KR102350882B1

KR102350882B1 - 마이크로폰 장치

Info

Publication number: KR102350882B1
Application number: KR1020200142513A
Authority: KR
Inventors: 강영진
Original assignee: (주)다빛센스
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2022-01-13
Also published as: CN114430521A

Abstract

본 발명은 마이크로폰 장치에 관한 것으로서, 상기 마이크로폰 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하여 내부 공간을 형성하는 커버부, 상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하는 음향홀, 상기 내부 공간 내의 상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하는 트랜스듀서, 상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하고 상기 트랜스듀서와 연결되어 있는 신호처리 모듈 및 상기 기판에 위치하는 입출력 패드를 포함하고, 상기 입출력 패드는 구동 전원이 입력되는 전원 패드, 상기 마이크로폰 장치에서 생성된 신호를 출력하는 출력 패드, 접지 패드 및 임피던스 조정을 위한 임피던스 조정 신호가 입력되고 상기 신호처리 모듈과 연결되어 있고, 입력된 상기 임피던스 조정 신호를 상기 신호처리 모듈로 전달하여 상기 신호처리 모듈이 상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈의 연결에 대한 임피던스의 값을 조정하도록 하는 임피던스 조정 패드를 포함한다.

Description

마이크로폰 장치{MICROPHONE DEVICE}

본 발명은 마이크로폰 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MEMS 트랜스듀서를 포함하는 MEMS 마이크로폰 장치에 관한 것이다.

최근, 휴대폰, 스마트폰 등의 이동 통신용 단말기나, 태블릿PC, MP3 플레이어, TWS(True Wireless Stereo) 이어버드(Earbud) 등과 같은 전자 장치는 보다 소형화되고 있다. 이에 따라, 전자 장치의 부품 또한 더욱 소형화되고 있다. 따라서, 부품의 물리적 한계를 해결할 수 있는 멤스(Micro Electro Mechanical System: MEMS) 기술 개발이 진행되고 있다.

멤스 기술은, 집적 회로 기술을 응용한 마이크로 머시닝(micro machining) 기술을 이용하여 마이크로 단위의 초소형 센서, 액츄에이터(actuator) 또는 전기 기계적 구조체를 제작하는데 응용될 수 있다. 이와 같은 멤스 기술이 적용된 멤스 마이크로폰은 초소형의 소자를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 웨이퍼 상에 복수 개의 멤스 마이크로폰을 제조할 수 있어 대량 생산이 가능하다.

이러한 멤스 마이크로폰에 대한 기술은 다양하게 공지되어 있다. 예를 들어, 대한민국공개특허 제10-2007-0053763호(공개일 2007년 5월 25일)의 '실리콘 콘덴서 마이크로폰과 그 제작 방법', 대한민국공개특허 제10-2007-0078391호(공개일 2007년 7월 31일)의 '소형 마이크로폰용 탄성 중합체 실드', 대한민국공개특허 제10-0971293호(공고일 2010년 7월 13일)의 '마이크로폰' 등이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1158354호(공고일: 2012년 06월 22일) 대한민국 공개특허 제10-2007-0053763호(공개일: 2007년 5월 25일) 대한민국 공개특허 제10-2007-0078391호(공개일: 2007년 7월 31일) 대한민국 공개특허 제10-0971293호(공고일: 2010년 7월 13일)

본 발명이 해결하려는 과제는 제작된 마이크로폰 장치의 특성에 맞게 임피던스의 크기를 조정하여 마이크로폰 장치의 성능을 향상시키기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 마이크로폰 장치는 기판, 상기 기판 위에 위치하여 내부 공간을 형성하는 커버부, 상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하는 음향홀, 상기 내부 공간 내의 상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하는 트랜스듀서, 상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하고 상기 트랜스듀서와 연결되어 있는 신호처리 모듈 및 상기 기판에 위치하는 입출력 패드를 포함하고, 상기 입출력 패드는 구동 전원이 입력되는 전원 패드, 상기 마이크로폰 장치에서 생성된 신호를 출력하는 출력 패드, 접지 패드 및 임피던스 조정을 위한 임피던스 조정 신호가 입력되고 상기 신호처리 모듈과 연결되어 있고, 입력된 상기 임피던스 조정 신호를 상기 신호처리 모듈로 전달하여 상기 신호처리 모듈이 상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈의 연결에 대한 임피던스의 값을 조정하도록 하는 임피던스 조정 패드를 포함한다.

상기 신호처리 모듈은 상기 트랜스듀서에서 입력받은 신호를 처리하는 처리부 및 상기 처리부와 상기 트랜스듀서 사이에 연결되어 있고, 상기 임피던스 조정 신호에 해당하는 임피던스값을 선택하는 임피던스 선택부를 포함할 수 있다.

상기 입출력 패드는 상기 임피던스 조정 패드와 대칭 위치에 위치하여 상기 기판의 수평 균형을 맞추는 더미 패드를 더 포함할 수 있다.

상기 임피던스 조정 패드는 상기 임피던스의 값의 조정이 완료되면 상기 접지 패드에 연결될 수 있다.

상기 신호처리 모듈은 일측이 상기 임피던스 조정 패드와 연결되어 있고 타측이 상기 접지 패드에 연결되어 있는 스위칭부를 더 포함할 수 있다.

상기 스위칭부는 외부로부터 인가되는 제어 신호에 따라 상기 임피던스 조정 패드와 상기 접지 패드를 연결시킬 수 있다.

상기 스위칭부는 상기 처리부로부터 인가되는 제어 신호에 따라 상기 임피던스 조정 패드와 상기 접지 패드를 연결시킬 수 있다.

상기 음향홀은 상기 기판에 위치할 수 있고, 상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈은 상기 기판에 위치할 수 있다.

상기 음향홀은 상기 커버부에 위치할 수 있다.

상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈은 상기 기판에 위치할 수 있다.

상기 커버부는 상기 기판의 위에 위치하고 상기 음향홀을 구비하는 상부 커버 및 상기 기판과 상기 상부 커버 사이에 위치하여 상기 기판과 상기 커버를 이격되시키는 측면 커버를 포함할 수 있다.

상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈은 상기 상부 커버에 위치할 수 있다.

상기 측면 커버는 내부에 비아홀을 포함할 수 있고, 상기 임피던스 조정 패드와 상기 신호처리 모듈은 상기 비아홀을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 특징에 따르면, 마이크로폰 장치의 패키징 동작이 완료되어 마이크로폰 장치의 제작이 완료된 후, 임피던스 조정 패드를 통해 외부로부터 인가되는 조정 신호에 따라 마이크로폰 장치에 적합한 임피던스 매칭(impedance matching)을 실시하여 신호 대 잡음비(SNR, Signal-to-Noise Ratio)와 감도가 최적화된다.

이로 인해, 마이크로폰 장치의 성능이 향상되어, 사용자의 만족도가 높아진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 마이크로폰 장치의 기판 후면에 위치한 패드의 배열 상태의 한 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 마이크로폰 장치의 신호처리 모듈의 구조를 도시한 개략적인 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로폰 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 마이크로폰 장치의 기판 후면에 위치한 패드의 배열 상태의 한 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로폰 장치의 개략적인 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.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마이크로폰 장치에 대해서 설명하도록 한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 장치(1)를 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 것처럼, 본 예의 마이크로폰 장치(1)는 음향홀(H100)을 갖는 기판(100), 트랜스듀서(200), 신호처리 모듈(300) 및 커버부(400)를 구비할 수 있다.

기판(100)은 본 예의 마이크로폰 장치(1)의 하부를 이루는 구성요소로서, 판(plate) 형태로 형성될 수 있다.

본 예에서, 기판(100)은 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)로 형성될 수 있다. 구체적으로, 기판(100)은 구체적으로, 경성의 인쇄회로기판, 반도체 기판, 세라믹 기판 등으로 형성될 수 있다.

또한, 기판(100)은 단층 인쇄회로기판일 수 있지만, 다층 인쇄회로기판 즉, 에폭시 등의 내열 절연판 상의 동박을 사진 에칭으로 배선한 인쇄 회로 기판을 복수 개 접착시켜 3층 이상의 배선면을 구비한 기판일 수 있다.

이러한 기판(100)의 해당 면에는 도 1에 도시한 것처럼 트랜스듀서(200)와 신호처리 모듈(300) 등의 전기전자 소자가 실장될 수 있다. 이때, 커버부(400)가 기판(100) 위에 장착되어 커버부(400)에 의해 형성된 내부 공간(S400) 내에 트랜스듀서(200)와 신호처리 모듈(300)이 위치할 수 있다.

따라서, 기판(100)의 상면, 하면 및 내부 중 적어도 하나에는 기판(100)에 실장되어 있는 신호처리 모듈(300)과 같은 전기전자 소자와의 전기적인 연결을 위한 신호선(L11)과 패드(pad)(P11-P15, P21)가 인쇄될 수 있다.

본 발명에서, 여기서 신호선(L11)은 신호의 전달을 위한 전달 경로를 제공할 수 있고, 패드(P11-P15, P21)는 신호의 입력이나 출력을 위한 입출력 패드로 기능할 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시한 것처럼, 기판(100)의 후면에는 구동 전원이 입력되는 전원 패드(P11), 마이크로폰 장치(1)에서 생성된 신호(예, 오디오 신호)를 외부로 출력하는 출력 패드(P12), 접지 패드(P13), 마이크로폰 장치(1)의 임피던스 매칭을 위한 임피던스 조정 신호가 입력되는 임피던스 조정 패드(P14), 그리고 더미 패드(dummy pad)(P15)를 구비할 수 있다.

또한, 기판(100)의 전면에는 전기전자 소자의 각 단자와의 전기적 및 물리적 연결을 위한 복수 개의 패드(P21)가 구비될 수 있다. 이들 패드(P21) 역시, 신호의 입력 또는 출력, 구동 전원과 접지 전원의 입력을 위해 이용될 수 있다.

이러한 패드(P11-P15)는 기판(100)에 위치한 해당 신호선과 연결되어 해당 전기전자 소자와의 전기적인 연결을 실시할 수 있다.

예를 들어, 기판(100)의 후면에 위치한 패드(P11-P15)는 기판(100) 내부 및 전면 중 적어도 하나에 위치한 신호선(L11)을 통해 기판(100)의 전면에 위치한 패드(P21)와 연결될 수 있고, 다시 기판(100)의 전면에 위치한 패드(P21)와 해당 전기전자 소자와는 본딩 와이어(bonding wire)나 땜납(B11) 등을 통해 전기적 및 물리적인 연결될 수 있다.

이러한 방식에 따라, 도 1을 참고하면, 임피던스 조정 패드(P14)는 기판(100)의 내부에 위치한 신호선(L11)과 연결되어 있고, 이 신호선(L11)은 기판(100)의 상면에 위치한 패드(P21)에 연결될 수 있다. 또한, 기판(100)의 상면에 위치한 패드(P21)는 땜납(B11)을 통해 신호처리 모듈(300)의 해당 단자와 물리적으로 연결될 수 있다.

결과적으로, 임피던스 조정 패드(P14)는 신호처리 모듈(300)의 해당 단자와 전기적으로 연결되게 되므로, 임피던스 조정 패드(P14)를 통해 외부로부터 입력되는 임피던스 조정 신호를 입력 받아 신호처리 모듈(300)로 전달할 수 있다.

이러 인해, 신호처리 모듈(300)은 트랜스듀서(200)와 신호처리 모듈(300)의 연결에 대한 임피던스의 값, 예를 들어, 전기적으로 연결되어 있는 트랜스듀서(200)[예를 들어, 음향에 대한 신호의 생성이 이루어지는 트랜스듀서(200)의 부분]와 신호처리 모듈(300)의 출력 단자 사이의 임피던스 값을 조정할 수 있다.

도 2에 도시한 것처럼, 이들 패드(P11-P15) 중 접지 패드(P13)는 음향홀(P100) 주변에 위치하여 음향홀(H100)을 에워싸게 위치할 수 있고, 나머지 패드(P11, P12, P14 및 P15)는 기판(100)의 후면 가장자리에 서로 대칭적으로 위치하여, 기판(100)의 수평 균형을 맞출 수 있도록 한다.

이러한 접지 패드(P13)는 외부로부터 인가되는 접지 전원을 인가받을 수 있다.

기판(100)의 입출력 패드 중 더미 패드(P15)는 이러한 기판(100)의 수평 균형을 위한 패드일 수 있다.

따라서, 패드(P11-13) 만을 구비할 수 있는 비교예에 따른 마이크로폰 장치의 기판에 비해, 본 예의 기판(100a)은 새롭게 추가된 임피던스 조정 패드(P14)이 추가되므로, 이 더미 패드(P15)는 임피던스 조정 패드(P14)와 대칭되는 기판(100)의 위치에 위치할 수 있고, 이로 인해, 추가된 임피던스 조정 패드(P14)에 따른 수평 불균형이 더미 패드(P15)로 인해 해소될 수 있다.

본 예에서, 이러한 더미 패드(P15)는 기판(100)에 위치한 접지선이나 접지 패드(P13)에 연결될 수 있어 접지 전원 상태를 유지할 수 있다.

임피던스 조정 패드(P14)는 임피던스 선택부(302)를 이용하여 제작된 마이크로폰 장치(1)에 적합한 임피던스 매칭 동작이 완료되면, 접지 전원과 연결될 수 있다.

이를 위해, 임피던스 조정 패드(P14)는 접지 전원과 연결될 수 있는 더미 패드(P15)와 연결될 수 있다.

이와 같이, 임피던스 조정 패드(P14)와 더미 패드(P15)는 접지 전원과 연결되어 차폐되므로, 임피던스 조정 패드(P14)와 더미 패드(P15)를 통해 외부로부터 EMI(electro magnetic interference) 잡음 등이 마이크로폰 장치(1) 내로 유입되어도 마이크로폰 장치(1)의 신호 대 잡음비에 악영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

임피던스 조정 패드(P14)로 입력되는 임피던스 조정 신호는 마이크로폰 장치(1)의 임피던스값을 조정하여 임피던스 매칭을 실현하기 위해 외부로부터 인가되는 신호일 수 있다.

따라서, 임피던스 조정 신호가 신호처리 모듈(300)로 입력되면, 신호처리 모듈(300)은 입력되는 임피던스 조정 신호의 상태를 이용하여 서로 상이한 값을 갖는 복수 개의 임피던스 중에서 하나의 임피던스를 선택할 수 있다.

이처럼, 외부로부터 입력되는 임피던스 조정 신호의 상태를 조정하여 원하는 크기의 임피던스의 선택이 가능하므로, 마이크로폰 장치(1)의 특성에 맞는 적절한 임피던스 매칭이 이루어질 수 있다.

이러한 신호처리 모듈(300)은 다음에 좀 더 상세히 설명한다.

음향홀(H100)은 기판(100)의 해당 부분을 완전히 관통하고 있는 관통홀이다.

이러한 음향홀(H100)은 기판(100)의 외부로부터 음향의 유입이 이루어지는 구멍이므로, 이 음향홀(H100)을 통해 유입된 음향은 트랜스듀서 (200)로 전달될 수 있다.

트랜스듀서(200)는 음향홀(H100)과 마주하게 위치하여 음향홀(H100)을 덮고 있다.

따라서, 트랜스듀서(200)는 음향홀(H100)을 통해 입력되는 음향에 대응하는 전기 신호로 변환하여 신호처리 모듈(300)로 출력하는 소자로서, MEMS 트랜스듀서일 수 있다.

이처럼, 트랜스듀서(200)는 자신에게 음향을 전달하는 음향홀(H100)의 형성 위치에 따라 기판(100)에서의 장착 위치가 정해질 수 있다.

트랜스듀서(200)는 내부에 진동막(membrane)을 구비할 수 있어, 외부에서 발생되는 음압이 트랜스듀서(200)의 진동막을 진동시키면 그 진동에 의해 전기신호가 발생될 수 있다. 이러한 과정을 통해서, 트랜스듀서(200)는 입력되는 음향을 해당 전기신호로 변환한 후, 해당 단자(또는 해당 패드)(P31)와 본딩 와이어(220) 등과 같은 신호 전달 매체를 통해 신호처리 모듈(200)로 출력할 수 있다.

본 예에서, 트랜스듀서(200)는 표면실장기술(SMT)이나 볼 그리드 어레이(BGA) 등의 실장 기술을 이용하여 기판(100)에 실장될 수 있다.

신호처리 모듈(300)은 트랜스듀서(200)로부터 인가되는 전기 신호를 처리하고, 임피던스 조정 패드(P14)를 통해 입력되는 임피던스 조정 신호의 상태에 따라 임피던스의 크기를 변화시킬 수 있다.

이러한 신호처리 모듈(300)은 주문형 반도체(ASIC, application specific integrated circuit)일 수 있다.

신호처리 모듈(300)은 한 예로서, 도 3에 도시한 것처럼, 처리부(301), 임피던스 선택부(302) 및 스위칭부(303)를 구비할 수 있다.

처리부(301)는 신호처리 모듈(300)의 동작을 제어하는 것으로서, 프로세서(processor)일 수 있다.

이러한 처리부(301)는 각 단이 출력 패드(P14)와 임피던스 조정 패드(P14)에 각각 연결될 수 있고, 트랜스듀서(200)에서 입력받은 신호를 처리할 수 있다.

임피던스 선택부(302)는 처리부(301)와 트랜스듀서(200) 사이에 연결될 수 있고, 이로 인해, 일측은 처리부(301)에 연결되고 타측은 트랜스듀서(200)에 연결될 수 있다.

이를 위해, 임피던스 선택부(302)는 기판(100)에 위치한 패드(P21)와 트랜스듀서(200)에 위치한 단자(또는 패드)(P31)를 통해 트랜스듀서(200)와 연결될 수 있다.

임피던스 선택부(302)는 임피던스 조정 패드(P14)로 인가되는 임피던스 조정 신호에 해당하는 임피던스값을 선택할 수 있다.

이를 위해, 임피던스 선택부(302)는 처리부(301)로부터 인가되는 제어 신호에 따라 저항값이 변하는 가변 저항을 구비할 수 있다. 이러한 임피던스 선택부(302)의 선택 동작에 따라 정해진 저항값에 의해, 트랜스듀서(200)와 신호처리 모듈(300) 사이의 임피던스 값이 정해질 수 있다.

스위칭부(303)는 일측이 임피던스 조정 패드(P14)와 연결될 수 있고 타측이 접지 패드(P13)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이런 경우, 스위칭부(303)는 외부로부터 인가되는 제어 신호나 수동 동작에 따라 동작하여 서로 다른 단자에 연결되어 있는 임피던스 조정 패드(P14)와 접지 패드(P13)를 전기적으로 연결시켜, 임피던스 조정 패드(P14)가 접지 전원에 연결될 수 있도록 한다.

이때, 제어 신호는 기판(100)에 위치한 패드(P11-P15) 이외의 다른 입력 패드를 통해 외부로 입력되거나 처리부(301)로 입력 받을 수 있다. 이런 경우, 제어 신호가 입력되는 스위칭부(303)의 제어 단자는 해당 입력 패드나 처리부(301)의 해당 단자와 연결될 수 있다.

대안적인 예에서, 스위칭부(303)는 일측이 임피던스 조정 패드(P14)와 연결될 수 있고, 타측이 더미 패드(P15)와도 연결될 수 있으며, 추가적으로 처리부(301)와 연결될 수 있다. 이런 경우, 스위칭부(303)는 한 예로 릴레이 스위치(relay switch)일 수 있고, 처리부(301)로부터 인가되는 신호의 상태에 따라 단절 상태를 유지하는 임피던스 조정 패드(P14)와 더미 패드(P15)는 서로 연결될 수 있다.예를 들어, 스위칭부(303)는 초기 상태, 즉 비동작 상태일 때 오프 상태를 유지할 수 있고, 이런 경우, 임피던스 조정 패드(P14)는 더미 패드(P15)와 단절되어 정상적으로 임피던스 조정 패드(P14)로부터 인가되는 임피던스 조정 신호를 처리부(301)로 전달할 수 있도록 한다.

반면, 처리부(301)의 제어에 의해 스위칭부(303)가 동작되면 온 상태를 유지할 수 있고, 이러한 스위칭부(303)의 온 동작에 의해, 임피던스 조정 패드(P14)는 더미 패드(P15)와 연결되어 접지 상태를 유지할 수 있다.

이처럼, 임피던스 조정 패드(P14)와 더미 패드(P15)는 스위칭부(303)의 동작을 통해 서로 연결될 수 있다.

이러한 구조에 의해, 처리부(301)는 임피던스 조정 패드(P14)를 통해 임피던스 조정 신호가 입력되면, 메모리(미도시) 등에 저장된 데이터를 이용하여 입력된 임피던스 조정 신호의 값에 대응하는 상태의 제어 신호를 임피던스 선택부(302)로 출력할 수 있다. 이때, 처리부(301)는 스위칭부(303)를 미구동 상태로 제어하여, 임피던스 조정 패드(P14)를 통해 정상적으로 임피던스 조정 신호가 입력될 수 있도록 한다.

따라서, 임피던스 선택부(302)는, 이미 기술한 것처럼, 입력된 제어 신호의 상태에 따라 해당 저항값을 선택하여, 트랜스듀서(200)와 신호처리 모듈(300)의 연결에 대한 임피던스 값을 조정할 수 있다.

임피던스 조정 신호는, 이미 기술한 것처럼, 외부 장비를 통해 외부로부터 마이크로폰 장치(1) 내로 입력될 수 있다.

따라서, 검사자는 별도의 검사 장비를 통해 제조된 마이크로폰 장치(1)의 현재 임피던스와 동작 특성을 측정하여 임피던스 매칭이 정상적으로 행해졌는지 검사할 수 있다. 그런 다음, 검사자는, 검사 장비를 이용해, 검사 결과에 따른 임피던스 조정값에 해당하는 임피던스 조정 신호를 생성시켜 임피던스 조정 패드(P14)로 인가할 수 있다.

이러한 동작에 의해, 마이크로폰 장치(1)에 대한 임피던스 매칭은 정확하고 용이하게 행해질 수 있다.

임피던스 조정 신호를 이용한 임피던스 매칭 동작이 완료되면, 검사자는 검사 장비를 이용해 조정 완료 신호를 생성한 후 임피던스 조정 패드(P14)로 인가할 수 있다. 이때, 조정 완료 신호는 임피던스 조정 신호와 전혀 다른 상태일 수 있고, 이미 정해진 특정 값을 갖는 신호일 수 있다.

따라서, 처리부(301)는 임피던스 조정 패드(P14)로 입력된 신호의 값이 메모리에 저장되어 있는 조정 완료 신호의 값과 동일하면, 임피던스 조정 패드(P14)로 조정 완료 신호가 입력된 상태로 간주하여 스위칭부(303)로 구동 신호를 출력할 수 있다.

이에 따라, 스위칭부(303)는 미구동 상태에서 구동 상태로 전환되어 임피던스 조정 패드(P14)를 더미 패드(P15)과 연결시킬 수 있다. 따라서, 임피던스 조정 패드(P14)가 더미 패드(P15)와 함께 접지 상태를 유지할 수 있다.

이와 달리, 임피던스 조정이 완료되면, 검사자는 스위칭부(303)의 상태를 수동으로 전환시켜, 임피던스 조정 패드(P14)를 더미 패드(P15)를 서로 연결시킬 수 있다.

이와 같이, 본 예의 마이크로폰 장치(1)는 임피던스 조정 패드(P14)를 구비함에 따라 자신의 동작 특성에 적합하게 임피던스 매칭을 실시할 수 있으므로, 임피던스의 부정합(mismatching)으로 인한 감도 저감을 방지할 수 있고, 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.

커버부(400)는 상부로 볼록하게 솟아오른 형태를 가질 수 있고, 기판(100)에 위치한 후 결합되어 기판(100)의 노출된 영역을 덮고 있다.

따라서, 기판(100)의 노출 영역과 커버부(400) 사이에 트랜스듀서 (200)와 신호처리 모듈(300) 등이 전기전자 소자가 위치하는 빈 공간(S400)이 형성될 수 있어, 외부의 이물질이나 충격으로부터 전기전자 소자가 보호될 수 있다.

기판(100)과 커버부(400)의 결합은 전도성 접착제나 접착 필름과 같은 접착부재(410)를 통해 이루어질 수 있다.

커버부(400)는 기판(100)[예, 기판(100)의 상면]에 위치한 접지 단자나 접지선에 전기적으로 연결될 수 있고, 이런 경우, 마이크로폰 장치의 전기적인 안정성이 향상될 수 있다.

커버부(400)는 금속 재질 등으로 형성된 캔(can) 타입으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 예로서, 플라스틱 사출물 또는 기판(100)과 동일한 소재 등으로 형성될 수 있다.

본 예에서, 기판(100) 및 커버부(400)로 에워싸여져 있는 빈 공간(S400)은 마이크로폰 장치(1)에서 소리의 울림 현상 등을 위한 백 챔버(back chamber)로서 기능할 수 있다.

백 챔버는 트랜스듀서(200)에 구비된 진동막이 진동할 때 발생되는 공기의 순환을 위한 공간으로서, 음향 저항(acoustic resistance)을 방지하기 위한 공간일 수 있다.

따라서, 백 챔버로 지칭되는 공간은 진동막을 기준으로 외부음향이 유입되는 측의 반대측 공간을 의미한다. 이로 인해, 기판(100)에 위치하는 트랜스듀서(200)의 내부에는 진동막이 위치하고 이 트랜스듀서(200)로 덮여져 있는 기판(100)에 음향홀(H100)이 위치하므로, 본 예의 경우, 기판(100)의 상면, 트랜스듀서(200)의 상면 및 커버부(400)의 하부면에 의해 에워싸여진 공간(S400)이 바로 백 챔버가 된다.

마이크로폰 장치에서 이러한 백 챔버의 크기가 커질수록 감도(sensitivity)가 올라가고, 신호 대 잡음비의 값이 올라가, 마이크로폰 장치의 성능이 향상될 수 있다.

따라서, 본 예의 경우, 하부에 위치한 기판(100)에 음향홀(H100)이 위치함에 따라, 음향홀(H100)은 프론트 챔버(front chamber)가 되며 공간(S400) 은 백 챔버가 된다. 음향홀이 커버부에 위치하는 경우에 비해, 백 챔버를 증가시킬 수 있는 효과가 추가로 발생할 수 있다.

다음, 도 4 내지 도 6을 참고로 하여, 본 발명의 다른 실시예에 다른 마이크로폰 장치(1a, 1b)를 설명한다.

본 예의 마이크로폰 장치(1a, 1b)에서, 도 1 내지 도 3의 마이크로폰 장치(1)와 동일한 구조를 갖고, 같은 동작을 실시하는 구성요소에 대해서는 같은 도면부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 4 및 도 5를 참고하여, 본 발명의 다른 예에 따른 마이크로폰 장치(1a)에 대하 설명한다.

본 예의 마이크로폰 장치(1a)는 도 1 내지 도 3의 마이크로폰 장치(1)와 유사한 구조를 가질 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시한 것처럼, 본 예의 마이크폰 장치(1a)는 후면에 복수 개의 패드(P11-P15)를 구비하는 기판(100a), 기판(100a)의 상부에 기판(100a)과 대응되게 위치하고 음향홀(H100)을 구비하는 상부 커버(410), 기판(100a)과 상부 커버(410) 사이에 위치하여 기판(100a)과 상부 커버(410)를 이격시키는 측부 커버(420), 상부 커버(410)에 위치하는 트랜스듀서(200) 및 신호처리 모듈(300)을 구비할 수 있다.

이때, 상부 커버(410)와 측부 커버(420)는 기판(100a)을 덮고 있는 커버부로서 기능할 수 있다.

이와 같이, 본 예의 마이크로폰 장치(1a)는, 도 1 내지 도 3의 마이크로폰 장치(1)와 비교할 때, 음향홀(H100)의 위치 및 트랜스듀서(200)와 신호처리 모듈(300)의 장착 위치가 상이할 수 있다.

또한, 커버부가 일체로 제조되는 대신 별개로 제조되어 결합된 상부 커버(410)와 측부 커버(420)를 구비하는 것이 상이할 수 있다.

이때, 커버부의 일부로 기능하는 상부 커버(410)의 하면에 트랜스듀서 (200)와 신호처리 모듈(300)이 실장될 수 있다.

따라서, 상부 커버(410)는 기판(100a)과 동일하게 경성의 인쇄회로기판, 반도체 기판 또는 세라믹 기판 등의 회로기판으로 이루어질 수 있고, 다층 인쇄회로기판이나 다층 인쇄회로기판일 수 있다.

따라서, 기판(100a) 뿐만 아니라 상부 커버(410)에도 신호 전송을 위한 복수 개의 신호선(L11, L21)과 패드나 단자(P11-P15, P21, P31)를 구비할 수 있다.

이때, 도 5에 도시한 것처럼, 기판(100a)은 음향홀(H100)을 구비하지 않으므로, 기판(100a)의 후면에 위치하는 패드(P11-P15)는 후면 전체면에서 수평 균형을 맞출 수 있도록 대칭적으로 배열될 수 있다.

측부 커버(420)는 기판(100a)와 상부 커버(410) 사이를 이격하는 간격재 역할을 수행할 수 있다.

이러한 측부 커버(420)의 내부에는 자신을 사이에 두고 서로 하부와 상부에 위치한 기판(100a)과 상부 커버(410) 사이의 신호 연결을 위해, 측부 커버(420)의 높이 방향을 따라 관통하는 적어도 하나의 비아홀(H420)을 구비할 수 있다.

각 비아홀(H420)의 내부는 금속과 같은 도전성 물질로 채워질 수 있고, 이로 인해, 비아홀(H420)는 신호 전달 매체로 기능할 수 있다.

기판(110a)과 접해 있는 비아홀(H420)의 일단은 기판(100a)에 위치한 패드(P21)와 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있고, 상부 커버(410)와 접해 있는 비아홀(H420)의 타단은 상부 커버(410)에 위치한 패드(P41)와 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다.

이로 인해, 기판(110a)과 상부 커버(410)는 측부 커버(420)의 비아홀(H420)을 통해 전기적으로 서로 연결될 수 있다.

따라서, 도 4에 도시한 것처럼, 하부에 위치한 기판(100a)의 임피던스 조정 패드(P14)는 측부 커버(420)에 위치한 비아홀(H420)을 이용하여 상부에 위치한 상부 커버(410)에 위치한 신호처리 모듈(300)과 전기적으로 연결될 수 있어, 임피던스 조정 패드(P14)를 통해 입력된 임피던스 조정 신호와 조정 완료 신호는 신호처리 모듈(300)로 전송될 수 있다.

본 예에서, 트랜스듀서(200)와 함께 신호처리 모듈(300)는 상부 커버(410)의 하면에 위치하지만, 이와 달리, 대안적인 예에서, 신호처리 모듈(300)는 기판(100a)의 상면에 위치할 수 있다. 이런 경우, 트랜스듀서 (200)와 신호처리 모듈(300)의 사이의 전기적인 연결은 이미 기술한 것처럼 측부 커버(420)의 비아홀(H410), 기판(100a)과 상부 커버(410)에 위치한 신호선(L11, L21,) 및 패드(P21, P41) 등을 통해 연결될 수 있다.

이러한 마이크로폰 장치(1a)의 경우, 트랜스듀서(200)가 음향홀(H100)이 위치한 커버부, 즉 상부 커버(410)에 장착됨에도 백 챔버(S400a)의 감소가 발생하지 않는 추가적인 효과가 발생할 수 있다.

또한, 마이크로폰 장치(1a)의 상부에 위치한 커버부에 트랜스듀서 (200)와 신호처리 모듈(300)이 위치하므로, 설계의 여유도가 증가하여 마이크로폰 장치(1a)의 소형화를 실현하는 있는 추가적인 효과가 발생할 수 있다.

다음, 도 6을 참고하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로폰 장치(1b)에 대해 설명한다.

본 예의 마이크로폰 장치(1b) 역시 기판(100b), 트랜스듀서(200), 신호처리 모듈(300) 및 커버부(400b)를 구비할 수 있다.

따라서, 커버부(400b)에 에워싸여진 공간(S400: 프런트 챔버) 내의 기판(100b)에는 트랜스듀서(200)와 신호처리 모듈(300)가 실장될 수 있고, 또한 기판(100b)은 신호 전송을 위한 복수 개의 패드(P11-P15, P12)와 신호선(L11)을 구비할 수 있다.

하지만, 본 예의 마이크로폰 장치(1b)는 음향홀(H100)이 기판(100)에 위치하는 대신, 커버부(400b)에 위치할 수 있다. 이때, 커버부(400b)도 접지에 연결될 수 있다.

이에 따라, 음향홀(H100)으로부터 유입되는 음향을 수신하는 트랜스듀서(200)는 음향홀(H100)에 하부에서 음향홀(H100)가 대응되는 기판(100b)의 위치에 위치할 수 있다.

이와 같이, 기판(100b)에 음향홀(H100)이 위치하지 않음에 따라, 기판(100b)의 후면에 위치하는 패드(P11-P15)는 도 5에 도시한 것과 같이 서로 수평 균형을 이루도록 자유롭게 배치될 수 있다.

이러한 본 예의 마이크로폰 장치(1b)는 임피던스 조정 패드(P14)를 이용한 임피던스 매칭 동작 이외에도, 외부로 노출될 수 있는 케이스부(100)에 음향홀(H100)이 위치하므로 마이크로폰 장치(1b)의 제작 및 설치가 용이할 수 있는 추가적인 효과가 발생할 수 있다.

본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.

이상, 본 발명의 마이크로폰 장치의 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 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1, 1a, 1b: 마이크로폰 장치 100, 100a, 100b: 기판
200: 트랜스듀서 300: 신호처리 모듈
301: 처리부 302: 임피던스 선택부
303: 스위칭부 P11: 전원 패드
P12: 출력 패드 P13: 접지 패드
P14: 임피던스 조정 패드 P15: 더미 패드
400: 커버부 H100: 음향홀
H420: 비아홀

Claims

마이크로폰 장치에서,
기판;
상기 기판 위에 위치하여 내부 공간을 형성하는 커버부;
상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하는 음향홀;
상기 내부 공간 내의 상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하는 트랜스듀서;
상기 기판과 상기 커버부 중 하나에 위치하고 상기 트랜스듀서와 연결되어 있는 신호처리 모듈; 및
상기 기판에 위치하는 입출력 패드
를 포함하고,
상기 입출력 패드는,
구동 전원이 입력되는 전원 패드;
상기 마이크로폰 장치에서 생성된 신호를 출력하는 출력 패드;
접지 패드; 및
임피던스 조정을 위한 임피던스 조정 신호가 입력되고 상기 신호처리 모듈과 연결되어 있고, 입력된 상기 임피던스 조정 신호를 상기 신호처리 모듈로 전달하여 상기 신호처리 모듈이 상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈의 연결에 대한 임피던스의 값을 조정하도록 하는 임피던스 조정 패드를 포함하고,
상기 신호처리 모듈은,
상기 트랜스듀서에서 입력받은 신호를 처리하는 처리부; 및
상기 처리부와 상기 트랜스듀서 사이에 연결되어 있고, 상기 임피던스 조정 신호에 해당하는 임피던스값을 선택하는 임피던스 선택부를 포함하고,
상기 임피던스 조정 패드는 상기 임피던스의 값의 조정이 완료되면 상기 접지 패드에 연결되는
마이크로폰 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 입출력 패드는 상기 임피던스 조정 패드와 대칭 위치에 위치하여 상기 기판의 수평 균형을 맞추는 더미 패드를 더 포함하는 마이크로폰 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 신호처리 모듈은 일측이 상기 임피던스 조정 패드와 연결되어 있고 타측이 상기 접지 패드에 연결되어 있는 스위칭부를 더 포함하는 연결되는 마이크로폰 장치.
제5 항에 있어서,
상기 스위칭부는 외부로부터 인가되는 제어 신호에 따라 상기 임피던스 조정 패드와 상기 접지 패드를 연결시키는 마이크로폰 장치.
제5 항에 있어서,
상기 스위칭부는 상기 처리부로부터 인가되는 제어 신호에 따라 상기 임피던스 조정 패드와 상기 접지 패드를 연결시키는 마이크로폰 장치.
제1 항에 있어서,
상기 음향홀은 상기 기판에 위치하고,
상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈은 상기 기판에 위치하는 마이크로폰 장치.
제1 항에 있어서,
상기 음향홀은 상기 커버부에 위치하는 마이크로폰 장치.
제9 항에 있어서,
상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈은 상기 기판에 위치하는 마이크로폰 장치.
제6 항에 있어서,
상기 커버부는 상기 기판의 위에 위치하고 상기 음향홀을 구비하는 상부 커버; 및
상기 기판과 상기 상부 커버 사이에 위치하여 상기 기판과 상기 커버를 이격되시키는 측면 커버
를 포함하는 마이크로폰 장치.
제11 항에 있어서,
상기 트랜스듀서와 상기 신호처리 모듈은 상기 상부 커버에 위치하는 마이크로폰 장치.
제12 항에 있어서,
상기 측면 커버는 내부에 비아홀을 포함하고,
상기 임피던스 조정 패드와 상기 신호처리 모듈은 상기 비아홀을 통해 서로 전기적으로 연결되어 있는 마이크로폰 장치.