KR101486918B1 - 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체 및 그 제조방법 Download PDF

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함명훈
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이명진
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Abstract

본 발명은 절연 코팅 케이스를 적용한 사각 마이크로폰 구조로 공정을 간소화하고 불량률을 줄일 수 있으며 내부 음향 챔버를 크게 하여 이득을 개선할 수 있는 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 조립체는 케이스 조립체가 PCB 조립체와 도전성 수단으로 접합되어 있고, 상기 케이스 조립체와 상기 PCB 조립체가 접착제에 의해 실링된 접합형 콘덴서 마이크로폰에서 케이스 조립체가 일면이 개구된 사각통 형상으로 바닥면에 음공이 형성되어 있고 4측벽의 내측면에 절연물질이 코팅된 사각 케이스(110); 상기 사각 케이스의 바닥면에 실장되어 상기 음공을 통해 유입된 음압에 따라 진동되는 진동판(120); 상기 진동판 위에 실장되어 상기 진동판괴 배극판 사이에 간격을 형성하는 제1 스페이서(132); 백 일렉트릿이 형성되어 있는 배극판(140); 및 케이스 커링시 상기 케이스 조립체의 형상을 지지하기 위한 구조물 지지 프레임(150)으로 구성되어 상기 사각 케이스(110) 안에 진동판(120)과 제1 스페이서(132), 배극판(140), 구조물 지지 프레임(150)이 순차 적층된 후 사각 케이스의 끝단이 커링된 것이다.

Description

표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체 및 그 제조방법{ SMD TYPE SQUARE CONDENSER MICROPHONE ASSEMBLY AND METHOD OF MAKING THE SAME }
본 발명은 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절연 코팅 케이스를 적용한 사각 마이크로폰 구조로 공정을 간소화하고 불량률을 줄일 수 있으며 내부 음향 챔버를 크게 하여 이득을 개선할 수 있는 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 콘덴서 마이크로폰은 MEMS칩 반도체 소자를 이용한 MEMS 마이크로폰과 케이스안에 진동판과 배극판 및 PCB 기판을 적층한 후 커링한 구조의 전형적인 ECM 마이크로폰으로 구분된다. MEMS 마이크로폰은 MEMS칩이 실장된 PCB 기판에 케이스를 접합하는 접합형 구조로 제조되는데, MEMS 칩 마이크로폰은 충격에 약하다는 단점이 있다.
최근에는 전형적인 커링구조의 ECM을 개선하여 케이스안에 진동판과 배극판 쌍만을 커링한 케이스 조립체와 부품을 SMD방식으로 실장한 PCB 조립체를 접합하여 두가지 방식의 장점을 적용한 접합협 콘덴서 마이크로폰 구조가 널리 이용되고 있다.
도 1은 종래의 접합형 콘덴서 마이크로폰 조립체를 도시한 개략도이다.
종래의 접합형 콘덴서 마이크로폰(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전면판에 음공(11a)이 형성된 금속으로 된 케이스(11)와, 진동판(12), 스페이서(13), 절연체로 된 링형의 제1 베이스(절연 베이스라고도 함:14), 진동판(12)과 스페이서(13)를 사이에 두고 대향하는 배극판(15), 도체로 된 제2 베이스(도전 베이스라고도 함: 16), 회로부품이 실장되어 있고 접속 단자가 형성된 PCB(17)로 구성되어 케이스(11)의 끝단을 PCB(17)에 접합(용접)하여 제조된다. 이때 케이스(11)와 PCB(17)의 접합은 레이저 용접이나 전기용접, 솔더링, 도전성 접착제에 의한 접합 등이 가능하다.
종래의 접합형 콘덴서 마이크로폰은 배극판을 케이스와 절연시키기 위한 절연베이스가 필요하여 부품 조립공정이 복잡하고 내부 공간이 좁아져 음향 특성이 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 종래의 콘덴서 마이크에서는 절연 구조물이 필수적으로 요청되는데, 이로 인하여 조립성의 문제가 발생됨과 아울러 절연 구조물이 차지하는 부피로 인하여 내부 체적이 제한되어 감도(음압에 대한 주파수 응답 민감도)의 상승이 제한되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 절연 코팅 케이스를 적용한 사각 마이크로폰 구조로 공정을 간소화하고 불량률을 줄일 수 있으며 내부 음향 챔버를 크게 하여 이득을 개선할 수 있는 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 케이스 조립체가 PCB 조립체와 도전성 수단으로 접합되어 있고, 상기 케이스 조립체와 상기 PCB 조립체가 접착제에 의해 실링된 접합형 콘덴서 마이크로폰에 있어서,
상기 케이스 조립체가
일면이 개구된 사각통 형상으로 바닥면에 음공이 형성되어 있고 4측벽의 내측면에 절연물질이 코팅된 사각 케이스; 상기 사각 케이스의 바닥면에 실장되어 상기 음공을 통해 유입된 음압에 따라 진동되는 진동판; 상기 진동판 위에 실장되어 상기 진동판괴 배극판 사이에 간격을 형성하는 제1 스페이서; 백 일렉트릿이 형성되어 있는 배극판; 및 케이스 커링시 상기 케이스 조립체의 형상을 지지하기 위한 구조물 지지 프레임으로 구성되어 상기 사각 케이스 안에 진동판과 제1 스페이서, 배극판, 구조물 지지 프레임이 순차 적층된 후 사각 케이스의 끝단이 커링된 것을 특징으로 한다.
상기 케이스 조립체는 상기 배극판과 상기 구조물 지지 프레임 사이에 절연 재질의 제2 스페이서를 더 구비할 수 있고, 상기 사각 케이스는 바닥면에 음공이 형성되어 있고 일면이 개구된 금속 재질의 사각통 몸체로서, 4 모서리의 일부가 모따기되어 케이스의 끝단 4변을 절곡하기 용이한 구조로 되어 있고, 사각통 몸체의 4면 내측벽에는 절연물질이 코팅되어 절연 코팅부가 형성되어 상기 배극판과 상기 사각 케이스를 전기적으로 절연시키도록 되어 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 사각 케이스의 내측벽에 절연물질을 코팅하는 단계; 상기 사각 케이스의 내부에 진동판과, 제1스페이서, 배극판, 제2 스페이서, 구조물 지지프레임을 순차적층한 후 CASE 4면 끝단을 PRESS 구조물로 압력을 가해 접어 커링 또는 CLAMPING하는 단계; 상기 CASE 조립체와 PCB 조립체가 접지가 가능하도록 부분 용접 및 도전성 본드를 이용하여 접합시키는 단계; 및 상기 CASE 조립체와 상기 PCB 조립체의 접합 측을 비전도성 또는 전도성 열 경화성 수지를 도포하여 실링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 사각 케이스에 절연물질을 코팅하는 단계는 스텐실, 인쇄, 라미네이트 중 어느 한 공정을 이용한 것이다.
본 발명에 따르면, 별도의 절연 구조물이 없는 절연코팅의 사각 케이스(CASE)를 적용한 구조로써 공정의 간소화와 불량률을 저하시킬 수 있고, 크기 및 사용 부피를 최소화할 수 있으며, 제조 공정의 단순화를 통한 원가 절감효과를 기대할 수 있고, 종래의 음향 내부 체적에 비해 상대적으로 큰 이득을 기대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 접합형 콘덴서 마이크로폰의 예를 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰의 사각 케이스를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰의 케이스 조립체의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 전체 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 일부절개 평면도,
도 6은 도 5에 도시된 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 A-A 단면도,
도 7은 도 5에 도시된 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 B-B 단면도이다.
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 2는 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰의 사각 케이스를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰의 케이스 조립체의 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰의 사각 케이스(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 바닥면에 음공(112a)이 형성되어 있고 일면이 개구된 금속 재질의 사각통 몸체(112)으로서, 4 모서리의 일부가 모따기(112c)되어 케이스의 끝단(112b) 4변을 절곡하기 용이한 구조로 되어 있다. 또한 사각통 몸체(112)의 4면 내측벽에는 절연물질이 코팅되어 절연 코팅부(114)가 형성되어 배극판(140)과 금속 케이스(110)를 전기적으로 절연시키도록 되어 있다. 여기서, CASE 원자재의 절연 코팅 방법은 스텐실, 인쇄, 라미네이트 등 부분 코팅 공정을 사용할 수 있으며, 이러한 절연 물질로는 코팅 공정에 사용 가능한 모든 절연 재질을 포함할 수 있다.
이와 같은 사각 케이스(110)를 이용한 본 발명의 케이스 조립체(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 절연물질이 4측벽의 내면에 코팅된 사각 케이스(110)와, 사각 케이스(110)의 바닥면에 실장되는 진동판(120)과, 진동판(120) 위에 실장되어 진동판(120)과 배극판(140) 사이에 간격을 형성하는 제1 스페이서(132)와, 음공과 백 일렉트릿이 형성되어 있는 배극판(140)과, 배극판(140)을 절연 지지하는 제2 스페이서(134)와, 케이스 프레싱이나 커링시 케이스 조립체의 형상을 지지하기 위한 구조물 지지 프레임(150)으로 구성되어 사각 케이스(110) 안에 진동판(120)과 제1 스페이서(132), 배극판(140), 제2 스페이서(134), 구조물 지지 프레임(150)을 순차 적층한 후 케이스의 끝단(112b)을 프레싱(커링)한 구조로 되어 있다.
도 3을 참조하면, 진동판(120)은 케이스의 바닥면과 접촉되어 케이스 바닥면과 다이어프램 사이에 간격을 형성하면서 전기적인 신호 경로를 형성하는 극링과 케이스의 음공을 통해 유입된 음압에 의해 진동되는 다이어프램으로 이루어져 있고, 제1 스페이서(132)는 배극판(140)과 진동판(120) 사이에 공간을 형성시켜 다이어프램의 진동이 자유롭게 이루어지게 한다.
배극판(140)은 백 일렛트릿이 형성되어 있으며 음향홀이 형성되어 있고, 제2 스페이서(134)는 구조물 지지 프레임(150)이 금속일 경우 구조물 지지 프레임(150)과 배극판(140) 사이를 절연시키는 기능을 한다. 구조물 지지 프레임(150)은 커링이나 프레싱시 케이스 조립체(100)의 형상을 지지하기 위한 구성으로 케이스 조립체(100) 내부에 부품을 수용할 수 있는 공간을 형성한다.
도 4는 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 전체 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 일부절개 평면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 A-A 단면도이고, 도 7은 도 5에 도시된 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 B-B 단면도이다.
본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 케이스 조립체(100)가 PCB 조립체(200)에 접착제(300)로 접합된 구조로 되어 있다. 케이스 조립체(100)는 앞서 설명한 바와 같이 사각 케이스 (110) 안에 진동판(120)과 제1 스페이서(132), 배극판(140), 제2 스페이서(134), 구조물 지지 프레임(150)이 순차 적층된 후 케이스의 끝 단(112b)이 프레스에 의해 커링된 구조로 되어 있고, PCB 조립체(200)는 PCB 기판(210)에 도전 베이스(220)와 회로부품들(230)이 실장되어 있다.
이와 같은 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체는 사각 케이스(110)의 내측벽에 절연물질을 코팅하는 단계와, 사각 케이스(110)의 내부에 진동판(120)과, 제1 스페이서(132), 배극판(140), 제2 스페이서(134), 구조물 지지 프레임(150)을 순차 적층한 후 CASE 4면 끝단(112b)을 프레스(PRESS) 구조물로 압력을 가해 접어 커링 또는 클램핑(CLAMPING)하는 단계와, CASE 조립체(100)와 PCB 조립체(200)가 접지가 가능하도록 부분 용접 및 도전성 본드를 이용하여 접합시키는 단계와, CASE 조립체(100)와 PCB 조립체(200)의 접합부를 비전도성 또는 전도성 열 경화성 수지(300)를 도포하여 실링하는 단계를 통해 제조된다.
그리고 본 발명에 따른 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체는 먼저 케이스 조립체(100)와 PCB 조립체(200)를 준비한 후 PCB 조립체(200) 위에 케이스 조립체(100)를 접착제(300)로 접합하여 완성된 것으로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 저면에 접속단자가 형성된 PCB 기판(210)과, PCB 기판(210)에 실장되어 배극판(140)을 회로기판의 회로부품들(230)과 전기적으로 연결하기 위한 도전 베이스(220)와, PCB 기판(210)에 실장되어 음압에 따른 진동판의 진동에 의한 정전용량의 변화를 전기적인 신호로 변환 증폭하여 접속단자를 통해 출력하는 회로부품들(230)과, 절연물질이 4측벽의 내면에 코팅된 사각 케이스(110)와, 사각 케이스의 바닥면에 실장되어 음공(112a)을 통해 유입된 음압에 따라 진동되는 진동판(120)과, 진동판(120) 위에 실장되어 진동판(120)괴 배극판(140) 사이에 간격을 형성하는 제1 스페이서(132)와, 백 일렉트릿이 형성되어 있는 배극판(140)과, 배극판(140)을 절연 지지하는 제2 스페이서(134)와, 케이스 끝단(112b)을 프레스에 의해 커링시 케이스 조립체(100)의 형상을 지지하기 위한 구조물 지지 프레임(150)으로 구성되어 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 표면실장형 사각 마이크로폰 조립체는 내부 절연 코팅이 된 케이스(CASE; 110)와, CASE(110) 내부에 삽입되는 진동판(120)과, 진동판 위에 삽입되는 제1 절연 수지 공간(SPACER;132)과, 제1 절연 수지 공간 위에 삽입되는 영구 전하를 포함할 수 있는 배극판(BACK ELECTRET;140)과, 배극판 위에 삽입되는 제2 절연 수지 공간(SPACER;134)과, 제2 절연 수지 공간 위에 삽입되는 메탈 또는 플라스틱 등의 견고한 구조물 지지 프레임(150)과, 부품들의 적층 후 케이스(CASE)의 4면의 끝단을 일정 압력으로 접어 일정한 결합 압력을 영구적으로 가지는 구조(CURLED CASE ASSY)로 되어 있다.
이와 같은 본 발명의 사각 마이크로폰 조립체는 커링 또는 클램핑(CLAMPING) 공정을 적용한 고정 구조와, 케이스(CASE) 4면 끝단을 프레스(PRESS) 구조물로 압력을 가해 변형을 주어접는 공정과, 케이스(CASE) 내부 4면에 절연 코팅된 형상을 갖는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 마이크로폰(MIC) 조립체는 구조를 유지하기 위한 케이스(CASE) 4 벽면이 접혀 있어야 하고, 케이스(CASE) 조립체(100)와 PCB 조립체(200)는 접지가 가능하도록 부분 용접 및 도전성 본드를 이용하여 접합시키고, 측면 음향 실링을 위하여 비전도성 또는 전도성 열 경화성 수지를 도포하는 공정을 필요로 한다.
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: 케이스 조립체 110: 사각 케이스
112: 케이스 몸체 112a: 음공
112b: 케이스 끝단 112c: 케이스 모따기부
114: 절연물질 코팅부 120: 진동판
132,134: 스페이서 140: 배극판
150: 지지 구조물 200: PCB 조립체
210: PCB 기판 220: 도전 베이스
230: 회로부품들 300: 접착제

Claims (5)

  1. 케이스 조립체가 PCB 조립체와 도전성 수단으로 접합되어 있고, 상기 케이스 조립체와 상기 PCB 조립체가 접착제에 의해 실링된 접합형 콘덴서 마이크로폰에 있어서,
    상기 케이스 조립체가
    일면이 개구된 사각통 형상으로 바닥면에 음공이 형성되어 있고 4측벽의 내측면에 절연물질이 코팅된 사각 케이스(110);
    상기 사각 케이스의 바닥면에 실장되어 상기 음공을 통해 유입된 음압에 따라 진동되는 진동판(120);
    상기 진동판 위에 실장되어 상기 진동판괴 배극판 사이에 간격을 형성하는 제1 스페이서(132);
    백 일렉트릿이 형성되어 있는 배극판(140); 및
    케이스 커링시 상기 케이스 조립체의 형상을 지지하기 위한 구조물 지지 프레임(150)으로 구성되어
    상기 사각 케이스(110) 안에 진동판(120)과 제1 스페이서(132), 배극판(140), 구조물 지지 프레임(150)이 순차 적층된 후 사각 케이스의 끝단이 커링된 것을 특징으로 하는 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 케이스 조립체(100)는
    상기 배극판(140)과 상기 구조물 지지 프레임(150) 사이에 절연 재질의 제2 스페이서(134)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 사각 케이스(110)는
    바닥면에 음공이 형성되어 있고 일면이 개구된 금속 재질의 사각통 몸체(112)로서, 4 모서리의 일부가 모따기(112c)되어 케이스의 끝단(112b) 4변을 절곡하기 용이한 구조로 되어 있고, 사각통 몸체(112)의 4면 내측벽에는 절연물질이 코팅되어 절연 코팅부(114)가 형성되어 상기 배극판(140)과 상기 사각 케이스(110)를 전기적으로 절연시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체.
  4. 사각 케이스의 내측벽에 절연물질을 코팅하는 단계;
    상기 사각 케이스의 내부에 진동판과, 제1스페이서, 배극판, 제2 스페이서, 구조물 지지프레임을 순차적층한 후 케이스(CASE) 4면 끝단을 프레스(PRESS) 구조물로 압력을 가해 접어 커링 또는 클램핑(CLAMPING)하는 단계;
    상기 케이스(CASE) 조립체와 PCB 조립체가 접지가 가능하도록 부분 용접 및 도전성 본드를 이용하여 접합시키는 단계; 및
    상기 케이스(CASE) 조립체와 상기 PCB 조립체의 접합 측을 비전도성 또는 전도성 열 경화성 수지를 도포하여 실링하는 단계를 포함하는 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 사각 케이스에 절연물질을 코팅하는 단계는
    스텐실, 인쇄, 라미네이트 중 어느 한 공정을 이용한 것을 특징으로 하는 표면실장형 사각 콘덴서 마이크로폰 조립체의 제조방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007517454A (ja) * 2004-01-20 2007-06-28 ビーエスイー カンパニー リミテッド メインｐｃｂへの実装に適したコンデンサマイクロホン
JP2007520896A (ja) * 2003-07-29 2007-07-26 株式會社 ビ−エスイ− 表面実装可能なエレクトレットコンデンサーマイクロホン
KR101276353B1 (ko) * 2011-12-09 2013-06-24 주식회사 비에스이 다기능 마이크로폰 조립체 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

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