KR102544661B1

KR102544661B1 - 멤스 음향 센서

Info

Publication number: KR102544661B1
Application number: KR1020210001715A
Authority: KR
Inventors: 이상우; 정규동; 김진호
Original assignee: 주식회사 신성사운드모션
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2023-06-20
Also published as: KR20220099620A; TW202227357A; US11910160B2; US20220217473A1

Abstract

본 발명은 가요성 다이아프램 및 백 플레이트 사이의 가변 커패시턴스를 감지하는 멤스 음향 센서에 관한 것이다. 상기 멤스 음향 센서는, 캐비티를 포함하는 기판과, 상기 기판 상에서 지지되고 복수의 관통공을 포함하는 백 플레이트와, 상기 백 플레이트의 내표면에 형성된 전극과, 상기 백 플레이트로부터 상기 기판 쪽으로 돌출되는 적어도 하나의 앵커와, 상기 적어도 하나의 앵커에 의해 지지되고, 외부로부터 상기 캐비티를 통과하여 유입되는 음파에 의해 변형되는 다이아프램과, 상기 백 플레이트의 가장자리 부분으로부터 연장되어 상기 기판과 접촉하는 스트레스 릴리스부로 이루어진다.

Description

멤스 음향 센서{MEMS acoustic sensor}

본 발명은 초소형 전자-기계 시스템(Micro-Electro Mechanical Systems, MEMS)으로 구현되는 음향 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가요성 다이아프램 및 백 플레이트 사이의 가변 커패시턴스를 감지하는 멤스 음향 센서에 관한 것이다.

일반적으로 콘덴서 마이크로폰과 같은 음향 센서는 외부 진동 음압에 의해 다이아프램(diaphragm)이 떨림으로써 발생되는 정전 용량 내지 커패시턴스(capacitance)의 변화를 전기적 신호로 출력하는 원리를 이용하는 것으로, 마이크, 전화기, 휴대 전화, 비디오 테이프 레코더 등에 부착하여 사용된다. 특히, 최근에는 이러한 음향 센서를 초소형 전자-기계 시스템 (MEMS)으로 구현함으로써 대량 생산 및 소형화가 가능하다는 장점이 아울러 제공된다.

멤스 음향 센서는 음압(sound pressure)에 반응하여 움직이는 다이아프램과 음향 투과성인 고정된 대향 엘리먼트를 가진다. 상기 다이아프램은 마이크로폰 콘덴서의 이동 전극으로서 기능하고 상기 대향 엘리먼트는 상기 마이크로폰 콘덴서의 고정 전극으로서 기능한다. 또한 상기 멤스 음향 센서는 상기 마이크로폰 콘덴서의 용량 변화를 검출 및 측정하기 위한 수단을 가진다. 상기 다이아프램은 상기 소자의 반도체 기판 상방에 다이아프램 층(layer)으로 구현되고 상기 반도체 기판의 이면에 마련된 음향 공동상에 설치된다. 상기 대향 엘리먼트는 상기 다이아프램에 대향하도록 그보다 상방 또는 하방에 위치하며 다른 층으로 형성되어 있다.

이러한 멤스 음향 센서를 반도체 제조 공정을 사용하여 제조하면 생산비와, 반복성 및 크기감소에 대해 상당한 장점을 갖는다. 상기 공정은 약간의 변형을 가하거나 또는 전혀 변형시키지 않고서도, 통신, 오디오, 초음파 범위, 영상 및 동작 검출 시스템 등의 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있다.

일반적으로 초소형화 된 멤스 음향 센서에서 광대역폭 및 고감도를 달성하기 위해서는 작으면서도 감도가 매우 높은 다이아프램 구조체를 형성하는 것이 필요하다. 따라서, 다이아프램의 재질, 두께 및 주름 구조 등을 변경하여 다이아프램의 유연성을 개선할 수 있지만, 이들 멤스 음향 센서의 다이아프램을 진동시키려면 충분한 입력 음압이 주어져야 하고, 상기 멤스 음향 센서가 충분한 SNR(Signal-to-Noise ratio)과 동시에 높은 감도를 제공하기 위해서는 한계가 있다.

또한, 종래의 멤스 음향 센서들은 반도체 멤스 공정을 이용하여 밀리미터 이하의 스케일로 소형화할 때 낮은 주파수 대역에서 성능이 떨어질 수 있다. 특히, 멤스 음향 센서의 일반적인 주파수 응답 특성은 다이아프램의 면적이 넓을 경우에는 낮은 주파수 대역에서 높은 감도를 보이고, 면적이 좁을 경우에는 높은 주파수 대역까지 커버할 수 있지만 감도가 떨어진다는 문제가 있다. 이러한 멤스 음향 센서의 특성이 요구사항을 고려하여 최근 들어 전체적 패키지 구조 또는 다이아프램 자체의 형상을 개선하기 위한 연구들이 진행되고 있다.

도 1은 종래의 멤스 음향 센서(5)의 동작을 보여주는 모식도이다. 멤스 음향 센서(5)는 멤스 마이크로폰, 리시버, 스피커, 멤스 압력 센서, 멤스 펌프 등 다양하게 활용될 수 있다. 멤스 음향 센서(5)는 음압에 의해 야기되는, 천공된 관통공들을 갖는 백 플레이트(back plate)(2)와, 진동하는 멤브레인(membrane) 내지 다이아프램(diaphragm)(3) 사이에서의 결합 커패시턴스(coupled capacitance)의 변화를 감지한다. 이러한 커패시턴스의 변화는 음압에 의해 가동되는 다이아프램(3)과 백 플레이트(2) 사이의 에어 갭(gap)의 변화에 기인한다. 양자는 이와 같은 가변 에어 갭을 갖도록 이격되어 있으며, 가동되는 다이아프램(3)의 양단은 적절한 지지 구조(6a, 6b)에 의해 지지된다. 이러한 지지 구조(6a, 6b)는 기판(1) 상에 형성되고, 기판(1)에는 상기 음파를 유입하기 위한 캐비티(cavity)(4)가 구비된다. 상기 지지 구조로는 점 지지, 클램프 지지, 스프링 지지 등 다양한 방식이 있을 수 있다.

이와 관련하여 한국 특허 1,312,945호의 멤스 음향 센서를 도시하는 도 2를 참조하면, 백 플레이트(48)의 하면에 배치된 전극(49)은 백 플레이트(48)의 관통공을 관통하는 리드 와이어(57)를 통해 고정측 전극 패드(59)와 연결되어 있다. 반면에, 다이아프램(43)으로부터 연장된 리드 와이어(53)는 다이아프램(43)의 측방으로 인출되어 가동측 전극 패드(58)와 연결되는 구조로 되어 있다.

이와 같이, 종래의 멤스 음향 센서에서 리드 와이어(53)는 다이아프램(43)의 측방으로 인출되어 가동측 전극 패드(58)와 연결되므로, 멤스 음향 센서 패키지의 내측에 리드 와이어 및 가동측 전극 패드를 배치할 필요가 있다. 이는 멤스 음향 센서 패키지의 설계 자유도를 제약하고 상기 패키지 내의 공간 활용성을 저해하는 요소가 된다. 또한, 리드 와이어 자체가 다이아프램과 일체로 측방으로 연장되는 구조로 되어 있어서 다이아프램의 자유로운 움직임에도 방해 요소가 될 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 종래의 멤스 음향 센서에 따르면, 백 플레이트에서 측방으로 연장되는 측벽이 꽉 채워진 구조여서 백 플레이트(48)가 기판에 조립된 후에 변형이 발생할 수 있고 이로 인해 실리콘과 같은 연성 재질의 기판이 스트레스를 받아서 변형되므로, 전체적인 멤스 음향 센서의 정밀도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.

한국특허공보 1,312,945호 (2013.9.24 등록)

이러한 문제점을 고려한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 다이아프램과 가동측 전극 패드 간의 전기적 연결을 백 플레이트를 관통하여 백 플레이트의 상측으로 인출함으로써, 멤스 음향 센서 패키지의 설계 자유도 및 공간 활용성을 향상하는 것이다.

이러한 문제점을 고려한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 백 플레이트와 기판의 조립 후에 일부분에 스트레스(stress)가 발생하더라도 이를 해소(release)할 수 있는 멤스 음향 센서를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 음향 센서는, 캐비티를 포함하는 기판; 상기 기판 상에서 지지되고 복수의 관통공을 포함하는 백 플레이트; 상기 백 플레이트의 내표면에 형성된 전극; 상기 백 플레이트로부터 상기 기판 쪽으로 돌출되는 적어도 하나의 앵커; 상기 적어도 하나의 앵커에 의해 지지되고, 외부로부터 상기 캐비티를 통과하여 유입되는 음파에 의해 변형되는 다이아프램을 포함하는 멤스 음향 센서로서,

상기 다이아프램은 상기 다이아프램의 상면으로부터 상기 적어도 하나의 앵커를 따라 상방으로 연장되는 연장부를 포함하며, 상기 복수의 접속 패드는, 상기 연장부의 상측 단부와 전기적으로 접촉하고 상기 백 플레이트를 관통하여 상기 백 플레이트의 외표면으로 노출되는 제1 접속 패드와, 상기 전극과 전기적으로 접촉하고 상기 백 플레이트를 관통하여 상기 백 플레이트의 외표면으로 노출되는 제2 접속 패드를 포함하는, 멤스 음향 센서.

상기 앵커는 상기 연장부가 연장된 방향으로 상기 연장부 내에 끼워질 수 있다.

상기 멤스 음향 센서는, 상기 백 플레이트의 가장자리 부분으로부터 연장되어 상기 기판과 접촉하는 스트레스 릴리스부를 더 포함한다.

상기 스트레스 릴리스부는, 상기 백 플레이트로부터 하방으로 절곡된 지지벽; 및 상기 지지벽으로부터 외측으로 절곡되어 상기 기판과 면접촉하는 플랜지를 포함할 수 있다.

상기 스트레스 릴리스부는, 상기 백 플레이트와 상기 지지벽 사이에서 상기 다이아프램 측으로 내향되는 노치를 더 포함할 수 있다.

상기 스트레스 릴리스부는, 상기 백 플레이트로부터 하방으로 절곡된 제1 지지벽; 상기 제1 지지벽으로부터 외측으로 연장되고 상기 기판과 평행하게 절곡되는 제1 플랜지; 상기 제1 플랜지로부터 하방으로 절곡된 제2 지지벽; 및 상기 제2 지지벽으로부터 외측으로 절곡되고 상기 기판과 면접촉하는 제2 플랜지를 포함할 수 있다.

상기 멤스 음향 센서는, 상기 백 플레이트의 내표면을 항해 돌출된 범프를 더 포함하며, 상기 전극은 상기 범프에 의해 관통될 수 있다.

상기 멤스 음향 센서는, 상기 다이아프램을 탄성 지지하기 위해, 상기 다이아프램이 형성하는 평면 방향으로 상기 다이아프램과 상기 기판을 연결하는 탄성 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 기판 상에 접속 패드가 형성되고, 상기 탄성 지지부를 통해 상기 다이아프램과 상기 접속 패드가 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 음향 센서에 의하면, 백 플레이트 자체에 스트레스 릴리스 구조를 형성하여, 별도의 장치 없이도 백 플레이트와 기판의 조립 후에도 스트레스가 자연히 해소될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 멤스 음향 센서에 의하면, 이러한 스트레스 해소로 인해 다이아프램의 공진주파수 및 강성이 변경되지 않고 유지될 수 있기 때문에 멤스 음향 센서의 정밀도를 보장할 수 있다.

도 1은 종래의 멤스 음향 센서의 동작을 보여주는 모식도이다.
도 2는 종래의 멤스 음향 센서의 구체적인 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 멤스 음향 센서 중에서 백 플레이트를 제거하고 상방에서 바라본 평면도이다.
도 6c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 멤스 음향 센서를 상방에서 바라본 평면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 음향 센서(100)의 구성을 보여주는 단면도이다.

멤스 음향 센서(100)는 기판(160)과, 백 플레이트(120)와, 전극(130)과, 앵커(123a, 123b)와, 다이아프램(110)과, 스트레스 릴리스부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

기판(160)은 실리콘 재질로 제조될 수 있으며, 중앙에 캐비티(cavity, 165)를 포함한다. 따라서, 외부에서 유입되는 음파는 캐비티(65)를 통과하여 다이아프램(110)에 외력을 작용하므로, 탄성을 갖는 다이아프램(110)은 상기 음파에 의해 변형되면서 진동할 수 있다. 이러한 상기 음파에 의해 다이아프램(110)에 수직 방향(다이아프램이 형성하는 평면에 수직인 방향)으로 변위가 발생하면, 다이아프램(110)과 백 플레이트(120) 사이의 간격 변화로 인해 커패시턴스가 변경된다.

백 플레이트(120)는 상기 기판(160) 상에서 지지되고 상방으로 연통되는 복수의 관통공(121)을 포함한다. 상기 백 플레이트(120)의 내표면에는 상기 기판(160) 쪽으로 돌출되는 적어도 하나의 앵커(123a, 123b)가 형성된다. 도 3에서, 다이아프램(110)은 백 플레이트(120) 상에 형성된 앵커(123a, 123b)에 의해서 지지되고, 기판(160)과는 어떠한 접촉도 이루어지지 않는다. 따라서, 앵커(123a, 123b)의 위치는 캐비티(165)의 위치와 크기와 무관하게 백 플레이트(120) 상에 자유롭게 배치될 수 있다.

전극(130)은 상기 백 플레이트(120)의 내표면의 다수의 지점에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 커패시턴스는 가동하는 다이아프램(110)과 고정된 백 플레이트(120) 사이에서 측정될 수 있는 것이다.

다이아프램(110)은 상기 적어도 하나의 앵커(123a, 123b)에 의해 지지되고, 외부로부터 상기 캐비티(165)를 통과하여 유입되는 음파에 의해 변형될 수 있다. 상기 다이아프램(110)은 예를 들어, 원형 또는 사각형 형상의 폴리실리콘 재질로 제조될 수 있다. 다만, 이에 한하지 않고, 다이아프램(110)의 형상이나 재질은 얼마든지 변경될 수 있을 것이다. 또한, 다이아프램(110)과 앵커(123a, 123b) 간의 결합은 직접 또는 매개 물질을 통해 다이아프램(110)이 앵커(123a, 123b) 상에 증착됨에 의해 이루어질 수 있다.

도 1에서, 백 플레이트(120)의 상면에는 외부로 노출되어 전기적으로 접속되는 복수의 접속 패드(141, 143)가 구비되고, 상기 복수의 접속 패드(141, 143)는 백 플레이트(120)를 관통하여 멤스 음향 센서(100) 패키지의 내측까지 연장되는 구조로 되어 있다.

상기 복수의 접속 패드(141, 143)는 다이아프램(110)과 전기적으로 연결되는 제1 접속 패드(141)(가동측 접속 패드)와, 백 플레이트(120) 하면에 배치된 전극(130)과 전기적으로 연결되는 제2 접속 패드(143)(고정측 접속 패드)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 복수의 접속 패드(141, 143)는 추가적으로, 기판(160)과 전기적으로 접촉하고 외부로 노출되는 접속 패드(145)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 백 플레이트(120) 하면에 배치된 전극(130)은 백 플레이트(120)를 관통하는 제2 접속 패드(143)와 전기적으로 접촉한다. 따라서, 상기 전극(130)은 제2 접속 패드(143)로부터 연장되는 리드 와이어(미도시 됨)에 의해 외부의 집적 회로(미도시 됨)와 연결될 수 있다.

또한, 다이아프램(110)은 상기 다이아프램(110)의 상면으로부터 상기 적어도 하나의 앵커(123a)를 따라 상방으로 연장되는 연장부(111)를 포함하며, 상기 연장부(111) 내에 앵커(123a)가 수용되는, 즉, 상기 연장부(111)의 길이 방향으로 앵커(123a)가 끼워질 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구성을 통해 다이아프램(110)은 앵커(123a)에 의해 견고하게 지지되면서도 다이아프램(110)의 연장부(111)와 제1 접속 패드(141)가 직접 접촉할 수 있게 된다. 결국, 다이아프램(110)과 제1 접속 패드(141)간의 전기적 연결이 백 플레이트(120)를 관통하여 형성될 수 있는 것이다. 이는 리드 와이어를 측방으로 인출하는 종래의 멤스 음향 센서에 비해 패키지의 설계 자유도 및 공간 효율성을 제고할 수 있는 이점을 제공한다.

이와 같이, 다이아프램(110)은 백 플레이트(120)의 상면으로 노출된 제1 접속 패드(141)로부터 연장되는 리드 와이어(미도시 됨)에 의해 상기 외부의 집적 회로와 연결될 수 있다. 결국, 상기 집적 회로는 다이아프램(110)의 가동에 따른 다이아프램(110)과 전극(130) 사이의 가변 커패시턴스를 감지하여 전기 신호(PDM 또는 아날로그 신호)로 변환할 수 있다.

한편, 스트레스 릴리스부(150)는 백 플레이트(120)의 가장자리 부분으로부터 연장되어 상기 기판(160)과 접촉하도록 구성되며, 그 구조적 특징에 따라 백 플레이트(120)에 어느 정도 변형이 발생하더라도 자체 탄성에 의해 스트레스를 릴리스 할 수 있다. 이를 위해 스트레스 릴리스부(150)는 백 플레이트(120)와 동일하거나 그 이하의 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 스트레스 릴리스부(150)는 상기 백 플레이트(120)로부터 하방으로 절곡된 지지벽(151)과, 상기 지지벽(151)으로부터 외측으로 절곡되어 상기 기판(160)과 면접촉하는 플랜지(flange, 153)를 적어도 포함한다. 이와 같이, 백 플레이트(120), 지지벽(151) 및 플랜지(153) 간의 상호 절곡된 구조로 인하여 어느 정도의 탄성을 가짐으로써, 백 플레이트(120)와 기판(160)의 조립 후의 변형에 따라 불가피하기 발생되는 스트레스를 릴리스할 수 있게 된다. 도 3을 참조하면, 앵커(123a, 123b)의 외측으로 다아이프레임(110)이 연장되어 있기는 하지만, 스트레스 릴리스에 방해가 되지 않도록 그 연장된 부분에는 전극이 형성되지 않는 것으로 도시되어 있다.

또한, 상기 백 플레이트(130)의 내표면에는 하방을 향해 돌출된 범프(bump, 125)가 구비될 수 있으며, 이러한 범프(125)에 의해 상기 전극(130)이 관통되는 형태로 끼워질 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 구성을 보여주는 단면도이다.

상기 제2 실시예에서 스트레스 릴리스부(150)는 지지벽(151)과 플랜지(152)와 더불어, 상기 백 플레이트(120)와 상기 지지벽(151) 사이에서 상기 다이아프램(110) 측으로 내향되는 노치(notch, 153)를 더 포함한다. 이러한 노치(153)는 스트레스 릴리스부(150)의 탄성 변형이 보다 용이하게 함으로써 스트레스 릴리스가 보다 잘 일어나게 하는 데에 도움을 준다. 상기 노치(153) 이외의 다른 구성은 제1 실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 구성을 보여주는 단면도이다.

상기 제3 실시예에 따르면, 스트레스 릴리스부(350)는, 상기 백 플레이트(120)의 가장자리로부터 하방으로 절곡된 제1 지지벽(351)과, 상기 제1 지지벽(351)으로부터 외측으로 연장되고 상기 기판(160)과 평행하게 절곡되는 제1 플랜지(352)와, 상기 제1 플랜지(352)로부터 하방으로 절곡된 제2 지지벽(353)과, 상기 제2 지지벽(353)으로부터 외측으로 절곡되고 상기 기판(160)과 면접촉하는 제2 플랜지(354)를 포함한다. 따라서, 제1 실시예에 따른 스트레스 릴리스부(150)가 1회 절곡 구조라면, 제3 실시예에 따른 스트레스 릴리스부(350)는 2회 절곡 구조라고 볼 수 있다. 다만, 이에 한하지 않고 스트레스 릴리스를 위해 3회 이상의 절곡 구조를 사용할 수도 있음은 물론이다. 상기 스트레스 릴리스부(350) 이외의 다른 구성은 제1 실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.

도 6a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 멤스 음향 센서 중에서 백 플레이트를 제거하고 상방에서 바라본 평면도이며, 도 6c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 멤스 음향 센서를 상방에서 바라본 평면도이다.

제4 실시예는 제1 내지 제3 실시예와 달리, 다이아프램(110)이 앵커에 의해 지지되는 구조가 아니라 복수의 탄성 지지부(90: 90a 내지 90d)에 의해 지지되는 구조이다. 따라서, 상기 다이아프램(110)을 탄성 지지하기 위해, 상기 다이아프램(110)이 형성하는 평면 방향으로 상기 다이아프램(110)과 상기 기판(160) 사이에서 양자를 연결하는 탄성 지지부(90)가 구비된다. 이러한 탄성 지지부(90)는 지그재그 폴딩 형상의 멤스(MEMS) 스프링으로 구성될 수 있으나 반드시 이에 한하는 것은 아니다.

기판(160) 상에는 접속 패드(141, 143)가 형성되어 있어서, 각각의 접속 패드(141, 143)가 리드 와이어(147, 149)를 통해 다이아프램(110) 및 백 플레이트(130)에 연결된다. 특히, 탄성 지지부(90)는 다이아프램(110) 진동시 탄성 지지하는 역할에 더하여 다이아프램(110)과 리드 와이어(147)를 전기적으로 연결해주는 역할도 아울러 갖는다. 따라서, 별도의 전기적 연결구조 없이도 다이아프램(110)으로부터 접속 패드(141)까지 전기적으로 연결될 수 있기 때문에, 다이아프램(110)과 백 플레이트(130) 사이의 커패시턴스가 계산될 수 있는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

90, 90a, 90b, 90c, 90d: 탄성 지지부
100, 200, 300, 400: 멤스 음향 센서
110: 다이아프램
111: 연장부
120: 백 플레이트
121: 관통공
123a, 123b: 앵커
125: 범프
130: 전극
141, 143, 145: 접속 패드
147, 149: 리드 와이어
150: 스트레스 릴리스부
151, 351, 353: 지지벽
152, 352, 354: 플랜지
153: 노치
160: 기판
165: 캐비티

Claims

캐비티를 포함하는 기판;
상기 기판 상에서 지지되고 복수의 관통공을 포함하는 백 플레이트;
상기 백 플레이트의 내표면에 형성된 전극;
상기 캐비티 상에 배치되고 외부로부터 상기 캐비티를 통과하여 유입되는 음파에 의해 변형되는 다이아프램;
상기 변형되는 다이아프램을 탄성 지지하며, 상기 다이아프램의 가장자리와 상기 기판 사이를 연결하는 탄성 지지부;
상기 기판 상에 배치되며, 상기 탄성 지지부를 통해 상기 다이아프램과 전기적으로 연결되는 제1 접속 패드;
상기 백 플레이트의 상면으로 노출되어 상기 백플레이트 내표면에 형성된 전극과 전기적으로 접속되는 제2 접속 패드; 및
상기 백 플레이트의 가장자리 부분으로부터 연장되어 상기 기판과 접촉하는 스트레스 릴리스부를 포함하는 멤스 음향 센서로서,
상기 다이아프램은 상기 캐비티 상에 위치하며, 상기 다이아프램이 상기 캐비티 내에 포함되도록 상기 다이아프램의 크기가 상기 캐비티의 크기 보다 작으며,
상기 탄성 지지부는 상기 다이아프램의 가장자리로부터 상기 캐비티를 건너서 상기 기판까지 연결되는 지그재그 폴딩 형상의 멤스 스프링이고,
상기 스트레스 릴리스부는,
상기 백 플레이트로부터 하방으로 절곡된 지지벽;
상기 지지벽으로부터 외측으로 절곡되어 상기 기판과 면접촉하는 플랜지; 및
상기 백 플레이트와 상기 지지벽 사이에서 형성된 노치를 포함하되,
상기 노치는 상기 플랜지의 일부분이 상기 다이아프램 측으로 내향되는 V자형 주름 형상으로 접혀진 구조를 갖는, 멤스 음향 센서.
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제1항에 있어서, 상기 스트레스 릴리스부는,
상기 백 플레이트로부터 하방으로 절곡된 제1 지지벽;
상기 제1 지지벽으로부터 외측으로 연장되고 상기 기판과 평행하게 절곡되는 제1 플랜지;
상기 제1 플랜지로부터 하방으로 절곡된 제2 지지벽; 및
상기 제2 지지벽으로부터 외측으로 절곡되고 상기 기판과 면접촉하는 제2 플랜지를 포함하는, 멤스 음향 센서.
제1항에 있어서,
상기 백 플레이트의 내표면을 항해 돌출된 범프를 더 포함하며,
상기 전극은 상기 범프에 의해 관통되는, 멤스 음향 센서.
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