KR101572186B1 - 납 봉인 링을 구비한 소형 마이크로폰 조립체 - Google Patents

납 봉인 링을 구비한 소형 마이크로폰 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용량성 마이크로폰 변환기를 포함하는 소형 마이크로폰 조립체에 관한 것이며, 상기 용량성 마이크로폰 변환기는 마이크로폰 전기 접점 또는 단자, 마이크로폰 캐리어를 포함하며, 상기 마이크로폰 캐리어는 그것의 제1 표면상에 형성된 캐리어 전기 접점 또는 단자, 및 집적 회로 다이를 포함하고, 상기 집적 회로 다이는 상기 집적 회로 다이의 신호 증폭 또는 신호 조정 회로에 동작적으로 연결되는 다이 전기 단자를 포함한다. 상기 마이크로폰 캐리어의 제1 표면은 캐리어 전기 접점 또는 단자을 둘러싼 제1의 전기적으로 전도성인 경로를 포함한다.

Description

납 봉인 링을 구비한 소형 마이크로폰 조립체{MINIATURE MICROPHONE ASSEMBLY WITH SOLDER SEALING RING}
본 발명은 소형 마이크로폰 조립체(miniature microphone assembly)에 관한 것으로, 상기 소형 마이크로폰 조립체는 전기적으로 전도성이며 실질적으로 폐쇄 루프(closed loop)인 봉인 링(sealing ring)을 구비한 마이크로폰 캐리어를 포함하여 구성되는바, 상기 봉인 링은 상기 전기적으로 전도성인 봉인 링에 의해 둘러싸인 하나 이상의 전기 접점들(contacts) 또는 단자들(terminals), 예를 들어, 마이크로폰 전치증폭기(preamplifier)의 높은 임피던스 입력 패드들의 전기적 절연을 개선하기 위하여, 상기 마이크로폰 캐리어와 집적회로 다이(intergrated circuit die) 사이에 배치된다.
소형 마이크로폰 조립체는 일반적으로 집적 회로 다이에 전기적으로 연결된 용량성(capacitive) 마이크로폰 변환기(transducer)를 포함하여 구성되는바, 상기 집적 회로 다이는 적합한 신호 증폭 및 조정(conditioning) 회로를 포함한다. 신호 증폭 및 조정 회로는, 저-잡음 전치증폭기(preamplifier) 또는 버퍼, 주파수 선택 필터(frequency selective filter), DC 바이어스 전압 생성기 등을 포함하며, 이것 들은 충돌음(impinging sound)에 대한 반응으로 마이크로폰 변환기가 생성한 약한 신호들에 대해서, 증폭/버퍼링, 필터링하거나 다른 형태의 신호 조정을 하도록 되어 있다. 집적 회로 다이는 용량성 마이크로폰 변환기에 전기적으로 연결된 다이 전기 단자(die electrical terminal), 예를 들어 신호 입력 신호 단자 또는 DC 바이어스 전압 단자를 포함한다. 이 다이 전기 단자에 극도로 높은 입력 임피던스를 제공하는 것은 아주 바람직하고 유용하여, 예를 들면, 소형 마이크로폰 조립체의 잡음 특성을 최적화해준다. 용량성 마이크로폰 변환기에 의해 생성된 약한 오디오 신호들의 감쇠(attenuation)를 방지하기 위하여, 신호 입력 단자에서의 극도로 높은 입력 임피던스는 용량성 마이크로폰 변환기의 로딩(loading)이 최소화되게 해준다. 소형 마이크로폰 조립체에서 사용하기에 적합한 용량성 마이크로폰 변환기는 대개 매우 높은 발진기 임피던스(generator impedance), 예를 들어 0.5pF과 10pF 사이값의 커패시터에 해당하는 임피던스를 가진 디바이스이다.
따라서, 집적 회로 다이의 이 신호 입력 단자는 통상적으로 1TΩ(1012Ω)보다 높은, 또는 심지어 수 TΩ 등의 100GΩ보다 높은 입력 임피던스를 보이도록 설계된다. 입력 임피던스는 대개 상기 신호 입력 단자 또는 패드에 동작적으로(operatively) 연결된 앞서서 언급한 증폭 및 조정 회로와, 집적 회로 다이 위의 독립적인 바이어스 네트워크(예를 들어, 리버스 바이어스 다이오드들의 쌍)가 함께 작용하여 결정된다.
그러나, 본 발명자에 의해서 수행된 실험은, 조립된 소형 마이크로폰이 예를 들어, 습기, 순환열(cyclic heat) 및/또는 오염제(polluting agents)에의 노출과 같은 실제적인 환경 조건들에 노출되는 경우, 이 극도로 높은 입력 임피던스를 유지하기가 매우 어렵다는 것을 증명하였다. 그러한 불리한 조건하에서, 집적 회로의 입력 임피던스는 그 위에 캐리어 전기 접점 및 다이 전기 단자가 배치된 마이크로폰 캐리어 및/또는 집적 회로 다이의 표면들 위에 얇은 수증기(moisture) 또는 물 전기 전도층을 형성 또는 흡수함으써 현저하게 줄어들 수 있다. 얇은 수증기 전기 전도층의 형성은 액화(condensation) 또는 일정한 높은 습도에 의해 이루어질 수 있다. 그 효과는 신호 입력 단자 또는 캐리어 전기 접점과 캐리어 및/또는 집적 회로 다이의 또 다른 전기 접점, 예를 들어, 그라운드 접점 또는 DC 전원 접점 사이의 병렬 저항 경로, 또는 전류 누설 경로의 형성이다. 이것은 신호 입력 단자에서의 입력 임피던스를 100GΩ 이상의 바람직한 범위부터 수 GΩ 이하의 범위, 심지어 MΩ 범위까지 불리하게 감소하게 한다. 감소된 입력 임피던스는 소형 마이크로폰 조립체의 잡음 레벨이 현저히 증가하게 한다.
본 발명에 따르면, 캐비티(cavity) 내의, 집적 회로 다이와 마이크로폰 캐리어의 전기 단자들을 캡슐화(encapsulating)함으로써 위에서 언급한 문제가 해결된다.
본 발명에 따른 소형 마이크로폰 조립체들은 셀룰러 또는 이동 전화기, 보청기, PDA, 게임 콘솔, 휴대용 컴퓨터등과 같은 다양한 범위의 휴대용 통신 장비에서의 응용에 매우 적합하다.
본 발명의 제1 양상에 따르면, 마이크로폰 전기 점점 또는 단자를 포함하는 용량성 마이크로폰 변환기와, 마이크로폰 캐리어와, 상기 마이크로폰 캐리어는 그 제1 표면상에 형성된 캐리어 전기 단자를 포함하며, 그리고 집적 회로 다이를 포함하여 구성되는 소형 마이크로폰 조립체가 제공되는바, 상기 집적 회로 다이는 상기 집적 회로 다이의 신호 증폭 또는 신호 조정 회로와 동작적으로 연결되는 다이 전기 단자를 포함하는 제1 표면을 구비한다. 제1의 전기적으로 전도성인 경로가 집적 회로 다이의 제1 표면상에 배치될 수 있다. 상기 제1의 전기적으로 전도성인 경로는 다이 전기 단자를 둘러싸는 실질적인 폐쇄 루프를 형성한다. 대안적으로, 집적 회로 다이의 제1 표면은 복수의 다이 전기 단자들 및 상기 복수의 다이 전기 단자들을 둘러싼, 주변으로 배치된 제1의 전기적으로 전도성인 경로를 포함할 수 있다.
제2의 전기적으로 전도성인 경로는 마이크로폰 캐리어의 제1 표면상에 배치될 수 있다. 상기 제2의 전기적으로 전도성인 경로는 캐리어 전기 단자를 둘러싼 실질적인 폐쇄 루프를 형성한다. 상기 제2의 전기적으로 전도성인 경로는 상기 제1의 전기적으로 전도성인 경로와 본질적으로 동일한 모양이며 동일한 치수이다. 상기 전기적 전도성 경로들은 원칙적으로 원형, 사각형, 정방형(quadratic) 기타의 어떠한 형상을 취할 수 있다. 그러나, 상기 전기적 전도성 경로들의 형상은 바람직하게는 집적 회로 다이의 외면부(periphery)와 일치한다.
제1 및 제2의 전기적으로 전도성인 경로들은 접착제(attachment agent)에 의 해서 서로 기계적으로 접착되며 전기적으로 상호연결될 수 있다. 접착제는 납 또는 전기적으로 전도성인 글루(glue)와 같은 글루를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2의 전기적으로 전도성인 경로들을 서로 접착하기 위하여 다양한 본딩 기법들이 적용될 수 있다. 접착될때, 제1 및 제2의 전기적으로 전도성인 경로들은 마이크로폰 캐리어와 집적 회로 다이 사이에 배치되는(disposed) 봉인 링을 형성한다. 마이크로폰 캐리어와 집적 회로 다이 사이에 배치된 상기 봉인 링은 전기적으로 접지될 수 있다.
상기 제1 및 제2의 전기적으로 전도성인 경로들에 의해 형성된 사실상의 폐쇄 루프들에 다수의 관통형(through-going) 개구부(opening)들 및 구멍(aperture)들이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 다수의 관통형 개구부들 또는 구멍들은 접착제내에 제공될 수 있다. 각각의 관통형 개구부들 또는 구멍들은 폐쇄 루프를 둘러싸는 방향으로 50-300μm 사이의 폭을 가질 수 있다. 관통형 개구부들 또는 구멍들의 수는 1과 10 사이일 수 있다. 개구부들 또는 구멍들의 치수는 집적회로 다이가 마이크로폰 캐리어에 접착되었을 때, 상기 집적회로 다이와 상기 마이크로폰 캐리어 사이의 캡슐화된 영역을 통풍시키기에 충분해야 한다. 반면에, 개구부들 또는 구멍들의 치수는 물과 같은 액체가 상기 캡슐화된 영역으로 들어가는것을 방지하기에 충분할 정도로 작아야만 한다. 접착제의 개구부들 또는 구멍들은 개구부들 또는 구멍들이 조립체의 솔더링 리플로우(soldering relow) 공정 동안에 형성될 수 있다는 점에서, 상기 접착제가 납일때와 특별한 관계가 있다.
접착제로서 납이 사용되는 경우, 조립체의 리플로우 공정 동안, 집적 회로 다이와 마이크로폰 캐리어 사이에 배치되는 납 봉인 링이 형성될 수 있다. 마이크로폰 조립체의 상기 리플로우 공정 동안, 리플로우 챔버(chamber)는 질소(nitrogen)로 퍼지(purge)되며 조립체는 300˚C 이상으로 가열된다. 마이크로폰 조립체가 냉각됨에 따라, 납이 응고되며 공기/질소가 집적 회로 다이와 마이크로폰 캐리어 사이에 있는 작은 캐비티 내에 캡슐화된다. 그 결과, 캐비티 내의 납 융기(solder bump)들은 변화하는 환경 조건에 더이상 노출되지 않고 그러므로써 임피던스 강하(drop)에 의해서 발생되는 전기적 문제점들을 방지한다.
용량성 마이크로폰 변환기는 마이크로일렉트로메케니컬(MEMS) 콘덴서 소자와 같은 콘덴서 소자 또는 일렉트릿(electret) 소자를 포함할 수 있다. 마이크로폰 변환기의 에어 갭(air gap) 높이는, 청각 장치(hearing instrument) 또는 텔레콤 애플리케이션들을 위한 종래의 소형 ECM들과 같은 비-MEMS(non-MEMS) 마이크로폰에 대해 바람직하게는 15-50μm 범위 사이에 있다. 이 EMC들은 일렉트릿 마이크로폰 변환기를 기반으로하며, 상기 일렉트릿 마이크로폰 변환기는 다이아프램(diaphram) 소자 또는 뒤판(back-plate) 소자 위에 적층된 전기적으로 프리차지(precharge)된 층을 포함한다. MEMS 기반의 마이크로폰 변환기를 위한 에어 갭 높이는 바람직하게는 1-10μm 범위 사이에서 선택된다.
마이크로폰 캐리어는 500μm 보다 작은, 또는 250μm 보다 작은 거리와 같은 1000μm 보다 작은 거리에 의해 분리되는 제1 및 제2 캐리어 전기 접점을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 캐리어 전기 접점은 집적 회로 다이의 다이 전기 단자에 전기적으로 연결된 제1 접점 및 그라운드 라인 또는 DC 전원 공급 라인에 전기적으 로 연결된 제2 접점을 포함한다. 캐리어 전기 접점들 사이의 작은 분리는 본 소형 마이크로폰 조립체의 소위 칩-스케일 패키징(CSP)에 특히 유용하다. CSP 패키지에서, 용량성 마이크로폰 변환기와 집적 회로 다이는 마이크로폰 캐리어에 전기적으로 연결되며 접착된다. 용량성 마이크로폰 변환기와 집적 회로 다이의 전기 단자들은 마이크로폰 캐리어의 제1 표면상에 형성된 전기적 트레이스들(traces)에 의해 전기적으로 연결된다. 이 전기적 상호연결부의 형성은 종래의 마이크로폰 패키지들에서 또한 사용될 수 있는바, 상기 종래의 마이크로폰 패키지들에서는 용량성 마이크로폰 변환기 및 집적 회로 다이가, 각각의 전기 단자들이 제1 및 제2 캐리어 전기 접점들까지 아래로 와이어 본딩된채로, 각각 아래에 놓인 마이크로폰 캐리어, 예를 들면, 복수-층의 프린트된 회로 보드 위에 서로 인접하게 배치된다. 그러나, CSP 마이크로폰 조립체에서는, 마이크로폰 전기 접점이 제1 캐리어 전기 접점에 맞추어 정렬되고 여기에 접착된채로, 용량성 마이크로폰 변환기가 마이크로폰 캐리어 위에 위치한다. 집적 회로 다이는 용량성 마이크로폰 변환기에 인접하게 배치되며, 제2 캐리어 전기 접점에 맞추어 정렬되고 여기에 접착된 다이 전기 단자를 구비한다. 자연적으로, 마이크로폰 캐리어와 집적 회로 다이 각각은 추가적인, 각각의 전기 접점들을 포함할 수 있는바, 상기 접점들 각각은 대응하는 추가적인 캐리어 전기 접점들에 동일한 방식으로 정렬된다.
제1 및 제2 캐리어 전기 접점은, 소형 마이크로폰 조립체의 작동 상태(operational state)에서, 0.5볼트보다 큰, 또는 1.5볼트 또는 1.8볼트보다 큰 DC 전압 차를 가질 수 있다. 제1 및 제2 캐리어 전기 접점 중 하나가 용량성 마이 크로폰 변환기에 DC 바이어스 전압을 공급하기 위해 사용된다면, 소형 마이크로폰 조립체의 작동 상태에서 이 전기 접점은, 다른 캐리어 전기 접점에 관하여 5와 20볼트 사이의 DC 전압을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 마이크로폰 캐리어의 표면상에 배치된 전기 접점들 중 하나는 용량성 마이크로폰 변환기와 상기 마이크로폰 캐리어 사이에 배치된 전기적으로 전도성의 봉인 링을 포함한다. 상기 봉인 링은 마이크로폰 캐리어 내에 형성되며 상기 용량성 마이크로폰 변환기의 뒤판 요소 아래로 확장되는 마이크로폰 백 챔버(back chamber)를 청각적으로 봉인하기 위하여 사용된다.
마이크로폰 캐리어는 다양한 형태의 기판 물질을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 기판 물질은 프린트된 회로 보드, LTCC 또는 HTCC와 같은 세라믹(ceramic), 도핑된 또는 도핑되지 않은 실리콘, 실리콘 니트라이드, 실리콘 옥사이드의 그룹에서 선택될 수 있다.
소형 마이크로폰 조립체들에서, 용량성 마이크로폰 변환기의 커패시턴스는 10pF보다 작거나 5pF보다 작은,또는 2pF보다 작은 것과 같이 바람직하게는 20pF보다 작다.
용량성 마이크로폰 변환기는 좁은 에어 갭에 의해 분리되는 다이아프램과 뒤판을 포함하여 구성될 수 있는바, 여기서 제1 및 제2 접점 또는 단자들이 다이아프램과 뒤판에 각각 전기적으로 연결된다. 앞서서 언급한 바와 같이, 전기 접점들 중 하나는 마이크로폰 캐리어의 제1 표면상에 놓인 해당 전기 단자와 결합되는 고리모양의(annular) 전기적으로 전도성인 봉인 링으로서 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 소형 마이크로폰 조립체는 SMP 호환의 제조 기법에 대해 적용될 수 있다. 마이크로폰 캐리어는 제1 표면과 반대로(oppositely) 배치된 제2의 그리고 실질적으로 평면인 표면을 포함하여 구성되며, 상기 제2 표면은 소형 마이크로폰 조립체의 표면 마운팅 접착을 외부 회로 보드에 할 수 있게 해주는 복수의 전기 접점들을 포함하여 구성된다. 상기 복수의 전기 접점들은 전원 패드, 디지털 또는 아날로그 출력 신호 패드, 그라운드 패드, 클럭 신호 입력 패드등을 포함할 수 있다.
제2 양상으로, 본 발명은 휴대용 통신 장비와 관련되는바, 상기 휴대용 통신장비는 본 발명의 제1 양상에 따른 소형 마이크로폰 조립체를 포함한다. 휴대용 통신 디바이스는 이동 전화기, 헤드셋, 인-이어 모니터(in-ear monitor), 보청기(hearing prostheses/aids), 게임 콘솔, 휴대용 컴퓨터, 및 그들의 다른 조합으로 구성된 그룹 중에서 선택된다.
넓은 측면에서, 본 발명은 소형 마이크로폰 조립체와 같은 마이크로폰 조립체에 관한 것인바, 상기 마이크로폰 조립체는 용량성 마이크로폰 변환기, 마이크로폰 캐리어 및 집적 회로 다이를 포함하여 구성된다. 회로 다이의 전기적 접촉 단자들은 전기적으로 전도성인 봉인 링에 의해 봉인되는바, 상기 봉인 링은 집적 회로 다이와 마이크로폰 캐리어 사이에 배치되며, 상기 집적 회로 다이는 봉인 링을 통해 상기 마이크로폰 캐리어에 기계적으로 접착된다. 전기적으로 전도성인 봉인 링은 예를 들어, 납땜, 글루잉(gluing) 또는 본딩 방법들과 같은 다양한 방법들을 사 용하여 형성될 수 있다. 그러나, 다른 공정들 또한 적용될 수 있다.
이제 첨부의 도면을 참조로 하여 본 발명이 보다 자세하게 설명될 것이다.
본 발명의 다양한 수정 및 대안적인 형태가 가능하지만, 구체적인 실시예들은 도면에 예시로서 도시되었고 본 명세서에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 개시된 특정한 형태로 한정하려 의도한 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 정신 및 범주 내에 들어가는 모든 수정물, 등가물, 및 대안들을 커버할 것이다.
도 1은 서로 인접하여 마운트되고 양자 모두 플립-칩(flip-chip) 마운팅에 의해 마이크로폰 캐리어(3)의 상부 표면에 기계적으로 접착된 MEMS 용량성 변환기 다이(1) 및 집적 회로 다이(2), ASIC을 포함하는 실리콘-기반의 마이크로폰 조립체를 도시한다. 상기 MEMS 용량성 변환기 다이 및 상기 집적 회로 다이는 다이 전기 접점들 및 변환기 전기 접점들 각각의 세트를 통해, 정렬된 캐리어 전기 접점들의 해당 세트들에 전기적으로 접촉한다. 따라서 상기 마이크로폰 조립체는 CSP 패키지 디바이스를 형성한다. CSP 패키지 소형 마이크로폰 조립체의 외형 치수는 약 1.6 x 2.4 x 0.9 mm(W x L x H) 또는 그보다 작다. 이 작은 치수들의 내재적 결과는 마이크로폰 캐리어 위에 조밀한 공간으로 배치된(closely spaced)의 전기 패드들 또는 단자들이며, 이는 마이크로폰 조립체를 기생 전류 누설 경로들(예를 들어 그라운드 전기 단자와 높은 임피던스 입력(또는 출력) 단자 사이에 생성된)에 취약하게 만든다. 전류 누설 경로는 도시된 그라운드 단자와 입력 신호 단자 사이의 마이크로폰 캐리어 표면상에 적층된 수증기, 물, 또는 다른 오염 약제의 얇은 전기적 전도층의 형성 또는 흡수에 의해 생성될 수 있다. 집적 회로 다이의 관련 회로의 전기적 특성들 및 전류 누설 경로의 저항 특성에 따라, MEMS 기반의 마이크로폰 구조체는 그것의 전기 규격들 내에서 작동을 멈추거나, 심지어 완전히 작동을 멈출 수 있다.
도 1에 도시된 MEMS 기반의 마이크로폰 구조체는 정렬된 캐리어 전기 접점들 및 다이 전기 접점들(5)을 둘러싸며 캡슐화하는(encapsulating) 납 봉인 링(4)을 더 포함한다.
상기 캡슐화하는 납 봉인 링은 집적 회로 다이의 하부 표면상에 전기적으로 전도성인 경로(6)를 제공함으로써 설치된다. 도2에 도시된 바와 같이, 전기적으로 전도성인 경로(6)는 다이 전기 접점들(5)을 둘러싸고 있다. 해당 전기적 전도성 경로는 마이크로폰 캐리어(3) 위에 제공된다.
마이크로폰 조립체의 리플로우 동안, 리플로우 챔버는 질소로 퍼지되며 상기 조립체는 300˚C 이상으로 가열된다. 마이크로폰 조립체가 냉각됨에 따라, 납은 300˚C 이하에서 응고되고, 드라이 에어/질소가 집적 회로 다이와 마이크로폰 캐리어 사이에 있는 작은 캐비티 내에 캡슐화된다. 그 결과, 캐비티 내의 납 융기들은 변화하는 환경 조건들에 더 이상 노출되지 않는다. 캐비티 내에 존재하는 드라이 에어/질소 혼합물로 인하여 캐비티 내에서의 응축이 불가능하다.
전기적인 개선에 추가하여, 제공된 납 봉인 링은 전단력(shear force)을 현저히 증가시킬 것이다. 그러므로, 추가적인 납 융기들이 더 이상 필요하지 않다. 더욱이, 냉각 중에는 진공이 확립된다. 이것은 표준적인 사용시 접점들상에, 낙하 시험(drop test) 및 열 순환 테스트(thermal cycling test) 동안 신뢰성을 증가시 킬 가능성이 매우 높은 추가적인 압축(extra compression)을 하게한다.
300˚C에 가까운 납 응고 온도를 사용한 표준적인 사용은 집적 회로 다이 아래의 캐비티 내에 결과적으로 과잉의 압력(over pressure)이 생기게 하지 않을 것이다. 그러므로, 조립 리플로우 동안 가열되었을 때 집적 회로 다이가 못쓰게(pop off)되는 위험은 없다.
도 1은 조립된 디지털 마이크로폰 조립체를 도시한다. 그리고,
도 2는 6개의 접촉 패드들 및 그 접촉 패드들을 둘러싸고 있는 봉인 링을 구비한 ASIC을 도시한다.

Claims (22)

  1. 소형 마이크로폰 조립체로서,
    마이크로폰 전기 접점 또는 단자(terminal)를 포함하는 용량성 마이크로폰 변환기(transducer)와;
    마이크로폰 캐리어의 제1 표면상에 형성된 캐리어 전기 단자를 포함하는 마이크로폰 캐리어와; 그리고
    집적 회로 다이의 신호 증폭 또는 신호 조정 회로에 동작적으로(operatively) 연결되는 다이 전기 단자를 포함하는 제1 표면을 구비한 집적 회로 다이를 포함하여 구성되며; 그리고
    여기서 제1의 전기적으로 전도성인 경로가 상기 집적 회로 다이의 상기 제1 표면상에 배치되며, 상기 제1의 전기적으로 전도성인 경로는 상기 다이 전기 단자를 둘러싸는 폐쇄 루프(closed loop)를 형성하고;
    제2의 전기적으로 전도성인 경로가 상기 마이크로폰 캐리어의 상기 제1 표면상에 배치되며, 상기 제2의 전기적으로 전도성인 경로는 상기 캐리어 전기 단자를 둘러싼 폐쇄 루프를 형성하고;
    상기 제2의 전기적으로 전도성인 경로는 상기 제1의 전기적으로 전도성인 경로와 동일한 형상과 치수를 갖고; 그리고
    다수의 관통형 개구부(through-going opening)들이 상기 제1 및 제2의 전기적으로 전도성인 경로들에 의해 형성된 폐쇄 루프들 내에 제공되며, 각각의 관통형 개구부들은 상기 폐쇄 루프의 원주 방향(circumferential direction)으로 50-300μm 사이의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 전기적으로 전도성인 경로들은 접착제(attatchment agent)에 의해 서로 기계적으로 접착되며 전기적으로 상호연결되는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접착제는 납 또는 글루(glue)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 전기적으로 전도성인 경로들은 마이크로폰 캐리어와 집적 회로 다이 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 용량성 마이크로폰 변환기는 마이크로일렉트로메케니컬(MEMS) 콘덴서 소자와 같은 콘덴서 소자 또는 일렉트릿(electret) 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로폰 캐리어는 프린트된 회로 보드, 세라믹, 및 실리콘 그룹 중에서 선택된 기판 물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  9. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 용량성 마이크로폰 변환기의 커패시턴스는 20pF보다 작은 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  10. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 용량성 마이크로폰 변환기는 다이아프램(diaphram) 및 뒤판(back-plate) 요소(member)들과, 상기 다이아프램 및 뒤판 요소들에 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전기 접점들 또는 단자들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  11. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 용량성 마이크로폰 변환기 및 집적 회로는, 상기 마이크로폰 캐리어에 접착되며 전기적으로 연결되며, 상기 마이크로폰 캐리어의 아래에 놓인 층 또는 상기 마이크로폰 캐리어의 상기 제1 표면상에 형성된 전기적 트레이스들(traces)에 의해 전기적으로 상호연결된 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 용량성 마이크로폰 변환기는 제1 캐리어 전기 접점에 맞추어 정렬된 마이크로폰 전기 접점을 구비한 마이크로폰 캐리어 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  13. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 집적 회로 다이의 상기 제1 표면은 복수의 다이 전기 단자들 및 상기 복수의 다이 전기 단자들을 둘러싼 주변에 배치된 제1의 전기적으로 전도성인 경로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  14. 삭제
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 전기적으로 전도성인 경로들은 접착제에 의해 서로 기계적으로 접착되며 전기적으로 상호연결되고, 상기 소형 마이크로폰 조립체는 상기 접착제 내에 제공되는 다수의 관통형 개구부들을 더 포함하며, 각각의 관통형 개구부들은 상기 폐쇄 루프의 원주 방향으로 50-300μm 사이의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  16. 제 1항 또는 제 15항에 있어서,
    관통형 개구부들의 수는 1과 10 사이인것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  17. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 제1 표면에 반대로 배열된 제2의 그리고 평면인 표면과;
    상기 제2 표면은 상기 콘덴서 마이크로폰 구조체가 외부 회로 보드에 표면 마운팅 접착을 하도록 해주는 복수의 전기 접점들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  18. 제 1항 또는 제 7항에 따른 소형 마이크로폰 조립체를 포함하는 휴대용 통신 장비로서;
    상기 휴대용 통신 장비는 이동 전화기, 헤드셋, 인-이어 모니터(in-ear monitor), 보청기(hearing prostheses/aids), 게임 콘솔, 휴대용 컴퓨터 및 그들의 임의의 조합으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 휴대용 통신 장비.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 집적 회로 다이는 상기 용량성 마이크로폰 변환기에 인접하게 배치되며 제2 캐리어 전기 접점에 맞추어 정렬된 다이 전기 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  20. 제 9항에 있어서,
    상기 용량성 마이크로폰 변환기의 커패시턴스는 10pF보다 작은 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  21. 제 9항에 있어서,
    상기 용량성 마이크로폰 변환기의 커패시턴스는 5pF보다 작은 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
  22. 제 9항에 있어서,
    상기 용량성 마이크로폰 변환기의 커패시턴스는 2pF보다 작은 것을 특징으로 하는 소형 마이크로폰 조립체.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8542850B2 (en) * 2007-09-12 2013-09-24 Epcos Pte Ltd Miniature microphone assembly with hydrophobic surface coating
DE102007058951B4 (de) * 2007-12-07 2020-03-26 Snaptrack, Inc. MEMS Package
KR101108385B1 (ko) * 2010-01-19 2012-01-30 에스텍 주식회사 스피커
DE102010006132B4 (de) 2010-01-29 2013-05-08 Epcos Ag Miniaturisiertes elektrisches Bauelement mit einem Stapel aus einem MEMS und einem ASIC
WO2012094722A1 (en) * 2011-01-12 2012-07-19 Research In Motion Limited Printed circuit board with an acoustic channel for a microphone
TWI606731B (zh) * 2012-09-10 2017-11-21 博世股份有限公司 麥克風封裝件及製造麥克風封裝件之方法
CN106658287A (zh) * 2016-11-11 2017-05-10 北京卓锐微技术有限公司 麦克风系统和放大电路
CN106658303A (zh) * 2016-12-01 2017-05-10 北京卓锐微技术有限公司 麦克风系统和放大电路
US10129623B2 (en) 2017-03-15 2018-11-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Electronic device having covering substrate carrying acoustic transducer and related technology
EP3404422B1 (en) * 2017-05-19 2019-11-13 NXP USA, Inc. System including a capacitive transducer and an excitation circuit for such a transducer and a method for measuring acceleration with such a system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2176369B (en) 1985-05-09 1988-10-05 Plessey Co Plc Improvements in and relating to microphones
US6522762B1 (en) * 1999-09-07 2003-02-18 Microtronic A/S Silicon-based sensor system
WO2001019134A2 (en) * 1999-09-06 2001-03-15 Microtronic A/S Silicon-based sensor system
US6853067B1 (en) * 1999-10-12 2005-02-08 Microassembly Technologies, Inc. Microelectromechanical systems using thermocompression bonding
DE10343292B3 (de) * 2003-09-18 2004-12-02 Siemens Audiologische Technik Gmbh Hörgerät ohne separates Mikrofongehäuse
US20050063431A1 (en) * 2003-09-19 2005-03-24 Gallup Kendra J. Integrated optics and electronics
KR20060126526A (ko) * 2003-12-01 2006-12-07 아우디오아시스 에이/에스 전압 펌프를 구비한 마이크로폰
US6992400B2 (en) * 2004-01-30 2006-01-31 Nokia Corporation Encapsulated electronics device with improved heat dissipation
WO2005086532A2 (en) * 2004-03-01 2005-09-15 Tessera, Inc. Packaged acoustic and electromagnetic transducer chips
CN2817273Y (zh) 2005-06-23 2006-09-13 潍坊怡力达电声有限公司 长声道硅麦克风
KR100722687B1 (ko) 2006-05-09 2007-05-30 주식회사 비에스이 부가적인 백 챔버를 갖는 지향성 실리콘 콘덴서 마이크로폰
WO2008062036A2 (en) 2006-11-23 2008-05-29 Pulse Mems Aps. Board mounting of microphone transducer

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