KR102598958B1 - 멤스 마이크로폰 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 멤스 마이크로폰 패키지는, 음향통로가 관통되어 형성되는 회로기판; 상기 회로기판에 결합되어, 상기 음향통로를 통해 전달된 외부음을 획득하는 멤스 마이크로폰이 수용되도록, 외부와 구별되는 내부공간을 형성하는 케이스; 및 상기 내부공간에 수용되고, 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부를 포함한다.

Description

멤스 마이크로폰 패키지 및 그 제조방법 {MEMS MICROPHONE PACKAGE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 멤스 마이크로폰 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차에 사용되는 멤스 마이크로폰(MEMS microphone)의 진동막은, 대부분 실리콘 계열의 박막으로 이루어져 있다. 진동막은 외부음을 받아 진동함으로써 외부음을 획득하므로, 외부음에 의한 음압(sound pressure)에 직접적으로 노출되어 있다.

차량 도어 개폐시 과도한 압력이 급격하게 발생하여 멤스 마이크로폰의 진동막에 전달되는 경우, 진동막에 균열이 일어나거나 파손될 수 있다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량 도어개폐시 충격으로 파손되는 것이 방지되는 멤스 마이크로폰 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지는, 음향통로가 관통되어 형성되는 회로기판; 상기 회로기판에 결합되어, 상기 음향통로를 통해 전달된 외부음을 획득하는 멤스 마이크로폰이 수용되도록, 외부와 구별되는 내부공간을 형성하는 케이스; 및 상기 내부공간에 수용되고, 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부를 포함하고, 상기 개폐부는, 상기 음향통로에 대해 상대적으로 운동하여 상기 음향통로를 덮거나 상기 음향통로로부터 이탈하는 차단부; 및 상기 차단부를 이동시켜 상기 음향통로를 개폐하는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 음향통로를 중심으로 상기 음향통로가 연장된 방향을가로지르는 방향을 따라 방사형으로 배열된 복수의 구동부재를 포함하고, 상기 차단부는, 상기 복수의 구동부재에 대응되게 마련되되 상기 복수의 구동부재에 각각 연결되는 복수의 차단부재를 포함하고, 상기 복수의 구동부재가 작동함에 따라, 상기 복수의 차단부재가 서로 접촉하도록 모여 상기 음향통로를 덮거나, 상기 복수의 차단부재가 서로 멀어지는 방향으로 이동해 상기 음향통로를 개방한다.
본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지는, 음향통로가 관통되어 형성되는 회로기판; 상기 회로기판에 결합되어, 상기 음향통로를 통해 전달된 외부음을 획득하는 멤스 마이크로폰이 수용되도록, 외부와 구별되는 내부공간을 형성하는 케이스; 상기 내부공간에 수용되고, 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부; 및 상기 개폐부와 전기적으로 연결되어 상기 개폐부의 동작을 제어하고, 상기회로기판과 전기적으로 연결되어 차량 도어의 개폐여부를 포함하는 전기적 신호를 수신하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 차량 도어가 개방되었다는 전기적 신호를 수신할 때, 상기 개폐부가 상기 음향통로를 폐쇄하도록 상기 개폐부를 제어하고, 상기 차량 도어가 폐쇄되었다는 전기적 신호를 수신할 때, 상기 개폐부가 소정의 시간 이후 상기 음향통로를 개방하도록 상기 개폐부를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지는, 회로기판; 상기 회로기판에 결합되고, 관통되어 형성되는 음향통로를 구비하고, 상기 음향통로를 통해 전달된 외부의 음향을 획득하는 멤스 마이크로폰이 수용되도록, 외부와 구별되는 내부공간을 형성하는 케이스; 및 상기 내부공간에 수용되고, 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부를 포함하고, 상기 개폐부는, 상기 음향통로에 대해 상대적으로 운동하여 상기 음향통로를 덮거나 상기 음향통로로부터 이탈하는 차단부; 및 상기 차단부를 이동시켜 상기 음향통로를 개폐하는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 음향통로를 중심으로 상기 음향통로가 연장된 방향을가로지르는 방향을 따라 방사형으로 배열된 복수의 구동부재를 포함하고, 상기 차단부는, 상기 복수의 구동부재에 대응되게 마련되되 상기 복수의 구동부재에 각각 연결되는 복수의 차단부재를 포함하고, 상기 복수의 구동부재가 작동함에 따라, 상기 복수의 차단부재가 서로 접촉하도록 모여 상기 음향통로를 덮거나, 상기 복수의 차단부재가 서로 멀어지는 방향으로 이동해 상기 음향통로를 개방한다.

본 발명의 실시예에 따른, 음향통로가 관통되어 형성되는 회로기판 및 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부를 포함하는 멤스 마이크로폰 패키지 제조방법은, 산화층이 형성된 실리콘 기판 상에 예비압전층과 예비전극층을 형성하는 단계; 상기 예비전극층 상에 예비절연층을 형성하는 단계; 상기 예비절연층 상에 다른 예비압전층과 다른 예비전극층을 형성하는 단계; 상기 실리콘 기판 상에 형성된 계층들을 식각하여, 서로 이격된 복수의 구동부재를 형성하는 단계; 및 상기 실리콘 기판을 하면으로부터 식각하여, 상기 구동부재에 연결된 지지기판과, 상기 지지기판에 의해서 둘러싸이고 상기 구동부재에 연결된 복수의 차단부재를 형성함으로써, 상기 차단부재와 상기 구동부재를 포함하는 개폐부를 형성하는 단계를 포함한다.

이에 따라, 패키지 내부로 높은 음압의 외부음이 유입되지 않아서, 멤스 마이크로폰의 파손이 방지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 음향통로가 개방된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 음향통로가 폐쇄된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 개폐부가 회로기판에 얹어진 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 개폐부가음향통로를 개방하고 있는 상태를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 개폐부가음향통로를 폐쇄하고 있는 상태를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 개폐부를 형성하는 과정을 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)의 음향통로(11)가 개방된 상태를 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)의 음향통로(11)가 폐쇄된 상태를 나타낸 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)는, 회로기판(10), 케이스(20) 및 개폐부(30)를 포함하여, 멤스 마이크로폰(40)에 연결되거나 멤스 마이크로폰(40)을 내부에 수용하며, 제어부(50)를 더 포함할 수 있다. 이러한 멤스 마이크로폰 패키지(1)는 멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용해서 형성될 수 있다. 멤스 기술은, 마이크로머시닝을 이용한 반도체 가공기술로, 초소형의 센서, 액추에이터와 같은 전기기계적 구조물을 제작하는 기술이다. 또한 멤스 마이크로폰 패키지(1)는, 표면실장기술(SMT : Surface Mount Technology)을 이용해 생성될 수 있다.

멤스 마이크로폰(40)

멤스 마이크로폰(40)은 유입된 외부음을 획득하는 구성요소이다. 멤스 마이크로폰(40)은 외부음의 음파를 진동으로 변환하고, 해당 진동으로부터 외부음에 대응되는 전기적 신호를 생성할 수 있다.

멤스 마이크로폰(40)은 마이크로폰 본체(41), 진동판(43)(diaphragm) 및 백플레이트(42)(back plate)를 포함할 수 있다. 마이크로폰 본체(41)는 진동판(43) 및 지연판을 기 설정된 개소에 위치시키는 구성요소로, 진동판(43) 및 백플레이트(42)가 다른 구성요소와 접촉하여 방해받지 않도록 한다. 외부음이 유입되어 진동판(43)과 만나면, 마이크로폰 본체(41)와 연결되지 않은 진동판(43)의 중심 부위가 진동한다. 진동판(43)과 백플레이트(42)가 서로 이격되어 있으므로, 백플레이트(42)와 진동하는 진동판(43)의 관계에 의해 커패시턴스(capacitance)의 변화가 생긴다. 따라서 진동판(43)의 진동으로부터 이에 대응되는 전기적 신호를 멤스 마이크로폰(40)이 생성한다. 음압에 따라 진동판(43)이 진동하는 진폭과 진동수가 달라지므로, 전기적 신호가 포함하고 있는 정보도 달라진다.

멤스 마이크로폰(40)은 도시된 것과 같이, 개폐부(30)에 안착될 수 있다. 구체적으로, 마이크로폰 본체(41)는, 개폐부(30)의 구동부(32)나 차단부(31)가 아닌 지지기판(33)의 상면에 안착될 수 있다. 구동부(32)는 신축하며, 차단부(31)는 이동하기 때문에, 멤스 마이크로폰(40)이 전체 패키지에 대해 개폐부(30)의 작동과 무관하게 일정한 위치에 배치되기 위해서는, 지지기판(33)에 연결된다.

회로기판(10)

회로기판(10)은 음향통로(11)가 관통되어 형성되는 구성요소이다. 회로기판(10)은 인쇄회로기판(10), 세라믹 기판, 반도체 기판일 수 있다. 회로기판(10) 상에 회로를 따라 그려진 도전체층이 형성될 수 있다. 회로기판(10)은 음향통로(11)를 구비한 층들이 적층되어 형성될 수 있으나 그 형성방법은 이에 제한되지 않는다.

회로기판(10)에는 음향통로(11)가 관통되어 형성된다. 음향통로(11)를 통해서, 외부음이 통과한다. 음향통로(11)를 통해, 외부로부터 후술할 케이스(20)에 의해서 만들어지는 내부공간(21)으로 외부음이 유입된다.

회로기판(10)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)를 구성하는 다른 구성요소들이 안착되어 전기적으로 연결될 수 있다.

케이스(20)

케이스(20)는 회로기판(10)에 결합되어, 내부공간(21)을 형성하는 구성요소이다. 케이스(20)는 금속 재질로 형성되어 단일층으로 형성되는 캔(can)타입일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

케이스(20)는 음향통로(11)를 통해 전달된 외부음을 획득하는 멤스 마이크로폰(40)이 수용되도록, 외부와 구별되는 내부공간(21)을 회로기판(10)과 함께 형성한다. 즉 내부공간(21)은 회로기판(10)과 케이스(20)에 의해서 둘러싸인 영역이다.

케이스(20)에 의해 형성된 내부공간(21)은, 멤스 마이크로폰(40)의 진동판(43)의 진동시 발생된 공기의 순환을 위한 공간인 백챔버(back chamber)로 사용될 수 있다. 백챔버는 음향저항(acoustic resistance)를 방지하기 위해 구비된다.

개폐부(30)

개폐부(30)는 음향통로(11)를 개방하거나 폐쇄하는 구성요소이다. 개폐부(30)는 내부공간(21)에 수용되어, 외부에서가 아닌 내부에서 선택적으로 음향통로(11)를 개폐한다. 개폐부(30)는 회로기판(10)상에 위치하되, 음향통로(11)와 인접한 영역에서 회로기판(10)과 연결된다.

개페부는 차단부(31)와 구동부(32)를 포함할 수 있다. 또한 개폐부(30)는 지지기판(33)을 더 포함할 수 있다. 차단부(31)와 구동부(32)가 서로 연결되고, 구동부(32)가 지지기판(33)에 연결되며, 지지기판(33)이 회로기판(10)에 연결되는 식으로 지지기판(33)에 개폐부(30)가 연결될 수 있다.

차단부(31)는 음향통로(11)에 대해 상대적으로 운동하여 음향통로(11)를 덮거나 음향통로(11)로부터 이탈하는 구성요소이다. 차단부(31)가 음향통로(11)를 차단함으로써, 강한 음압을 가지는 외부음이 유입되어 진동판(43)을 파손하는 것을 막을 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)의 개폐부(30)가 회로기판(10)에 얹어진 상태를 도시한 단면도이다. 차단부(31)는 복수의 차단부재(311, 312, 313, 314)를 포함할 수 있다. 따라서 복수의 차단부재(311, 312, 313, 314)가 서로 모이는 방향으로 이동해 음향통로(11)를 덮어 외부음이 음향통로(11)를 통해 내부공간(21)으로 들어오는 것을 막을 수 있고, 복수의 차단부재(311, 312, 313, 314)가 서로 멀어지는 방향으로 이동해 음향통로(11)로부터 이탈하여, 음향통로(11)가 개방돼 음향통로(11)를 통해 외부음이 내부공간(21)으로 들어올 수 있다.

구동부(32)는 차단부(31)를 이동시켜 음향통로(11)를 개폐하는 구성요소이다. 구동부(32)는 복수의 구동부재(321, 322, 323, 324)를 포함할 수 있는데, 각 구동부재(321, 322, 323, 324)는, 전류가 가해지면 신축하는 2개의 압전소자를, 전극층(3203)을 중심으로 대칭되게 구비하는 압전 구동부재를 포함할 수 있다. 압전 구동부재는, 압전소자(piezoelectric element)를 이용한 구동장치로, 압전소자로 구성된 압전층(3201), 전극층(3203) 및 절연층(3202)을 적층하여 형성된다. 압전층(3201)의 상하면이 전극층(3203)에 의해 코팅되고, 전극층(3203)이 코팅된 한 쌍의 압전층(3201) 사이에 절연층(3202)이 위치한다. 압전층(3201)을 절연층(3202)을 사이에 두고 대칭되게 배치한 상태에서, 내측에 위치한 전극층(3203)들에 일 극성의 전압을 가하고, 외측에 위치한 전극층(3203)들에 상기 일 극성과 반대되는 극성의 전압을 가해서, 압전소자 전체가 길이방향을 따라 늘어나거나 압축될 수 있다.

복수의 구동부재(321, 322, 323, 324)는 음향통로(11)를 중심으로 음향통로(11)가 연장된 방향을 가로지르는 방향을 따라 방사형으로 배열될 수 있다. 차단부(31)가 포함하는 복수의 차단부재(311, 312, 313, 314)는, 복수의 구동부재(321, 322, 323, 324)에 대응되게 마련되어, 복수의 구동부재(321, 322, 323, 324)에 각각 연결된다. 각 구동부재(321, 322, 323, 324)의, 음향통로(11)와 인접한 일단(3204)은, 대응되는 차단부재(311, 312, 313, 314)에 연결된다. 각 구동부재(321, 322, 323, 324)의 일단(3204)이 아닌 다른 일부 영역(3205)은, 후술할 지지기판(33)에 연결된다.

구동부재(321, 322, 323, 324)가 전기가 가해짐에 따라 신축함으로써, 차단부재(311, 312, 313, 314)가 지지기판(33)에 대해 상대적으로 움직인다. 복수의 구동부재(321, 322, 323, 324)가 작동함에 따라, 복수의 차단부재(311, 312, 313, 314)가 서로 접촉하도록 모여 음향통로(11)를 덮거나, 복수의 차단부재(311, 312, 313, 314)가 서로 멀어지는 방향으로 이동해 음향통로(11)를 개방한다.

지지기판(33)은 구동부(32) 및 차단부(31)를 회로기판(10)과 연결시키는 구성요소로, 실리콘 기판(도 8의 301)으로부터 형성될 수 있다. 지지기판(33)은 회로기판(10)에 안착되어, 회로기판(10)에 대해 상대적인 움직임을 가지지 않고, 지지기판(33)의 상면에 구동부(32)가 안착되어, 차단부(31)가 회로기판(10)에 대해 상대적인 움직임을 가질 수 있도록 마련된다.

지지기판(33)에는, 음향통로(11)와 케이스(20)의 내부공간(21)에 연통되는 지지통로(34)가 관통되어 형성된다. 따라서 외부음은 외부로부터 음향통로(11)를 거친 뒤 지지통로(34)를 거쳐 멤스 마이크로폰(40)의 진동판(43)을 진동시킨다.

차단부(31)는 지지통로(34)에 배치된다. 차단부재(311, 312, 313, 314)는 지지통로(34)에 배치되되 지지통로(34)를 구성하는 지지기판(33)의 내측면에 접촉할 수도 있고, 상기 지지기판(33)의 내측면으로부터 경방향 내측으로 이격되어 배치될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 차단부재(311, 312, 313, 314)가 지지기판(33)의 내측면으로부터 소정의 간격만큼 이격되어 배치된다.

외부음이 유입되는 방향에 수직한 평면으로 지지통로(34)를 자른 단면은, 음향통로(11)를 동일한 평면으로 자른 단면을 포함할 수 있도록 형성될 수 있다. 따라서 지지통로(34)의 단면적이 음향통로(11)의 단면적보다 클 수 있다. 이렇게 지지통로(34)가 형성됨에 따라, 차단부재(311, 312, 313, 314)가 지지통로(34) 내에서 외부음이 유입되는 방향을 가로지르는 방향으로 움직여 음향통로(11)를 개방하거나 폐쇄할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)의 개폐부(30)가 음향통로(11)를 개방하고 있는 상태를 나타낸 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)의 개폐부(30)가 음향통로(11)를 폐쇄하고 있는 상태를 나타낸 평면도이다.

도 4와 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)의 차단부(31)가 음향통로(11)를 개폐하는 상황을 설명한다. 도 4는 도 1에 대응되며, 도 5는 도 2에 대응된다.

도면을 참조하면, 차단부재(311, 312, 313, 314)는 4개로 구성될 수 있다. 그러나 차단부재(311, 312, 313, 314)의 개수는 이에 제한되지 않는다. 차단부재(311, 312, 313, 314)의 형상은 하나의 원기둥을 차단부재(311, 312, 313, 314)의 개수로 균일하게 나눈 입체의 형상일 수 있다. 일 예로, 차단부재(311, 312, 313, 314)가 4개로 구성될 때, 각 차단부재(311, 312, 313, 314)는 사분원기둥의 형상을 가질 수 있다. 따라서 각 차단부재(311, 312, 313, 314)가 인접한 차단부재(311, 312, 313, 314)들과 서로 접촉하도록 모일 때, 다른 차단부재(311, 312, 313, 314)들과 함께 완성된 원기둥을 형성할 수 있다.

차단부재(311, 312, 313, 314)가 모여 형성되는 차단부(31)의 형상은 본 발명의 일 실시예에서는 원기둥으로 표현하였으나, 음향통로(11)를 덮을 수 있는 형상이라면 원기둥이 아닌 다른 입체의 형상일 수도 있다. 다만 각 차단부재(311, 312, 313, 314)가 모여서 서로 접촉할 때, 각자가 접촉하는 면의 형상이 서로 상응하게 형성되어, 간극이 생기지 않도록 각 차단부재(311, 312, 313, 314)가 형성된다.

구동부재(321, 322, 323, 324)는, 전류가 가해질 때, 구동부재(321, 322, 323, 324)가 연장된 방향인 길이방향을 따라서 신축함으로써, 길이방향을 따라 차단부재(311, 312, 313, 314)를 이동시킨다. 구동부재(321, 322, 323, 324)가 음향통로(11)를 중심으로 방사형으로 배열되므로, 구동부재(321, 322, 323, 324)가 신축할 때, 차단부재(311, 312, 313, 314)는 경방향을 따라 외측 또는 내측으로 이동한다. 도 4에서는 구동부재(321, 322, 323, 324)가 압축되어 차단부재(311, 312, 313, 314)가 서로 이격됨에 따라 음향통로(11)가 개방된 상황을, 도 5에서는 구동부재(321, 322, 323, 324)가 인장되어 차단부재(311, 312, 313, 314)가 서로 접촉해 음향통로(11)를 덮고 폐쇄한 상황을 도시하였다.

제어부(50)

다시 도 1 및 도 2를 참조하여 제어부(50)에 대해 설명한다. 제어부(50)는 개폐부(30)와 전기적으로 연결되어 개폐부(30)의 동작을 제어하는 구성요소이다. 또한 제어부(50)는 회로기판(10)과 전기적으로 연결되어, 차량 도어의 개폐여부를 포함하는 전기적 신호를 수신한다. 따라서 제어부(50)는 수신한 차량 도어의 개폐여부에 관련한 전기적 신호를 기초로 해서, 개폐부(30)에 전력을 인가하는 방식으로 개폐부(30)의 동작을 제어한다.

구체적으로, 제어부(50)는, 차량 도어가 개방되었다는 전기적 신호를 수신할 때, 개폐부(30)가 음향통로(11)를 폐쇄하도록 개폐부(30)를 제어할 수 있다. 따라서 도 1 및 도 4의 상태에서, 도 2 및 도 5의 상태가 된다. 반대로, 차량 도어가 폐쇄되었다는 전기적 신호를 제어부(50)가 수신할 때, 개폐부(30)가 소정의 시간 이후 음향통로(11)를 개방하도록 개폐부(30)를 제어할 수 있다. 따라서 도 2 및 도 5의 상태에서, 도 1 및 도 4의 상태가 된다. 이러한 조건에 따라 제어부(50)가 개폐부(30)를 제어함으로써, 차량 도어가 열린 상태에서 외부 요인에 의해 발생한 강력한 외부음이나, 차량 도어가 열렸다가 닫히는 순간 발생하는 강력한 외부음에 의해 진동판(43)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

제어부(50)는 논리적 연산이 가능해야 한다. 따라서 CPU(Central Processing Unit), FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등이 제어부(50)로 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

제어부(50)는 증폭기의 역할을 수행할 수도 있다. 증폭기는 멤스 마이크로폰(40)에서 생산된 전기적 신호를 전달받아 증폭하는 장치이다. 증폭된 전기적 신호를 회로기판(10) 또는 통신모듈을 통해서 멤스 마이크로폰 패키지(1)의 외부로 전달한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)를 구성하는 구성요소들은, 도전체인 금속 와이어(60)를 이용해 와이어 본딩(wire bonding) 방식으로 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 그러나 각 구성요소를 전기적으로 연결하는 방식은 이에 제한되지 않는다.

다른 실시예

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(2)를 나타낸 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(2)는, 회로기판(71)이 아닌 케이스(72)에 형성된 음향통로(722)를 가진다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로기판(71)을 관통하는 개구는 형성되지 않으며, 케이스(72)의 일측면에 음향통로(722)가 관통되어 형성된다.

개폐부(73)는 음향통로(722)를 선택적으로 개폐해야 하므로, 내부공간(721)에 수용되되 케이스(72)에 연결된다. 개폐부(73)는 음향통로(722)와 인접한 영역에 연결되어, 제어부(75)의 제어에 따라 음향통로(722)를 개방하거나 폐쇄할 수 있다.

멤스 마이크로폰(74)은 본 발명의 일 실시예와 같이 개폐부(73)에 안착될 수도 있으나, 도시된 것과 같이 회로기판(71)에 안착될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(2)를 구성하는 다른 구성요소들은, 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)가 포함하는 구성요소들과 상응하므로, 다른 구성요소에 대한 설명 및 개폐부의 작동에 대한 설명은 본 발명의 일 실시예에 따른 설명에 갈음한다.

또 다른 실시예

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(3)를 나타낸 단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(3)의 멤스 마이크로폰(84)은, 개폐부(83)에 안착되지 않고, 회로기판(81)에 직접 안착되어 연결된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(3)를 구성하는 다른 구성요소들은, 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1)가 포함하는 구성요소들과 상응하므로, 다른 구성요소에 대한 설명 및 개폐부의 작동에 대한 설명은 본 발명의 일 실시예에 따른 설명에 갈음한다.

개폐부(30) 형성 방법

도 8 내지 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지(1, 2, 3)의 개폐부(30, 73, 83)를 형성하는 과정을 도시한 단면도이다. 여기서 도면을 이용해 설명되는 구동부(32)의 구동부재(321, 322, 323, 324)는, 압전 구동부재를 포함한다. 실시예들의 개폐부(30, 73, 83) 중 대표적으로 일 실시예의 개폐부(30)를 예시로 들어 설명한다.

도 8과 같이 실리콘 기판(301)이 마련된다. 실리콘 기판(301)의 상면을 산화시켜 상면에 산화층(302)을 형성한다.

도 9와 같이, 도 8의 실리콘 기판(301)의 산화층(302) 상에 예비압전층(303)과 예비전극층(304)을 형성한다. 산화층(302) 상에 예비전극층(304)이 형성되고, 예비전극층(304) 상에 예비압전층(303)이 형성되고, 다시 예비압전층(303) 상에 예비전극층(304)이 형성된다. 따라서 예비압전층(303)의 상하면에 예비전극층(304)이 형성된 형태가 된다.

도 10과 같이, 도 9의 예비전극층(304) 상에 예비절연층(305)을 형성한다.

도 11과 같이, 도 10의 예비절연층(305) 상에, 도 9에서 형성한 예비전극층(304) 및 예비압전층(303)과 같은 구성의, 다른 예비전극층(307) 및 다른 예비압전층(306)으로 구성된 계층을 형성한다.

도 12와 같이, 도 11에서 형성된 계층 상에 원하는 구동부재(도 3의 321, 322, 323, 324)의 형태로, 원하는 구동부재(321, 322, 323, 324)의 위치에 마스크(308)를 씌운다.

도 13과 같이, 도 12에서 형성한 실리콘 기판(301) 상에 형성된 계층들을 식각하여, 서로 이격된 복수의 구동부재(321, 322, 323, 324)를 형성한다. 마스킹 작업을 도 12의 단계에서 실시하므로, 마스크(308)가 씌워지지 않은 부분의 계층이 전부 식각되어, 원하는 형상 및 위치의 구동부재(321, 322, 323, 324)를 가지는 구동부(32)가 형성된다.

도 14와 같이, 도 13의 실리콘 기판(301)의 하면에, 원하는 차단부재(311, 312, 313, 314)의 형태로, 원하는 차단부재(311, 312, 313, 314)의 위치에 마스크(309)를 씌운다.

도 15와 같이, 도 14에서 마스킹된 실리콘 기판(301)을 하면으로부터 식각한다. 마스킹된 실리콘 기판(301)을 하방으로부터 상방으로 식각함으로써, 구동부재(321, 322, 323, 324)에 연결된 지지기판(33)과, 지지기판(33)에 의해서 둘러싸이고 구동부재(321, 322, 323, 324)에 연결된 복수의 차단부재(311, 312, 313, 314)와, 복수의 차단부재(311, 312, 313, 314)를 수용하는 지지통로(34)가 형성된다. 따라서, 차단부(31), 구동부(32) 및 지지기판(33)을 포함하는 개폐부(30)가 형성된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 2, 3 : 멤스 마이크로폰 패키지 10, 71, 81 : 회로기판
11, 722 : 음향통로 20, 72 : 케이스
21, 721 : 내부공간 30, 73, 83 : 개폐부
31 : 차단부 32 : 구동부
33 : 지지기판 34 : 지지통로
40 : 멤스 마이크로폰 41 : 마이크로폰 본체
42 : 백플레이트 43 : 진동판
50 : 제어부 60 : 금속 와이어
301 : 실리콘 기판 302 : 산화층
303, 306 : 예비압전층 304, 307 : 예비전극층
305 : 예비절연층 308, 309 : 마스크
311, 312, 313, 314 : 차단부재 321, 322, 323, 324 : 구동부재
3201 : 압전층 3202 : 절연층
3203 : 전극층

Claims (11)

1. 음향통로가 관통되어 형성되는 회로기판;
   상기 회로기판에 결합되어, 상기 음향통로를 통해 전달된 외부음을 획득하는 멤스 마이크로폰이 수용되도록, 외부와 구별되는 내부공간을 형성하는 케이스; 및
   상기 내부공간에 수용되고, 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부를 포함하고,
   상기 개폐부는,
   상기 음향통로에 대해 상대적으로 운동하여 상기 음향통로를 덮거나 상기 음향통로로부터 이탈하는 차단부; 및
   상기 차단부를 이동시켜 상기 음향통로를 개폐하는 구동부를 포함하고,
   상기 구동부는, 상기 음향통로를 중심으로 상기 음향통로가 연장된 방향을가로지르는 방향을 따라 방사형으로 배열된 복수의 구동부재를 포함하고,
   상기 차단부는, 상기 복수의 구동부재에 대응되게 마련되되 상기 복수의 구동부재에 각각 연결되는 복수의 차단부재를 포함하고,
   상기 복수의 구동부재가 작동함에 따라, 상기 복수의 차단부재가 서로 접촉하도록 모여 상기 음향통로를 덮거나, 상기 복수의 차단부재가 서로 멀어지는 방향으로 이동해 상기 음향통로를 개방하는, 멤스 마이크로폰 패키지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동부재는, 전류가 가해질 때, 상기 구동부재가 연장된 방향인 길이방향을 따라서 신축함으로써, 상기 길이방향을 따라 상기 차단부재를 이동시키는, 멤스 마이크로폰 패키지.
5. 제4항에 있어서,
   상기 구동부재는, 전류가 가해지면 신축하는 2개의 압전소자를, 전극층을 중심으로 대칭되게 구비하는 압전 구동부재를 포함하는, 멤스 마이크로폰 패키지.
6. 제1항에 있어서,
   상기 차단부재는 4개로 구성되고,
   각각의 상기 차단부재는, 사분원기둥의 형상을 가짐으로써, 인접한 차단부재들과 서로 접촉하도록 모일 때, 다른 차단부재들과 함께 완성된 원기둥을 형성하는, 멤스 마이크로폰 패키지.
7. 제1항에 있어서,
   상기 음향통로와 인접한 상기 구동부재의 일단은, 대응되는 차단부재에 연결되고,
   상기 구동부재의 일단이 아닌 다른 일부 영역은, 상기 회로기판에 연결된지지기판에 연결되는, 멤스 마이크로폰 패키지.
8. 제7항에 있어서,
   상기 지지기판에는, 상기 음향통로와 상기 케이스의 내부공간에 연통되는 지지통로가 형성되고,
   상기 차단부재는 상기 지지통로에 배치되는, 멤스 마이크로폰 패키지.
9. 음향통로가 관통되어 형성되는 회로기판;
   상기 회로기판에 결합되어, 상기 음향통로를 통해 전달된 외부음을 획득하는 멤스 마이크로폰이 수용되도록, 외부와 구별되는 내부공간을 형성하는 케이스;
   상기 내부공간에 수용되고, 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부; 및
   상기 개폐부와 전기적으로 연결되어 상기 개폐부의 동작을 제어하고, 상기회로기판과 전기적으로 연결되어 차량 도어의 개폐여부를 포함하는 전기적 신호를 수신하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 차량 도어가 개방되었다는 전기적 신호를 수신할 때, 상기 개폐부가 상기 음향통로를 폐쇄하도록 상기 개폐부를 제어하고,
   상기 차량 도어가 폐쇄되었다는 전기적 신호를 수신할 때, 상기 개폐부가 소정의 시간 이후 상기 음향통로를 개방하도록 상기 개폐부를 제어하는, 멤스 마이크로폰 패키지.
10. 회로기판;
    상기 회로기판에 결합되고, 관통되어 형성되는 음향통로를 구비하고, 상기 음향통로를 통해 전달된 외부의 음향을 획득하는 멤스 마이크로폰이 수용되도록, 외부와 구별되는 내부공간을 형성하는 케이스; 및
    상기 내부공간에 수용되고, 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부를 포함하고,
    상기 개폐부는,
    상기 음향통로에 대해 상대적으로 운동하여 상기 음향통로를 덮거나 상기 음향통로로부터 이탈하는 차단부; 및
    상기 차단부를 이동시켜 상기 음향통로를 개폐하는 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는, 상기 음향통로를 중심으로 상기 음향통로가 연장된 방향을가로지르는 방향을 따라 방사형으로 배열된 복수의 구동부재를 포함하고,
    상기 차단부는, 상기 복수의 구동부재에 대응되게 마련되되 상기 복수의 구동부재에 각각 연결되는 복수의 차단부재를 포함하고,
    상기 복수의 구동부재가 작동함에 따라, 상기 복수의 차단부재가 서로 접촉하도록 모여 상기 음향통로를 덮거나, 상기 복수의 차단부재가 서로 멀어지는 방향으로 이동해 상기 음향통로를 개방하는, 멤스 마이크로폰 패키지.
11. 음향통로가 관통되어 형성되는 회로기판 및 선택적으로 상기 음향통로를 개폐하는 개폐부를 포함하는 멤스 마이크로폰 패키지 제조방법에 있어서,
    산화층이 형성된 실리콘 기판 상에 예비압전층과 예비전극층을 형성하는 단계;
    상기 예비전극층 상에 예비절연층을 형성하는 단계;
    상기 예비절연층 상에 다른 예비압전층과 다른 예비전극층을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 기판 상에 형성된 계층들을 식각하여, 서로 이격된 복수의 구동부재를 형성하는 단계; 및
    상기 실리콘 기판을 하면으로부터 식각하여, 상기 구동부재에 연결된 지지기판과, 상기 지지기판에 의해서 둘러싸이고 상기 구동부재에 연결된 복수의 차단부재를 형성함으로써, 상기 차단부재와 상기 구동부재를 포함하는 개폐부를 형성하는 단계를 포함하는, 멤스 마이크로폰 패키지 제조방법.
    

Images