KR101505420B1 - 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 미절개된 부분이 잔존하여, 절개부를 들어올릴 수 있는 적어도 하나의 절개부(110)가 구비된 백플레이트(100); 백플레이트(100)의 미절개된 부분이 상향절곡되어 절개부가 들어올려져 형성되는 커넥션부(200); 및 커넥션부(200)에 의해 탄성적으로 지지되며, 전기적으로 연결되는 PCB기판(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

일렉트릿 콘덴서 마이크로폰{Electret Condenser Microphone}

본 발명은 마이크로폰에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Microphone)에 관한 것이다.

마이크로폰(또는 마이크)은 음향신호를 전기적 신호로 변환하는 장치로서 재질이나 작동원리에 따라 매우 다양한 종류가 있다. 일반적으로 재질과 작동원리에 따라 구분된다. 재질에 따라서는 카본 마이크로폰, 크리스탈 마이크로폰, 마그네틱 마이크로폰 등으로 구분된다. 작동원리에 따라서는 자기장에 의한 유도기전력을 이용하는 다이내믹 마이크로폰과, 진동막이 콘덴서의 전극역할을 하고 진동막의 진동에 따른 전압변화를 이용하는 콘덴서 마이크로폰으로 구분될 수 있다.

최근, 주변에서 쉽게 접할 수 있는 휴대용 멀티미디어 기기들은 카메라, 휴대폰, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant), MP3 플레이어, 휴대용 게임기, 휴대용 DVD 플레이어 등 매우 다양하다. 이러한 멀티미디어 기기들 중, 휴대폰, 노트북,PDA, MP3 플레이, 캠코더와 같은 멀티미디어 기기들은 주변의 음향을 전송하거나 녹음할 수 있는 기능이 필수적이라 할 수 있다.

이러한, 음향전송 내지 녹음이 가능하도록 하는 것 중의 하나가 멀티미디어 기기의 내부에 실장되는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Microphone : 이하 "ECM"이라 한다)이다. 이러한 ECM의 장점은 소형이며, 저전력 동작이 가능하고, 제조 단가가 저렴하다는 것이다.

특히 최근에는 강한 전기장에 의해 반영구적으로 분극된 일렉트릿(electret)층이 형성된 전극을 이용함으로써 DC바이어스전원을 사용하지 않는 ECM(Electret Condenser Microphone)이 많이 사용되기도 한다.

도 1로 설명을 하면, 구조적으로 보면 평면 정도가 좋은 원형의 금속재료, 예로 황동이나 스테인레스 스틸(Stainless Steel) 위에 FEP(Fluorinated Ethylene Propylene)라는 필름(Film)을 붙여 다이어프램(Diaphragm)을 만들어 놓은 것을 볼 수 있다.

FEP는 고분자의 절연물을 필름화한 것으로 고전압을 가하면 강한 전계가 발생하여 물질의 분자는 (+)측 전극에 (-)전하가, (-)측 전극에는 (+) 전하가 나타난다. 일반적으로 이 현상은 전압이 0(영)이 되면 원상으로 되돌아가 버리지만 고분자 유기 화합물 가운데는 일단 전압을 가하면 전압이 0(영)으로 되더라도 자석이 자화되면 그대로 자계를 발생하는 것 같이 전계를 계속해서 발생한다. 이 현상을 일렉트릿(Electret)이라고 부른다. 이 물질 즉 FEP 필름을 이용하여 마이크를 만들기 때문에 이를 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Mic)라고 부른다.

일반적으로 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(ECM)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(case), 다이어프램(diaphragm), 스페이서(Spacer), 백플레이트(Back Plate), 커넥션링(Connection Ring), 베이스(Base) 및 케이스의 개구된 일측에 회로부품이 실장된 PCB기판에 결합된 구조를 가진다.

커넥션링은 백플레이트에 감지된 음성신호 값을 PCB기판으로 전달해주는 도선 역할을 한다. 따라서 도전성 재질로 구비되어 있고, 백플레이트와 PCB기판에 각각 형성된 접촉부에 각각 연결된다. 또한, 백플레이트가 일반적으로 원형이므로 커넥션링도 대응되게 링형상으로 구비되는 것이 일반적이다.

그런데 이와 같이 별도의 커넥션링이 구비되는 경우, 커넥션링의 추가조립에 따라 조립생산성이 악화되며, 특히 커넥션링의 높이가 정확하지 않는 경우, PCB기판과의 체결이 곤란한 문제점이 제기되었다.

종래기술로서 '조립이 간편한 콘센서 마이크로폰'이라는 발명의 명칭을 가진 한국특허출원 제10-2011-013515호가 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 한국출원의 경우에도 백플레이트(16)와 도전링(17)이 순차적으로 삽입되고, 케이스(11)의 일측에서 PCB기판(18)이 결합되면, 도전링(17)을 통해 백플레이트(16)와 PCB기판(18)이 전기적으로 접속됨을 알 수 있다. 그런데 도 3을 보면, 도전링(17)의 높이가 정확하게 만들어지지 않으면, 케이스(11)에 PCB기판(18)에 결합되지 않는 구조임을 알 수 있다.

본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(ECM)은 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(ECM) 구조에서 백플레이트와 PCB기판을 전기적으로 연결하는 커넥션부를 백플레이트와 일체화하고자 한다.

둘째, 백플레이트와 커넥션부의 일체화를 통해 조립정밀성을 향상시켜, 우수한 음질을 구현하고자 한다.

셋째, 커넥션부의 높이가 다소 차이 나도 PCB기판과의 결합이 용이한 구조를 구현하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 미절개된 부분이 잔존하여, 절개부를 들어올릴 수 있는 적어도 하나의 절개부(110)가 구비된 백플레이트(100); 백플레이트(100)의 미절개된 부분이 상향절곡되어 절개부가 들어올려져 형성되는 커넥션부(200); 및 커넥션부(200)에 의해 탄성적으로 지지되며, 전기적으로 연결되는 PCB기판(300)을 포함한다.

본 발명에 따른 커넥션부는 PCB기판에 접촉되는 단부가 하향 절곡된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 백플레이트는 원형 또는 다각형인 것이 가능하다.

본 발명에 따른 백플레이트가 다각형인 경우, 백플레이트의 변에 평행하게 절개되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 백플레이트가 원형인 경우, 백플레이트의 원둘레와 대응되는 형상으로 절개되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 커넥션부(200)의 단부에 도전성 접착부재가 마련되어, PCB기판(300)과 결합되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 미절개된 부분이 잔존하여, 절개부를 들어올릴 수 있는 적어도 하나의 절개부(110)가 구비된 백플레이트(100); 백플레이트(100)의 미절개된 부분이 상향절곡되어 절개부가 들어올려져 형성되는 커넥션부(200); 및 커넥션부(200)에 의해 탄성적으로 지지되며, 전기적으로 연결되는 PCB기판(300)을 포함하며, 커넥션부는 PCB기판에 접촉되는 단부가 하향 절곡되어 평편하게 구비되며, 평편한 단부에 단부에 도전성 접착부재가 도포되어, PCB기판(300)과 결합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(ECM)은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 백플레이트와 커넥션부가 일체화됨에 따라 백플레이트를 PCB 기판에 바로 조립할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 위의 효과에 기인하여 조립정밀성이 향상되어 음질이 우수해지는 효과가 있다.

셋째,커넥션부에 탄성을 부여하여 다소 높이가 차이나도 탄성적으로 결합되는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1, 도 2 및 도 3은 종래 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Back Electret Condenser Microphone)을 나타내는 개념도이다.
도 4는 종래 백플레이트와 분리된 커넥션링을 나타내는 개념도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 백플레이트와 일체로 형성된 커넥션부가 PCB기판에 결합되는 것을 나타내는 개념도이다.
도 7 및 도 8은 백플레이트의 형상에 따라 다양하게 형성되는 커넥션부를 나타내는 개념도이다.

본 발명은 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Back Electret Condenser Microphone)에 관한 것이다.

도 2는 일반적인 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Back Electret Condenser Microphone)에서 조립되는 부품에 대한 도면인데, 본 발명의 설명을 위하여 먼저 살펴보기로 한다.

PCB기판은 커넥션링(Connection ring) 을 통해 전기신호를 FET(Field Effect Transistor)의 게이트(Gate) 단에 전달해 주며 (+), (-) 단자를 형성하여 신호를 외부 단자에 연결시킬 수 있도록 한 소자이다. 재질은 글래스 에폭시(glass epoxy)가 사용된다.

베이스(Base)는 아세탈(acetal) 또는 LCP(Liquid Crystal Polymer) 재질이 사용되며, 베이스(Base)는 마이크로폰(Microphone)의 구조를 유지하여 줄 뿐만 아니라, 백플레이트(Back Plate)를 고정시켜주는 역할을 하며, 케이스(Case)와 커넥션링(Connection Ring)을 타고 흐르는 신호 전압이 단락(short)되는 것을 방지하여 준다.

커넥션링(Connection Ring)은 황동 또는 인청동의 재질이 사용되며, 백플레이트(Back Plate)와 다이어프램(Diaphragm)에 의하여 생성된 전기 신호를 PCB기판에 옮겨주는 도선 역할을 하는 소자이다. 또한 황동에 금 도금(Au plating)을 함으로써 전기적 저항을 낮춘 소자이며. 베이스(Base)내에서 백플레이트(Back Plate)와 PCB기판에 맞닿아 있다.

백플레이트(Back plate)는 인청동과 FEP 필름의 재질 또는 PTFE 필름의 재질이 사용된다. 백플레이트(Back Plate)는 다이어프램(Diaphragm)과 더불어 전극을 형성함과 동시에 반 영구적인 정전기장을 형성할 수 있도록, 고분자 FEP 필름 또는 PTFE 필름을 라미네이팅(laminating) 처리하여 전하를 포함할 수 있도록 만든 소자이다.

스페이서(Spacer)은 폴리에스터(polyester) 또는 폴리이미드(polyimide)의 재질이 사용된다. 스페이서(Spacer)는 다이어프램(Diaphragm)과 백플레이트(Back Plate) 사이에서 정전기장을 형성할 수 있는 공간을 형성시켜 주는 소자이다.

다이어프램(Diaphragm)은 인청동과 PET 필름재질 또는 PPS 필름재질이 사용된다.

다이어프램(Diaphragm)은 크게 음압에 따라 진동하는 진동판 역할과 백플레이트(Back Plate)와 함께 전극을 형성하여 정전기장을 형성하는 부품으로의 역할이다.

케이스(Case)는 알루미늄(Aluminium) 또는 황동이 사용된다. 케이스(Case)는 마이크로폰(Microphone)의 외부 형태를 이루고 있으며, (-)단자와 연결되어 접지기능을 한다. 특수기능을 요하는 모델일 경우 금(Au) 도금을 하여 접지기능을 강화시키기도 한다.

또한 컬링(Curling) 공정을 거친 후는 음향홀(sound hole)을 제외한 외부로부터의 음이 마이크로폰(Microphone)으로 들어오는 것을 방지하는 역할을 한다.

이하에서는 도 5 내지 도 8을 참고하여 본 발명을 설명하고자 한다.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 백플레이트와 일체로 형성된 커넥션부가 PCB기판에 결합되는 것을 나타내는 개념도이다.

본 명세서에서의 '상향' 또는 '하향'과 같은 방향은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 백플레이트가 아래에 놓이고 PCB기판이 위에 놓이는 방향을 기준으로 설명될 수 있다. 상하를 역으로 해석하여도 본 발명의 본질적인 해석범위에 포함되는 것은 물론이다.

본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 미절개된 부분이 잔존하여, 절개부를 들어올릴 수 있는 적어도 하나의 절개부(110)가 구비된 백플레이트(100); 백플레이트(100)의 미절개된 부분이 상향절곡되어 절개부가 들어올려져 형성되는 커넥션부(200); 및 커넥션부(200)에 의해 탄성적으로 지지되며, 전기적으로 연결되는 PCB기판(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 백플레이트는 도전성 재질로 구비되어 있는데, 그 일부분을 상향절곡하여 상측에 놓인 PCB기판에 접속시키는 것이 본 발명의 주요 특징이다. 이와 같이 본 발명에 따른 커넥션부는 미절개부분을 통해 백플레이트와 커넥션부를 일체화시킴으로써, 작업공정이 감소되는 효과가 있다.

한편, 기존의 커넥션부는 일반적으로 링(Ring)형상의 커넥션링으로 형성되어, 백플레이트와 PCB기판 사이에 배치되는데, 커넥션링의 높이가 백플레이트와 PCB기판의 이격된 높이보다 조금이라도 낮으면 전기적 접속이 불량하게 되며, 조금이라도 높으면 백플레이트와 PCB기판의 결합이 되지 않는 문제점이 있었다.

그런데, 본 발명에 따른 커넥션부(200)는 백플레이트(100)의 절개부(110)를 절곡(210)시켜 상향으로 들어올릴수 있는데, 이때 일종의 스프링과 같이 탄성력을 가지도록 구비되어 PCB기판(300)을 탄성적으로 지지하면서 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 커넥션부(200)의 탄성지지구조는 커넥션부의 높이의 소정의 증감이 만약 발생되더라도, PCB기판(300)을 안정적으로 지지가능하게 하며, 따라서 전기적 접속의 신뢰성을 증가시킬 수 있게 된다. 이로 인해 음질의 향상이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 커넥션부(200)는 PCB기판(300)에 접촉되는 단부가 하향 절곡(220)된 것이 바람직하다. 커넥션부 단부(230)의 오직 끝부분만이 PCB기판(300)에 접촉되면 접촉면적이 감소되므로, 정확한 접촉지점에서의 접촉이 되지 않을 수 있어서, 접촉불량이 발생될 가능성도 있다. 따라서 단부를 하향절곡(220)하여 바람직하게는 편평하게 구비되도록 하여 접촉시키는 것이 적절하다.

또한 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커넥션부(200)의 단부(230)에는 도전성 접착부재(240)가 마련되어, PCB기판(300)과 결합되는 것이 바람직하다. 커넥션부(200)의 탄성지지력이 강할 경우 PCB기판(300)과의 결합이 곤란할 경우가 발생될 수 있는데, 커넥션부의 단부(230)와 PCB기판(300)이 이격되도록 높이조정을 한 후, 커넥션부의 단부(230)에 접착부재(240)를 배치한 후 PCB기판(300)을 그위에 놓고 결합시키면, 커넥션부(200)의 강한 탄성지지력으로 인한 결합곤란의 문제점이 해결되면서도, 전기적 접속의 신뢰성은 유지되는 것이다.

도 7 및 도 8은 백플레이트의 형상에 따라 다양하게 형성되는 커넥션부를 나타내는 개념도이다.

백플레이트에는 일반적으로 원형이 적용되나, 본 발명에서는 원형 뿐만 아니라 다각형이 적용될 수 있다. 다각형은 다양하게 적용될 것이나, 본 명세서에는 사각형을 중심으로 설명하고자 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 백플레이트(100)가 다각형인 경우, 다음과 같은 다양한 실시예가 가능하다.

변에 대략 수평하게 이격되어 1개의 절개선을 구비하면 미절개부분에 의해 분리되지 않고 커넥션부(200)를 상향으로 들어올릴수 있다(도 7의 200a 실시예).

변에 대략 수평하게 절개되고, 또한 대략 수직으로 절개된 후, 미절개부분에 의해 분리되지 않고 커넥션부(200)를 상향으로 들어올릴수 있다(도 7의 200b 실시예).

백플레이트 내부에서 3곳으로 직선 절개된 후, 미절개부분에 의해 분리되지 않고 커넥션부(200)를 상향으로 들어올릴수 있다(도 7의 200c 실시예).

백플레이트 내부에서 곡선 절개된 후, 미절개부분에 의해 분리되지 않고 커넥션부(200)를 상향으로 들어올릴수 있다(도 7의 200d 실시예).

도 8에 도시된 바와 같이, 백플레이트(100)가 원형인 경우에도, 다음과 같은 다양한 실시예가 가능하다.

백플레이트의 원둘레와 대응되는 형상으로 절개된 후, 미절개부분에 의해 분리되지 않고 커넥션부(200)를 상향으로 들어올릴수 있다(도 8의 200e 실시예).

원둘레를 향해 직선절개된 후, 미절개부분에 의해 분리되지 않고 커넥션부(200)를 상향으로 들어올릴수 있다(도 8의 200f 실시예).

백플레이트 내부에서 곡선 절개된 후, 미절개부분에 의해 분리되지 않고 커넥션부(200)를 상향으로 들어올릴수 있다(도 8의 200g 실시예).

백플레이트 내부에서 3곳으로 직선 절개된 후, 미절개부분에 의해 분리되지 않고 커넥션부(200)를 상향으로 들어올릴수 있다(도 8의 200h 실시예).

본 발명에 따른 커넥션부 형성을 위한 절개는 미절개된 부분이 잔존하여, 절개부를 들어올릴 수 있으면 족한 것이므로, 전술한 실시예외에 다양한 실시예가 추가로 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 있어서, 미절개된 부분이 잔존하여, 절개부를 들어올릴 수 있는 적어도 하나의 절개부(110)가 구비된 백플레이트(100); 백플레이트(100)의 미절개된 부분이 상향절곡되어 절개부가 들어올려져 형성되는 커넥션부(200); 및 커넥션부(200)에 의해 탄성적으로 지지되며, 전기적으로 연결되는 PCB기판(300)을 포함하며, 커넥션부는 PCB기판에 접촉되는 단부가 하향 절곡되어 평편하게 구비되며, 평편한 단부에 단부에 도전성 접착부재가 도포되어, PCB기판(300)과 결합되는 것도 바람직하다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 있어서,
   미절개된 부분이 잔존하여, 절개부를 들어올릴 수 있는 적어도 하나의 절개부가 구비된 백플레이트;
   백플레이트의 상기 미절개된 부분이 상향절곡되어 절개부가 들어올려져 형성되는 커넥션부; 및
   상기 커넥션부에 의해 탄성적으로 지지되며, 전기적으로 연결되는 PCB기판(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 커넥션부는 PCB기판에 접촉되는 단부가 하향 절곡된 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 백플레이트는 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 백플레이트가 다각형인 경우, 백플레이트의 변에 평행하게 절개되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 백플레이트가 원형인 경우, 백플레이트의 원둘레와 대응되는 형상으로 절개되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 커넥션부의 단부에 도전성 접착부재가 마련되어, PCB기판과 결합되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
7. 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 있어서,
   미절개된 부분이 잔존하여, 절개부를 들어올릴 수 있는 적어도 하나의 절개부가 구비된 백플레이트; 백플레이트의 상기 미절개된 부분이 상향절곡되어 절개부가 들어올려져 형성되는 커넥션부; 및 상기 커넥션부에 의해 탄성적으로 지지되며, 전기적으로 연결되는 PCB기판을 포함하며,
   상기 커넥션부는 PCB기판에 접촉되는 단부가 하향 절곡되어 평편하게 구비되며, 평편한 단부에 단부에 도전성 접착부재가 도포되어, PCB기판과 결합되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.

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