KR101609118B1 - 마이크로폰 패키지 - Google Patents
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Abstract
마이크로폰 패키지가 개시된다. 본 발명의 마이크로폰 패키지는 베이스, 상기 베이스의 상면에 형성된 제1 공간 및 상기 베이스의 하면에 형성된 제2 공간을 포함하는 패키지 구조물, 상기 제1 공간에 실장되는 MEMS 트랜듀서 및 상기 제2 공간에 실장되고, 상기 MEMS 트랜듀서로부터 전기신호를 전달받아 처리하는 ASIC을 포함한다.
Description
본 발명은 마이크로폰 패키지에 관한 것으로, MEMS 트랜듀서와 ASIC을 수용하고 전자 장치에 실장될 수 있는 마이크로폰 패키지에 관한 것이다.
마이크로폰은 음향신호를 수신하여 전기신호로 전환하여 출력하는 전자 장치이다. 근래에 마이크로폰은 스마트폰, 태블릿 컴퓨터와 같은 이동통신기기 및 이어폰, 헤드셋, 핸즈프리와 같은 전자 장치에 널리 사용되고 있다.
MEMS(Micro Electro-Mechanical System) 기반의 마이크로폰(MEMS 마이크로폰)은 종래의 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Micophone, ECM 마이크로폰)에 비해 전자/음향 성능, 신뢰성 및 작동성이 우수하다. 따라서 최근에는 MEMS 마이크로폰이 사용되는 추세이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0121623호(2014년 10월 16일 공개)의 복수의 음향통과홀을 구비한 MEMS 트랜듀서 마이크로폰 및 제10-2014-0121081호(2014년 10월 15일 공개)의 하향 절곡에 의한 음향홀을 구비한 MEMS 트랜듀서 마이크로폰에는 이러한 MEMS 마이크로폰에 대해 개시되어 있다.
최근의 이동통신기기 및 전자 장치는 복합적인 기능을 수행하도록 설계될 뿐만 아니라 외형이 소형화 및 박형화되는 추세에 있다. 따라서 이러한 이동통신기기 및 전자 장치에 MEMS 마이크로폰 패키지를 탑재하는 것에 있어서 공간활용성을 극대화할 수 있는 구조가 요구되고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, MEMS 트랜듀서 및 ASIC이 별개의 분리된 공간에 수용될 수 있는 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, MEMS 트랜듀서 및 ASIC을 외부의 전자기파 노이즈로부터 차페할 수 있는 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 공간활용성을 극대화할 수 있는 형태의 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 마이크로폰 패키지는, 베이스, 상기 베이스의 상면에 형성된 제1 공간 및 상기 베이스의 하면에 형성된 제2 공간을 포함하는 패키지 구조물, 상기 제1 공간에 실장되는 MEMS 트랜듀서 및 상기 제2 공간에 실장되고, 상기 MEMS 트랜듀서로부터 전기신호를 전달받아 처리하는 ASIC을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 베이스의 주변부로부터 상방으로 돌출되는 상부 측벽부 및 상기 상부 측벽부에 의해 형성된 개구부에 결합되는 리드 커버를 더 포함하고, 상기 제1 공간은 상기 베이스의 상면, 상기 상부 측벽부 및 상기 리드 커버로 둘러싸여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 측벽부의 상단과 상기 리드 커버의 주변부는 수지 재질을 포함하는 접착제에 의해 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리드 커버는 금속 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 측벽부는 상면에 형성된 금속 결합부재를 포함하고, 상기 리드 커버는 주변부가 상기 금속 결합부재와 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 결합부재는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고, 상기 리드 커버는 상기 접지부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리드 커버는 외부와 상기 제1 공간을 연통하는 적어도 하나의 음향홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고, 상기 상부 측벽부는 상기 접지부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 비아를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 베이스와 결합하여 상기 베이스의 상면 사이에 상기 제1 공간을 형성하는 쉴딩 캔을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고, 상기 쉴딩 캔은 금속 재질로 형성되고, 상기 접지부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 쉴딩 캔은 외부와 상기 제1 공간을 연통하는 적어도 하나의 음향홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 음향홀의 주변 및 내부에는 발수층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 베이스의 주변부로부터 하방으로 돌출되는 지지부를 더 포함하고, 상기 제2 공간은 상기 베이스의 하면 및 상기 지지부로 둘러싸여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지부는 측벽의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지부는 복수의 기둥을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지부는 하면에 형성되고, 상기 ASIC과 전기적으로 연결된 입출력 단자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 베이스의 하면은 상기 지지부에 의해 상기 마이크로폰 패키지가 실장되는 전자 장치의 기판으로부터 이격될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함 하고, 상기 지지부는 상기 접지부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 비아를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 ASIC은 상기 제2 공간을 둘러싸는 상기 베이스의 하면의 주변부에 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 ASIC은 봉지재에 의해 봉지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 MEMS 트랜듀서와 전기적으로 연결되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 적어도 일부가 복수의 층들이 적층되어 형성되는 적층형 기판으로 형성되고, 상기 커패시터는 상기 적층형 기판의 내부에 형성된 내장형(embedded) 커패시터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 적어도 일부가 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)으로 형성된 다층형 세라믹 기판이고, 상기 커패시터는 상기 다층형 세라믹 기판의 내부에 형성된 내장형(embedded) 커패시터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 베이스의 상면으로부터 상기 베이스의 하면까지 관통하는 관통홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 관통홀의 내부 또는 주변에 충진되어 상기 관통홀을 밀폐하는 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 밀봉 부재는 상기 관통홀의 하면측 개구부에서 주입된 수지재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 관통홀의 상면측 개구부는 상기 MEMS 트랜듀서 주변에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간은 상기 MEMS 트랜듀서의 하면과 상기 MEMS 트랜듀서가 실장된 상기 베이스의 상면 사이에 형성되는 백 챔버 공간을 포함하고, 상기 관통홀의 상면측 개구부는 상기 백 챔버 공간으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 MEMS 트랜듀서 및 ASIC이 별개의 분리된 공간에 수용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 MEMS 트랜듀서 및 ASIC을 외부의 전자기파 노이즈로부터 차페할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 공간활용성을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래의 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마이크로폰 패키지를 A 방향에서 바라본 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 5는 마이크로폰 패키지를 하방에서 바라본 저면도다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마이크로폰 패키지를 A 방향에서 바라본 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 5는 마이크로폰 패키지를 하방에서 바라본 저면도다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
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.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해 설명한다.
설명의 편의성을 위해서 본 명세서 전체에서 첨부한 도면 중 단면도의 위를 상부로, 아래를 하부로 정의하여 설명하도록 한다. 구체적으로 본 발명의 마이크로폰 패키지가 전자 장치의 기판에 실장되는 경우, 전자 장치의 실장 기판은 마이크로폰 패키지의 하부에 위치하는 것을 기준으로 하여 설명하도록 한다. 그러나 이는 본 발명의 설명의 편의성을 위해 임의로 방향을 정한 것일 뿐, 본 발명의 구성 및 각 구성의 결합 관계가 본 발명에서 설명되는 특정 방향으로 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 마이크로폰 패키지를 A 방향에서 바라본 저면도이다. 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해서 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 패키지 구조물(100), MEMS 트랜듀서(200), ASIC(300)을 포함한다.
패키지 구조물(100)은 베이스(110), 상부 측벽부(130), 지지부(170) 및 리드 커버(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 베이스(110), 상부 측벽부(130) 및 지지부(170)는 일체로 형성될 수 있다. 또한, 패키지 구조물(100)은 MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)이 수용되는 제1 공간(191) 및 제2 공간(192)을 포함한다. 또한, 패키지 구조물(100)은 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장되는 경우 직접 전자 장치의 실장 기판(400)에 결합할 수 있다.
베이스(110)는 직사각형의 평판형 기판으로 형성될 수 있다. 베이스(110)는 서로 대향되는 상면(111)과 하면(113)을 포함한다. 상면(111)은 후술할 제1 공간(191)의 하면이 될 수 있고, 하면(113)은 후술할 제2 공간(192)의 상면이 될 수 있다.
베이스(110)의 상면(111) 및 하면(113)에는 각각 MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)이 실장되어 결합될 수 있도록 도전성의 패드가 형성되어 있다. MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)은 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩 등을 통해서 베이스(110)에 실장될 수 있다.
상부 측벽부(130)는 베이스(110)의 상면(111)의 주변부에서 상방으로 돌출되어 형성된다. 상부 측벽부(130)는 베이스(110)의 상면(111)에서 실질적으로 수직으로 돌출되는 것이 바람직하다. 상부 측벽부(130)는 베이스(110)의 상면(111)의 중앙부를 둘러싸는 링 형태로 형성될 수 있다. 상부 측벽부(130)는 일정한 높이를 가지도록 형성되어, 상부 측벽부(130)의 상면(131)은 상부 측벽부(130)의 두께를 폭으로 하는 평평한 면으로 형성될 수 있다. 상부 측벽부(130)의 상단에는 상부 측벽부(130)에 의한 개구부가 형성될 수 있다.
상부 측벽부(130)의 상면(131)에는 금속 결합부재(132)가 형성될 수 있다. 금속 결합부재(132)는 상부 측벽부(130)의 상면(131)에서 상방으로 소정의 높이로 돌출된 형태일 수 있다. 금속 결합부재(132)는 링 형태로 형성될 수 있다. 금속 결합부재(132)는 후술할 금속 재질의 리드 커버(150)가 결합될 수 있다. 구체적으로, 금속 결합부재(132)와 리드 커버(150)는 용접 등을 이용하여 결합될 수 있다.
금속 결합부재(132)는 하단의 적어도 일부가 상부 측벽부(130)의 상면(131)에 삽입되고, 상단의 적어도 일부가 상면의 상부로 노출되는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 금속 결합부재(132)는 상부 측벽부(130)가 사출 성형되는 과정에서 삽입 사출되어 형성될 수 있다.
금속 결합부재(132)는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속 결합부재(132)는 코바(kovar) 합금을 포함할 수 있다. 코바 합금은 열팽창계수가 세라믹, 글래스 및 알루미나와 유사하여 이러한 소재의 패키지에 결합되어 사용될 경우 결합성이 우수할 수 있다. 특히, 코바 합금은 세라믹, 글래스 및 알루미나와 같은 소재의 패키지와 금속 재질을 밀봉하여 결합시키는 용도로 사용될 수 있다.
리드 커버(150)는 상부 측벽부(130)에 의해 형성된 개구부에 결합될 수 있다. 구체적으로, 리드 커버(150)는 가장자리 부근이 상부 측벽부(130)의 금속 결합부재(132)와 결합한다. 금속 결합부재(132)와 리드 커버(150)는 용접에 의해 결합되어 기밀(氣密)하게 밀봉될 수 있다. 경우에 따라서, 상부 측벽부(130)와 리드 커버(150)는 수지 재질을 포함하는 접착제에 의해 결합될 수도 있다. 접착제는 예를 들어, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.
이에 따라, 베이스(110)의 상면(111), 상부 측벽부(130) 및 리드 커버(150)에 의해 둘러싸인 제1 공간(191)이 형성될 수 있다. 제1 공간(191)은 MEMS 트랜듀서(200)를 수용할 수 있다.
리드 커버(150)는 적어도 하나의 음향홀(151)을 포함할 수 있다. 음향홀(151)은 패키지 구조물(100)의 외부와 제1 공간(191)을 연통한다. 리드 커버(150)에 있어서, 음향홀(151)의 주변 영역 및 내부에는 발수층(153)이 형성되어 있을 수 있다. 발수층(153)은 물 등의 친수성의 액체에 대해서 반발성(소수성)을 가진다. 이는 발수층(153)이 물 등의 친수성의 액체에 대해서 젖음성(wettability)이 낮음을 의미한다. 구체적으로, 물 등의 친수성의 액체는 발수층(153)의 표면에서 70°이상의 접촉각을 형성할 수 있다. 발수층(153)은 예를 들어, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 실리콘 카바이드(silicon carbide; SiC) 또는 규소 수지(silicone resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라 물 등의 친수성의 액체가 리드 커버(150) 외부에 존재하더라도 상기 액체가 제1 공간(191) 내부로 침투하는 것을 최대한 억제할 수 있다. 따라서 제1 공간(191)은 음향홀(151) 주변에 소정의 수압 이상의 물이 존재하지 않는 조건 하에서 방수 기능을 가질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 마이크로폰 패키지를 A 방향에서 바라본 저면도다. 도 2와 함께 도 3을 참조하면, 지지부(170)는 베이스(110)의 하면(113)의 주변부의 적어도 일부에서 하방으로 돌출되어 형성된다. 지지부(170)는 베이스(110)의 하면(113)에서 실질적으로 수직으로 돌출되는 것이 바람직하다. 지지부(170)는 상부 측벽부(130)와 같은 측벽의 형태를 가질 수 있다. 지지부(170)는 베이스(110)의 하면(113)의 중앙부를 둘러싸는 링 형태로 형성될 수 있다.
지지부(170)는 일정한 높이를 가지도록 형성되어, 지지부(170)의 하면(171)은 지지부(170)의 두께를 폭으로 하는 평평한 면으로 형성될 수 있다. 지지부(170)의 높이만큼 베이스(110)의 하면(113)과 마이크로폰 패키지가 실장되는 전자 장치의 실장 기판(400)과 이격될 수 있다.
지지부(170)의 하면(171)은 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 전자 장치의 실장 기판(400)과 대향될 수 있다. 지지부(170)의 하면(171)에는 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 전자 장치의 실장 기판(400)의 단자와 결합될 수 있는 입출력 단자(173)가 형성될 수 있다. 통상 입출력 단자(173)는 둘 이상이 형성되어, 신호 입출력, 전원 공급 및 접지 연결 등의 기능을 수행한다.
이에 따라, 베이스(110)의 하면(113) 및 지지부(170)에 의해 둘러싸인 제2 공간(192)이 형성될 수 있다. 제2 공간(192)은 마이크로폰 패키지가 실장되지 않은 상태에서는 하면이 개방된 상태일 수 있고, 마이크로폰 패키지가 실장 기판(400)에 실장된 후에는 하면이 실장 기판(400)에 의해 막혀있는 상태일 수 있다. 제2 공간(192)은 ASIC(300)을 수용할 수 있다.
상술한 것과 같이, 패키지 구조물(100)은 서로 구분되는 제1 공간(191) 및 제2 공간(192)을 형성할 수 있다. 제1 공간(191)은 제2 공간(192)의 상부에 위치하는 형태일 수 있다. 제1 공간(191)은 음향홀(151)을 제외하고는 외부와 기밀하게 밀봉된 상태일 수 있다. 제2 공간(192)은 마이크로폰 패키지가 실장되지 않은 상태에서는 하면이 개방된 상태이고, 실장된 상태에서는 하면이 실장 기판(400)에 의해 막혀있는 상태일 수 있다. 그러나 이러한 경우에도 제2 공간(192)은 경우에 따라서 하면이 기밀하게 밀봉될 수도 있고, 그러하지 않을 수도 있다. 제1 공간(191)에는 MEMS 트랜듀서(200)가 실장되고, 제2 공간(192)에는 ASIC(300)이 실장될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 패키지 구조물(100)은 적어도 일부가 복수의 층들이 적층되어 형성되는 적층형 기판일 수 있다. 구체적으로, 패키지 구조물(100) 중 적층형 기판으로 형성되는 부분은 베이스(110)를 포함할 수 있다. 여기서, 적층되는 복수의 층들은 수평한 방향으로 배향되고, 복수의 층들은 수직 방향으로 적층되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 적층형 기판은 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic; 저온소성세라믹)으로 형성될 수 있다. 통상의 세라믹 소재는 약 1350℃ 이상의 소결온도를 가진다. 그러나 LTCC는 800℃ 내지 1000℃ 정도의 저온에서 세라믹과 금속의 동시 소성 방법을 이용하여 형성하는 기술로서, 녹는점이 낮은 글라스와 세라믹이 혼합되어 적당한 유전율을 갖는 시트를 형성시키고 그 위에 도전성 페이스트를 인쇄 후 적층하여 형성하게 된다.
예를 들어, 세라믹으로는 Al2O3(알루미나) 등의 결정질 세라믹이 충진제로 사용된다. 글라스 재질은 특성에 따라 다양한 재질이 선택되어 사용될 수 있고, 세라믹과 혼합되는 글라스의 특성에 따라 반응성, 비반응성 또는 석출형 등의 특징을 가질 수 있다.
이러한 적층형 기판의 베이스(110)는 적어도 하나의 수동 소자를 포함할 수 있다. 수동 소자는 적층형 기판 내부에 형성된 내장형(embedded) 소자일 수 있다. 이러한 수동 소자는 예를 들어, 일반적으로 내장형(embedded) 커패시턴스 (capacitance) 소자 또는 인덕턴스(inductance) 소자일 수 있다. 이러한 내장형 커패시턴스 소자 또는 인덕턴스 소자는 패키지 구조물(100)에 실장된 MEMS 트랜듀서(200) 또는 ASIC(300)과 전기적으로 연결되어 회로의 일부로서 기능할 수 있다. 구체적으로, 내장형 커패시턴스 소자 또는 인덕턴스 소자는 기판에 형성된 비아(via) 등을 통해서 MEMS 트랜듀서(200) 또는 ASIC(300)이 실장될 수 있는 도전성 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 내장형 커패시턴스 소자 또는 인덕턴스 소자는 패키지 구조물(100)의 내외부의 표면에 실장되는 수동 소자를 대체할 수 있다. 따라서 패키지 구조물(100)의 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
이 중 내장형 커패시턴스(115)는 베이스(110)를 형성하는 복수 개의 층 중에 일부인 두 개의 금속층을 포함할 수 있다. 상기 두 개의 금속층은 유전체를 사이에 두고 대향되는 구조로 형성되어, 그 사이에서 커패시턴스(115)가 형성될 수 있다. MEMS 트랜듀서(200)를 포함하는 패키지 구조물(100)에서는 별도의 커패시턴스(115)가 포함될 필요가 있다. 이러한 경우 커패시턴스(115)는 칩 타입으로 패키지 구조물(100)에 실장되거나, 패키지 구조물(100)이 실장되는 실장 기판(400)에 별도로 실장되어야 한다. 그러나 상술한 내장형 커패시턴스(115)는 이러한 별도의 커패시턴스(115)를 대체할 수 있어, 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
패키지 구조물(100)은 접지부(114)를 포함한다. 여기서 접지부(114)는 마이크로폰 패키지의 접지를 형성한다. 접지부(114)는 지지부(170)의 하면(171)에 형성된 입출력 단자(173)를 통해서 마이크로폰 패키지가 실장되는 전자 장치의 접지와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 패키지 구조물(100)에 실장되는 MEMS 트랜듀서(200) 또는 ASIC(300)은 접지와도 전기적으로 연결될 수 있다.
접지부(114)의 적어도 일부는 베이스(110)에 포함될 수 있다. 그리고 접지부(114)는 상부 측벽부(130) 및/또는 지지부(170)까지 연장될 수 있다. 또한, 리드 커버(150)는 접지부(114)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 패키지 구조물(100)에 있어서, 접지부(114)는 베이스(110), 상부 측벽부(130), 지지부(170) 및 리드 커버(150)까지 연장되거나 전기적으로 연결되어 등전위를 형성한다. 패키지 구조물(100)에 이러한 접지와 등전위인 부분이 고르게 퍼져있는 것에 의해, 패키지 구조물(100)의 내부를 주변의 전자기파 노이즈로부터 차폐하는 효과를 달성할 수 있다. 이는 외부의 전자기파 노이즈에 영향을 받을 수 있는 MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)을 보호하는 효과가 있다.
구체적으로, 적층형 기판으로 형성되는 패키지 구조물(100)에서 접지부(114)가 상부 측벽부(130) 및 지지부(170)까지 연장되기 위해 베이스(110)의 접지부(114)와 전기적으로 연결되는 복수의 비아(120)가 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 비아(120)들은 베이스(110)의 접지부(114)에서 상부 측벽부(130)의 상단부 및 지지부(170)의 하단부까지 연장되어 형성될 수 있다.
MEMS 트랜듀서(200)는 제1 공간(191)에 수용되어 실장된다. 구체적으로, MEMS 트랜듀서(200)는 하부가 베이스(110)의 상면(111)과 대향하여 결합된다. 더욱 구체적으로, MEMS 트랜듀서(200)는 제1 공간(191)의 하면을 이루는 베이스(110)의 상면(111)의 표면 상에 실장될 수 있다. 도 2에는 MEMS 트랜듀서(200)가 와이어 본딩 방식으로 결합되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서 플립칩 본딩 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.
베이스(110)의 상면(111)에 MEMS 트랜듀서(200)가 결합됨에 따라, 백 챔버 공간(193)이 형성될 수 있다. 백 챔버 공간(193)은 MEMS 트랜듀서(200)의 하면과 MEMS 트랜듀서(200)가 실장된 베이스(110)의 상면(111) 사이에 형성되는 공간이다. 백 챔버 공간(193)은 MEMS 트랜듀서(200) 주변의 다른 제1 공간(191)과 구분된다. 바람직하게는, 베이스(110)의 상면(111)과 맞닿아 결합되는 MEMS 트랜듀서(200)의 하면이 베이스(110)의 상면(111)과 기밀하게 결합되어 백 챔버 공간(193)은 주변의 다른 제1 공간(191)과 기밀하게 밀폐될 수 있다.
MEMS 트랜듀서(200)는 음향신호를 전기신호로 전환할 수 있다. 구체적으로, MEMS 트랜듀서(200)는 리드 커버(150)의 음향홀(151) 등을 통해 제1 공간(191)으로 유입된 음향신호를 수신하여 전기신호로 전환할 수 있다. 음향신호는 음향신호에 따른 압력차를 감지하여 수신될 수 있다. 음향신호에 의해 백 챔버 공간(193)과 그 외부의 제1 공간(191) 사이에 압력차가 발생할 수 있다. MEMS 트랜듀서(200)는 백 챔버 공간(193)과 그 외부의 제1 공간(191) 사이에 위치하는 다이어프램에 의해 압력차를 감지할 수 있다. 감지된 압력차는 전기적인 신호로 변환되어 출력될 수 있다.
ASIC(300)은 제2 공간(192)에 수용되어 실장된다. 구체적으로, ASIC(300)은 상부가 베이스(110)의 하면(113)에 대향되어 결합된다. 더욱 구체적으로, ASIC(300)은 제2 공간(192)의 상면을 이루는 베이스(110)의 하면(113)의 표면 상에 실장될 수 있다. 도 2에는 ASIC(300)이 플립칩 본딩 방식으로 결합되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서 와이어 본딩 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.
ASIC(300)은 패키지 구조물(100)을 통해 MEMS 트랜듀서(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, ASIC(300)은 MEMS 트랜듀서(200)로부터 신호를 전달받을 수 있다. 구체적으로, ASIC(300)은 MEMS 트랜듀서(200)가 음향신호를 변환한 전기신호를 전달받아 처리할 수 있다. ASIC(300)은 처리한 전기신호를 입출력 단자(173)를 통해 외부로 출력할 수 있다.
ASIC(300)은 제2 공간(192)의 상면을 이루는 베이스(110)의 하면(113) 중 중앙부가 아닌 주변부에 치우치도록 위치할 수 있다. 따라서 제2 공간(192)의 상면의 중앙부는 ASIC(300)이 실장되지 않은 상태로 공간이 확보될 수 있다.
ASIC(300)은 ASIC(300) 주변에 도포된 봉지재(310)에 의해 봉지되어 있을 수 있다. 따라서 ASIC(300)은 직접 외부로 노출되지 않을 수 있다. 제2 공간(192)은 상술한 것과 같이, 마이크로폰 패키지가 실장되기 전에는 하부가 개방된 상태이고, 마이크로폰 패키지가 실장된 이후에도 완전히 밀봉되는 것은 아닐 수 있다. 따라서 외부에서 유입되는 이물 또는 충격 등에 의해 ASIC(300)이 손상이 될 가능성이 존재한다. 따라서 ASIC(300)이 봉지재(310)에 의해 봉지됨으로써 이물 또는 충격으로부터 보호될 수 있다. 봉지재(310)는 수지재를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
패키지 구조물(100)은 관통홀(116)을 포함할 수 있다. 관통홀(116)은 베이스(110)의 상면(111)으로부터 베이스(110)의 하면(113)까지 관통한다. 관통홀(116)은 도 2에 도시된 것과 같이, 수직한 방향으로 형성될 수 있으나, 경우에 따라서는 일부 수평하거나 경사진 방향으로도 형성될 수 있다.
관통홀(116)에 의해 제1 공간(191)과 제2 공간(192)이 연통될 수 있다. 관통홀(116)은 경우에 따라서 벤트홀로 사용될 수 있다. 제1 공간(191)에는 리드 커버(150)를 접합하는 과정에서 또는 MEMS 트랜듀서(200)를 실장하는 과정에서 생성된 가스가 잔여할 수 있다. 상기 가스는 MEMS 트랜듀서(200)의 동작에 영향을 주어 성능 저하 또는 불량을 야기할 수 있다. 따라서 관통홀(116)이 벤트홀로 기능하여 상기 가스를 제2 공간(192)을 통해 외부로 추출하여 제거할 수 있다.
관통홀(116)의 상면측 개구는 백 챔버 공간(193)이 아닌 MEMS 트랜듀서(200) 외부의 제1 공간(191)으로 연결될 수 있다. 따라서 관통홀(116)은 백 챔버 공간(193)이 아닌 그 외부의 제1 공간(191)의 가스를 추출할 수 있다.
관통홀(116)은 가스가 모두 추출된 이후에 다시 밀봉 부재(117)에 의해 밀봉될 수 있다. 밀봉 부재(117)는 관통홀(116)의 내부 또는 주변에 충진되어 관통홀(116)을 밀폐하는 것으로, 수지재 등으로 형성될 수 있다. 통상적으로, 밀봉 부재(117)는 관통홀(116)의 하면측 개구부에서 주입된 수지재일 수 있다. 이에 의해 관통홀(116)은 기밀하게 밀봉될 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 실시예의 마이크로폰 패키지는 별개로 형성되는 제1 공간(191)과 제2 공간(192)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 공간(191) 및 제2 공간(192)은 수직 방향으로 적층되어 위치하고, 제1 공간(191) 및 제2 공간(192)에 각각 MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)이 실장될 수 있다. 이러한 마이크로폰 패키지는 전자 장치에 실장될 때 실장 기판(400)에서 차지하는 실장 면적을 최소화할 수 있다. 또한, MEMS 트랜듀서(200)와 ASIC(300)이 별개의 분리된 공간에 실장되어 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, MEMS 트랜듀서(200) 및 음향홀(151)이 실장 기판(400)으로부터 상대적으로 상부로 이격되어 위치하므로 음향 특성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해서 설명한다. 설명의 편의성을 위하여, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 패키지 구조물(100)은 베이스(110), 쉴딩 캔(160) 및 지지부(170)를 포함할 수 있다. 제1 공간(191)은 베이스(110)의 상면(111)과 쉴딩 캔(160) 사이에 형성될 수 있다.
쉴딩 캔(160)은 베이스(110)과 결합할 수 있다. 구체적으로, 쉴딩 캔(160)은 중앙부와 중앙부의 주변부에서 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 측벽부를 포함할 수 있다. 측벽부의 하단은 베이스(110)와 결합된다. 쉴딩 캔(160)의 중앙부는 측벽부의 높이만큼 베이스(110)의 상면(111)과 이격된다. 쉴딩 캔(160)의 중앙부와 베이스(110)의 상면(111) 사이에 이격되고, 쉴딩 캔(160)의 측벽부에 의해 둘러싸인 공간이 제2 공간(192)에 해당할 수 있다.
본 실시예에서 쉴딩 캔(160)은 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예의 상부 측벽부(130) 및 리드 커버(150)를 대체할 수 있다.
쉴딩 캔(160)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 그리고 쉴딩 캔(160)은 패키지 구조물(100)의 접지부(114)와 연결될 수 있다. 이에 따라 쉴딩 캔(160)은 접지부(114)와 등전위를 이룰 수 있다. 제1 공간(191) 주변에 이러한 접지부(114) 및 접지부(114)와 등전위인 쉴딩 캔(160)이 고르게 퍼져있는 것에 의해, 제1 공간(191)의 내부를 주변의 전자기파 노이즈로부터 차폐하는 효과를 달성할 수 있다. 이는 외부의 전자기파 노이즈에 영향을 받을 수 있는 MEMS 트랜듀서(200)를 보호하는 효과가 있다.
쉴딩 캔(160)은 적어도 하나의 음향홀(161)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 음향홀(161)은 쉴딩 캔(160)의 중앙부에 형성될 수 있다. 음향홀(161)은 패키지 구조물(100)의 외부와 제1 공간(191)을 연통한다. 쉴딩 캔(160)에 있어서, 음향홀(161)의 주변 영역 및 내부에는 발수층(163)이 형성되어 있을 수 있다.
도 5는 마이크로폰 패키지를 하방에서 바라본 저면도다. 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해서 설명한다. 설명의 편의성을 위하여, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 지지부(171)는 복수의 기둥을 포함할 수 있다. 구체적으로, 기둥은 베이스(110)의 하면(113)의 코너 부근에서 하방으로 돌출된 형태일 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)가 직사각형의 평판인 경우에 지지부(171)는 각 코너 부근에서 하방으로 돌출된 4개의 기둥을 포함할 수 있다.
그리고 기둥과 기둥 사이는 개방된 형태일 수 있다. 따라서 제2 공간(192)은 측부가 완전히 밀폐된 것이 아니라 기둥과 기둥 사이의 공간이 개방되어 있을 수 있다. 마이크로폰 패키지가 실장된 이후에도 상기 기둥과 기둥 사이의 공간은 여전히 개방되어 있다.
기둥의 하면은 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 전자 장치의 실장 기판(400)과 대향될 수 있다. 기둥의 하면에는 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 전자 장치의 실장 기판(400)의 단자와 결합될 수 있는 입출력 단자(173)가 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다. 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해서 설명한다. 설명의 편의성을 위하여, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 관통홀(118)의 상면측 개구는 백 챔버 공간(193)과 연결된다. 따라서 관통홀(118)은 백 챔버 공간(193)에 잔여되어 있는 가스를 외부로 추출할 수 있다.
관통홀(118)은 가스가 모두 추출된 이후에 다시 밀봉 부재(119)에 의해 밀봉될 수 있다. 밀봉 부재(119)는 관통홀(118)의 내부 또는 주변에 충진되어 관통홀(118)을 밀폐하는 것으로, 수지재 등으로 형성될 수 있다. 통상적으로, 밀봉 부재(119)는 관통홀(118)의 하면측 개구부에서 주입된 수지재일 수 있다. 이에 의해 관통홀(118)은 기밀하게 밀봉될 수 있다.
경우에 따라서, 관통홀(118)은 둘 이상 형성되어, 일 관통홀(118)은 상면측 개구가 백 챔버 공간(193)으로 연결되고, 다른 일 관통홀(118)은 상면측 개구가 백 챔버 공간(193)이 아닌 MEMS 트랜듀서(200) 외부의 제1 공간(191)으로 연결될 수 있다.
이상, 본 발명의 마이크로폰 패키지의 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: 패키지 구조물 110: 베이스
130: 상부 측벽부 150: 리드 커버
160: 쉴딩 캔 170: 지지부
191: 제1 공간 192: 제2 공간
200: MEMS 트랜듀서 300: ASIC
130: 상부 측벽부 150: 리드 커버
160: 쉴딩 캔 170: 지지부
191: 제1 공간 192: 제2 공간
200: MEMS 트랜듀서 300: ASIC
Claims (29)
- 베이스, 상기 베이스의 상면에 형성된 제1 공간 및 상기 베이스의 하면에 형성된 제2 공간을 포함하는 패키지 구조물;
상기 제1 공간에 실장되는 MEMS 트랜듀서; 및
상기 제2 공간에 실장되고, 상기 MEMS 트랜듀서로부터 전기신호를 전달받아 처리하는 ASIC을 포함하고,
상기 패키지 구조물은,
상기 베이스의 주변부로부터 상방으로 돌출되는 상부 측벽부; 및
상기 상부 측벽부에 의해 형성된 개구부에 결합되는 리드 커버를 더 포함하고,
상기 제1 공간은 상기 베이스의 상면, 상기 상부 측벽부 및 상기 리드 커버로 둘러싸여 형성되는 마이크로폰 패키지.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 상부 측벽부의 상단과 상기 리드 커버의 주변부는 수지 재질을 포함하는 접착제에 의해 결합되는 마이크로폰 패키지.
- 제1 항에 있어서,
상기 리드 커버는 금속 재질로 형성되는 마이크로폰 패키지.
- 제4 항에 있어서,
상기 상부 측벽부는 상면에 형성된 금속 결합부재를 포함하고,
상기 리드 커버는 주변부가 상기 금속 결합부재와 결합되는 마이크로폰 패키지.
- 제5 항에 있어서,
상기 금속 결합부재는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는 합금으로 형성되는 마이크로폰 패키지.
- 제4 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고,
상기 리드 커버는 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 마이크로폰 패키지.
- 제1 항에 있어서,
상기 리드 커버는 외부와 상기 제1 공간을 연통하는 적어도 하나의 음향홀이 형성되어 있는 마이크로폰 패키지.
- 제1 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고,
상기 상부 측벽부는 상기 접지부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 비아를 포함하는 마이크로폰 패키지.
- 제1 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은,
상기 베이스와 결합하여 상기 베이스의 상면 사이에 상기 제1 공간을 형성하는 쉴딩 캔을 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
- 제10 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고,
상기 쉴딩 캔은 금속 재질로 형성되고, 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 마이크로폰 패키지.
- 제10 항에 있어서,
상기 쉴딩 캔은 외부와 상기 제1 공간을 연통하는 적어도 하나의 음향홀이 형성되어 있는 마이크로폰 패키지.
- 제8 항 또는 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음향홀의 주변 및 내부에는 발수층이 형성되어 있는 마이크로폰 패키지.
- 제1 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은 상기 베이스의 주변부로부터 하방으로 돌출되는 지지부를 더 포함하고,
상기 제2 공간은 상기 베이스의 하면 및 상기 지지부로 둘러싸여 형성되는 마이크로폰 패키지.
- 제14 항에 있어서,
상기 지지부는 측벽의 형태로 형성되는 마이크로폰 패키지.
- 제14 항에 있어서,
상기 지지부는 복수의 기둥을 포함하는 마이크로폰 패키지.
- 제14 항에 있어서,
상기 지지부는 하면에 형성되고, 상기 ASIC과 전기적으로 연결된 입출력 단자를 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
- 제14 항에 있어서,
상기 베이스의 하면은 상기 지지부에 의해 상기 마이크로폰 패키지가 실장되는 전자 장치의 기판으로부터 이격되는 마이크로폰 패키지.
- 제14 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고,
상기 지지부는 상기 접지부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 비아를 포함하는 마이크로폰 패키지.
- 제1 항에 있어서,
상기 ASIC은 상기 제2 공간을 둘러싸는 상기 베이스의 하면의 주변부에 실장되는 마이크로폰 패키지.
- 제1 항에 있어서,
상기 ASIC은 봉지재에 의해 봉지되어 있는 마이크로폰 패키지.
- 제1 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은,
상기 MEMS 트랜듀서와 전기적으로 연결되는 커패시터를 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
- 제22 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은 적어도 일부가 복수의 층들이 적층되어 형성되는 적층형 기판으로 형성되고,
상기 커패시터는 상기 적층형 기판의 내부에 형성된 내장형(embedded) 커패시터인 마이크로폰 패키지.
- 제22 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은 적어도 일부가 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)으로 형성된 다층형 세라믹 기판이고,
상기 커패시터는 상기 다층형 세라믹 기판의 내부에 형성된 내장형(embedded) 커패시터인 마이크로폰 패키지.
- 베이스, 상기 베이스의 상면에 형성된 제1 공간 및 상기 베이스의 하면에 형성된 제2 공간을 포함하는 패키지 구조물;
상기 제1 공간에 실장되는 MEMS 트랜듀서; 및
상기 제2 공간에 실장되고, 상기 MEMS 트랜듀서로부터 전기신호를 전달받아 처리하는 ASIC을 포함하고,
상기 패키지 구조물은,
상기 베이스의 상면으로부터 상기 베이스의 하면까지 관통하는 관통홀을 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
- 제25 항에 있어서,
상기 패키지 구조물은,
상기 관통홀의 내부 또는 주변에 충진되어 상기 관통홀을 밀폐하는 밀봉 부재를 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
- 제26 항에 있어서,
상기 밀봉 부재는 상기 관통홀의 하면측 개구부에서 주입된 수지재인 마이크로폰 패키지.
- 제25 항에 있어서,
상기 관통홀의 상면측 개구부는 상기 MEMS 트랜듀서 주변에 형성되는 마이크로폰 패키지.
- 제25 항에 있어서,
상기 제1 공간은 상기 MEMS 트랜듀서의 하면과 상기 MEMS 트랜듀서가 실장된 상기 베이스의 상면 사이에 형성되는 백 챔버 공간을 포함하고,
상기 관통홀의 상면측 개구부는 상기 백 챔버 공간으로 연결되는 마이크로폰 패키지.
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