KR200282644Y1 - 표면실장형 콘덴서 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

본 고안은 장착면의 단차가 없는 표면실장형 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로서; 진동판(6) 및 진동판 지지링(8); 스페이서(10)에 의해 진동판과 간극을 두고 설치되는 유전체판(12); 전계효과트랜지스터(14, FET) 등 전장품이 상면에 설치되는 인쇄회로기판(16, PCB); 일정 공간을 유지하는 골격을 형성하기 위한 통형상의 지지체(18); 및 상기 인쇄회로기판과 상기 유전체판을 도통하게 하기 위해 그 지지체 내부에 인입되어 설치되는 커넥터 링이 통형상의 케이스(4) 내측 상부로부터 순차적으로 적층, 배치되고 상기 케이스 단부가 압착, 절곡되어 형성되는 구성의 콘덴서 마이크로폰에 있어서; 상기 인쇄회로기판(16)은 그의 저면 테두리를 따라 일정한 높이의 단차가 형성되며, 상기 케이스(4)의 절곡된 단부가 상기 단차에 의한 턱에 위치됨으로써 메인인쇄회로기판(1)에 부착되는 저면이 평탄하게 되어 있는 것을 특징으로 함으로써 표면실장작업이 용이하며, 제품의 초소형화에 기여하게 된다.

Description

표면실장형 콘덴서 마이크로폰{Condenser microphone for surface mounting technique}

본 고안은 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로서, 저면의 단차를 없애거나 적어도 최소화함으로써 표면실장기술(SMT)을 사용하여 메인인쇄회로기판에 용이하고 정확하게 설치할 수 있는 표면실장형 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

핸드폰 또는 이동단말기와 같은 정보통신분야에서 초소형화를 가능하게 하는 음향장치가 지속적으로 개발 보급되고 있다. 음향장치의 일환으로서 소리에너지를 전기에너지로 변환하여 이를 전기적으로 활용하는 것이 마이크로폰(microphone)으로서 특히 콘덴서 마이크로폰이 널리 사용되고 있다.

도 1은 종래의 콘덴서 마이크로폰의 단면구조와 메인회로기판과의 관계를 도시한다. 본 고안이 적용되는 콘덴서 마이크로폰(2)은, 1개 또는 그 이상의 음파 유입구(4a)가 형성된 통형상의 케이스(4) 내측 상부로부터 진동판(6) 및 진동판 지지링(8), 절연물인 스페이서(10)에 의해 진동판과 간극을 두고 설치되는 유전체판(12, 또는 배극판), 전계(장)효과트랜지스터(14, FET) 등 전장품이 설치되는 인쇄회로기판(16, PCB), 일정 공간을 유지하는 골격을 형성하기 위한 통형상의지지체(18), 인쇄회로기판과 유전체판을 도통하게 하기 위해 지지체 내부에 인입되어 설치되는 커넥터 링(20)이 차례로 배치되어 구성되는 것이 보통이다.

위의 콘덴서 마이크로폰은 각 구성물을 케이스 내에 도시된 바와 같은 배치상태로 적층시키고, 케이스의 단부(4b)를 인쇄회로기판(16) 저면 가장자리를 향해 압착, 절곡함으로써 제조된다. 이와 같은 구조에 의해 진동판(6)과 유전체판(12)은 일종의 콘덴서와 같은 구조를 이루는 것이다.

위와 같은 구조 및 제조공정에 의하면, 마이크로폰의 저면 즉, 메인회로기판(1)과 접촉하는 면은 도시된 바와 같은 단차(G)가 형성되게 된다. 이 단차는 기본적으로 콘덴서 자체의 높이를 높게 하게 마련이며, 더불어 후술되는 문제를 야기한다.

여기서, 도시된 바와 같이 일정 단차(G)를 가지는 마이크로폰을 표면실장기술에 의해 메인인쇄회로기판에 실장하고자 할 때, 인홰회로기판 상에 일정 공간이 형성되게 되고, 접착력이 약하게 되는 문제가 있다. 이를 방지하기 위해서는 메인인쇄회로기판과 인쇄회로기판 사이에 별도의 보조부재(22)를 투여하여야 하는 불편함이 있게 된다.

예를 들면, 대한민국 등록실용신안 제0260793호의 "콘덴서 마이크 조립체"는 콘덴서 마이크의 패턴에 탄성체를 접촉시켜 단자로 사용하도록 한 구조가 개시되어 있다. 이와 같이 소형 마이크로폰을 메인인쇄회로기판에 장착하기 위해서는 부가적인 수단이 도입되어야 한다. 또 이와 같은 취지로 다수의 작은 통전용 핀(pin)이 삽입 설치된 러버(lubber)가 사용되기도 하였다.

그러나 이들 모두는 제품의 단가를 상승시키는 문제를 발생시키며, 때로는 작업이 곤란하다는 문제를 일으킨다. 그러므로, 콘덴서 마이크로폰은 표면실장작업 대신에 고전적인 납땜 방식을 사용하여 설치되어 왔던 것이 보통이다.

참고적으로, 표면실장기술(SMT, Surface Mounting Technique)은 패턴이 형성된 메인인쇄회로기판 상에 크림 솔더(cream solder, 또는 솔더 페이스트(solder paste))를 일정 패턴으로 인쇄하여 도포하고, 도 1에 도시된 마이크로폰과 같은 부품을 장착한 후, 크림 솔더를 가열하여 납땜하는 기술이다.

위와 같은 문제에 대한 본 고안의 목적은, 콘덴서 마이크로폰의 저면에 케이스의 절곡에 의해 형성되는 단차를 없애거나 최소화함으로써 표면실장기술을 무리없이 적용할 수 있으며, 접착력 및 내구성을 향상시키는 동시에 제품 자체의 높이를 낮출 수 있게 하여 초소형화에 기여할 수 있는 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것에 있다.

도 1은 종래의 콘덴서 마이크로폰의 단면구조와 메인회로기판에 실장되는 형태를 도시하는 단면도이다.

도 2은 본 고안의 실시예에 따른 콘덴서 마이크로폰의 단면구조를 도시하는 단면도이다.

도 3은 본 고안에 따른 콘덴서 마이크로폰의 분해 사시도이다.

도 4는 PCB의 저면도이다.

도 5a,b,c 내지 도 6a,b,c는 본 고안의 각 실시예에 따른 PCB의 제조공정을 설명하기 위한 각 단계에서의 인쇄회로기판(PCB)의 층구조이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 ; 메인인쇄회로기판 2 ; 마이크로폰

4 ; 케이스 6 ; 진동판

8 ; 지지링 10 ; 스페이서

12 ; 유전체판 14 ; 전계효과트랜지스터

16 ; 인쇄회로기판(PCB) 18 ; 지지체

20 ; 커넥터링 24 ; 필터

50 ; PCB용 원자재

위와 같은 목적은, 수개의 음파 유입구가 형성된 통형상의 케이스 내측 상부로부터; 진동판 및 진동판 지지링, 절연물인 스페이서에 의해 진동판과 간극을 두고 설치되는 유전체판(또는 배극판) 전계효과트랜지스터(FET) 등 전장품이 상면에 설치되는 인쇄회로기판(PCB); 일정 공간을 유지하는 골격을 형성하기 위한 통형상의 지지체 및 상기 인쇄회로기판과 상기 유전체판을 도통하게 하기 위해 그 지지체 내부에 인입되어 설치되는 커넥터 링이 순차적으로 적층, 배치되는 구성의 콘덴서 마이크로폰에 있어서,

상기 인쇄회로기판은 그의 저면 테두리를 따라 일정한 높이의 단턱이 형성되며, 상기 케이스의 절곡된 단부가 상기 단턱에 위치됨으로써 상기 인쇄회로기판의 저면이 평탄하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 평탄한 표면을 가지는 콘덴서 마이크로폰에 의해 달성된다.

본 고안에 의하면, 상기 인쇄회로기판 테두리에 마련되는 단턱은 기계적 방식인 절삭가공 또는 화학적 방식인 부식가공 중 어느 하나의 방식에 이루어질 수 있으며, 때에 따라서는 양자의 혼합방식이 이용될 수도 있다.

이하, 본 고안의 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 콘덴서 마이크로폰의 단면구조를 도시하는 단면도이다. 도 3은 도 2의 콘덴서 마이크로폰의 분해 사시도이다. 도 4는 본 고안의 실시예에 따른 PCB의 저면도이다.

마이크로폰(2)의 내부구조는 종래의 것과 대등하므로 간략하게 그 구조와 기능을 설명하기로 한다. 즉, 본 고안의 마이크로폰은 진동판(6) 및 진동판 지지링(8), 절연물인 스페이서(10)에 의해 진동판(6)과 간극을 두고 설치되는 유전체판(12, 또는 배극판) 전계효과트랜지스터(14, FET) 등 전장품이 상면에 설치되는인쇄회로기판(16, PCB); 일정 공간을 유지하는 골격을 형성하기 위한 통형상의 지지체(18) 및 상기 인쇄회로기판과 상기 유전체판을 도통하게 하기 위해 그 지지체 내부에 인입되어 설치되는 커넥터 링(20)이 통형상의 케이스(4) 내측 상부로부터 순차적으로 배치되고 케이스의 단부(4b)가 인쇄회로기판(16) 저면 테두리부위로 압착, 절곡되어 형성되는 구조이다.

알루미늄 재질의 케이스(4)의 상면에는 음파 유입구(4a)를 통해 먼지 등 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 부직포 등의 필터(24)가 접착된다. 진동판 지지링(8)과 진동판(6) 및 케이스(4)는 모두 전도체로서 서로 통전 가능하게 되어 있다. 유전체판에는 진동판의 진동에 의한 압력 변화에 순응하기 위해 음압 유통공(12a)이 마련된다. 진동판(6)과 유전체판(12)은 스페이서(10)에 의해 절연된 상태로 마주보게 설치되어 콘덴서의 축전판과 같은 배치구조를 가지게 된다. 진동판의 진동에 따른 정전용량의 변화는 전계효과트랜지스터(14, FET, 이하, FET라 한다)에 인가되어 증폭과정을 통해 활용 가능한 전기적 신호를 만들게 된다.

FET 등의 설치를 위해 인쇄회로기판(이하, "PCB"라 한다)에는 소정의 패턴이 가해지게 되며, 본 고안의 핵심적인 사항은 이 PCB의 구조에 있다.

본 고안에 의한 PCB는 도시된 바와 같이 저면 테두리 부분이 얇게 되어 있는 층구조를 가진다. 이는 PCB의 원판인 에폭시판을 소정 방법으로 가공하여 테두리 부위에 0.1mm 내지 0.25mm 정도의 단차(H)를 주는 것에 의한다. 가공방법은 기계적 방법으로서 NC머신에 의한 절삭가공 또는 화학적 방법으로서의 부식에 의한 식각가공에 의할 수 있으나, 본 고안은 이러한 가공방법에 차별을 두지 아니한다. 때에따라서는 기계 및 화학적 방법이 병용될 수도 있다.

도 5a,b,c 는 본 고안의 일실시예에 따른 PCB의 제조공정을 설명하기 위한 각 단계에서의 PCB 층구조이다. 도 5a에 도시된 바와 같은 층구조의 PCB용 원자재(50)가 공급된다. 원자재는 에폭시 수지(52)를 기층으로 하여 양면에 동도금에 의한 도전층(54,56)이 형성되어 있다. NC 가공에 의하여 테두리부분이 일정깊이(H)로 절삭되고, 홀(58)이 타공된 형태가 도 5b에 도시된다. 이후, 홀과 원자재 양면에 전체에 걸쳐 도금 처리가 되어 도전피막(59)이 형성되게 된다. 도시된 바는 상면이 PCB의 저면이 된다. 하면이 FET 등이 설치되는 면이 된다.

도 6a,b,c는 본 고안의 PCB를 화학적 방법으로 제조하는 방법을 설명하기 위한 각 단계에서의 PCB 층구조이다. 도 6a에서 보면 알 수 있듯, 도 5와 다른 것은 원자재(50)의 상면 동도금층(54)이 더 두껍게 되어 있다는 것이다. 본 실시예에 따르면, 원자재 테두리는 일정한 두께의 도금층만을 남겨두고 식각됨으로써 도 6b에서와 같은 형태가 된다. 이후의 과정은 위에 설명된 바와 같다. 도 6c는 도 5c와 대응되는 도면이 될 것이다.

이렇게 층구조를 갖도록 가공된 PCB(16)는 익히 알려진 종래의 기술에 의해 도 4에 도시된 바와 같은 형태로 전극면이 형성된다. 도 4는 본 고안에 의한 PCB 저면의 전극구조로서, 중심부의 원형 도전부위(62)와 테두리 부분의 환형 도전부위(64)로 구성된다. 도면부호 66로 도시된 환형의 구간은 절연부위이다. 각각의 도전부위(62, 64)는 제공된 전기적 회로에 의거하여 전술한 FET의 각 단자(게이트(Gate), 소스(Source) 및 드레인(Drain))에 연결된다.

위와 같은 PCB의 특징적인 구조에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 마이크로폰 저면이 평평하게 되어 메인인쇄회로기판과 접촉할 수 있는 가능 면적이 월등히 향상되게 된다. 이는 바로 부착력의 강화, 양호한 통전능력 향상, 불량률 저하 및 제품 자체의 높이를 낮추는데 기여하게 된다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이 전극의 패턴이 환형태의 절연부위에 의해 절연된 상태의 2개의 원형(환형) 도전부위(62,64)로 구분되어 방향성이 없어지게 되어 작업자는 방향성에 구애받지 않고 크림 솔더 위에 본 마이크로폰을 얹어 작업하면 되므로 표면실장기술을 적용하기에 더욱 용이하게 된다.

한편, 이와 같이, 인쇄회로기판의 두께의 변화를 주는 방식에 의해 본 고안의 마이크로폰만이 아닌 다른 전기·전자제품에도 충분히 응용이 가능할 것이다. 특히 표면실장기술(SMT)이 적용될 수 있는 많은 소형 전자제품에 응용이 가능할 것이다.

위와 같은 표면실장형 콘덴서 마이크로폰에 있어서 PCB의 구조에 변화를 줌으로써, 마이크로폰 자체의 높이를 낮출 수 있어 제품의 초소형화에 기여하게 되며, 접착면이 평탄하여 기존의 단차를 없애기 위해 사용되었던 보조자재(또는 수단)가 없이도 표면실장기술(SMT)을 적용하여 용이하게 또한 신속하게 설치할 수 있게 된다. 또한, 메인인쇄회로기판에 부착되는 면적이 증대되어 부착강도가 향상되어 핸드폰 등의 내구성을 향상시키게 된다.

Claims (3)

1. 진동판(6) 및 진동판 지지링(8); 스페이서(10)에 의해 진동판(6)과 간극을 두고 설치되는 유전체판(12); 전계효과트랜지스터(14, FET) 등 전장품이 상면에 설치되는 인쇄회로기판(16, PCB); 일정 공간을 유지하는 골격을 형성하기 위한 통형상의 지지체(18); 및 상기 인쇄회로기판(16)과 상기 유전체판(12)을 도통하게 하기 위해 그 지지체(18) 내부에 인입되어 설치되는 커넥터 링(20)이 통형상의 케이스(4) 내측 상부로부터 순차적으로 적층, 배치되고 상기 케이스 단부가 압착, 절곡되어 형성되는 구성의 콘덴서 마이크로폰에 있어서,

   상기 인쇄회로기판(16)은 그의 저면 테두리를 따라 일정한 높이의 단차(H)가 형성되며, 상기 케이스의 절곡된 단부가 상기 단차에 의한 턱에 위치됨으로써 메인인쇄회로기판(1)에 부착되는 저면이 평탄하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 표면실장형 콘덴서 마이크로폰.
2. 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판(PCB, 16) 저면 테두리부위에 형성되는 상기 단차(H)는 기계적 방법인 NC 절삭가공 또는 화학적 방법인 식각가공의 어느 한가지 방법에 의해 0.1mm 내지 0.25mm 정도의 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 콘덴서 마이크로폰.
3. 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판(PCB, 16) 저면에 형성되는 전극의 패턴은 환형의 절연부위(66)에 의해 절연 상태를 유지하는 두 개의 원형 도전부위(62,64)로 구성되는 것을 특징으로 하는 표면실장형 콘덴서 마이크로폰.