KR102335644B1 - 마이크의 방수 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크의 방수 구조를 개시한다. 본 발명의 방수구조는 마이크의 설치에 필수적인 주변 부재에 설치되므로 제품 설계와 경제적인 관점에서 합리적이다. 주변 부재에는 복수의 방수홀이 형성되며 마이크의 음향 성능에 영향을 미치지 않으므로 광범위하게 사용될 수 있다.

Description

마이크의 방수 구조{Water-proof structure for Mic}

본 발명은 마이크의 방수 구조에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 헤드셋 등 TWS(true wireless stereo) 제품을 포함하는 음향기기 전반에 사용되는 마이크의 방수 구조에 관한 것이다.

최근 헤드셋, 특히 TWS의 개발로 헤드셋 내부에 마이크를 장착하고 사용자가 자신의 음성을 전달할 수 있는 기능을 갖춘 하이브리드형 무선 프리미엄 헤드셋이 보급되고 있다. 사용자 자신의 목소리는 성대의 진동에서 최초로 발생한다. 이 진동은 골전도 이어폰처럼, 성대에서 청각세포와 내이를 경유하여 귀에 도달하며, 입에서 나오는 발성을 통해 마치 외부의 음향처럼 귀의 외이도로 전달되기도 한다. 마이크는 이 진동을 아날로그 음향으로 포착하며, 이 음향은 PCB와 같은 전자 기판을 통해 전기 신호로 변환되고 최종적으로 외부 기기, 예를 들어 상대방의 이어폰으로 전송된다. 상대방 이어폰의 스피커는 전기신호를 음향신호로 전환하여 이를 귀의 외이도로 전달한다.

마이크 내장형 전자기기에 관한 특허문헌으로, 특허 제10-1835353호, 특허 제10-1892263호 및 특허 제10-2002784호가 있다.

한편, 미세한 크기의 마이크의 경우 방수성이 중요하다. 마이크의 방수성에 관하여 특허 제10-1864054호는 합성 수지의 다공질막으로 이루어지는 통음 방수막을, 내수압이 10 ~ 400kpa이고, 아울러 통음성 시험에서 주파수 1kHz의 음향 손실이 10dB 미만, 주파수 2kHz의 음향 손실이 5dB미만이고, 주파수 5kHz의 음향 손실이 5dB 미만이며, 다공질막이 극성 유기용제를 더 포함한 합성수지 용액에서 응고되어 제작되는 통음 방수막을 개시하고 있다. 그런데 이 특허는 얇은 멤브레인 구조의 방수막으로 사용하기에는 적합하나 하드한 경질의 전자 부품에 적용되기 어려운 단점이 있다.

특허 제10-1978211호는 이동단말기에 있어서, 마이크홀을 내측에서 커버하고 공기는 통과하나 물은 통과하지 못하도록 한 방수필터를 개시하고 있다. 기타 마이크와 관련해서는 마이크 홀을 덮는 필터나 멤브레인 같은 방수막을 개시하는 문헌이 많다.

그러나, 이들 특허에 의하면 방수막을 별도로 제작하여 마이크홀에 부착해야 하는 비용 상승과 공정이 복잡해지는 단점이 있다.

최근 미세한 구조의 마이크가 개발되고 이것을 이어폰이나 헤드셋등의 음향 기기에 부착하는 기술이 개발됨에 따라, 마이크가 설치되는 다른 주변 구조와의 관계에서 근본적으로 방수 문제를 해결해야 할 필요성이 증가하고 있다.

본 발명은 이러한 선행기술의 단점과 현재의 개발 기술의 추이를 적극 반영하기 위하여 안출된 것이다.

그러므로 본 발명은 마이크의 음향홀과 유기적으로 결합되어 마이크의 방수 성능을 높이면서 음향 성능을 저하하지 않는 방수 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마이크의 방수 구조는 마이크의 음향홀이 형성된 면에 부착되는 부착부재를 포함하며, 부착부재는 음향홀과 연통하도록 정렬된 복수의 방수홀이 형성된, 방수 구조를 개시한다.

부착부재는 제1부착부재를 포함하며, 방수홀은 제1부착부재를 관통하여 형성된 복수의 제1방수홀이며, 제1방수홀의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um로 제작될 수 있다.

부착부재는 제1부착부재 및 제1부착부재에 부착되는 제2부착부재를 포함하며, 방수홀은 제1부착부재를 관통하여 형성된 복수의 제1방수홀과, 제2부착부재를 관통하여 형성된 복수의 제2방수홀이며, 제1방수홀의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um로 제작되고, 제2방수홀의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um로 제작되며, 마이크의 음향홀과 제1방수홀 및 제2방수홀이 서로 연통하도록 정렬될 수 있다.

부착부재는 기판 또는 마이크를 지지하는 보강판일 수 있다.

마이크의 음향홀은 단일한 하나의 홀 또는 복수의 홀로서, 복수의 홀의 직경의 총합은 1um 내지 500um의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명은 마이크의 방수 구조로서, 상기 방수 구조는 마이크의 음향홀이 형성된 면에 부착되는 부착부재를 포함하며, 상기 부착부재는 상기 음향홀과 연통하도록 정렬된 복수의 방수홀이 형성되고, 상기 부착부재는 제1부착부재를 포함하며, 상기 방수홀은 제1부착부재를 관통하여 형성된 복수의 제1방수홀이며, 제1방수홀의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um로 제작되며, 상기 방수홀은 상기 마이크가 상기 제1부착부재를 향하는 내부의 면에 설치된 인쇄회로기판의 하나 이상의 음향홀과 연통하도록 정렬되고, 상기 음향홀의 직경의 총합은 1um 내지 500um의 범위이고, 상기 부착부재는 인쇄회로기판이 아닌, 방수구조를 제공한다.

본 발명에 의하면 마이크에 필수적으로 결합되는 주변부재에 방수홀을 형성하였으므로 최적의 설계 구현이 가능하며 경제적으로 유리하다.

본 발명에 의하면 주변 부재인 부착 부재에, 음은 통과시키면서 물의 침입을 허용하지 않는 복수의 방수홀을 형성하므로 방수 성능이 우수하며 특정 마이크에 한정되지 않고 두루 적용 가능한 범용성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 마이크와, 마이크가 아닌 주변의 부착부재가 결합된 것을 보인 측면도;
도 2는 본 발명의 마이크의 음향홀이 형성된 전면을 도시한 사시도;
도 3은 본 발명의 제1부착부재의 전면을 도시한 사시도;
도 4는 본 발명의 제2부착부재의 전면을 도시한 사시도;
도 5는 본 발명의 부착부재를 이용한 것과 그렇지 않은 경우를 도시한 주파수-음압 그래프;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크의 회로기판의 음향홀을 도시한 도면; 그리고
도 7은 기존 기술의 마이크의 회로기판의 음향홀을 도시한 도면이다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명되는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 한편, 본 발명의 실시예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성 요소로 구성될 수 있다.

출원인은 2020년 7월 10일 특허출원 제10-2020-0085242호에서 다음과 같은 마이크의 방수 구조를 제안하였다;

즉, 도 7에서와 같이 현재 일반적으로 사용되는 마이크의 전면 회로 기판(1000')에는 음향이 통과하여 진입하는 홀(H')이 형성되어 있고, 홀(H')의 직경은 최소 500um 이상이다. 그런데 이 경우 외부에서 물이 침투하여 마이크 내부 부품을 잠식함으로써 품질이 저하하고 고장을 일으키는 주요 원인이 되고 있다.

따라서, 도 6에서와 같이 마이크(10)의 전면 회로 기판(100')에서, 홀을 중앙홀(H)과, 중앙홀(H)을 둘러싸는 복수의 주변홀(h)로 구성한 구조를 제안하였다. 홀들의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um까지 미세한 크기로 제작할 수 있다. 가장 미세한 물방울의 크기는 직경 1um로 알려져 있으므로, 미세 직경을 가지는 홀을 다수 형성하면 마이크(10) 내부로 들어오는 물의 대부분을 차단할 수 있다. 홀의 숫자와 배열은 일례를 도시한 것이며, 중앙홀(H) 없이 균등한 간격으로 컴팩트하게 배치하는 등 다양한 변경이 가능하다.

상기 구조의 마이크(10)는 예를 들어 헤드셋 내부에 설치되는 경우, 마이크홀이 형성된 면이 외부 부재, 즉 마이크를 외부 단자에 연결하는 기판이나, 마이크를 지지하는 지지플레이트와 접하는 경우가 많다. 이 경우, 기판이나 지지플레이트에도 마찬가지로 방수를 위한 구조를 형성할 수 있다 나아가, 마이크(10)의 홀을 도 6과 같이 분할하지 않아도 이들 부재에 적절한 방수홀을 형성할 수 있다면, 도 7과 같은 단일형의 홀(H')을 게속 이용하는 것도 가능하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 마이크(10)와, 마이크가 아닌 주변의 부착부재(20)가 결합된 것을 보인 측면도이다.

마이크(10)의 전면, 즉 음향홀(14)이 형성된 면에, 도시한 것과 같이 제1부착부재(22)와 제2부착부재(24)로 이루어지는 부착부재(20)가 부착되어 있다. 부착부재(20)의 종류나 형상이나 크기는 제한되지 않는다. 부착부재(20)는 마이크(10)가 장착되는 음향 기기의 종류, 설계, 기능에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 헤드셋인 경우 제1부착부재(22)는 PCB 또는 FPCB와 같은 기판이고, 제2부착부재(24)는 마이크(10)를 외부에서 지지하는 보강판일 수 있다.

부착부재(20)의 종류나 재질 역시 한정되지 않으며, SUS와 같은 메탈, 플라스틱, 기판을 이루는 재료는 물론 필름이나 테이프일 수 있다. 부착부재(20)의 두께 역시 수 mm에서 수 um까지 다양하다.

부착부재(20)의 숫자는 2개로 한정되지 않으며 제1부착부재(22)만의 단일층으로 이루어지거나, 제3부착부재, 제4부착부재 등이 더 추가될 수 있다. 제1부착부재(22)와 제2부착부재(24) 서로 반드시 기밀하게 접착되는 것은 아니며 약간의 간극을 둘 수 있다.

도 2는 본 발명의 마이크(10)의 음향홀(14)이 형성된 전면(12)을 도시하고 있다. 여기서는 “전면”의 용어를 사용하지만, 당연하지만 마이크(10)의 기능에 따라 음향홀(14)은 도 2의 전면뿐만 아니라 후면이나 측면 등 어느 곳에도 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에서 “전면”은 마이크의 음향홀(14)이 형성된 어느 면이라도 의미하는 용어임을 유의해야 할 것이다.

음향홀(14)은 전술한 것과 같이 최소 500um 이상의 직경을 가지는 단일한 홀이거나 또는 중앙홀과, 중앙홀을 둘러싸는 복수의 주변홀로 구성된 복수의 홀로, 홀들의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um까지 미세한 크기로 제작되는 홀일 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1부착부재(22)의 전면(220)을 도시한 사시도이다. 후면은 전면과 동일한 구조와 형상이다. 마이크(10)의 음향홀(14)에 정렬되도록 복수의 제1방수홀(222, 222)이 제1부착부재(22)를 관통하여 형성된다. 제1방수홀(222, 222)의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um까지 미세한 크기로 제작할 수 있다. 제1방수홀(222, 222)은 원 또는 타원형이 바람직하다. 제1방수홀(222, 222)은 2개 이상의 복수이어야 하며, 5개 또는 10개 내외로 제작할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2부착부재(24)의 전면(240)을 도시한 사시도이다. 후면은 전면과 동일한 구조와 형상이다. 마이크(10)의 음향홀(14)과 제1부착부재(22)의 제1방수홀(222, 222)에 정렬되도록 복수의 제2방수홀(224, 224)이 제2부착부재(24)를 관통하여 형성된다. 제2방수홀(224, 224)의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um까지 미세한 크기로 제작할 수 있다. 제2방수홀(224, 224)은 원 또는 타원형이 바람직하다. 제2방수홀(224, 224)은 2개 이상의 복수이어야 하며, 5개 또는 10개 내외로 제작할 수 있다 또, 제1방수홀(222, 222)과 크기나 개수가 반드시 일치해야 할 필요는 없다.

이러한 본 발명의 부착부재(20)의 방수 구조는 마이크(10)를 음향 기기에 설치할 때 필수적인 부재에 방수홀을 형성하는 것이므로, 구조, 설계 및 경제적인 관점에서 매우 합리적임을 이해할 수 있다. 또, 마이크(10)에 고유한 방수구조를 설치할 필요가 없으므로 경제적이고 제작 단가도 줄일 수 있다.

최근, 본 발명에 따라 제작된 5개의 방수홀이 형성된 부착부재(20)를 마이크에 부착한 32개의 샘플에 대하여 전자부품연구원에 방수 실험을 의뢰한 결과, IPX4등급, 즉 80 ~ 100 kN/m²의 압력으로 10분 동안 2.8L/min의 양으로 모든 방향에서 분사되는 액체로부터 보호되는 방수 효과를 확인하였다. 고압 분사 노즐을 이용하여 강제로 물을 들여 보내는 IPX5 등급 실험은 수행하지 않았으나, 보통 전자제품의 경우 IPX3 등급 이상 인증이 요구됨을 고려하면, 본 발명을 이용한 경우 실질적으로 모든 생활 방수가 가능함을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 부착부재(20)를 부착한 마이크(10)와, 방수홀이 형성되지 않은 부착부재를 동일한 마이크(10)에 적용한 경우 주파수에 따른 음압 그래프는 도 5와 같다. 주파수 80 ~ 20,000 Hz의 범위, 즉 저역에서 고역까지의 전 범위에 걸쳐 음향 성능은 양자가 실질적으로 동일하다. 본 발명의 부착부재(20)는 음향에 영향을 미치지 않으므로 특정 마이크에 한정되지 않고, 또 마이크 음향홀의 어떤 구조나 형상과도 관련하여 사용 가능하다.

이상 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 본 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 마이크의 방수 구조로서, 상기 방수 구조는 마이크의 음향홀이 형성된 면에 부착되는 부착부재를 포함하며, 상기 부착부재는 상기 음향홀과 연통하도록 정렬된 복수의 방수홀이 형성되고,
   상기 부착부재는 제1부착부재를 포함하며, 상기 방수홀은 제1부착부재를 관통하여 형성된 복수의 제1방수홀이며, 제1방수홀의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um로 제작되며,
   상기 방수홀은 상기 마이크가 상기 제1부착부재를 향하는 내부의 면에 설치된 인쇄회로기판의 하나 이상의 음향홀과 연통하도록 정렬되고, 상기 음향홀의 직경의 총합은 1um 내지 500um의 범위이고,
   상기 부착부재는 인쇄회로기판이 아닌, 방수구조.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 부착부재는 제1부착부재에 부착되는 제2부착부재를 더 포함하며, 상기 방수홀은 제1부착부재를 관통하여 형성된 복수의 제1방수홀과, 제2부착부재를 관통하여 형성된 복수의 제2방수홀이며, 제2방수홀의 직경을 합한 최대값은 500um를 넘지 않으며, 최소 1um로 제작되며, 마이크의 음향홀과 제1방수홀 및 제2방수홀이 서로 연통하도록 정렬된, 방수 구조.
4. 제 1항 또는 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 부착부재는 기판 또는 마이크를 지지하는 보강판인, 방수 구조.
   
   
   
5. 삭제

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