KR20010094445A

KR20010094445A - Semiconductor electric condensor microphone assembly

Info

Publication number: KR20010094445A
Application number: KR1020000016689A
Authority: KR
Inventors: 김상순
Original assignee: 김상순; (주)비에이텔레콤
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-11-01

Abstract

PURPOSE: A semiconductor electric condenser microphone assembly is provided to reduce the number of components by installing a semiconductor chip on a printed circuit board. CONSTITUTION: A vibration plate(20) is vibrated by a sound wave. An electric layer(14) is located at a predetermined distance from the vibration plate(20). A semiconductor chip(12) is connected with the electric layer(14) in order to increase a change of capacitance of a condenser by vibration of the vibration plate(20). An FET circuit is patterned in an inside of the semiconductor chip(12) in order to perform an impedance transform. The semiconductor chip(12) is installed on an upper portion of a printed circuit board(10). The electric layer(14) is formed on a bottom face of the printed circuit board(10) by using an electric plating method. A power electrode(12a) and an output electrode(12b) of the FET circuit are formed on the upper portion of the printed circuit board(10). A gate electrode(12c) is connected electrically with the electric layer(14). A plating layer(16) is formed around an edge of the bottom face of the printed circuit board(10). An interval(18) is formed between the plating layer(16) and the electric layer(14). A spacer ring(22) is formed around an edge of a bottom face of the vibration plate(20). The printed circuit board(10) and the vibration plate(20) are fixed by a case(30).

Description

Semiconductor Electric Condenser Microphone Assembly {SEMICONDUCTOR ELECTRIC CONDENSOR MICROPHONE ASSEMBLY}

본 발명은 휴대전화 등 소형 음향기기에 장착되는 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄회로기판상에 베어칩 상태의 반도체 칩을 탑재하여 구성 부품 수를 줄이고 전체 부피를 소형화한 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰 조립체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor electric condenser microphone mounted in a small acoustic device such as a mobile phone. More specifically, a semiconductor electric chip having a bare chip state mounted on a printed circuit board reduces the number of components and has a smaller overall volume. A condenser microphone assembly.

일반적으로 음성을 인식해야하는 음향기기 내부에는 마이크가 내장되어 있으며, 최근들어 사용범위가 확대되고 있는 휴대전화에도 사용자의 음성을 전기적인 신호로 변환하기 위한 마이크가 내장되어 있다. 휴대전화는 사용자의 휴대성을 극대화시키기 위해 경박단소(輕薄短小)를 이루기 위한 개별 부품의 소형화 및 고밀도화에 대한 기술적인 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.In general, a microphone is built into an audio device that needs to recognize a voice, and a mobile phone, which is recently expanding its use range, has a microphone for converting a user's voice into an electrical signal. In order to maximize the user's portability, the mobile phone has been steadily developed for the miniaturization and densification of individual components to achieve light and small size.

이러한 추세에 따라 휴대전화에 탑재되는 마이크에 있어서도 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰이 적용되고 있다.With this trend, semiconductor electric condenser microphones are applied to microphones mounted in mobile phones.

도 1 은 종래의 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰의 일예를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing an example of a conventional semiconductor electric condenser microphone.

도시된 바와 같이, 종래의 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰은 음파의 전달에 의해 진동하는 진동판(1)과, 이 진동판(1)과 일정 간격을 유지한 채 서로 대면할 수 있도록 일렉트릭 막(2)을 설치하여 콘덴서를 구성한다. 한편, 진동판(1)의 진동에 의해 콘덴서의 정전용량이 변화되는 것을 증폭하기 위한 반도체 칩(3)이 일렉트릭 막(2)에 전기적으로 연결되어 있다. 휴대전화에 탑재되는 마이크로 폰에는 임피던스 변환을 위한 FET 소자가 주로 사용되고 있다.As shown in the drawing, the conventional semiconductor electric condenser microphone is provided with a diaphragm 1 vibrating by the transmission of sound waves, and an electric membrane 2 so as to face each other with a constant distance from the diaphragm 1. Configure the capacitor. On the other hand, the semiconductor chip 3 for amplifying that the capacitance of the capacitor changes due to the vibration of the diaphragm 1 is electrically connected to the electric film 2. In a microphone mounted in a mobile phone, an FET device for impedance conversion is mainly used.

이를 좀 더 자세히 설명하면, 원통형상의 케이스(4)의 밑면은 음파를 받아들일 수 있도록 원형홀(5)이 형성되어 있다. 케이스(4) 내부에는 진동판(1)이 케이스(4)의 밑면과 일정간격을 유지하기 위한 스페이서 링(6)을 매개로 설치되어 있다.To explain this in more detail, the bottom surface of the cylindrical case 4 is formed with a circular hole 5 to receive sound waves. Inside the case 4, a diaphragm 1 is provided via a spacer ring 6 for maintaining a constant distance from the bottom of the case 4.

일렉트릭 막(2)은 수지재질의 사출물(2a) 저면에 인서트되어 있다. 따라서, 일렉트릭 막(2)은 사출물(2a)과 함께 진동판(1) 상부에 설치되며, 진동판(1)과 일렉트릭 막(2) 사이의 간격 유지를 위해 별도의 스페이서 링(6)이 개재된다.The electric film 2 is inserted in the bottom face of the injection molded material 2a of resin material. Accordingly, the electric membrane 2 is installed on the diaphragm 1 together with the injection molding 2a, and a separate spacer ring 6 is interposed to maintain the gap between the diaphragm 1 and the electric membrane 2.

일렉트릭 막(2)과 전기적으로 연결되는 FET 반도체 칩(3)은 팩키징된 상태의 소자로 인쇄회로기판(7)의 저면에 솔더링되어 사출물(2a) 위에 설치된다. 이때, FET 반도체 칩(3)의 게이트 전극은 일렉트릭 막(2) 상면과 접하도록 한다.The FET semiconductor chip 3 electrically connected to the electric film 2 is a packaged device and is soldered to the bottom surface of the printed circuit board 7 and installed on the injection molded product 2a. At this time, the gate electrode of the FET semiconductor chip 3 is in contact with the upper surface of the electric film (2).

그런데 이와 같은 구조로 이루어진 종래의 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰은 팩키징된 상태의 FET 반도체 칩(3)이 사용되기 때문에 부피가 증가하는 단점이 있으며, 진동판(1)과 일렉트릭 막(3)의 간격 유지를 위해 다수의 스페이서 링(6) 및 사출물(2a) 등이 사용되므로 구성부품수가 증가하는 단점이 있었다.However, the conventional semiconductor electric condenser microphone having such a structure has a disadvantage in that the volume increases because the FET semiconductor chip 3 in a packaged state is used, and to maintain the gap between the diaphragm 1 and the electric film 3. Since a large number of spacer rings 6 and injection moldings 2a and the like are used, there is a disadvantage in that the number of components increases.

특히, 종래의 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰은 급속하게 소형화되고 있는 휴대전화의 전체 부피 축소에 걸림돌이 되는 문제로 작용하고 있다.In particular, the conventional semiconductor electric condenser microphone acts as a problem that reduces the overall volume of the mobile phone which is rapidly miniaturized.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰의 구성부품수를 축소하여 소형화 및 전체 부피를 줄일 수 있는 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor electric condenser microphone assembly capable of miniaturizing and reducing the total volume by reducing the number of components of the semiconductor electric condenser microphone.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰 조립체에 있어서, 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판 상에 베어칩 상태로 탑재되는 반도체 칩과, 인쇄회로기판 저면에 형성되는 일렉트릭 막과, 인쇄회로기판 가장자리 둘레를 따라 형성되는 스페이서와, 이 일렉트릭 막과 소정간격을 유지한 채 대면하도록 설치되는 진동판과, 이 인쇄회로기판 및 진동판을 결합시키는 케이스로 구성된 것을 특징으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a printed circuit board, a semiconductor chip mounted in a bare chip state on a printed circuit board, an electric film formed on a bottom surface of a printed circuit board, and a printed circuit board. And a spacer formed along the edge of the circuit board, the diaphragm provided to face the electric film at a predetermined interval, and a case for coupling the printed circuit board and the vibrating plate.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

도 1 은 종래의 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰의 일예를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional semiconductor electric condenser microphone;

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰의 일예를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor electric condenser microphone according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립체를 도시한 절개 사시도이다.3 is a cutaway perspective view illustrating a printed circuit board assembly according to the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시에에 따른 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰의 일예를 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view showing one example of a semiconductor electric condenser microphone according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 ; 인쇄회로기판 12 ; 반도체 칩10; Printed circuit board 12; Semiconductor chip

14 ; 일렉트릭 막 16 ; 도금층(스페이서)14; Electric film 16; Plating layer (spacer)

18 ; 골 20 ; 진동판18; Goal 20; tympanum

22 ; 스페이서 링 24 ; 홈22; Spacer ring 24; home

30 ; 케이스 32 ; 원형홀30; Case 32; Rotunda

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰 조립체를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 조립체를 도시한 절개 사시도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor electric condenser microphone assembly according to the present invention, and FIG. 3 is a cutaway perspective view of the printed circuit board assembly according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰 조립체는 패키징시키지 않은 베어 칩 상태의 반도체 칩(12)이 인쇄회로기판(10) 상에 부착되므로 사용되는 반도체 칩(12)의 부피 축소로 인한 전체 부피를 대폭적으로 소형화할 수 있다.As shown, the semiconductor electric condenser microphone assembly according to the preferred embodiment of the present invention is a semiconductor chip 12 in a bare chip state, which is not packaged, is attached to the printed circuit board 10 of the semiconductor chip 12 used. The overall volume due to the volume reduction can be greatly miniaturized.

또한, 일렉트릭 막(14)이 별도의 사출물에 인서트되지 않고 인쇄회로기판(10)의 저면에 증착되므로 사출물의 생략으로 인한 전체 부피를 대폭적으로 소형화할 수 있다.In addition, since the electric film 14 is deposited on the bottom surface of the printed circuit board 10 without being inserted into a separate injection molding, it is possible to significantly reduce the total volume due to the omission of the injection molding.

또한, 인쇄회로기판(10) 가장자리 둘레에 간격 유지를 위한 스페이서(16)를 일체로 형성하여 진동판(20)과 일렉트릭 막(14) 사이의 간격유지를 위한 스페이서 링의 사용개수를 줄여 전체 부피를 줄일 수 있다.In addition, the spacer 16 for maintaining the gap is integrally formed around the edge of the printed circuit board 10 to reduce the total number of spacer rings for maintaining the gap between the diaphragm 20 and the electric film 14 to reduce the total volume. Can be reduced.

이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰은 음파에 의해 진동하는 진동판(20)과, 이 진동판(20)과 일정 간격을 유지한 채 서로 대면할 수 있도록 설치되는 일렉트릭 막(14)을 구성하여 콘덴서를 이루도록 한다.As shown in FIG. 2, a semiconductor electric condenser microphone according to a preferred embodiment of the present invention is installed to face each other with a diaphragm 20 vibrated by sound waves and a predetermined distance from the diaphragm 20. An electric film 14 is formed to form a capacitor.

한편, 진동판(20)의 진동에 의해 콘덴서의 정전용량이 변화되는 것을 증폭하기 위한 베어 칩 상태의 반도체 칩(12)이 일렉트릭 막(14)에 전기적으로 연결되어 있다. 반도체 칩(12) 내부에는 마이크로 폰에 통상적으로 사용되는 임피던스 변환을 위한 FET 회로가 패터닝되어 있다.On the other hand, the semiconductor chip 12 in the bare chip state for amplifying that the capacitance of the capacitor changes due to the vibration of the diaphragm 20 is electrically connected to the electric film 14. Inside the semiconductor chip 12, a FET circuit for impedance conversion which is commonly used for microphones is patterned.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 칩(12)은 인쇄회로기판(10)의 상면에 설치되고, 일렉트릭 막(14)은 인쇄회로기판(10)의 저면에 통상적인 전기도금 기술을 통해 형성된다.The semiconductor chip 12 according to the preferred embodiment of the present invention is installed on the upper surface of the printed circuit board 10, and the electric film 14 is formed on the lower surface of the printed circuit board 10 through conventional electroplating techniques. .

FET 회로의 전극인 전원전극(12a) 및 출력전극(12b)은 와이어 본딩에 의해 인쇄회로기판(10) 상부에 형성되며, 게이트 전극(12c)은 인쇄회로기판(10)을 관통하여 일렉트릭 막(14)에 전기적으로 연결된다.The power electrode 12a and the output electrode 12b, which are electrodes of the FET circuit, are formed on the printed circuit board 10 by wire bonding, and the gate electrode 12c penetrates the printed circuit board 10 to form an electric film ( 14) is electrically connected.

인쇄회로기판(10)은 원판형상을 이루며, 저면의 가장자리 둘레에는 일렉트릭막(14)보다 더 높은 단차를 갖는 도금층(16)이 형성되어있다. 이 도금층(16)과 일렉트릭 막(14) 사이에는 절연을 위해 띠 형상의 골(18)이 형성된다. 이 도금층(16)은 인쇄회로기판(10)이 진동판(20)과 결합될 때 일렉트릭 막(14)과 진동판(20) 사이에 일정한 간격을 유지해주는 스페이서(16)로 작용한다. 한편, 진동판(20)과 일렉트릭 막(14) 사이의 공간부에 공기의 출입이 수월하도록 스페이서(16)의 일단에 홈(24)을 형성하여 진동판(20)의 진동이 원할하게 이루어지도록 한다.The printed circuit board 10 has a disk shape, and a plating layer 16 having a higher level than the electric film 14 is formed around the edge of the bottom surface. A band-shaped valley 18 is formed between the plating layer 16 and the electric film 14 for insulation. The plating layer 16 serves as a spacer 16 to maintain a constant gap between the electric film 14 and the diaphragm 20 when the printed circuit board 10 is combined with the diaphragm 20. On the other hand, the groove 24 is formed in one end of the spacer 16 to facilitate the entrance and exit of air into the space between the diaphragm 20 and the electric film 14 so that the vibration of the diaphragm 20 is smooth.

일렉트릭 막(14)은 도전성 금속재질 특히, 동(Cu)재질로 구성된다.The electric film 14 is made of a conductive metal material, in particular copper (Cu) material.

진동판(20)은 인쇄회로기판(10) 저면에 설치된다. 진동판(20)의 가장자리는 인쇄회로기판(10)의 스페이서(16)와 접하게 되며, 따라서 일렉트릭 막(14)과 일정간격을 유지하게 된다.The diaphragm 20 is installed on the bottom surface of the printed circuit board 10. The edge of the diaphragm 20 comes into contact with the spacer 16 of the printed circuit board 10, and thus maintains a constant distance from the electric film 14.

진동판(20)과 대면하는 일렉트릭 막(14) 저면에는 진동판(20)의 음압을 완충시키기 위한 홈(14a)이 다수개소에 형성된다.In the bottom face of the electric film 14 facing the diaphragm 20, grooves 14a for buffering the sound pressure of the diaphragm 20 are formed in a plurality of places.

진동판(20) 저면 가장자리 둘레를 따라서는 종래와 마찬가지로 스페이서 링(22)이 결합되어 케이스(30)의 밑면과 일정간격을 유지하도록 한다.Along the periphery of the bottom edge of the diaphragm 20, the spacer ring 22 is coupled as in the prior art to maintain a constant distance from the bottom of the case 30.

케이스(30)는 원통형상을 이루며, 그 밑면은 음파를 받아들일 수 있도록 원형홀(32)이 형성되어 있으며, 내부에 인쇄회로기판(10)과 진동판(20)을 견고하게 고정시킨다.The case 30 has a cylindrical shape, and a bottom surface thereof has a circular hole 32 to receive sound waves, and firmly fixes the printed circuit board 10 and the diaphragm 20 therein.

한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.On the other hand, Figure 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.

본 발명의 변형된 실시예에 따른 반도체 일렉트릭 콘덴서 마이크로폰 조립체는 베어 칩 상태의 반도체 칩(12) 보호를 위해 박형의 인쇄회로기판(10) 사이에 반도체 칩(12)이 내장된 구조를 이루고 있다.The semiconductor electric condenser microphone assembly according to the modified embodiment of the present invention has a structure in which the semiconductor chip 12 is embedded between the thin printed circuit boards 10 to protect the semiconductor chip 12 in a bare chip state.

반도체 칩(12)은 박형의 인쇄회로기판(10) 2매를 부착하여 내장되며, 이를 위해 하부 인쇄회로기판(10a)의 일단에 반도체 칩(12)이 들어갈 수 있는 공간부(10c)가 형성된다. 반도체 칩(12)은 상부 인쇄회로기판(10b) 전면에 형성되고, FET 회로의 입력전극(12a) 및 출력전극(12b)은 상부 인쇄회로기판(10)을 관통하여 상면에 형성되며, 게이트 전극(12c)은 앞서 설명한 바와 같이, 일렉트릭 막(14)과 전기적으로 연결된다.The semiconductor chip 12 is embedded by attaching two thin printed circuit boards 10, and for this purpose, a space part 10c into which one of the lower printed circuit boards 10a can enter is formed. do. The semiconductor chip 12 is formed on the front of the upper printed circuit board 10b, and the input electrode 12a and the output electrode 12b of the FET circuit are formed on the upper surface through the upper printed circuit board 10, and the gate electrode 12c is electrically connected to the electric film 14 as described above.

즉, 하부 인쇄회로기판(10)은 반도체 칩(12)이 들어가는 공간부(10c)를 제외하고 앞서 설명한 실시예의 인쇄회로기판(10)과 동일한 구조를 이룬다.That is, the lower printed circuit board 10 has the same structure as the printed circuit board 10 of the above-described embodiment except for the space portion 10c in which the semiconductor chip 12 enters.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.In the above description, it should be understood that those skilled in the art can only make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as it merely illustrates a preferred embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 패키징시키지 않은 베어 칩 상태의 반도체 칩(12)이 인쇄회로기판 상에 부착되며, 일렉트릭 막이 별도의 사출물에 인서트되지 않고 인쇄회로기판의 저면에 증착되며, 진동판과 일렉트릭 막 사이의 간격유지를 위한 스페이서 링의 사용개수를 줄임으로써 구성부품수를 줄일 수 있음며, 전체 부피를 소형화하는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, an unpackaged bare chip semiconductor chip 12 is attached onto a printed circuit board, and an electric film is deposited on the bottom of the printed circuit board without being inserted into a separate injection molding product, The number of components can be reduced by reducing the number of spacer rings used to maintain the gap between the electric films, and the effect of miniaturizing the overall volume can be obtained.

따라서, 급속하게 소형화되고 있는 휴대전화의 전체 부피 축소에 기여할 수 있다.Therefore, it can contribute to the reduction of the total volume of the mobile phone which is rapidly downsizing.

Claims

In a semiconductor electric condenser microphone assembly,

A printed circuit board;

A semiconductor chip mounted on the printed circuit board in a bare chip state;

An electric film formed on a bottom surface of the printed circuit board;

A spacer formed along an edge of the printed circuit board;

A diaphragm installed to face the electric membrane while maintaining a predetermined distance;

And a case for coupling the printed circuit board and the vibrating plate.

The method of claim 1,

And a FET circuit is patterned inside the semiconductor chip.

The method of claim 2,

And a power electrode and an output electrode, which are electrodes of the FET circuit, are formed on the printed circuit board by wire bonding, and the gate electrode is electrically connected to the electric film through the printed circuit board.

The method of claim 1,

And a plating layer having a step height higher than that of the electric film is formed around an edge of the bottom surface of the printed circuit board.

The method of claim 1,

A semiconductor electric condenser microphone assembly, wherein a band-shaped valley is formed between the plating layer and the electric film for insulation.

The method of claim 1,

And the plating layer serves as a spacer for maintaining a constant gap between the electric film and the diaphragm.

The method of claim 6,

And a groove is formed at one end of the plating layer.

The method of claim 1,

And the electric film is made of copper (Cu) material.

The method of claim 1,

And a plurality of grooves are formed in the bottom of the electric film facing the diaphragm to buffer the sound pressure of the diaphragm.

In a semiconductor electric condenser microphone assembly,

A printed circuit board having a thin upper and lower printed circuit boards attached thereto and having a space therein;

A semiconductor chip mounted in a bare chip state in a space part of the printed circuit board;

An electric film formed on a bottom surface of the printed circuit board;

A spacer formed along an edge of the printed circuit board;

And a case for coupling the printed circuit board and the vibrating plate.

The method of claim 10,

And an input electrode and an output electrode of the semiconductor chip are formed on the upper surface through the upper printed circuit board, and the gate electrode is electrically connected to the electric film.