KR101469606B1 - 마이크로폰 패키지의 제조 방법 - Google Patents

마이크로폰 패키지의 제조 방법 Download PDF

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김태원
최지원
오준혁
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(주)파트론
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Abstract

마이크로폰 패키지의 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 마이크로폰 패키지의 제조 방법은 실장 패드가 형성된 상면 및 입출력 패드가 형성된 하면을 구비하는 기판을 준비하는 단계, 상기 실장 패드에 트랜듀서를 실장하는 단계, 커버를 준비하는 단계, 상기 커버에 다수 개의 미세홀들을 형성하는 단계, 상기 기판과 상기 커버를 결합하는 단계 및 상기 미세홀들 주변을 포함하는 커버의 적어도 일부의 외부면에 발수 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

마이크로폰 패키지의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF MICROPHONE PACKAGE}
본 발명은 마이크로폰 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 기기 등에 장착되어 음향신호를 전기신호로 변환하는 마이크로폰 패키지에 관한 것이다.
마이크로폰 패키지는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등 다양한 전자 장치에 장착된다. 최근의 몇몇 전자 장치들은 다양한 환경에서 사용될 수 있도록 방수·방진 기능을 구현하고 있다. 전자 장치가 방수·방진 특성을 가지려면 외부로 노출되는 부분의 소자들도 방수·방진 특성을 가져야 한다.
마이크로폰 패키지의 경우 음향 신호가 입력되기 위한 개구부가 필연적으로 필요하므로 방수·방진 특성을 구비하는 것이 난해하였다. 이를 해결하기 위해 종래에 다양한 방식이 시도되었다. 일본국 특허출원 공개2004-328231호 공보에 개시되어 있는 것과 같이, 마이크로폰 패키지에서 음향홀에 방수·방진을 위한 부직포 등의 천을 씌우는 방식이 시도되었다. 또한, 한국 등록특허10-0854310호에 개시되어 있는 것과 같이, 방진 및 방습 수단으로써 미세홀들 혹은 그물망(mesh)을 부가하는 방식이 시도되었다.
그러나 종래의 구조는 방수 특성에 있어서 최근에 주로 요구되는 IP57 기준을 만족하기에 부족할 뿐만 아니라, 부직포 또는 그물망 등을 부착해야 하는 공정이 추가되어야 하기 때문에 공정이 복잡하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 공정으로 제조될 수 있는 방수·방진 특성을 가지는 마이크로폰 패키지의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 음향 신호의 입력이 용이하면서 방수·방진 특성을 가지는 마이크로폰 패키지의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 마이크로폰의 음향 특성을 우수하게 유지하면서 방수·방진 특성을 가지는 마이크로폰 패키지의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 에어 쇼크(air shock)에 대한 내구성이 높은 마이크로폰 패키지의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법은 실장 패드가 형성된 상면 및 입출력 패드가 형성된 하면을 구비하는 기판을 준비하는 단계, 상기 실장 패드에 트랜듀서를 실장하는 단계, 커버를 준비하는 단계, 상기 커버에 다수 개의 미세홀들을 형성하는 단계, 상기 기판과 상기 커버를 결합하는 단계 및 상기 미세홀들 주변을 포함하는 커버의 적어도 일부의 외부면에 발수 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 측에 있어서, 상기 기판과 상기 커버를 결합하는 단계는, 상기 기판 중 상기 커버와 맞닿는 부분에 솔더를 도포하는 단계, 상기 커버를 상기 기판과 맞닿도록 배치하는 단계 및 상기 솔더를 용융시켜 상기 기판과 상기 커버를 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 커버의 상방에서 발수 코팅제를 분사하는 단계 및 상기 커버에 분사된 발수 코팅제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 기판과 상기 커버를 결합하는 단계가 수행된 이후에 수행될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 실리콘 카바이드(silicon carbide ; SiC) 또는 규소 수지(silicone resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질의 발수 코팅층을 형성할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법은 다수 개의 커버를 준비하는 단계, 상기 다수 개의 커버 각각에 다수 개의 미세홀들을 형성하는 단계, 실장 패드가 형성된 상면 및 입출력 패드가 형성된 하면을 구비하는 기판이 다수 개 배열된 어레이 기판을 준비하는 단계, 상기 어레이 기판의 각각의 기판에 트랜듀서를 실장하는 단계, 상기 미세홀들이 형성된 다수 개의 커버를 각각의 기판에 결합하는 단계, 상기 다수 개의 커버의 외부면에 발수 코팅층을 형성하는 단계 및 상기 다수 개의 기판을 각각 분리하는 단계를 포함한다.
일 측에 있어서, 상기 미세홀들을 형성하는 단계는, 상기 다수 개의 커버를 캐리어에 배열하는 단계 및 상기 캐리어가 미리 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동하며, 상기 캐리어의 상방에 위치한 레이저 다이오드로부터 서로 다른 각도로 조사되는 다수 개의 레이저 빔이 조사되어 상기 커버의 하측에서 집광되는 단계를 포함하되, 상기 레이저 다이오드는 상기 캐리어의 궤적의 주기에 따라 on/off되는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 미세홀들을 형성하는 단계는, 상기 다수 개의 커버에 대응되는 지지대가 형성된 캐리어를 준비하는 단계, 상기 다수 개의 커버를 뒤집어진 상태로 상기 지지대에 결합하여 상기 커버와 상기 캐리어가 이격되도록 배열하는 단계 및 상기 캐리어가 미리 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동하며, 상기 캐리어의 상방에 위치한 레이저 다이오드로부터 서로 다른 각도로 조사되는 다수 개의 레이저 빔이 조사되어 상기 커버와 상기 캐리어 사이의 이격 공간에서 집광되는 단계를 포함하되, 상기 레이저 다이오드는 상기 캐리어의 궤적의 주기에 따라 on/off되는 것일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 커버의 상방에서 발수 코팅제를 분사하는 단계 및 상기 커버에 분사된 발수 코팅제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 커버를 기판에 결합하는 단계가 수행된 이후에 수행될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 기판을 분리하는 단계가 수행되기 전에 수행될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 실리콘 카바이드(silicon carbide ; SiC) 또는 규소 수지(silicone resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질의 발수 코팅층을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법은 방수·방진 특성을 가지면서도 제조 공정이 간단하고 내구성이 높다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법은 음향 신호의 입력이 용이하고, 음향 특성이 높은 마이크로폰 패키지를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법은 에어 쇼크에 대한 내구성이 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 기판 준비 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 트랜듀서 실장 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 커버 준비 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 미세홀 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 6은 도 5의 미세홀을 확대한 도면이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 커버 결합 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 8은 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 발수 코팅 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 9는 도 8의 미세홀과 발수 코팅층을 확대한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 커버 준비 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 12는 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 미세홀 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 13은 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 어레이 기판 준비 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 14는 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 트랜듀서 실장 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 15는 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 커버 결합 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 16은 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 발수 코팅 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 17은 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 기판 분리 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 18은 제3 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 미세홀 형성 단계의 공정 단면도이다.
도 19는 미세홀에 발수 코팅층이 형성된 것을 확대한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타낸다.
본 발명은 마이크로폰 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 제1 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2는 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 기판 준비 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 3은 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 트랜듀서 실장 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 4는 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 커버 준비 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 5는 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 미세홀 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 6은 도 5의 미세홀을 확대한 도면이다. 도 7은 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 커버 결합 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 8은 제1 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 발수 코팅 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 9는 도 8의 미세홀과 발수 코팅층을 확대한 도면이다.
도 1을 참조하면, 마이크로폰 패키지의 제조 방법은 기판 준비 단계(S110), 트랜듀서 실장 단계(S120), 커버 준비 단계(S130), 미세홀 형성 단계(S140), 커버 결합 단계(S150) 및 발수 코팅층 형성 단계(S160)를 포함한다.
상기의 각 단계는 반드시 나열된 순서대로 수행될 필요는 없으며 공정의 편의 또는 효율에 따라 필연적인 인과 관계가 없는 경우에는 각 단계의 순서가 변경될 수 있다.
도 2를 참조하면, 기판 준비 단계(S110)는 실장 패드(110)가 형성된 상면 및 입출력 패드(130)가 형성된 하면을 구비하는 기판(100)을 준비하는 단계이다.
기판(100)은 인쇄회로기판(PCB ; Printed Circuit Board)일 수 있다. 구체적으로, 기판(100)은 경성회로기판(rigid PCB) 또는 연성회로기판(flexible PCB)일 수 있다.
기판(100)은 상면과 하면을 구비한다. 상면에는 실장 패드(110)가 형성된다. 실장 패드(110)에는 트랜듀서(400) 또는 ASIC 등이 실장될 수 있다. 하면에는 입출력 패드(130)가 형성된다. 입출력 패드(130)는 마이크로폰 패키지가 장착되는 디바이스의 기판과 결합되어, 신호를 입출력하거나 전원을 인가받을 수 있다. 실장 패드(110)와 입출력 패드(130)는 기판(100) 내부의 패턴을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(100)은 결합부(150)를 구비할 수 있다. 결합부(150)는 기판(100)의 외곽 부분에 형성되어 후술할 커버(200)의 플랜지부(250)와 결합된다. 결합부(150)는 실장 패드(110)와 같이 외부로 노출된 도체 패턴으로 형성되어, 커버(200)의 플랜지부(250)와 솔더링에 의해 결합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 트랜듀서 실장 단계(S120)는 기판(100)의 실장 패드(110)에 트랜듀서(400)를 실장하는 단계이다.
트랜듀서(400)는 음향신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 소자이다. 트랜듀서(400)는 일렉트릿 트랜듀서 또는 MEMS 트랜듀서 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 트랜듀서(400)는 기판(100)의 실장 패드(110)에 실장되어 전기적으로 연결된다. 또한, 트랜듀서(400)는 후술할 커버(200)의 미세홀(300)의 하부에 위치할 수 있다. 또한, 트랜듀서(400)는 기판(100)과 커버(200)에 의해 형성되는 내부 공간에 수용된다. 내부 공간에 트랜듀서(400) 외에도 ASIC 등의 다른 소자가 실장될 수 있다.
도 4를 참조하면, 커버 준비 단계(S130)는 커버(200)를 준비하는 단계이다.
커버(200)는 기판(100)과 결합하여 내부 공간을 형성한다. 커버(200)는 상면부(210), 측면부(230) 및 플랜지부(250)를 포함한다. 상면부(210)는 기판(100)과 이격되며 대향된다. 측면부(230)는 상면부(210)의 외곽에서 수직으로 연장된다. 플랜지부(250)는 측면부(230)의 하단에서 내측 또는 외측으로 돌출되어 형성된다.
플랜지부(250)는 기판(100)의 결합부(150)와 솔더링에 의해 결합될 수 있다. 플랜지부(250)와 결합부(150)의 결합에 의해 기판(100)과 커버(200) 사이의 공간이 밀폐될 수 있다.
커버(200)는 압출 성형 또는 사출 성형으로 형성될 수 있다. 커버(200)는 황동, 청동 또는 인청동 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질로 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 미세홀 형성 단계(S140)는 커버(200)에 다수 개의 미세홀들(300)을 형성하는 단계이다.
미세홀들(300)은 커버(200)의 외부면과 내부면을 관통한다. 커버(200)의 내부면은 기판(100)과 커버(200)에 의해 형성된 내부 공간과 맞닿는 부분이고, 외부면은 내부면의 반대면을 의미한다.
미세홀들(300)은 커버(200)의 상면부(210)에 형성될 수 있으나, 경우에 따라서 측면부(230)에 형성되거나 상면부(210)와 측면부(230) 모두에 형성될 수도 있다.
미세홀들(300)은 커버(200)의 미리 정해진 위치에 밀집되어 형성된다.
미세홀 형성 단계(S140)는 커버(200)의 표면에 레이저 빔(350)을 조사하여 미세홀들(300)을 형성할 수 있다. 레이저 빔(350)이 커버(200)에 조사되는 경우 커버(200)가 천공된다. 미세홀(300)을 천공하기 위한 레이저 천공기는 하나의 레이저 빔(350)을 조사하여 커버(200)를 천공할 수도 있지만, 서로 다른 각도로 조사되는 다수 개의 레이저 빔(350)들을 조사하여 커버(200)를 천공할 수도 있다. 다수 개의 레이저 빔(350)들을 조사하여 천공하는 것은 하나의 레이저 빔(350)을 조사하여 천공하는 것보다 작은 에너지의 레이저 빔(350)으로 천공할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 하나의 레이저 빔(350)으로 커버(200)를 천공하는 경우, 커버(200)의 일부가 융해되어 미세홀(300) 주변에 버(burr)가 형성될 수 있다. 미세홀(300) 주변에 버가 형성되는 것에 의해 마이크로폰의 음향 특성이 손상될 수 있다.
레이저 빔(350)은 커버(200)의 상방에서 조사될 수 있다. 커버(200)의 상방이란 커버(200)의 외부면 측을 의미한다. 레이저 다이오드가 커버(200)의 하부에 위치하고, 커버(200)가 뒤집혀 있는 경우에도 커버(200)의 외부면 측에서 레이저 빔(350)이 조사되므로 상방에서 조사되는 것이라고 할 수 있다.
레이저 빔(350)이 커버(200)의 상방에서 조사되는 경우, 레이저 빔(350)의 서로 다른 각도로 조사되는 다수 개의 레이저 빔(350)들은 커버(200)의 하측에서 집광되도록 조사될 수 있다. 이러한 경우 상술한 것과 같이, 상단 직경(d1)이 하단 직경(d2)보다 큰 형태로 미세홀(300)을 형성할 수 있다.
다수 개의 레이저 빔(350)들이 집광되는 집광점(351)을 조절하여 미세홀(300)의 크기를 조절할 수 있다. 집광점(351)의 위치가 커버(200)의 바로 아래의 하단에 위치하는 경우 미세홀(300)을 작게 형성할 수 있고, 그보다 아래에 위치하는 경우 미세홀(300)을 상대적으로 크게 형성할 수 있다.
레이저 빔(350)이 커버(200)의 상방에서 조사되는 경우, 미세홀들(300)은 상단 직경(d1)이 하단 직경(d2)보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 미세홀(300)은 역원뿔대 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 미세홀(300)의 내부면은 경사지게 형성될 수 있다. 구체적으로, 상단 직경(d1)이 하단 직경(d2)보다 큰 조건하에서 상단 직경(d1)이 40㎛ 내지 95㎛으로 형성되고, 하단 직경(d2)이 5㎛ 내지 65㎛으로 형성되는 것이 바람직하다.
통상적으로 요구되는 방수·방진 기준인 IP57 등급은 60㎛ 이상의 입자의 통과를 허용하지 않는다. 따라서 미세홀(300) 중 최소의 직경을 갖는 부분이 60㎛ 이하의 직경을 가지도록 형성하여 60㎛ 이상의 입자의 통과를 막을 수 있다. 상술한 범위에서 60㎛ 내지 65㎛의 하단 직경(d2)을 가지는 경우라도 추가적으로 도금층이 형성되거나 방수 코팅층(500)등이 형성되어 직경이 60㎛이하가 될 수 있다. 따라서 결론적으로 하단 직경(d2)이 5㎛ 내지 65㎛으로 형성되어 IP57 등급을 만족할 수 있다.
또한, 미세홀들(300)이 에어 쇼크에 대한 쉴딩 기능을 수행하여 내구성을 증가시킬 수 있다. 에어 쇼크는 일정한 압력 이상의 공기가 순간적으로 가해지는 것을 의미하여, 에어 쇼크에 대한 내구성은 마이크로폰 패키지의 일반적인 내구성 측정 방법 중 하나이다. 미세홀들(300)을 직접 커버(200)에 형성하는 것은 종래의 커버(200) 내부에 부직포 등을 부착하는 것보다 에어 쇼크에 대한 내구성이 좋으며, 에어 쇼크에 의한 압력이 내부 공간에 모두 전달되지 않도록 막을 수 있는 장점이 있다.
트랜듀서(400)가 적절한 수준의 특성을 유지하면서 음향 신호를 전기 신호로 변환하기 위해서는 일정한 수준 이상의 음향 신호가 입력되어야 한다. 내부 공간으로 투과되는 음향 신호의 크기는 미세홀(300)의 개수와 미세홀(300)의 면적에 의해 결정될 수 있다. 설계상의 문제점 또는 마이크로폰의 특성 조절 문제 때문에 미세홀(300)의 개수는 일정 범위 이내에서 제한될 수 있다. 또한, 상술한 방진 특성 때문에 미세홀(300)의 면적도 일정 범위 이내에서 제한될 수 있다. 이러한 경우 상단 직경(d1)을 하단 직경(d2)보다 넓게 형성하는 것에 의해 투과되는 음향 신호의 크기를 향상시킬 수 있다. 구체적으로 하단 직경(d2)이 5㎛ 내지 65㎛으로 형성되는 경우, 상단 직경(d1)은 하단 직경(d2)보다 큰 조건하에서 40㎛ 내지 95㎛으로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 미세홀(300)이 하단 직경(d2)과 상단 직경(d1)이 같도록(원통형과 같이) 형성되는 것보다 투과되는 음향 신호의 크기를 향상시킬 수 있다.
형성되는 미세홀(300)의 개수를 조절하여 마이크로폰의 특성을 조절할 수 있다. 구체적으로 미세홀(300)의 개수를 조절하여 마이크로폰의 평탄도(flatness) 특성을 조절할 수 있다. 마이크로폰의 평탄도 특성은 통상적으로 사용 주파수 대역의 감도(sensitivity)를 기준으로 소정의 범위 이내가 될 것이 요구된다. 예를 들어, 마이크로폰의 평탄도는 1kHz에서의 감도를 기준으로 100Hz 내지 10kHz 대역의 감도가 ±2dB 내지 ±6dB 이내가 되도록 요구될 수 있다.
미세홀(300)의 개수를 조절하면 특정 주파수 대역에서의 감도를 조절할 수 있다. 트랜듀서(400) 자체의 평탄도에 있어서, 높은 주파수 대역의 감도가 다른 주파수 대역에 비해서 상대적으로 지나치게 높은 경우가 종종 발생한다. 이러한 경우 미세홀(300)의 개수를 증가시키면 높은 주파수 대역의 감도를 감소시킬 수 있다. 근래에 통용되는 MEMS 트랜듀서도 높은 주파수 대역의 감도가 높은 특성을 종종 가지는데, 이러한 경우 미세홀(300)의 개수를 25개 내지 40개로 조절하면 마이크로폰의 평탄도를 양호한 수준으로 조절할 수 있다.
그러나 감도를 적절한 수준으로 조절하기 위한 미세홀(300)의 개수는 트랜듀서(400)의 특성 또는 미세홀(300)의 크기에 따라 변할 수 있다. 대체적인 경향일 뿐 반드시 적용되는 것은 아니지만, 통상적으로 동일한 정도의 높은 주파수 감도 감소를 실현하기 위해서는 미세홀(300)의 개구 면적이 작으면 더 많은 개수의 미세홀(300)이 요구되고, 미세홀(300)의 개구 면적이 넓으면 더 적은 개수의 미세홀(300)이 요구되는 경향이 있다.
통상적인 MEMS 트랜듀서가 사용되는 경우, 미세홀들(300) 각각의 상단 면적의 합은 3×10-8㎡ 내지 4×10-7㎡이고, 미세홀들(300) 각각의 하단 면적의 합은 상단 면적의 합보다 작은 조건 하에, 3×10-9㎡ 내지 6×10-8㎡인 경우 마이크로폰의 평탄도를 양호한 수준으로 조절할 수 있다.
정리하면, 미세홀(300)의 상단 직경(d1)과 하단 직경(d2)의 크기 및 개수는 마이크로폰의 특성, 방진 특성 및 음향 투과 특성 등이 만족되도록 조절되어야 한다.
도 7을 참조하면, 커버 결합 단계(S150)는 기판(100)과 커버(200)를 결합하는 단계이다.
커버 결합 단계(S150)는 기판(100) 중 커버(200)와 맞닿는 부분에 솔더를 도포하는 단계(S151), 커버(200)를 기판(100)과 맞닿도록 배치하는 단계(S152) 및 솔더를 용융시켜 기판(100)과 커버(200)를 결합시키는 단계(S153)를 포함한다.
기판(100) 중 커버(200)와 맞닿는 부분은 기판(100)의 결합부(150)이고, 커버(200) 중 결합부(150)와 맞닿는 부분은 플랜지부(250)이다. 결합부(150)와 플랜지부(250)는 솔더링에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 결합부(150)에 솔더 크림이 도포되고, 커버(200)의 플랜지부(250)가 결합부(150)와 맞닿도록 배치된 후, 기판(100)과 커버(200)가 리플로우 과정을 거쳐 솔더가 용융되어 기판(100)과 커버(200)가 결합될 수 있다.
솔더에 의해 기판(100)과 커버(200)가 결합되는 경우 기판(100)과 커버(200)에 의해 형성된 내부 공간을 외부의 전자기파 간섭(EMI ; electromagnetic interference)로 부터 효과적으로 차폐할 수 있다.
도 8을 참조하면, 발수 코팅층 형성 단계(S160)는 미세홀들(300) 주변을 포함하는 커버(200)의 적어도 일부의 외부면에 발수 코팅층(500)을 형성하는 단계이다.
발수 코팅층 형성 단계(S160)는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 실리콘 카바이드(silicon carbide ; SiC) 또는 규소 수지(silicone resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질의 발수 코팅층(500)을 형성할 수 있다.
발수 코팅층 형성 단계(S160)는 기판과 커버를 결합하는 단계(S150)가 수행된 이후에 수행되는 것이 바람직하다. 상술한 발수 코팅층(500)의 재질은 소수성의 성질을 가진다. 이러한 발수 코팅층(500)에는 솔더의 결합성이 현저히 떨어진다. 따라서 기판과 커버를 결합하는 단계(S150)가 수행되기 전에 발수 코팅층을 형성하는 단계(S160)가 수행된다면, 기판(100)의 결합부(150)와 맞닿는 플랜지부(250)에도 발수 코팅층(500)이 형성될 수 있다. 이러한 경우 플랜지부(250)와 기판(100)의 결합부(150)가 솔더에 의해 결합될 수 없거나 결합되더라도 결합성이 현저히 약한 상태가 된다.
발수 코팅층 형성 단계(S160)는 커버(200)의 상방에서 발수 코팅제를 분사하는 단계(S161) 및 커버(200)에 분사된 발수 코팅제를 경화시키는 단계(S162)를 포함한다. 도 9를 참조하면, 커버(200)의 상방에서 발수 코팅제를 분사하면, 커버(200)의 외부면뿐만 아니라 미세홀들(300)의 내부면까지 발수 코팅제가 분사되어 발수 코팅층(500)이 형성될 수 있다. 발수 코팅제를 경화시키는 단계는 실온 건조 또는 고온 건조 등 다양한 방법이 선택될 수 있다.
이하, 첨부한 도 10 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 제2 실시예에 대해서 설명한다.
제2 실시예는 상술한 제1 실시예의 마이크로폰 패키지의 제조 방법에 대해서 다수 개의 마이크로폰 패키지를 제조할 수 있는 어레이 제조 방법이다. 설명의 편의성을 위해서 제2 실시예를 설명하는데 있어서, 도 1 내지 도 9를 참조하여 상술한 제1 실시예와 동일한 내용 중 일부는 생략한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 11은 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 커버 준비 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 12는 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 미세홀 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 13은 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 어레이 기판 준비 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 14는 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 트랜듀서 실장 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 15는 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 커버 결합 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 16은 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 발수 코팅 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 17은 제2 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 기판 분리 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 10을 참조하면, 마이크로폰 패키지의 제조 방법은 커버 준비 단계(S210), 미세홀 형성 단계(S220), 어레이 기판 준비 단계(S230), 트랜듀서 실장 단계(S240), 커버 결합 단계(S250), 발수 코팅층 형성 단계(S260) 및 기판 분리 단계(S270)를 포함한다.
도 11을 참조하면, 커버 준비 단계(S210)는 다수 개의 커버(200)를 준비하는 단계이다. 커버(200)는 압출 성형 또는 사출 성형으로 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 미세홀 형성 단계(S220)는 다수 개의 커버(200) 각각에 다수 개의 미세홀들(300)을 형성하는 단계이다.
미세홀 형성 단계(S220)는 다수 개의 커버(200)를 캐리어(201)에 배열하는 단계(S221) 및 상기 캐리어(201)가 미리 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동하며, 상기 캐리어(201)의 상방에 위치한 레이저 다이오드로부터 서로 다른 각도로 조사되는 다수 개의 레이저 빔(350)이 조사되어 상기 커버(200)의 하측에서 집광되는 단계(S222)를 포함할 수 있다.
다수 개의 커버(200)는 캐리어(201) 상에서 가로 및 세로 방향으로 배열될 수 있다. 또한 캐리어(201)가 미리 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동하며 미리 정해진 커버(200)의 특정 위치에 미세홀들(300)을 형성할 수 있다. 다수 개의 레이저 빔(350)은 커버(200)의 하측에서 집광될 수 있다.
레이저 다이오드는 상기 캐리어의 궤적의 주기에 따라 on/off된다. 이를 통해, 미리 정해진 궤적에 미세홀들(300)을 형성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 어레이 기판 준비 단계(S230)는 실장 패드(110)가 형성된 상면 및 입출력 패드(130)가 형성된 하면을 구비하는 기판(100)이 다수 개 배열된 어레이 기판(101)을 준비하는 단계이다.
어레이 기판(101)은 다수 개의 기판(100)이 일체로서 형성되어 있을 수 있다. 기판(100)과 기판(100) 사이에 이후의 기판 분리 단계(S270)에서 절단될 수 있는 공간(102)을 구비할 수 있다.
어레이 기판(101)의 기판(100)의 개수는 준비된 커버(200)의 개수에 대응되도록 준비될 수 있다. 또한, 어레이 기판(101)의 기판(100)의 배열 형태 또한 캐리어(201)에 배열된 커버(200)의 그것에 대응되도록 준비될 수 있다.
도 14를 참조하면, 트랜듀서 실장 단계(S240)는 어레이 기판(101)의 각각의 기판(100)에 트랜듀서(400)를 실장하는 단계이다.
도 15를 참조하면, 커버 결합 단계(S250)는 미세홀들(300)이 형성된 다수 개의 커버(200)를 각각의 기판(100)에 결합하는 단계이다.
기판(100) 중 커버(200)와 맞닿는 부분은 기판(100)의 결합부(150)이고, 커버(200) 중 결합부(150)와 맞닿는 부분은 플랜지부(250)이다. 결합부(150)와 플랜지부(250)는 솔더링에 의해 결합될 수 있다. 구체적으로, 결합부(150)에 솔더 크림이 도포되고, 커버(200)의 플랜지부(250)가 결합부(150)와 맞닿도록 배치된 후, 기판(100)과 커버(200)가 리플로우 과정을 거쳐 솔더가 용융되어 기판(100)과 커버(200)가 결합될 수 있다.
솔더에 의해 기판(100)과 커버(200)가 결합되는 경우 기판(100)과 커버(200)에 의해 형성된 내부 공간을 외부의 전자기파 간섭(EMI ; electromagnetic interference)로 부터 효과적으로 차폐할 수 있다.
도 16을 참조하면, 발수 코팅층 형성 단계(S260)는 다수 개의 커버(200)의 외부면에 발수 코팅층(500)을 형성하는 단계이다. 발수 코팅층 형성 단계(S260)는 커버(200)의 상방에서 발수 코팅제를 분사하는 단계(S261) 및 커버(200)에 분사된 발수 코팅제를 경화시키는 단계(S262)를 포함한다.
발수 코팅층 형성 단계(S260)는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 실리콘 카바이드(silicon carbide ; SiC) 또는 규소 수지(silicone resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질의 발수 코팅층(500)을 형성할 수 있다.
발수 코팅층 형성 단계(S260)는 커버를 기판에 결합하는 단계(S250)가 수행된 이후에 수행되는 것이 바람직하다. 발수 코팅층(500)의 재질은 소수성의 성질을 가진다. 이러한 발수 코팅층(500)에는 솔더의 결합성이 현저히 떨어진다. 따라서 기판과 커버를 결합하는 단계(S250)가 수행되기 전에 발수 코팅층을 형성하는 단계(S260)가 수행된다면, 기판(100)의 결합부(150)와 맞닿는 플랜지부(250)에도 발수 코팅층(500)이 형성될 수 있다. 이러한 경우 플랜지부(250)와 기판(100)의 결합부(150)가 솔더에 의해 결합될 수 없거나 결합되더라도 결합성이 현저히 약한 상태가 된다.
도 17을 참조하면, 기판 분리 단계(S270)는 다수 개의 기판(100)을 각각 분리하는 단계이다. 기판(100)과 기판(100) 사이 공간(102)을 절단하여, 개별의 마이크로폰 패키지로 분리할 수 있다.
이하, 첨부한 도 18 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 제3 실시예에 대해서 설명한다.
설명의 편의성을 위해서 제3 실시예를 설명하는데 있어서, 도 8 내지 도 15를 참조하여 상술한 제2 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 18은 제3 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 제조 방법의 미세홀 형성 단계의 공정 단면도이다. 도 19는 제3 실시예에 따른 발수 코팅 형성 단계를 설명하기 위한 공정 단면도이다. 도 20은 도 19의 미세홀과 발수 코팅층을 확대한 도면이다. 도 21은 제3 실시예의 기판 분리 단계가 수행된 이후의 단면도이다.
제3 실시예는 커버(200)의 하방에서 레이저 빔(350)이 조사되어 미세홀(300)을 형성하는 제조 방법에 관한 것이다.
도 18을 참조하면, 미세홀 형성 단계(S320)는 다수 개의 커버(200)에 대응되는 지지대(202)가 형성된 캐리어(201)를 준비하는 단계(S321), 다수 개의 커버(200)를 뒤집어진 상태로 지지대(202)에 결합하여 커버(200)와 캐리어(201)가 이격되도록 배열하는 단계(S322) 및 캐리어(201)가 미리 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동하며, 캐리어(201)의 상방에 위치한 레이저 다이오드로부터 서로 다른 각도로 조사되는 다수 개의 레이저 빔(350)이 조사되어 커버(200)와 캐리어(201) 사이의 이격 공간에서 집광되는 단계(S323)를 포함하되, 레이저 다이오드는 캐리어(201)의 궤적의 주기에 따라 on/off되는 것을 특징으로 할 수 있다.
레이저 빔(350)이 조사되어 커버(200)에 미세홀(300)을 형성하기 위해서는 레이저 빔(350)이 조사되는 방향과 반대 방향에 이격 공간이 형성될 필요가 있다. 제2 실시예와 같이 커버(200)의 상방에서 레이저 빔(350)이 조사되는 경우 커버(200)의 하방과 캐리어(201) 사이에 이격 공간이 존재하지만, 커버(200)를 뒤집어 커버(201)의 하방에서 레이저 빔(350)이 조사되는 경우 커버(200)와 캐리어(201) 사이에 이격 공간을 형성하여야 한다.
캐리어(201)에 지지대(202)가 형성될 수 있다. 지지대(202)는 다수 개의 커버(200)에 대응되도록 형성된다. 지지대(202)는 커버(200)가 뒤집어진 상태로 결합되어 지지대(202)에 의해 커버(200)와 캐리어(201) 사이가 이격된다. 캐리어(201)가 미리 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동하여 캐리어(201)에 배치된 커버(200)가 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동한다. 레이저 다이오드는 궤적의 주기에 따라 on/off되는데, 이에 의해 커버(200)의 특정 위치에 미세홀(300)이 형성될 수 있다. 레이저 빔(350)은 캐리어(201)의 상방에서 조사된다. 커버(200)가 뒤집어진 상태로 캐리어(201)에 배치되어 있으므로, 캐리어(201)의 상방이란 커버(200)의 하방이 된다. 커버(200)와 캐리어(201) 사이의 이격 공간에서 집광된다. 커버(200)와 캐리어(201) 사이의 이격 공간은 커버(200)의 상방이 된다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 미세홀(300) 주변에 해당하는 커버(200)의 외부면뿐만 아니라 미세홀(300)의 내부면의 적어도 일부에도 발수 코팅층(500)이 형성될 수 있다. 발수 코팅층(500)은 도 16을 참조하여 상술한 것처럼 커버(200)의 상방에서 발수 코팅제가 분사되는 것에 의해 형성될 수 있다.
도 21을 참조하면, 발수 코팅층이 형성된 후 기판(100)과 기판(100) 사이의 공간(102)을 절단하여 개별 마이크로폰 패키지를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 마이크로폰 패키지 및 그 제조 방법의 다양한 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 기판 200 : 커버
300 : 미세홀 400 : 트랜듀서
500 : 발수 코팅층

Claims (12)

  1. 실장 패드가 형성된 상면 및 입출력 패드가 형성된 하면을 구비하는 기판을 준비하는 단계;
    상기 실장 패드에 트랜듀서를 실장하는 단계;
    커버를 준비하는 단계;
    상기 커버에 다수 개의 미세홀들을 형성하는 단계;
    상기 기판과 상기 커버를 결합하는 단계; 및
    상기 미세홀들 주변을 포함하는 커버의 적어도 일부의 외부면에 발수 코팅층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 커버를 결합하는 단계는,
    상기 기판 중 상기 커버와 맞닿는 부분에 솔더를 도포하는 단계;
    상기 커버를 상기 기판과 맞닿도록 배치하는 단계; 및
    상기 솔더를 용융시켜 상기 기판과 상기 커버를 결합시키는 단계;
    를 포함하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 커버의 상방에서 발수 코팅제를 분사하는 단계; 및
    상기 커버에 분사된 발수 코팅제를 경화시키는 단계;
    를 포함하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 기판과 상기 커버를 결합하는 단계가 수행된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는,
    PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 실리콘 카바이드(silicon carbide ; SiC) 또는 규소 수지(silicone resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질의 발수 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  6. 다수 개의 커버를 준비하는 단계;
    상기 다수 개의 커버 각각에 다수 개의 미세홀들을 형성하는 단계;
    실장 패드가 형성된 상면 및 입출력 패드가 형성된 하면을 구비하는 기판이 다수 개 배열된 어레이 기판을 준비하는 단계;
    상기 어레이 기판의 각각의 기판에 트랜듀서를 실장하는 단계;
    상기 미세홀들이 형성된 다수 개의 커버를 각각의 기판에 결합하는 단계;
    상기 다수 개의 커버의 외부면에 발수 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 다수 개의 기판을 각각 분리하는 단계;
    를 포함하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 미세홀들을 형성하는 단계는,
    상기 다수 개의 커버를 캐리어에 배열하는 단계; 및
    상기 캐리어가 미리 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동하며, 상기 캐리어의 상방에 위치한 레이저 다이오드로부터 서로 다른 각도로 조사되는 다수 개의 레이저 빔이 조사되어 상기 커버의 하측에서 집광되는 단계를 포함하되,
    상기 레이저 다이오드는 상기 캐리어의 궤적의 주기에 따라 on/off되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 미세홀들을 형성하는 단계는,
    상기 다수 개의 커버에 대응되는 지지대가 형성된 캐리어를 준비하는 단계;
    상기 다수 개의 커버를 뒤집어진 상태로 상기 지지대에 결합하여 상기 커버와 상기 캐리어가 이격되도록 배열하는 단계; 및
    상기 캐리어가 미리 정해진 궤적에 따라 주기적으로 이동하며, 상기 캐리어의 상방에 위치한 레이저 다이오드로부터 서로 다른 각도로 조사되는 다수 개의 레이저 빔이 조사되어 상기 커버와 상기 캐리어 사이의 이격 공간에서 집광되는 단계를 포함하되,
    상기 레이저 다이오드는 상기 캐리어의 궤적의 주기에 따라 on/off되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 커버의 상방에서 발수 코팅제를 분사하는 단계; 및
    상기 커버에 분사된 발수 코팅제를 경화시키는 단계;
    를 포함하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 커버를 기판에 결합하는 단계가 수행된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  11. 제6 항에 있어서,
    상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 기판을 분리하는 단계가 수행되기 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.
  12. 제6 항에 있어서,
    상기 발수 코팅층을 형성하는 단계는,
    PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 실리콘 카바이드(silicon carbide ; SiC) 또는 규소 수지(silicone resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질의 발수 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 패키지의 제조 방법.

KR20130137712A 2013-11-13 2013-11-13 마이크로폰 패키지의 제조 방법 KR101469606B1 (ko)

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