KR101502929B1 - 흑화처리된 mems 마이크로폰용 케이스 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스 및 그 제조방법은 케이스본체(10)를 1100℃이상에서 가열하여 스테인레스에 구성된 탄소(C)와 크롬(Cr)을 분리하는 크롬분리가열단계(S10)와; 상기 가열된 케이스본체(10)에 수소(H)와 질소(N)로 이루어진 분해가스(G)를 접촉시켜 상기 케이스본체(10)의 표면으로 분리된 상기 크롬(Cr)을 산화크롬(Cr₂O₃)으로 형성시키는 크롬산화반응단계(S20)와; 상기 산화크롬(Cr₂O₃)으로 상기 케이스본체(10)의 표면을 산화시키며 석출되는 흑화처리피막단계(S30)로 이루어진 MEMS 마이크로폰용 케이스가 형성되어 MEMS 마이크로폰용 케이스의 접착력을 향상시키고, 흑화처리된 케이스의 표면에 레이져마킹을 수행하여 마킹에 대한 인식력을 향상시키는 효과가 있다.

Description

흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스 및 그 제조방법 { Blackening anodized case and its manufacturing method for MEMS microphones }

본 발명은 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스 및 그 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 MEMS 마이크로폰용 케이스의 표면에 접착력 및 마킹성이 향상되도록 케이스의 표면이 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근에 들어 휴대폰, 스마트폰 등의 이동 통신용 단말기나, 타블랫 PC, MP3 플레이어 등과 같은 소형 전자 장치들은 보다 소형화 및 경량화되고 있는 추세로 인하여 소형 전자 장치들을 구성하는 부품 또한 더욱 소형화 및 경량화되고 있는 실정이다.

이러한 종래의 소형 전자기기에 사용되던 센서는 기계적인 가동 부위가 포함되어있기 때문에 최소한의 크기 이하로는 더 이상 축소가 어려운 물리적 한계가 있었고, 센서 크기의 물리적 한계를 해결할 수 있는 멤스(Micro Electro Mechanical System : MEMS) 기술 개발이 집중적으로 이루어지고 있다.

일반적으로 멤스 기술이란, 반도체 공정 특히, 집적 회로 기술을 응용한 마이크로 머시닝(micro machining) 기술을 이용하여 마이크로 단위의 초소형 센서나 액츄에이터 및 전기 기계적 구조물을 제작하는데 일반적으로 응용되고 있고, 이와 같은 멤스 기술이 적용된 실시예로 멤스 마이크로폰이 있다.

이때, 상기 종래의 마이크로폰은 초소형의 소자를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 기판 예컨대, 실리콘 웨이퍼 상에서 복수개의 멤스 마이크로폰을 제조할 수 있어 대량 생산이 가능하고, 멤스 마이크로폰의 대량 생산으로 인한 생산성 향상으로 제조 단가를 절감할 수 있다.

종래의 멤스 마이크로폰에 대한 기술문헌으로 국내등록특허 제10-1224448호가 개시되었고, 도 1은 종래의 멤스 마이크로폰을 나타내 보인 구성도이다.

여기서, 종래의 멤스 마이크로폰(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 상면에 음공(2a)이 형성되는 스테인레스재질의 케이스(2)와, 상기 케이스(2) 내부에 설치되어 외부에서 유입된 음향 신호를 전기신호로 변환되도록 멤스트랜스듀서(MT)와 반도체회로소자(S)로 이루어진 신호 발생부(3)와, 상기 신호 발생부(3)와 케이스(2)가 상면에 안착되는 인쇄회로기판(4)과, 상기 케이스(2)의 내부 천장면에 미세 먼지나 물입자의 유입이 차단되도록 부착된 이물질유입방지구(5)와, 상기 케이스(2)와 인쇄회로기판(4)의 접촉면에 구비된 접착실링부재(6)으로 구성된다.

그러나, 종래의 멤스 마이크로폰용 케이스(14)는 상기 인쇄 회로 기판(2)에 부착될 경우 상기 접착실링부재(6) 또는 이물질유입방지구(5)와의 접착력이 현저히 저하되어 상기 케이스(14)의 이탈로 인한 수많은 불량품 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 멤스 마이크로폰용 케이스(14)는 상부에 제품의 일련번호와 같은 마킹작업을 하게 되는데 스테인레스 재질 즉, 그 표면이 은색상으로 형성된 케이스(14)에 마킹작업을 수행한 경우 형성된 마킹을 육안으로 쉽게 확인할 수 없어 제품의 정보를 확인하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은 MEMS 마이크로폰용 케이스의 표면에 1100℃이상으로 가열한 후 그 표면을 산화크롬으로 흑화처리하여 MEMS 마이크로폰용 케이스의 접착력을 향상시키고, 흑화처리된 케이스의 표면에 레이져마킹을 수행하여 마킹에 대한 인식력을 향상시킨 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스는 멤스트랜스듀서와 반도체회로소자가 상부에 형성된 인쇄회로기판으로 이루어진 MEMS 마이크로폰의 내부에 미세 먼지나 물입자 등의 유입이 방지되도록 구비된 MEMS 마이크로폰용 케이스로서 상기 멤스트랜스듀서와 반도체회로소자가 하측에 수용되도록 중심면이 상부로 절곡된 절곡부와, 상부 일면에 외부음향이 유입되도록 천공된 음향공이 형성된 스테인레스재질의 케이스본체와; 상기 케이스본체의 외표면에 접착력이 향상되도록 흑화처리된 흑화처리피막층;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스의 제조방법은 상기 케이스본체를 1100℃이상에서 가열하여 스테인레스에 구성된 탄소와 크롬을 분리하는 크롬분리가열단계와; 상기 가열된 케이스본체에 수소와 질소로 이루어진 분해가스를 접촉시켜 상기 케이스본체의 표면으로 분리된 상기 크롬을 산화크롬으로 형성시키는 크롬산화반응단계와; 상기 산화크롬으로 상기 케이스본체의 표면을 산화시키며 석출되는 흑화처리피막단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 크롬산화반응단계의 분해가스는 상기 수소와 질소로 이루어진 암모니아가스가 사용된 것을 특징으로 한다.

상기 암모니아가스는 대기중의 산소와 반응하여 75%의 수소와, 25%의 질소로 상기 베이스메탈에 공급되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 의한 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, MEMS 마이크로폰용 케이스의 표면에 1100℃이상으로 가열한 후 그 표면을 산화크롬으로 흑화처리함으로써, MEMS 마이크로폰용 케이스와 인쇄회로기판의 상호 접착력을 향상시켜 파손 및 불량을 대폭 저하시키고,

둘째, 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스의 표면에 마킹을 수행함으로써, 마킹에 대한 인식력을 향상시켜 소형전자제품에 실장된 소형 MEMS 마이크로폰의 제품정보를 용이하게 확인할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 MEMS 마이크로폰을 나타내 보인 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰용 케이스를 나타내 보인 분해사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰용 케이스를 나타내 보인 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰용 케이스의 제조방법을 나타내 보인 블록도이며,
도 5는 본 발명에 따른 스테인레스의 흑화처리방법을 나타내 보인 공정도이고,
도 6은 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰용 케이스의 마킹된 상태를 나타내 보인 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 멤스트랜스듀서(MT)와 반도체회로소자(S)가 상부에 형성된 인쇄회로기판(4)으로 이루어진 MEMS 마이크로폰(1)의 내부에 미세 먼지나 물입자 등의 유입이 방지되도록 구비된 MEMS 마이크로폰용 케이스로서 상기 멤스트랜스듀서(MT)와 반도체회로소자(S)가 하측에 수용되도록 중심면이 상부로 절곡된 절곡부(11)와, 상부 일면에 외부음향이 유입되도록 천공된 음향공(12)이 형성된 스테인레스재질의 케이스본체(10)와; 상기 케이스본체(10)의 외표면에 접착력이 향상되도록 흑화처리된 흑화처리피막층(20);으로 이루어진다.

여기서, 상기 흑화처리피막층(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 스테인레스가 1100℃이상에서 가열된 후 발생된 탄소(C)와 분리된 크롬(Cr)이 물(H₂O)과 반응하여 산화크롬(Cr₂O₃)을 형성하고, 상기 산화크롬(Cr₂O₃)으로 인하여 상기 스테인레스의 표면에 다수의 요철부가 발생되는 것으로 그 화학식은 하기와 같이 확인할 수 있다.

[화학식 1]

3H₂O + Cr = Cr₂O₃

이로 인하여 상기 산화크롬(Cr₂O₃)이 상기 스테인레스재질로 형성된 베이스메탈(10)의 표면을 석출( precipitation , 析出)함으로써 다수의 요철부가 형성된다.

한편, 상기 흑화처리피막층(20)과 인쇄회로기판(4)의 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이 미세 먼지나 물입의 유입이 방지되도록 수지재질의 실링부재(미도시)가 구비되고, 상기 실링부재(미도시)의 외표면에는 상호 접착되도록 본드(미도시)가 도포되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 케이스본체(10)의 내부 천장면에는 미세 먼지나 물입의 유입이 방지되도록 이물질유입방지구(미도시)가 구비되고, 상기 이물질유입방지구(미도시)이 외표면에는 상기 케이스본체(10)와 접착될 수 있도록 본드(미도시)가 도포되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 흑화처리되어 그 표면이 어두운 색상으로 형성된 케이스본체(10)의 상면에 제품의 정보를 기록하는 마킹부(미도시)를 형성함으로써, 마킹에 대한 인식력을 향상시켜 소형전자제품에 실장된 소형 MEMS 마이크로폰의 제품정보를 용이하게 확인할 수 있게 된다.

상기와 같은 구성으로 형성된 MEMS 마이크로폰용 케이스의 제조방법은 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 케이스본체(10)를 1100℃이상에서 가열하여 스테인레스에 구성된 탄소(C)와 크롬(Cr)을 분리하는 크롬분리가열단계(S10)와; 상기 가열된 케이스본체(10)에 수소(H)와 질소(N)로 이루어진 분해가스(G)를 접촉시켜 상기 케이스본체(10)의 표면으로 분리된 상기 크롬(Cr)을 산화크롬(Cr₂O₃)으로 형성시키는 크롬산화반응단계(S20)와; 상기 산화크롬(Cr₂O₃)으로 상기 케이스본체(10)의 표면을 산화시키며 석출되는 흑화처리피막단계(S30)로 이루어진다.

여기서, 상기 크롬산화반응단계(S20)의 분해가스(G)는 상기 수소(H)와 질소(N)로 이루어진 암모니아가스(NH₃)가 사용된다.

이때, 상기 암모니아가스(NH₃)는 대기중의 산소(O₂)와 반응하여 75%의 수소(H)와, 25%의 질소(N)로 상기 베이스메탈(10)에 공급되며, 이는 하기 [화학식2]와 같다.

[화학식 2]

2NH₃= 3H₂+ 1N₂

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 암모니아가스(NH₃)와 함께 질소가스(N₂)를 개별적으로 공급해주는 것도 바람직하다.

상기와 같은 구성 및 방법으로 형성된 본 발명의 MEMS 마이크로폰용 케이스의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰용 케이스의 표면에 1100℃이상으로 가열한 후 그 표면을 산화크롬으로 흑화처리함으로써, MEMS 마이크로폰용 케이스와 인쇄회로기판의 상호 접착력을 향상시켜 파손 및 불량을 대폭 저하시킬 수 있게 된다.

그리고, 흑화처리되어 어두운색으로 형성된 MEMS 마이크로폰용 케이스의 표면에 마킹을 수행함으로써, 마킹에 대한 인식력을 향상시켜 소형전자제품에 실장된 소형 MEMS 마이크로폰의 제품정보를 용이하게 확인할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : MEMS 마이크로폰 4 : 인쇄회로기판
10 : 케이스본체 11 : 절곡부
12 : 음향공 20 : 흑화처리피막층
MT : 멤스트랜스듀서 S : 반도체회로소자
S10 : 크롬분리가열단계 S20 : 크롬산화반응단계
S30 : 흑화처리피막단계 G : 분해가스

Claims (4)

1. 삭제
2. 멤스트랜스듀서(MT)와 반도체회로소자(S)가 하측에 수용되도록 중심면이 상부로 절곡된 절곡부(11)와, 상부 일면에 외부음향이 유입되도록 천공된 음향공(12)이 형성된 스테인레스재질의 케이스본체(10)와; 상기 케이스본체(10)의 외표면에 접착력이 향상되도록 흑화처리된 흑화처리피막층(20)으로 이루어진 MEMS 마이크로폰용 케이스의 제조방법에 있어서,
   상기 케이스본체(10)를 1100℃이상에서 가열하여 스테인레스에 구성된 탄소(C)와 크롬(Cr)을 분리하는 크롬분리가열단계(S10)와;
   상기 가열된 케이스본체(10)에 수소(H)와 질소(N)로 이루어진 분해가스(G)를 접촉시켜 상기 케이스본체(10)의 표면으로 분리된 상기 크롬(Cr)을 산화크롬(Cr₂O₃)으로 형성시키는 크롬산화반응단계(S20)와;
   상기 산화크롬(Cr₂O₃)으로 상기 케이스본체(10)의 표면을 산화시키며 석출되는 흑화처리피막단계(S30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 크롬산화반응단계(S20)의 분해가스(G)는 상기 수소(H)와 질소(N)로 이루어진 암모니아가스(NH₃)가 사용된 것을 특징으로 하는 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 암모니아가스(NH₃)는 대기중의 산소(O₂)와 반응하여 75%의 수소(H)와, 25%의 질소(N)로 상기 케이스본체(10)에 공급되는 것을 특징으로 하는 흑화처리된 MEMS 마이크로폰용 케이스의 제조방법.

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