KR20070031524A - 표면실장형 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비교적 부피가 큰 회로소자 또는 부품이 실장되는 메인보드의 배면에 설치되어, 별도의 공간을 마련하지 않고도 용이하게 설치가능하도록 함과 그에 따른 제조 공정을 간소화할 수 있도록 한 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드에 관한 것이다.

본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 케이스와, 케이스 내부에 수납되고, 외부 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향처리부 및 외부 음향이 유입되는 제 1 음공이 형성되고, 전기적 신호에 포함된 잡음을 제거 및 증폭하여 음향신호를 작성하며, 작성된 음향신호를 외부에 전달하기 위한 패드가 형성되는 인쇄회로기판을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드는 메인보드에 ECM을 접착하기 위한 인터페이스 보드를 사용하지 않게 됨으로써 ECM의 설치공간을 최소화함과 아울러, 제조 공정을 간소화여 ECM의 제조 및 설치에 따른 제조비용을 저감하는 것이 가능하다.

SMD, SMT, ECM, 실링

Description

표면실장형 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드{Electret Condenser Microphone For Surface Mounting And Main Board Including The Same}

도 1은 멀티미디어 기기의 메인보드에 설치된 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 구비하는 메인보드를 간략하게 나타낸 사시도.

도 3은 도 2의 단면도.

도 4는 인쇄회로기판과 메인보드 사이에 실링이 삽입된 경우를 나타내기 위해 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰, 메인보드 및 실링의 절단면을 나타낸 사시도.

도 5a는 원형의 실링을 나타낸 도면.

도 5b는 사각형의 실링을 나타낸 도면.

도 5c는 실링이 패드형성 위치까지 확대된 형태를 나타낸 도면.

도 6은 도 2 내지 도 5에 나타낸 음향처리부의 구성을 설명하기 위한 단면도.

도 7은 진동판이 배극판에 비해 인쇄회로기판과 가깝게 배치되도록 한 음향처리부를 가지는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 예를 나타낸 도면.

도 8은 음향저항체를 가지는 ECM의 예를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 10, 20 : 메인보드 2 : 인터페이스보드

3, 11, 21 : ECM 4, 12, 22, 40, 60, 70 : 케이스

5, 14, 23 : 음향처리부

6, 13, 24, 34, 47, 68, 77 : 인쇄회로기판

7 : 솔더볼 8 : 접합단자

15, 25, 49, 69, 78 : 제 1 음공

16, 28, 79 : 제 2 음공 18, 26, 33, 50 : 제 1 패드

19 : 제 2 패드 27, 30, 31, 32 : 실링

41, 67, 74 : 진동판 42, 66, 73 : 스페이서링

43, 65, 72 : 배극판 44, 61, 71 : 와셔스프링

45 : 절연베이스링 46 : 도전베이스링

48 : 회로소자 62 : 제 2 베이스링

63 : 제 1 베이스링 64 : 제 3 베이스링

75 : 도전베이스링 76 : 절연베이스링

80, 81, 82 : 음향저항체

본 발명은 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로 특히, 비교적 부피가 큰 회로소자 또는 부품이 실장되는 메인보드의 배면에 설치되어, 별도의 공간을 마련하지 않고도 용이하게 설치가능하도록 함과 그에 따른 제조 공정을 간소화할 수 있도록 한 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드에 관한 것이다.

최근, 주변에서 쉽게 접할 수 있는 휴대용 멀티미디어 기기들은 카메라, 휴대폰, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant), MP3 플레이어, 휴대용 게임기, 휴대용 DVD 플레이어 등 매우 다양하다. 이러한 멀티미디어 기기들 중, 휴대폰, 노트북, PDA, MP3 플레이, 캠코더와 같은 멀티미디어 기기들은 주변의 음향을 녹음할 수 있는 기능이 필수적이라 할 수 있다. 이러한, 녹음이 가능하도록 하는 것 중의 하나가 멀티미디어 기기의 내부에 실장되는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Microphone : 이하 "ECM"이라 한다)이다.

이 ECM은 최근의 음향의 입력을 필요로 하는 멀티미디어 기기들에게는 적어도 하나씩은 구비되는 필수품이 되었다. 이러한 ECM의 장점은 소형이며, 저전력 동작이 가능하고, 제조 단가가 저렴하다는 것이다.

도 1은 멀티미디어 기기의 메인보드에 설치된 ECM을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 ECM은 케이스(4)와, 케이스(4) 내부에 수납되는 음향처리부(5) 및 인쇄회로기판(6)을 구비한다. 케이스(4)는 외부로부터의 전자파 및 잡음을 차폐하며, 외부 충격으로부터 내부의 구성물을 보호하며, 통상 음향이 유입되는 음공이 형성된다.

내부의 음향처리부(5)는 진동판, 스페이서링, 베이스링, 배극판등으로 이루어지며, 음압에 의해 진동하고, 진동에 의해 정전계를 변화시켜 음압을 전기적 신호로 변환한다.

인쇄회로기판(6)은 음향처리부(5)로부터의 전기적 신호를 필터링 및 증폭하여 음향신호를 작성하고, 이 음향신호를 외부에 제공한다. 이를 위해 도 1에 나타낸 바와 같이 인쇄회로기판(6)은 접합단자나 솔더볼(7) 등에 의해 외부기판과 접속된다.

특히, 도 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 커링 공정에 의해 제작되는 ECM은 인쇄회로기판(6)이 케이스 내부에 수납되며, 케이스(4)의 종단이 인쇄회로기판(6)을 감싸는 형태로 조립된다. 이러한, 커링 구조는 외부기판과의 접합뿐 아니라 분리시에 접속단자에 열을 가하기 어렵다는 문제점이 있다. 즉, 케이스(4)의 커링된 부분이 내부의 접합단자(7)를 외부와 격리하기 때문에, 접합단자(7)를 분리하기 어렵게 되는 문제점이 발생한다. 이를 해결하기 위해, 종래에는 도 1에서 보여지는 바와 같이 인터페이스 보드(2)를 사용하는 방법이 사용되고 있다. 커링 공정에 의해 생산된 ECM(3)에 불량이 발생하는 경우, 이를 메인보드(1)로부터 분리해 내기 어려워지기 때문에 ECM(3)을 보다 쉽게 분리해내기 위해 인터페이스보드(2)를 사용하게 된다. 즉, ECM(3)에 불량이 생기는 경우, ECM(3)을 제거하는 것이 아니라 인터페이스보드(2)를 제거함으로써 불량 ECM(3)을 제거하게 되는 것이다. 이러한 인터페이스보드(2)는 메인보드(1)와 연결되기 위한 패드(8)를 하나 이상 구비하며, 이 패드(8)를 솔더링, 저항 용접 등에 의해 용접하여 메인보드(1)와 인터페이스보 드(2)를 연결한다.

이와 같이, 인터페이스보드(2)를 사용하는 ECM(3)은 메인보드(1)에 탈부착이 비교적 용이하여 SMD(Surface Mounting Devices)와 같은 공법에 주로 이용되지만, 인터페이스보드(2)를 별도로 제작하고 조립해야 하므로, 공정 절차가 증가하고, 이에 따른 비용상승의 문제점이 발생한다. 그리고, ECM(3) 외에 인터페이스보드(2)의 설치를 위한 공간의 확보가 필요하므로, 멀티미디어 기기들의 소형화를 저해하는 문제점을 가진다.

특히, 음공이 케이스(4)가 아닌 메인보드(1) 방향에 형성되는 형태의 ECM(3)은 인쇄회로기판(6), 인터페이스보드(2) 및 메인보드(1)를 정렬하여야 하므로 음공의 위치를 일치시키기 어려운 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 비교적 부피가 큰 회로소자 또는 부품이 실장되는 메인보드의 배면에 설치되어, 별도의 공간을 마련하지 않고도 용이하게 설치가능하도록 함과 그에 따른 제조 공정을 간소화할 수 있도록 한 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 제조공정의 단순화, 규격화를 위해 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 메인보드 각각에 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 접합 및 전기적 연결을 위한 패드를 형성한 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 외부 음향의 소실, 왜곡 및 메아리 현상을 최소화하여 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 성능을 향상시킬 수 있도록 메인보드와 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 사이에 실링(Seal Ring)을 삽입한 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드를 제공하는 곳이다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 와셔스프링을 이용함으로써 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 제조시 공정오차에 의해 발생하는 불량품의 비율을 획기적으로 저감하고, 메인보드에 조립 이후에도 안정적인 동작을 보장하도록 한 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 케이스와, 케이스 내부에 수납되고, 외부 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향처리부 및 외부 음향이 유입되는 제 1 음공이 형성되고, 전기적 신호에 포함된 잡음을 제거 및 증폭하여 음향신호를 작성하며, 작성된 음향신호를 외부에 전달하기 위한 패드가 형성되는 인쇄회로기판을 가지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 인쇄회로기판의 제 1 면은 케이스와 접합되고, 패드는 인쇄회로기판의 제 2 면에 형성될 수 있다. 제 2 면의 음공 형성 위치에는 실링이 부착될 수 있다.

음향처리부는 정전기장을 형성하기 위한 배극판과, 배극판과 정전기장을 형성하며, 음압에 의해 진동하여 정전기장을 변화시켜 전기적 신호를 생성하는 진동 판과, 진동판과 배극판의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위한 스페이서링과, 진동판 또는 배극판 중 적어도 어느 하나를 케이스와 절연하기 위한 절연베이스링 및 진동판 또는 배극판 중 나머지 하나에 도전경로를 제공하기 위한 도전베이스링을 구비할 수 있다.

배극판, 진동판, 스페이서링, 절연베이스링 또는 도전베이스링 중 적어도 어느 하나에 탄성력을 제공하기 위한 와셔스프링을 더 구비할 수 있다.

음향의 일부를 소거 또는 감쇄하기 위한 음향저항체를 더 구비할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 구비하는 메인보드는 케이스와, 케이스 내부에 수납되고 외부 음향에 의한 음압을 전기적 신호로 변환하는 음향처리부와, 음압이 전달되는 제 1 음공을 가지며, 케이스와 접합되는 인쇄회로기판을 구비하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과, 음압을 제 1 음공에 전달하기 위한 제 2 음공이 형성되고, 인쇄회로기판과 접합되는 메인보드를 구비한다.

인쇄회로기판에는 메인보드와의 접속을 위한 제 1 패드가 형성되고, 메인보드에는 제 1 패드와 대응되는 위치에 제 1 패드와의 접속을 위한 제 2 패드가 형성될 수 있다.

인쇄회로기판과 케이스는 레이져 용접, 고온용 접착제, 저항용접, 솔더링 중 적어도 어느 한 용접방법에 의해 접합될 수 있다.

인쇄회로기판과 메인보드의 사이에는 실링(Seal Ring)이 삽입될 수 있다.

실링은 제 1 음공과 제 2 음공을 연결한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 작용 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예 의 상세한 설명을 통해 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 구비하는 메인보드를 간략하게 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 구비하는 메인보드는 케이스(12)와, 케이스(12) 내부에 수납되고 외부 음향에 의한 음압을 전기적 신호로 변환하는 음향처리부(14)와, 음압이 전달되는 제 1 음공(15)을 가지며, 케이스(12)의 직경과 같거나 크게 형성되는 인쇄회로기판(13)을 가지는 ECM(11)과, 음압을 제 1 음공을 통해 ECM(11)에 전달하기 위한 제 2 음공(16)이 형성되고, 인쇄회로기판(13)과 접합되는 메인보드(10)를 구비한다. 또한, ECM(11)의 인쇄회로기판(13)에는 메인보드(10)와의 접속을 위한 제 1 패드(18) 형성되고, 메인보드(10)에는 제 1 패드(18)와 접합되는 제 2 패드(19)가 형성된다.

ECM(Electret Condenser Microphone, 11)은 외부 음향에 의한 음압을 전기적 신호로 변환하고, 이 전기적 신호에 포함된 잡음을 제거함과 아울러 증폭하여 메인보드(10)에 제공한다. 이를 위해 ECM(11)은 케이스(12)와, 케이스 내부에 수납되어 음압을 전기적 신호로 변환하여 인쇄회로기판(13)에 제공하는 음향처리부(14) 및 음향처리부(14)로부터의 전기적 신호를 필터링 및 증폭하여 음향신호를 작성하고, 작성된 음향신호를 메인보드(10)에 제공하는 인쇄회로기판(13)을 구비한다. 특히, 인쇄회로기판(13)은 케이스(12)의 직경과 같거나, 케이스(12)의 직경보다 크 게 제작되어 케이스(12)와 저항용접, 고온용 접착제, 레이져 용접과 같은 방법에 의해 접합된다. 그리고, 인쇄회로기판(13)에는 음압이 전달되는 제 1 음공(15)이 형성된다. 또한, 인쇄회로기판(13)의 후면, 즉 케이스(12)와 접합되지 않은 면에는 제 1 패드(18)가 형성된다. 이 제 1 패드(18)는 메인보드(10)에 형성된 제 2 패드(19)와 접합되어, ECM(11)을 메인보드(10)에 고정함과 아울러, ECM(11)과 메인보드(10) 사이의 도전경로를 제공한다. 이 제 1 패드(18)와 제 2 패드(19)도 레이져 용접, 저항용접, 고온용 접착제, 솔더링을 이용한 방법에 의해 접합될 수 있다.

메인보드(Main Board or Mother Board, 10)는 멀티미디어 기기의 기능을 수행하기 위한 회로패턴이 형성되고, 각종 회로소자들이 실장된다. 특히, 이 메인보드(10)에는 ECM(11)이 실장된다. 이를 위해, 메인보드(10)에는 제 2 음공(16)이 형성되고, 제 2 음공(16)의 주변에 제 2 패드(19)가 형성된다.

여기서, 제 1 음공(15)과 제 2 음공(16)은 도 3에 나타낸 바와 같이 음공(15, 16)의 중심이 거의 일치하게 설치된다. ECM(11)이 정밀 부품이 아닌 이유로 ECM(11)의 제조와 제 2 음공(16)의 형성, ECM(11)의 실장과정에서 다소의 공정 오차가 발생할 수 있다. 이러한 공정 오차 때문에 제 1 음공(15)과 제 2 음공(16)의 위치는 다소 틀려질 수 있지만, 공정 오차가 없다고 가정했을 때 제 1 음공(15)의 중심축과 제 2 음공(16)의 중심축은 일치하는 것이 바람직하다. 아울러, 제 1 음공(15)과 제 2 음공(16)의 직경과 형태도 동일한 것이 음압의 손실과 왜곡을 방지하는데 바람직하다.

도 4는 인쇄회로기판과 메인보드 사이에 실링이 삽입된 경우를 나타내기 위 해 ECM, 메인보드 및 실링의 절단면을 나타낸 사시도이다.

도 2 및 도 3의 경우, 제 1 음공(15)과 제 2 음공(16)의 중심 축이 일치하더라도, 인쇄회로기판(13)과 메인보드(10) 사이에 소정의 공간이 형성된다. 음향이 전달되는 과정에서 이 인쇄회로기판(13)과 메인보드(10) 사이의 공간에 음향이 전달되면, 공명, 메아리, 음압 소실과 같은 부정적인 영향이 발생한다. 때문에, 제 2 음공(16)을 통해 전달된 음향은 손실 또는 왜곡 없이 제 1 음공(15)에 통해 전달될 수 있는 방법이 필요하다. 이를 위해, 본 발명에서 도 4와 같은 실링(27)이 인쇄회로기판(24)과 메인보드(20) 사이에 삽입된다. 이 실링(27)은 인쇄회로기판(24)과 메인보드(20) 사이에 삽입되어 제 1 음공(25)과 제 2 음공(28) 간의 음향 통로를 제공하여, 음향이 인쇄회로기판(24)과 메인보드(20) 사이의 공간으로 전파되는 것을 방지한다. 아울러, 이 실링(27)은 접착층의 역할을 수행할 수도 있다. 이 실링(27)의 상하부면에 접착층을 형성하거나, 실링(27) 자체를 압력, 열, 자외선 등에 의해 접착 성능이 발현될 수 있도록 하는 경우 인쇄회로기판(24)과 메인보드(20)를 접착하여 ECM(21)이 보다 견고하게 메인보드(20)에 고정될 수 있도록 하는 것이 가능하다.

도 5는 실링의 다양한 형태를 나타낸 도면으로, 도 5a는 원형의 실링을 나타낸 도면이고, 도 5b는 사각형의 실링을 나타낸 도면이다. 그리고 도 5c는 실링이 패드 형성위치까지 확대된 형태를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 도 5a에서와 같이 실링(30)은 원형의 도넛 형태로 제작될 수 있다. 그리고, 도 5b에서와 같이 사각형, 장방형 형태로 제작되는 것도 가능하 다. 실링의 형태는 큰 의미가 없으며, 단지 인쇄회로기판(24)과 메인보드(20)의 사이의 공간으로 음향이 전파되지 않도록, 인쇄회로기판(24)과 메인보드(20)에 밀착할 수 있는 형태라면, 어떤 형태의 실링(30, 31)을 사용하여도 무방하다.

특히, 도 5c의 경우 패드(33)까지 실링(32)의 크기가 확장된 형태를 나타낸 도면이다. 이때, 실링(32)의 크기가 인쇄회로기판(34)과 같은 크기를 가지도록 제작되는 것이 제조 공정을 단순화할 수 있다. 그리고, 인쇄회로기판(34)의 패드(33) 형성부위는 피해서 실링(32)이 확장되는 것이 인쇄회로기판(34)과 메인보드의 밀착을 유도할 수 있다.

도 6은 도 2 내지 도 5에 나타낸 음향처리부의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 전술한 음향처리부는 정전기장을 형성하기 위한 배극판(43), 배극판(43)과 정전기장을 형성하며, 음압에 의해 진동하여 음압을 전기적 신호로 변환하는 진동판(41)과, 진동판(41)과 배극판(43)의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위한 스페이서링(42)과, 절연베이스링(45) 및 도전베이스링(46)을 구비한다. 또한, 배극판(43), 진동판(41), 스페이서링(42), 절연베이스링(45) 또는 도전베이스링(46)에 탄성력을 제공하기 위한 와셔스프링(44)을 더 구비한다.

배극판(또는 유전체판, Back Electret : BE, 43)은 진동판(41)과 함께 전계를 형성하며, 음압을 전기적 신호로 변환한다. 이를 위해, 배극판(43)은 일렉트릿 고분자 필름(43a)과 금속판(43b)로 구성된다. 일렉트릿 고분자 필름(43a)은 반영구적으로 전하가 충전되며, 이 충전 전하에 의해 전계를 형성하게 된다. 이러한, 일렉트릿 고분자 필름(43a)은 PFA(Perfluoroalkoxy), PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), FEP(Fluoroethylenepropylene)와 같은 고분자 필름을 도전성 금속판(43b)에 가압열융착 후 전하 주입기를 통해 전하를 주입하여 제작한다. 그리고, 금속판(43b)은 동, 청동, 황동, 인청동과 같은 금속을 이용하여 제조한다.

진동판(Diaphragm, 41)은 음공(49)을 통해 전달되는 음향의 음압에 의해 진동하여, 전기장의 변화를 발생시킨다. 이를 위해, 진동판(41)은 배극판(43)과 함께 대응되는 한쌍의 전극 역할을 수행한다. 이 진동판(41)은 진동막(41b)과 폴라링(41a)을 구비한다. 특히, 진동막(41b)은 미세한 음압에도 쉽게 진동할 수 있도록 수 마이크로미터 두께의 PET(Polyethylene Terephthalate)와 같은 필름에 도전특성을 부여하기 위한 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 금(Au) 등의 금속을 스퍼터링하여 제작한다. 폴라링(43a)은 진동막(43b)과 다른 내부 수납물과의 간격을 분리 및 유지하기 위해 사용되며, 케이스(40) 등과 함께 진동막(41b)에 도전경로를 제공한다.

스페이서링(42)은 진동판(41)과 배극판(43) 사이에 위치하며, 진동판(41)과 배극판(43)이 일정한 거리를 두고 평행하게 배치되도록 하는 역할을 한다. 또한, 이 스페이서링(42)은 진동판(41)과 배극판(43)이 전기적으로 절연되도록 하며, 이를 위해 아크릴 수지와 같은 절연특성이 양호한 물질을 이용하여 제작된다.

절연베이스링(또는 제 1 베이스링, 45)은 배극판(43)과 케이스(40) 사이에 위치하여 배극판(43)과 케이스(40)를 절연하는 역할을 한다. 이 절연베이스링(45)은 내부에 공간이 형성된 원형 또는 다각형 기둥형태로 제작되며, 기둥의 외면은 케이스(40)의 내부와 접촉하고, 내부공간에는 도전베이스링(46)을 수납한다.

도전베이스링(또는 제 2 베이스링, 46)은 배극판(43)과 인쇄회로기판(47) 사이의 도전경로를 제공한다. 이 도전베이스링(46)의 외경은 제 1 베이스링(45)의 내경에 준하는 크기로 제작되어, 외부의 충격으로 인해 도전베이스링(45)이 유동하지 않도록 제작된다.

와셔스프링(44)은 ECM의 제작시 발생하는 공차에 의한 스페이서링(42), 진동판(41), 배극판(43), 도전베이스링(46), 절연베이스링(45)의 유동을 방지하기 위한 탄성력을 제공한다. 그리고, 도 6에 나타낸 와셔스프링(44)은 배극판(43)과 도전베이스링(46) 사이에 삽입되어, 도전베이스링(46)과 함께 도전경로를 형성한다. 이를 통해, 와셔스프링(44)은 제조시 공차에 의해 발생되는 케이스(40) 내부 수납물들간의 이격 또는 유동을 방지할 수 있게 함과 아울러, 내부 수납물들을 가압하여 수납물들간의 밀착을 유도하는 것이 가능해진다.

케이스(40)는 내부에 와셔스프링(44), 진동판(41), 스페이서링(42), 배극판(43), 도전베이스링(46), 절연베이스링(45)를 수납하며, 외부로부터의 충격에서 내부의 수납물을 보호한다. 또한, 케이스(40)는 외부로부터의 음향잡음과 전자파 노이즈를 차폐한다. 그리고, 케이스(40)는 진동판(41) 또는 배극판(43)에 도전경로를 제공한다. 이를 위해, 케이스(40)는 용기(또는 그릇)와 같이 일측이 개봉된 형태로 제작되고, 이 개봉된 부분은 저항용접, 고온용 접착, 레이저 용접, 솔더링과 같은 방식을 이용하여 인쇄회로기판(47)과 결합된다. 이 케이스(40)는 노이즈의 차폐와 전기 전도도의 향상 및 부식방지를 위해, 알루미늄(Al), 동(Cu)과 같은 전도성이 좋은 금속 또는 이러한 금속에 금(Au) 또는 니켈(Ni)을 도금한 금속을 사용 한다. 아울러, 케이스(40)에는 음공이 형성될 수 있다.

인쇄회로기판(Printed Circuit Board, 47)은 진동판(41) 및 배극판(43)에 의해 발생된 전기장의 변화를 증폭 및 필터링하여 전기신호로 변환하고 이를 외부에 전달한다. 이를 위해, 인쇄회로기판(47)은 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor)와 같은 증폭소자와, 노이즈를 필터링하기 위해 하나 이상의 캐패시터로 이루어진 엠엘씨씨(Multilayer Ceramic Capacitor : MLCC)와 같은 필터회로를 구비한다. 그리고, 상술한 바와 같이 인쇄회로기판(47)에는 음공(49) 및 패드(50)가 형성된다.

여기서, 도 6에 나타낸 바와 달리 진동판(41)과 배극판(43)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 도 6의 도전베이스링(46)의 상단에 진동판(41)을 배치하고, 스페이서링(42)의 상단에 배극판(43)을 배치하는 형태로도 사용이 가능하다. 또한, 이경우, 배극판(43)과 케이스(40)의 사이에 제 3 베이스링을 추가로 배치하여 백챔버의 공간을 확보하고, 배극판(43)에 도전경로를 제공하는 것도 가능하다.

아울러, 절연베이스링(45)이 케이스(40)의 내면까지 신장되는 형태도 가능하다. 절연베이스링(45)이 케이스(40)와 인쇄회로기판(47) 양측에 맞닿는 경우, 즉, 절연베이스링(45)의 높이가 ECM의 높이와 거의 동일하게 형성되는 경우, 진동판(41), 스페이서링(42) 및 배극판(43)의 외경이 절연베이스링(45)의 내경과 거의 같아진다.

그리고, 도 6에서 와셔스프링(44)이 배극판(43)과 도전베이스링(46)의 사이에 배치된 것으로 표현하였으나, 다른 위치에 배치되는 것도 가능하다. 예를 들 면, 와셔스프링(44)은 케이스(40)와 진동판(41)의 사이, 도전베이스링(46)과 인쇄회로기판(47)의 사이, 절연베이스링(45)과 인쇄회로기판의 사이와 같이 다양한 곳에 배치되는 것도 가능하다. 또한, 진동판(41)의 폴라링(41a)을 와셔스프링(44)으로 대체하여 사용하는 것도 가능하다. 아울러, 와셔스프링(44)의 형태는 절단면이 'V'자형, 'U'자형을 가지는 와셔스프링(44), 물결형태의 와셔스프링, C-와셔스프링, 스프링 핀형 등 다양한 종류의 와셔스프링(44)을 선택하여 사용하는 것도 가능하다.

도 7은 진동판이 배극판에 비해 인쇄회로기판과 가깝게 배치되도록 한 음향처리부를 가지는 ECM의 예를 나타낸 도면이다.

도 7의 ECM은 케이스(60)와 케이스(60) 내부에 수납되는 제 1 베이스링(63)과, 이 제 1 베이스링(63)의 내부에 순차적으로 적층되는 와셔스프링(61), 제 2 베이스링(62), 배극판(65), 스페이서링(66), 진동판(67) 및 제 3 베이스링(64)인 통합 베이스링(64)을 구비한다. 제 1 베이스링(63)은 케이스(60)와 진동판(67)을 절연한다. 그리고 제 2 베이스링(62)는 배극판(65)을 지지하는 한편, 배극판(65)에 도전경로를 제공한다. 이 제 2 베이스링(62)은 와셔스프링(61)으로 대체하여 사용하는 것도 가능하다. 특히, 통합 베이스링 즉, 제 3 베이스링(64)은 진동판(67)에 도전경로를 제공하는 도전층(64c)과, 도전층(64c)과 케이스(60) 간을 절연하는 절연층(64b) 및 도전층(64c)과 절연층(64b)을 지지하는 베이스링(64a)으로 구분된다. 도전층(64c)은 진동판(67) 및 PCB(68)간의 도전경로를 제공하며, 진동판(67)의 폴라링과 일체형으로 제작되는 것이 가능하다. 그리고, 절연층(64b) 및 베이스링 (64a)은 도전층(64c)과 케이스(60) 사이의 절연을 유지해야 하므로, 절연재를 이용하여 제작된다. 도 7에서는 이 절연층(64b) 및 베이스링(64a)을 분리된 형태로 표현하였으나, 일체형으로 제작하는 것이 제조비 저감 및 공정절차의 간소화면에서 바람직하다. 또한, 도 7에서 절연층(64b)가 생략된 형태로 통합베이스링(64)을 이용하는 것도 가능하다. 그리고, 제 2 베이스링(62)은 생략하고 와셔스프링(61)만을 사용하는 것도 가능하다. 도 7의 경우에도 와셔스프링(61)의 배치는 다양하게 변화시키는 것이 가능하며, 음향저항체를 구비하는 형태의 ECM도 구현이 가능하다.

도 8은 음향저항체를 가지는 ECM의 예를 나타낸 도면으로, 도 8a는 케이스의 외면에 음향저항체가 구비되는 형태의 ECM을 나타낸 도면이고, 도 8b는 케이스의 음공에 음향저항체가 삽입된 형태의 ECM을 나타낸 도면이다. 그리고 도 8c는 일렉트릿과 케이스 사이에 음향저항체가 삽입된 형태를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 전술한 도 2, 도 3, 도 6 및 도 7의 ECM은 인쇄회로기판 외에 케이스에 음공이 추가로 형성될 수 있다. 케이스와 인쇄회로기판 모두에 음공이 형성되는 ECM은 양지향 특성을 가지게 된다. 특히, 케이스와 인쇄회로기판 모두에 음공을 형성하고, 어느 한쪽 음공에 치우치도록 음향저항체를 구비하는 경우에는 단일지향 특성 ECM을 만들 수 있다. 도 8a 내지 도 8d는 음향저항체를 구비하여 단일지향 특성을 가지는 ECM들을 나타낸 도면으로, 음향저항체의 다양한 배치를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 8에 나타낸 ECM은 절연베이스링이 인쇄회로기판과 케이스 내면에 맞닿는 형태의 ECM을 나타낸 것으로 ECM의 또 다른 구조에 대한 예를 함께 설명하기 위한 도면이다. 절연베이스링의 형태가 앞서 설명한 도 면들과는 다소 차이가 있지만, 음향저항체의 배치는 절연 베이스링의 형태에 크게 구애받지 않으므로, 병행하여 설명하기로 한다. 아울러, 음향저항체는 도 8의 ECM 구조에만 적용되는 것이 아니고 앞서 설명한 ECM들에서도 보편적으로 적용 가능함을 미리 밝혀둔다. 또한, 본 발명에서 제 2 도전 베이스링이 생략된 형태의 ECM을 통해 설명을 진행하기로 한다.

우선 8a를 참조하면, 케이스(70)의 외면에 음향저항체(PDE, 80)를 구비하는 ECM은 케이스(70)와 인쇄회로기판(77)의 사이에 형성된 공간에 인쇄회로기판(77)으로부터 신장 되어 케이스(70) 내면에 맞닿도록 신장 되는 절연베이스링(76)과, 절연베이스링(76)의 내부에 순차적으로 적층 되는 와셔스프링(71), 일렉트릿(72), 스페이서링(73), 진동판(74), 도전베이스링(75)을 구비한다. 또한, 인쇄회로기판(77)에는 제 1 음공(78)이 형성되고, 케이스(70)에는 제 2 음공(79)이 형성된다. 절연베이스링(76), 와셔스프링(71), 일렉트릿(72), 스페이서링(73), 진동판(74), 도전베이스링(75)은 앞서 구체적인 언급을 하였으므로, 도 8을 설명함에 있어서 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8a에서는 음향저항체가 케이스(70) 외면에 부착된다. 이를 통해, 제 1 음공(78)을 통해 유입되는 음향은 지연 및 감쇄 없이 진동판(74)과 일렉트릿(72)에 도달하여 전기적 신호로 변환된다. 반면에 제 2 음공(79) 부근에 형성된 음향저항체(79)로 인해, 제 2 음공(79)으로는 음향이 거의 유입되지 못하고, 이로 인해 도 8a의 ECM은 단일 지향 특성을 가지게 된다. 그리고, 이와 같이 케이스(70)의 외면에 음향저항체(80)를 설치하는 방법은 인쇄회로기판(77)에도 동일하게 적용이 가능 하다. 즉, 단자나 패드가 형성되는 인쇄회로기판의 기판 면상에 단자나 패드를 피해서 음향저항체(80)를 형성하는 경우, 지향 특성의 방향만 바뀌고 거의 동일한 단일 지향 특성을 얻을 수 있다.

마찬가지로, 도 8b도 단일 지향 특성을 가지는 ECM을 나타내었다. 단지, 도 8a와의 차이점은 케이스(70)의 외면에 부착되었던 음향저항체(81)가 제 2 음공(79) 내에 삽입되는 형태로 구현된다. 또한, 이 경우 제 1 음공(78) 내에 삽입하는 것도 가능하며, 이와 같이 음공(78, 79) 내에 음향저항체(81)를 삽입하는 형태는 공정의 정밀함을 필요로 하는 부담은 있지만, ECM의 전체적인 크기를 증가시키지 않고도 단일 지향 특성의 ECM을 제조할 수 있는 장점이 있다.

또한, 도 8c는 ECM의 내부에 음향저항체가 배치된 경우의 예를 나타낸 도면으로, 케이스의 내면에 음향저항체가 배치된 경우의 예를 나타낸 도면이다. 도 8c의 예에서 음향저항체가 일렉트릿(72)과 케이스(70)의 안쪽면 사이에 배치된다. 이 경우, 케이스(70) 외면에 부착할 때와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 마찬가지로 도 8c를 참조하여 또 다른 예를 설명하면, 음향저항체는 진동판(74)과 인쇄회로기판(77)의 사이에도 배치되어 단일 지향 ECM을 제조하는 것도 가능하다. 단지, 케이스(70)의 제 2 음공(79)보다 인쇄회로기판(77)의 제 1 음공(78)과 가까운 곳에 음향저항체를 삽입하는 경우, 도 6에 나타낸 구조와 같이 진동판(74)이 케이스(70)에 가깝도록 배치되고, 일렉트릿(72)이 인쇄회로기판에 가깝도록 배치된 구조를 이용하는 것이 바람직하다.

앞서 설명한 바와 같이, ECM의 내부 구성물을 다양하게 배치함으로써 다양한 형태의 ECM을 제조하는 것이 가능하다. 본 발명의 상세한 설명에서 설명한 ECM들은 단지 특정 예를 나타낸 것으로 이외의 예 또는 설명한 부분과 다소 상이한 부분은 당업자라면 누구나 이해할 수 있을 정도의 변형이므로 상세한 언급은 생략하기로 한다. 또한, 도 6 이후에 실링은 생략하고 설명하였지만, 도 6 내지 도 8을 통해 설명한 ECM들은 메인보드에 설치될 때 메인보드에 형성된 음공과 ECM의 음공을 연결하는 실링을 사용하여 전술한 효과들을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드는 비교적 부피가 큰 회로소자 또는 부품이 실장되는 메인보드의 배면에 설치되어, 별도의 공간을 마련하지 않고도 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 용이하게 설치하는 것이 가능하며, 그에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 성능 저하를 방지하는 것이 가능해진다.

그리고, 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드는 ECM을 접착하기 위한 인터페이스 보드를 사용하지 않게 됨으로써 ECM의 설치공간을 최소화함과 아울러,그에 따른 제조 공정을 간소화할 수 있도록 하여 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 제조 및 설치에 따른 제조비용을 저감하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 메인보드 각각에 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰 의 접합 및 전기적 연결을 위한 패드를 형성함으로써, 제조공정을 단순화, 규격화하는 것이 가능해진다.

그리고, 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과 메인보드의 음공 사이에 실링(Seal Ring)을 삽입하여, 메인보드 및 인쇄회로기판의 음공을 통과하는 과정에서 발생하는 음향의 소실, 왜곡 및 메아리 현상을 최소화하고, 이를 통해 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.

아울러, 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰과 이를 구비하는 메인보드는 와셔스프링을 이용함으로써 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰의 제조시 공정오차에 의해 발생하는 불량품의 비율을 획기적으로 저감하고, 메인보드에 조립 이후에도 안정적인 동작을 보장하는 것이 가능해진다.

Claims (13)

1. 케이스와, 상기 케이스 내부에 수납되고 외부 음향에 의한 음압을 전기적 신호로 변환하는 음향처리부와, 상기 음압이 전달되는 제 1 음공을 가지며, 상기 케이스와 접합되는 인쇄회로기판을 구비하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰과;

   상기 음압을 상기 제 1 음공에 전달하기 위한 제 2 음공이 형성되고, 상기 인쇄회로기판과 접합되는 메인보드를 구비하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 가지는 메인보드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판에는 상기 메인보드와의 접속을 위한 제 1 패드가 형성되고,

   상기 메인보드에는 상기 제 1 패드와 대응되는 위치에 상기 제 1 패드와의 접속을 위한 제 2 패드가 형성되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 가지는 메인보드.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판과 상기 케이스는 레이져 용접, 고온용 접착제, 저항용접, 솔더링 중 적어도 어느 한 용접방법에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 가지는 메인보드.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판과 상기 메인보드의 사이에는 실링(Seal Ring)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 가지는 메인보드.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 실링은 상기 제 1 음공과 상기 제 2 음공을 연결하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 가지는 메인보드.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 음향처리부는

   정전기장을 형성하기 위한 배극판과,

   상기 배극판과 정전기장을 형성하며, 상기 음압에 의해 진동하여 상기 정전기장을 변화시켜 전기적 신호를 생성하는 진동판과,

   상기 진동판과 상기 배극판의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위한 스페이서링과,

   상기 진동판 또는 상기 배극판 중 적어도 어느 하나를 상기 케이스와 절연하기 위한 절연베이스링 및,

   상기 진동판 또는 상기 배극판 중 나머지 하나에 도전경로를 제공하기 위한 도전베이스링을 구비하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 가지 는 메인보드.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 배극판, 상기 진동판, 상기 스페이서링, 상기 절연베이스링 또는 상기 도전베이스링 중 적어도 어느 하나에 탄성력을 제공하기 위한 와셔스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰을 가지는 메인보드.
8. 케이스와;

   상기 케이스 내부에 수납되고, 외부 음향을 전기적 신호로 변환하기 위한 음향처리부 및;

   상기 외부 음향이 유입되는 제 1 음공이 형성되고, 상기 전기적 신호에 포함된 잡음을 제거 및 증폭하여 음향신호를 작성하며, 상기 음향신호를 외부에 전달하기 위한 패드가 형성되는 인쇄회로기판을 가지는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판의 제 1 면은 상기 케이스와 접합되고,

   상기 패드는 상기 인쇄회로기판의 제 2 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 2 면의 음공 형성 위치에는 실링이 부착되는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 음향처리부는

    정전기장을 형성하기 위한 배극판과,

    상기 배극판과 정전기장을 형성하며, 상기 음압에 의해 진동하여 상기 정전기장을 변화시켜 전기적 신호를 생성하는 진동판과,

    상기 진동판과 상기 배극판의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위한 스페이서링과,

    상기 진동판 또는 상기 배극판 중 적어도 어느 하나를 상기 케이스와 절연하기 위한 절연베이스링 및,

    상기 진동판 또는 상기 배극판 중 나머지 하나에 도전경로를 제공하기 위한 도전베이스링을 구비하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 배극판, 상기 진동판, 상기 스페이서링, 상기 절연베이스링 또는 상기 도전베이스링 중 적어도 어느 하나에 탄성력을 제공하기 위한 와셔스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.
13. 제 8 항에 있어서,

    상기 음향의 일부를 소거 또는 감쇄하기 위한 음향저항체를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰.

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