KR101641220B1 - 인쇄회로기판 내에 배치된 커패시터를 구비한 ｍｅｍｓ 마이크로폰 - Google Patents

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Abstract

MEMS 마이크로폰은은, 인쇄회로기판 상에 울림공간을 형성하는 메탈 리드, 울림공간 내에 설치된 진동판, 진동판에 의해 발생된 전기적 신호를 증폭시키는 전치증폭기, 및 인쇄회로기판의 판면 내에 형성되는 커패시터를 구비한다. 커패시터는 인쇄회로기판에 형성된 쓰루홀을 통해 전치증폭기에 연결된다. 커패시터의 크기가 임피던스 저감 및 이를 통한 노이즈 저감을 위해 충분한 크기로 제작될 수 있으면서도 울림공간 내부 구조의 변형으로 인한 의도되지 않은 노이즈의 발생이 방지되는 효과가 있다.

Description

인쇄회로기판 내에 배치된 커패시터를 구비한 ＭＥＭＳ 마이크로폰 {MEMS Microphone with Capacitor in PCB}
본 발명은 MEMS 마이크로폰에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄회로기판 상에 설치된 진동판, 전치증폭기, 메탈리드 등을 구비한 MEMS 마이크로폰에 관한 것이다.
휴대폰이나 기타 전자 디바이스에 채용되어 있는 MEMS 마이크로폰은 일반적으로 도 1 과 같은 구조로 구성되어 있다.
MEMS 마이크로폰은 인쇄회로기판(10), 메탈 리드(20), 진동판(30), 및 전치증폭기(40)를 구비한다. 메탈 리드(20)는 인쇄회로기판(10) 상에 대략 직육면체의 울림공간(S)을 형성한다. 진동판(30)은 울림공간(S) 내에서 인쇄회로기판(10) 상에 설치되며, 외부로부터 유입되는 음향에 의해 진동하여 전기적 신호를 발생시킨다. 인쇄회로기판(10)에는 음향 유입공(22)이 형성되어 외부의 음향이 진동판(30)을 진동하도록 구성된다. 전치증폭기(ROIC)(40)는 진동판(30)와 와이어(34)에 의해 연결되어, 진동판(30)으로부터의 전기적 신호를 받아 증폭시킨다.
이러한 MEMS 마이크로폰은 외부의 음향이 음향 유입공(22)에 유입됨에 따라 진동판(30)을 진동시키고, 이 진동이 전기적 신호로서 전치증폭기(40)에 전달되어 증폭된 후 다른 소자로 증폭된 신호가 전달된다.
한편, 울림공간(S) 내의 인쇄회로기판(10) 상에는 커패시터(50)가 설치되어 있다. 커패시터(50)는 전치증폭기(40) 내에 설치되기도 하나, 도 1 과 같이 전치증폭기(40) 외측에 별도로 마련되기도 한다. 커패시터(50)는 전치증폭기(40)의 임피던스를 줄여 잡음(Noise)을 줄이는 기능을 한다.
그런데 이러한 종래의 MEMS 마이크로폰의 구조에서는 커패시터(50)의 용량이 충분하지 못하여 임피던스 저감 및 이를 통한 잡음 저감의 효과가 충분하지 못하다는 단점이 있다. 전치증폭기(40) 내에 커패시터를 설치하는 경우 그 용량은 더욱 줄어들며, 도 1 과 같이 전치증폭기(40) 외측에 커패시터(50)를 배치하여도 공간상의 제약으로 인해 잡음 저감 효과를 충분히 얻기 어렵다. 나아가 도 1 과 같이 울림공간(S) 내에 커패시터(50)를 배치하는 경우, 커패시터(50)의 외형으로 인해 울림공간(S)의 형상 변형이 발생하고, 이에 따라 유입공(22)을 통해 유입된 외부 음향의 의도되지 않은 반사가 발생하여 노이즈의 발생 가능성이 더 커진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 커패시터의 용량을 충분히 확보함으로써 임피던스 저감 및 이에 따른 노이즈의 저감 효과를 충분히 얻으면서도 울림공간 내의 음향의 의도되지 않은 반사가 발생하지 않는 구조를 가진 MEMS 마이크로폰의 구조를 제시하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰은, 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상에 울림공간을 형성하는 메탈 리드; 상기 울림공간 내에 설치된 진동판; 상기 진동판에 의해 발생된 전기적 신호를 증폭시키는 전치증폭기; 및 상기 인쇄회로기판의 판면 내에 형성되며, 상기 전치증폭기에 전기적으로 연결된 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 커패시터는 상기 인쇄회로기판에 형성된 쓰루홀을 통해 상기 전치증폭기에 연결된다.
이때, 상기 커패시터는 상기 인쇄회로기판의 영역 중 상기 메탈 리드에 의해 덮여지는 전 영역에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다.
상기 커패시터는 티탄산바륨으로 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 커패시터의 크기가 임피던스 저감 및 이를 통한 노이즈 저감을 위해 충분한 크기로 제작될 수 있으면서도 울림공간 내부 구조의 변형으로 인한 의도되지 않은 노이즈의 발생이 방지되는 효과가 있다.
도 1 은 일반적인 MEMS 마이크로폰의 구조를 도시한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰의 구조를 도시한 도면.
도 3 은 도 2 의 인쇄회로기판의 부분 확대도.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시예에 대한 설명에서 도 1 에 도시된 일반적인 MEMS 마이크로폰의 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 구체적인 설명이 생략되며, 동일한 참조부호를 사용하여 인용한다.
도 2 는 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰의 구조를 도시한 도면이고, 도 3 은 도 2 의 인쇄회로기판의 부분 확대도이다.
본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰에서 인쇄회로기판(10), 메탈 리드(20), 진동판(30), 전치증폭기(40) 등의 구성은 도 1 의 종래 기술과 동일하다. 본 발명에서는, 커패시터가 도 1 과 같이 울림공간(S) 내에 설치되어 있지 않고 인쇄회로기판(10) 내에 설치되어 있는 점이 도 1 의 종래기술과 상이하다.
즉, 커패시터(150)는 인쇄회로기판(10)의 판면 내에 형성된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 커패시터(150)는 두 개의 평행한 판상의 도전체(151, 152)로 구성되며 인쇄회로기판(10)의 판면 내에 인쇄회뢰기판(10)과 평행하게 배치된다. 커패시터(150)는 충분한 용량을 확보하기 위한 크기로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 인쇄회로기판(10)의 영역 중 메탈 리드(20)에 의해 덮여지는 전 영역에 걸쳐 형성된다. 이러한 구성에 의하면, 인쇄회로기판(10)의 전체 영역 중에서 MEMS 마이크로폰에 의해 점유되는 영역에 대해서만 커패시터가 형성됨으로써 인쇄회로기판(10)의 타 영역은 MEMS 마이크로폰의 설치와 무관하게 다른 소자의 설치에 방해 받지 않고 사용될 수 있다.
커패시터(150)는 전치증폭기(40)에 전기적으로 연결되어 있다. 전기적 연결을 위하여, 인쇄회로기판(10)의 판면에는 쓰루홀(12)이 형성되어 있으며, 이 쓰루홀(12)을 통해 커패시터(150)가 전치증폭기(40)에 연결된다. (도 3 에는 자세하게 도시되어 있지는 않으나 커패시터(150)를 구성하는 두 판상의 도전체(151, 152)는 각각 전치증폭기(40)로부터의 두 단자에 연결되어 전치증폭기(40) 내의 회로의 커패시터로서 기능하도록 전기적으로 연결된다.)
도 3 과 같은 커패시터(150) 채용 구조의 PCB를 제작하기 위해서, 커패시터는 롤 형태 또는 시트 형태로 제작되는 것이 바람직하다. 먼저, PCB를 구성하는 맨 아랫 층을 마련하고 그 위에 롤 또는 시트형 커패시터(150)의 하층 도전체(152)를 적층시키고, 그 위에 절연층을 적층시킨 후 다시 롤 또는 시트형 커패시터의 상층 도전체(151)를 적층시킨 후 맨 위의 PCT 상부층을 적층시킨다. 그리고 나서 이러한 적층 구조물을 압착하면 도 3 과 같은 형태의 PCB 내에 커패시터(150)가 구비된 구조가 제작된다.
커패시터(150)는 티탄산바륨으로 제작되는 것이 바람직하다. 티탄산바륨은 강유전체로서 커패시터(150)의 용량 측면 및 상기한 바와 같은 롤 또는 시트형으로 제작하는 것이 용이하다는 장점이 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 커패시터(150)의 크기가 임피던스 저감 및 이를 통한 노이즈 저감을 위해 충분한 크기로 제작될 수 있으면서도 울림공간(S) 내부 구조의 변형으로 인한 의도되지 않은 노이즈의 발생이 방지되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상에 울림공간을 형성하는 메탈 리드;
    상기 울림공간 내에 설치된 진동판;
    상기 진동판에 의해 발생된 전기적 신호를 증폭시키는 전치증폭기; 및
    상기 인쇄회로기판의 판면 내에 형성되며, 상기 전치증폭기에 전기적으로 연결된 커패시터;
    를 포함하며,
    상기 커패시터는 상기 인쇄회로기판의 영역 중 상기 메탈 리드에 의해 덮여지는 전 영역에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커패시터는 상기 인쇄회로기판에 형성된 쓰루홀을 통해 상기 전치증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커패시터는 티탄산바륨으로 제작되는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰.
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