(122h)의 크기로 주파수 특성을 조정하는 개구영역(122a)으로 구성되고, 재질로는 실리콘이나 메탈 등을 사용할 수 있다. 특히, 메쉬의 개구영역을 조절하여 주파수응답 및 THD 특성을 개선할 수 있고, 메쉬의 두께를 조절하여 방수효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 메쉬는 개구의 형상(원형 혹은 다각형), 개구의 크기, 개구들의 배치구조(사각, 삼각, 다이아몬드, 원형 등), 메쉬의 두께로 특성을 조정할 수 있다.

또한 접착제로는 접착성이 있는 테이프나 에폭시, 실리콘 등의 본드류를 사용할 수 있으며, 도전성 혹은 비도전성 모두 사용할 수 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로폰 조립체(100)는 음향홀(110a)을 통해 외부의 읍압이 유입될 때 메쉬(122)의 개구영역(122a)을 통과하면서 이물질이나 물망울 등이 걸러져 방수효과를 제공하고, 개구의 크기 조절을 통해 광대역 특성을 갖게 된다. 마이크로폰 내부로 유입된 음압은 MEMS 트랜스듀서(131)에 의해 전기적인 신호로 변환되고 ASIC(135)에서 증폭된 후 접속패드를 통해 외부로 전송된다.

도 6은 본 발명에 따른 메쉬와 케이스의 결합 예들을 도시한 도면으로서, (a)는 메쉬(122)가 케이스(110)의 하면 음향홀 주위에 부착된 예이고, (b)는 메쉬(122)가 케이스(110)의 상면 음향홀 주위에 부착된 예이며, (c)는 메쉬(122)가 케이스의 음향홀(110a)에 일체로 부착된 예이다.

도 7은 본 발명에 따른 마이크로폰의 주파수 응답특성을 도시한 도면으로서, 7a는 메쉬가 없는 종래의 MEMS 마이크로폰 조립체의 주파수 응답 특성 커브이고, 7b는 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰 조립체의 주파수 응답 특성 커브이다.

도 7a 및 7b를 참조하면, 메쉬가 없는 종래의 MEMS 마이크로폰 조립체의 주파수 응답 특성 커브는 고주파 영역에서 감쇄가 커지나 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰 조립체의 주파수 응답 특성 커브는 전주파수대역에서 편탄한 것을 알 수 있다.

그리고 종래의 마이크로폰 조립체의 THD(Total Harmonic Distortion)와 본 발명에 따른 마이크로폰 조립체의 THD를 비교하면 다음 표1과 같다.

샘플수	종래의 THD(%)				본발명의 THD(%)
샘플수	94dB	100dB	120dB	123dB	94dB	100dB	120dB	123dB
1	0.1	0.1	0.65	0.94	0.1	0.1	0.30	0.60
2	0.1	0.1	0.65	0.91	0.1	0.1	0.30	0.68
3	0.1	0.1	0.68	1.01	0.1	0.1	0.31	0.62

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: MEMS 마이크로폰 조립체 110: 케이스
110a: 음향홀 122: 메쉬
124: 메쉬 접착제 130: PCB 어셈블리
131: MEMS 트랜스듀서 132: 골드 본딩 와이어
133: 몰딩재 134: ASIC
135: MEMS 접착제 136: ASIC 접착제
137: PCB 140: 실링재

Claims

음향홀(110a)이 천공되어 있는 케이스(110);
상기 케이스(110)의 음향홀 주위에 접착제(124)에 의해 부착되는 메쉬(122);
MEMS 트랜스듀서(131)와 ASIC(134)이 본딩 와이어(132)로 접속되고 MEMS 트랜스듀서(131)와 ASIC(134)이 접착제(135,136)로 PCB기판(137)에 부착된 PCB 어셈블리(130); 및
상기 케이스(110)를 PCB기판(137)에 접합하여 밀봉하는 실링재(140)로 구성되고,
상기 메쉬(122)는,
중앙에 다수의 개구(122h)가 형성된 개구영역(122a)을 갖는 실리콘 재질의 판으로서, 상기 케이스의 음향홀(110a)에 일체로 부착되어, 케이스의 음향홀(110a)을 통해 이물질이 유입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 광대역 및 방수 특성을 갖는 마이크로폰 조립체.
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