KR20070053763A - 실리콘 콘덴서 마이크로폰과 그 제작방법 - Google Patents

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KR20070053763A
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안토니 디. 미네르비니
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노우레스 일렉트로닉스, 엘엘시
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Abstract

본원은 실리콘 콘덴서 마이크로폰 팩키지를 개시한 것이다. 상기 실리콘 콘덴서 마이크로폰 팩키지는 변환기 유닛, 기층, 및 덮개를 구비한다. 상기 기층은 기층에 형성된 오목부를 가진 상부면을 구비한다. 변환기 유닛은 기층의 상부면에 부착되어, 변환기 유닛의 하부 용적부가 변환기 유닛과 기층과의 사이에 형성되는 적어도 오목부 부분에 겹쳐 있다. 상기 덮개는 변환기 유닛 위에 위치되며 구멍을 구비한다.
변환기, 기층, 덮개, 오목부, 실리콘 콘덴서, 다층 벽 하우징, 접착제

Description

실리콘 콘덴서 마이크로폰과 그 제작방법{SILICON CONDENSER MICROPHONE AND MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 변환기용 하우징에 관한 것으로서, 특별하게는 변환기를 차폐하는 하우징을 구비한 실리콘 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.
실리콘 다이의 표면에 마이크로폰 소자를 구성하는 것에 관련하여서는 많이 알려져 있다. 알려진 것 중에는 보청기 분야와 관련하여 보청기 유닛의 크기를 줄이기 위해서 나온 것이 있다. 알려진 종래 기술은 보청기의 크기를 줄인 것이기는 하지만, 외부 간섭으로부터 변환기를 어떻게 보호하는지에 관한 내용은 기재하지 않은 것이다. 예를 들어, 이러한 타입의 변환기는 용이하게 파손될 수 있으며 쉽게 물리적인 손상을 받을 수 있는 것이다. 이러한 사실에 더하여, 상기 타입의 변환기는 빛과 전자기 간섭으로부터 보호를 받아야 하는 것이다. 또한, 이들은 적절한 작용에 대한 음향 압력관계(acoustic pressure reference)가 필요한 것이다. 이러한 이유로 인해서, 상기 실리콘은 차폐(shield)되어야 한다.
일부 차폐동작은 상기 기구를 수용하는 하우스를 사용하였다. 예를 들면, 절연 금속 캔 또는 디스크가 설치되었다. 부가적으로, DIPs와 SOIC(small outline integrated circuit) 팩키지가 이용되었다. 그런데, 소요 시간, 비용, 및 공구조 작과 같은, 하우징을 제작하는 일과 상관된 결점이 상기 방식의 선택을 바람직하지 않게 하였다.
본 발명은 하우징 내에 배치된 변환기와 음향 에너지가 접촉하게 하는 실리콘 콘덴서 마이크로폰 팩키지에 관한 것이다. 하우징은 빛, 전자기 간섭, 및 물리적 손상으로부터 변환기를 보호하면서 동시에 필요한 압력 관계가 이루어지는 것이다. 본 발명의 실시예에 따라서, 실리콘 콘덴서 마이크로폰은 변환기와 기층과 하우징을 형성하는 덮개를 구비한다. 상기 기층은 기층에 형성된 오목부를 가진 상부면을 구비하여 변환기가 상부면에 부착될 수 있게 하여서, 적어도 상기 오목부의 일부분에 겹쳐져 하부 용적(back volume)을 형성한다. 상기 덮개는 변환기 위에 배치되고, 음파를 변환기에 도달시키게 하는 구멍을 갖는다.
본 발명의 다른 특징과 이점이 첨부 도면과 관련하여 이하에 기술되는 설명으로 보다 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 제1실시예의 단면도이고;
도2는 본 발명의 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 제2실시예의 단면도이고;
도3은 본 발명의 실리콘 콘덴서 마이크로폰의 제3실시예의 단면도이고;
도4는 사용자 회로판에 부착된 본 발명의 제3실시예의 단면도이고;
도5는 다른 형태의 사용자 회로판에 부착된 본 발명의 제3실시예의 단면도이고;
도6은 실리콘 콘덴서 마이크로폰이 부착된 기층의 평면도이고;
도7은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 길이방향 단면도이고;
도8은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 측방향 단면도이고;
도9는 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 길이방향 단면도이고;
도10은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 측방향 단면도이고;
도11은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 상부 부분의 단면도이고;
도12는 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 상부 부분의 단면도이고;
도13은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 상부 부분의 단면도이고;
도14A는 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 하우징의 박층 저부의 단면도이고;
도14B는 도14A의 박층 저부 부분의 1개 층의 평면도이고;
도14C는 도14A의 박층 저부 부분의 1개 층의 평면도이고;
도14D는 도14A의 박층 저부 부분의 1개 층의 평면도이고;
도15는 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 저부 부분의 단면도이고;
도16은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 저부 부분의 단면도이고;
도17은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 저부 부분의 단면도이고;
도18은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 저부 부분의 단면도이고;
도19는 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 측면 부분의 평면도이고;
도20은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 측면 부분의 단면도이고;
도21은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 측면 부분의 단면도이고;
도22는 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 측면 부분의 단면도이고;
도23은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 단면도이고;
도24는 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 단면도이고;
도25는 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 단면도이고;
도26은 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 단면도이고;
도27은 유지 링을 가진 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 단면도이고;
도28은 유지 링을 가진 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 단면도이고;
도29는 유지 링을 가진 본 발명의 마이크로폰 팩키지의 단면도이고;
도30은 복수의 마이크로폰 팩키지의 패널의 평면도이고; 그리고
도31은 마이크로폰 쌍의 평면도이다.
본 발명은 많은 다른 형태로 실시할 수 있는 것으로서, 기술되는 실시예는 첨부 도면을 참고로 본 발명을 한정하는 것이 아닌, 본 발명의 기본 원리를 당분야의 기술인이 이해가능 하도록 예를 들어 몇몇 가능한 실시예를 기술한 것으로 이해되어야 하는 것이다.
본 발명은 마이크로폰 팩키지에 관한 것이다. 플라스틱 몸체/리드 프레임을 활용하는 마이크로폰 팩키지로서 본원에 개재된 마이크로폰 팩키지의 이점은, 매우 저렴한 비용으로 작업 당 유닛을 더 많이 형성할 수 있게 하는 패널 형태의 팩키지를 처리하는 능력이 있는 것이다. 유사한 작용을 하는 팩키지용의 일반적인 리드 프레임(lead frame)은 함께 연결된 40개 내지 100개 디바이스를 함유할 수 있었다. 본원은 (1개 패널로서)함께 연결된 대략 14,000개 디바이스를 가질 수 있는 것이 다. 또한, 본원에 개시된 실시예는 최소한의 "곤란한 공구조작(hard-tooling)"을 필요로 하는 것이다. 이러한 사실은 상기 공정이 성형, 리드 프레임, 및 트림/폼 공구작업을 재설계하지 않고 주문된 레이아웃 요구에 맞추어 조정할 수 있게 한다.
더우기, 기술된 다수 실시예는 마이크로폰 팩키지도 주로 FR-4로 제조됨으로 일반적으로 FR-4로 만들어진 사용자의 PCB가 갖는 열팽창계수와 양호하게 조화를 이룰 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 실시예는 플라스틱 몸체/리드 프레임 팩키지에서 필요한 와이어 접합의 필요를 없앨 수 있는 것이다. 일반적으로 족문(footprint)은 리드가 솔더 패드로의 통로를 형성하도록 회로판에 관통-홀을 피복하여 형성할 수 있음으로 플라스틱 몸체/리드 프레임 설계 시에 필요한 것보다 작게 된다. 전형적인 플라스틱 몸체/리드 프레임 설계에서는, 갈매기날개 구조를 상기 리드의 전체 족문의 확장 시에 사용한다.
도1 내지 도3을 참고로 본 발명의 실리콘 콘덴서 마이크로폰 팩키지(10)의 3개 실시예를 설명한다. 실리콘 마이크로폰 팩키지(10) 내에 있는 것은, 예를 들어, 참고문헌으로 본원에 기재된 미국특허 5,870,482호에 개시된 실리콘 콘덴서 마이크로폰인 변환기(12)와 증폭기(16)이다. 상기 팩키지 자체는 기층(14)과, 하부 용적 또는 공기 공동(18) 및, 덮개(20)로 이루어지고, 상기 공기 공동은 변환기(12)용의 압력 관계(pressure reference)를 제공한다. 기층(14)은 회로판 패널 폼으로 처리하여 제작 시에 경제적인 크기의 이점을 취할 수 있는 FR-4재료로 형성된다. 도6은 복수개의 터미널 패드 둘레에 하부 용적(18)을 나타낸 기층(14)의 평면도이다.
상기 하부 용적(18)은: 변환기(12)가 위에 장착된 오목부를 형성하도록 기층(14)의 상부면(19)을 조절된 깊이로 드릴가공 하는 방법(도1); 내부 지지 포스트를 갖거나 갖지 않은 하부 용적(18)을 형성하도록 다수의 개별 FR-4 시트를 드릴가공하여 경로를 만들고 그리고 각각의 시트를 박층으로 이루는 방법(도2); 또는 기층(14)을 완전하게 관통하게 드릴가공하고 사용자의 "회로판"(28)에 표면을 장착하는 중에 하부 용적(18)을 기밀하게 밀봉하는 밀봉 링(22)을 디바이스 바닥에 설치하는 방법(도3 내지 도5)과 같이, 다수의 방법으로 형성할 수 있다. 이 예에서는, 상기 기층과 사용자의 회로판(28)을 조합하여 하부 용적(18)을 생성한다. 상기 하부 용적(18)은 면을 아래로 하여 "범프(bump)접합되어" 장착되는 변환기(12)(예, MEMS 디바이스)로 덮여진다. 경계부는 하부 용적(18)이 "공기-기밀"하게 작용하도록 밀봉되어 진다.
상기 덮개(20)는 보호 및 가공 처리를 위해 부착된다. 상기 덮개(20)는 구멍(24)을 함유하며, 상기 구멍은 소결 금속 삽입물(26)을 내재하여 물, 미립자 및/또는 빛이 팩키지에 유입되어 예를 들어 반전도 칩과 같은 내측에 있는 내부 성분에 손상을 주는 것을 방지한다. 상기 구멍(24)은 음파가 변환기(12)에 도달하게 한다. 소결 금속 삽입물(26)은 또한, 음향 감쇠 또는 저항과 같은 임의적인 음향 성질을 갖는다. 따라서, 소결 금속 삽입물(26)은, 음향 성능이 변환기(12)의 기능성 및/또는 실리콘 마이크로폰(10)의 전체 성능을 향상시키는 것으로 선택한다.
도4와 도5를 참고로 설명하면, 제품의 최종 형태로, 솔더 재흐름 공정에 의해 최종 사용자의 PCB(28)에 거의 확실하게 부착되는 실리콘 콘덴서 마이크로폰 팩 키지(10)를 나타낸 도면이다. 도5는 최종 사용자의 회로판(28) 내부에 챔버(32)를 가지어서 하부 용적(18)을 확장하는 방법을 설명하는 도면이다.
도7 내지 도10은 본 발명의 실리콘 콘덴서 마이크로폰 팩키지(40)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 이 실시예에서, 하우징(42)은 제공된 회로판에 사용된 것과 같은 재료의 층으로 형성된다. 따라서, 일반적으로 상기 하우징(42)은 전도성과 비전도성 재료가 교대로 있는 층(44, 46)을 포함하고 있다. 전형적으로, 비전도성 층(46)에는 FR-4 보드가 있다. 다층 하우징 구성은 유익하게 회로, 파워와 그라운드 평면, 솔더 패드, 그라운드 패드, 정전용량 층 및, 하우징 자체 구성부 내부에서 홀 패드를 통한 피복부를 포함할 수 있는 구성이다. 상기 전도성 층은 또한, 콘덴서 및/또는 유도자와 같은 구조가 입력/출력 신호 및/또는 입력 파워 공급물을 여과할 수 있으면서 EMI차폐작용을 하는 것이다.
상술된 실시예에서, 하우징(42)은 측부(52)에 의해 이격진 상부(48)와 저부(50)를 갖는다. 하우징(42)은 부가로, 음향 신호를 수신하는 구멍 또는 음향 포트(54)와, 일반적으로 실리콘 다이 마이크로폰 또는 BGA(ball grid array)팩키지와 같은 변환기 유닛(58)을 수용하는 내부 챔버(56)를 구비한다. 상부, 하부, 및 측부(48, 50, 52)는 예를 들어 전도성 접착제(60)로 전기적으로 연결된다. 전도성 접착제는 상부, 저부, 및 측부(48, 50, 52) 사이에 배치된 건 접착제로 적절하게 구조된 시트 형태로 양호하게 제공될 수 있는 것이다. 건 접착제의 시트는 해당 부분이 조립 중에 함께 전해진 후에, 압력, 열 또는 다른 적절한 수단으로 활성화 된다. 각 부분은 교대로 있는 전도성과 비전도성 층(44, 46)을 함유한다.
챔버(56)는 내부 라이닝(61)을 갖는다. 내부 라이닝(61)은 주로 전도성 재료로 형성된다. 상기 내부 라이닝은, 전도성 재료가 비전도성 재료를 완전하게 덮지 않는, 비전도성 재료 부분을 갖는 것으로 이해되어야 한다. 내부 라이닝(61)은 패러데이 케이지(faraday cage)와 매우 흡사한 전자기 간섭과 같은 것으로부터 변환기(58)를 보호한다. 내부 라이닝(61)은 하우징의 상부, 저부, 및 측부(48, 50, 52) 내에 각종 전도성 층을 함께 적절한 전기적 결합으로 제공할 수도 있다.
도7 내지 도10과 도23 내지 도26에서 설명된 다양한 실시예에서, 구멍 또는 음향 포트(54)를 함유한 하우징(42) 부분은 부가로 구멍(54) 위에 또는 내부에 환경장벽(62)을 형성한 재료 층을 포함한다. 이러한 환경장벽(62)은 전형적으로 PTFE(polytetrafluoroethylene) 또는 소결 금속과 같이 필름에 형성된 폴리머 재료이다. 환경장벽(62)은 햇빛, 습기, 오일, 오물, 및/또는 먼지와 같은 환경요소로부터 하우징(42)의 챔버(56)를 보호하여, 결국적으로 하우징(42) 내부에 변환기 유닛(58)을 보호하기 위해 주어진다. 또한, 환경장벽(62)은 음향 감쇠/저항 과 같은 고유한 음향 성질을 갖는다. 따라서, 상기 환경장벽(62)은 음향 성질이 마이크로폰의 성능을 향상하기 위해 변환기 유닛(58)과 협력동작하게 선택된다. 이러한 사실은 지향성 마이크로폰으로 작동하도록 구조된, 도24와 도25에서 설명된 실시예와 관련하여서 특히 중요한 기술내용이다.
환경장벽 층(62)은 일반적으로, 음향 포트(54)가 형성된 층간 부분인, 상부(48) 또는 저부(50)의 층간 부분을 밀봉한다. 예를 들면, 환경장벽이 전도성 재료의 층(44) 사이에 안전하게 설치되어, 전도성 재료의 층(44)이 입력 및 출력 신 호 또는 입력 파워를 여과하는데 사용할 수 있는 콘덴서(금속으로 형성된 전극을 가짐)로 작용할 수 있게 한다. 환경장벽 층(62)은 부가로, 전도성 층이 또한 저항기와 콘덴서와 같은 박막 수동형 기구와 접촉하는 경우에 전도성 층(44)과 접촉할 때에 절연 보호 층으로 역할을 할 수 있다.
챔버(56)를 환경요소로부터 보호하는 작용에 더하여, 상기 장벽 층(62)은 부차적인 습윤처리(wet processing), 하우징(42) 외부의 보드 워싱(board washing), 및 관통 홀 피복부를 경유한 벽으로부터의 지면으로의 전기적 접속을 허용한다. 또한, 환경장벽 층(62)은 인쇄회로판-기본 팩키지 구조에서의 제작단계의 순서를 변경하게 할 수도 있다. 이러한 이점은 다른 종결 스타일을 수용하는데 사용할 수 있는 것이다. 예를 들면, 이중 측 팩키지가, 양측이 환경장벽 층(62)을 구비하는, 1쌍의 구멍(54)을 가지고 구조될 수 있다(도25 참고). 상기 팩키지는 위로 대면하게 장착되거나 아래로 대면하게 장착되거나 동일하게 보이고 동작할 수 있으며 또한, 상기 팩키지가 방향 마이크로폰 특성을 제공하도록 장착될 수 있다. 또한, 환경장벽 층(62)이 선택되어 그 음향 성질이 마이크로폰의 지향성을 향상시킨다.
도7, 도8, 및 도11-13을 참고로 하여 설명한다. 변환기 유닛(58)은 일반적으로 하우징의 상부(44)에 장착되지 않는다. 이러한 제약은 최종 사용자의 회로판으로의 최종 장착 방향성과는 무관한 것이다. 상부(48)는 저부(50)용으로 선택한 것과 마찬가지로 변환기(58)의 방향에 따라서 아래로 대면하게 장착할 수 있다. 상부(48)의 전도 층(44)은 전기회로, 그라운드 평면, 솔더 패드, 그라운드 패드, 콘덴서 및 피복된 관통 홀 패드를 형성하는 형태로 이루어질 수 있다. 도11 내지 도13을 참고로 설명하면, 필요한 팩키지로서, 선택적으로, 전도 층(44), 비전도 층(46), 및 환경 보호막이 추가된다. 다르게는, 일부 층을 고의로 제외시킬 수 있다. 제1비전도 층(46)은 제1전도 층(44)상에 임의적인 특징이 선택적으로 노출할 수 있는 형태로 이루어질 수 있다.
도11은 마이크로폰 팩키지용의 선택형 상부(48)를 나타낸 도면이다. 이 실시예에서는 층 사이에 연결부가 그라운드에 도관을 제공하게 형성된다. 도11의 상부는 그라운드 평면 및/또는 패턴 회로(64)와 환경장벽(62)을 구비한다. 그라운드 평면 및/또는 패턴 회로(64)는 핀(65)에 의해 연결된다.
도12는 상부(48)의 다른 실시예를 설명하는 도면이다. 층 사이에 연결, 그라운드 평면/패턴 회로(64), 및 환경장벽(62)에 더하여, 이 실시예는 저부측에 형성된 전도성 범프(66)(예, Pb/Sn 또는 Ni/Au)를 구비하여, 변환기(58)와 제2전기적 접점이 이루어지게 한다. 여기서, 전도성 회로는 피복된 관통 홀 종결부와 범프(66)와의 사이에 전기적 접속이 이루어지게 하는 패턴으로 이루어질 수 있는 것이다.
도13은 상부(48)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 이 실시예에서, 상부(48)는 구멍 또는 음향 포트(54)를 구비하지 않는다.
도7, 도8 및 도14-18을 참고로 설명하면, 저부(50)는 변환기(58)가 주로 장착된 팩키지의 성분이다. 이러한 정의는 최종 사용자의 회로판에 대한 최종 장착 방위(mounting orientation)와 무관한 것이다. 상부(48) 구성을 선택하는 것과 마찬가지로 저부(50)를 변환기(58)의 장착방향에 따르는 상방향으로 대면하게 장착할 수 있다. 상부(48)와 유사하게, 저부(50)의 전도 층(44)은 회로, 그라운드 평면, 솔더 패드, 그라운드 패드, 콘덴서 및 피복된 관통 홀 패드를 형성하는 형태로 이루어진다. 도14 내지 도18에 도시된 바와 같이, 팩키지 필요에 따라서, 선택적인 전도 층(44), 비전도 층(46) 및 환경보호 막(62)을 추가할 수 있다. 선택적으로, 일부 층을 고의로 제외시킬 수도 있다. 제1비전도 층(46)은 상기 제1전도 층(44)에서 임의적인 특징부가 선택적으로 노출되는 형태로 이루어질 수 있다.
도14A 내지 도14D를 참고로 설명하면, 저부(50)는 비전도성 재료(46)의 층 위에 증착된 전도성 재료(44)의 층을 구비한 층상조직의 다층 보드를 포함한다. 도14B를 참고로 설명하면, 전도성 재료의 제1층 와이어 접합부 또는 플립 칩 접합부를 부착하는데 사용된다. 이러한 층은 에칭 부분을 가지어서 리드 패드, 접합 패드, 및 그라운드 패드를 형성한다. 상기 패드는 패드를 관통하는 드릴가공된 홀을 가지어서 피복된 관통-홀 형성부가 이루어진다.
도14C에 도시한 바와 같이, 비전도성 재료의 건 필름(68)은 전도성 재료를 덮는다. 상기 도면은 노출된 그라운드 패드와 마찬가지로 노출된 접합 패드를 나타낸 것이다. 노출된 그라운드 패드는 전도성 에폭시와의 전기적 접촉을 이루어서 측부(52)와 저부(50)의 그라운드와의 연결부를 형성한다.
도14D를 참고로 설명하면, 그라운드 층은 기부(50) 내부에 매립될 수 있는 것이다. 해칭 구역은 전형적인 그라운드 평면(64)을 나타낸 것이다. 상기 그라운드 평면은 파워 또는 출력 패드를 포개지는 않지만 변환기(58) 위에 겹쳐질 수 있는 것이다.
도15를 참고로 설명하면, 저부(50) 실시예를 나타낸 도면이다. 이 실시예의 저부(50)는 솔더 마스크 층(68)과 전도성 및 비전도성 재료(44, 46)의 교차 층을 갖는다. 상기 저부는 부가로 사용자의 보드와 전기적 연결을 하는 솔더 패드(70)를 포함한다.
도16과 도17은 확장된 하부 용적(18)을 가진 저부(50)의 실시예를 설명하는 도면이다. 상기 실시예는 전도성/비전도성 층을 사용하는 하부 용적(18)의 형성물을 설명하는 도면이다.
도18은 저부(50)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 이 실시예에서, 하부 부분(50)은 음향 포트(54)와 환경장벽(62)을 구비한다.
도7 내지 도10 및 도19 내지 도22를 참고로 설명하면, 측부(52)는 저부(50)와 상부(48)를 연결하는 팩키지 성분이다. 상기 측부(52)는 전도성 재료의 2개 층(44) 사이에 개재된 비전도성 재료의 단일 층(46)을 구비한다. 상기 측부(52)는 변환기(58)를 수용하는 챔버(56)의 내부 높이를 형성한다. 상기 측부(52)에는 일반적으로 각각이 경로 창(72)을 갖는(도19 참고) 회로판 재료를 이루는 1개 이상의 층이 형성된다.
도19 내지 도22를 참고로 설명하면, 상기 측부(52)는 내측벽(74)을 갖는다. 상기 내측벽(74)은 도20과 도21에 도시된 바와 같이 일반적으로 구리와 같은 전도성 재료로 피복된다. 측벽(74)은 경로 창(72)의 외부 둘레부에 형성되어 전도성 재료로 코팅/금속으로 된다.
선택적으로, 측벽(74)은 각각이 경로 창(72)을 갖는(도19 참고) 전도성 재료 의 층(44)과 비전도성 재료의 층(46)이 다수 교차식으로 있는 층으로 형성된다. 이러한 경우, 상기 창(72)의 외부 둘레는 전도성 재료의 층(44)이 효과적인 차폐동작을 제공할 수 있기 때문에 전도성 재료로 덮여질 필요가 없는 것이다.
도23 내지 도26은 마이크로폰 팩키지(40)의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다. 이 실시예는 상술된 바와 같은 상부, 저부, 측부(48, 50, 52)를 활용한다. 상술된 상부, 저부, 측부(48, 50, 52) 실시예의 각각이 상술된 본 발명의 범위를 이탈하지 않고 임의적으로 조합하여 이용할 수 있음을 예상할 수 있을 것이다.
도23에서, 최종 사용자의 보드에 연결은 저부(50)를 통해 이루어진다. 팩키지 장착 방향은 저부(50) 아래로 향한다. 변환기(58)로부터 상기 피복된 관통 홀로의 연결은 와이어 접합으로 이루어진다. 변환기 하부 용적(18)은 실리콘 마이크로폰의 뒷면 홀(하향 장착)로만 형성된다. 접합 패드, 와이어 접합 및 단자로의 경로는 도시하지 않았다. PCB설계 기술에서의 통상의 기술자는 제1전도 층(44) 상에 상기 경로가 있을 것임을 이해할 수 있을 것이다. 변환기(58)로부터의 와이어 접합은 노출 패드로 연결된다. 상기 패드는 피복된 관통 홀을 경유하여 솔더 패드에 연결되어 상기 표면 위를 지나간다.
도24에서는, 최종 사용자의 보드로의 연결이 저부(50)를 통해 이루어진다. 다시, 팩키지 장착 방향은 저부(50)로 향한다. 변환기(58)에서 피복 관통 홀로의 연결은 와이어 접합으로 이루어진다. 하부 용적(18)은 저부(50)와 변환기(58)의 뒷면 홀(하향 장착)과의 조합으로 형성된다.
도25에서, 최종 사용자의 보드에 대한 연결도 저부(50)를 통해 이루어진다. 또한, 팩키지 장착 방향은 저부(50)로 향한다. 변환기(58)로부터 피복 관통 홀로의 연결은 와이어 접합으로 이루어진다. 팩키지의 양측에 음향 포트를 갖춘 상태에서는, 하부 용적부가 없다. 이러한 방법은 방향 마이크로폰에 적합한 것이다.
도26에서, 최종 사용자의 보드에 대한 연결은 상부(48) 또는 저부(50)를 통해 이루어진다. 팩키지 장착 방향은 상부(48) 하방향으로 또는 저부(50) 하방향으로 향한다. 변환기(58)에서 피복 관통 홀로의 연결은 플립 칩핑 또는 와이어 접합과 추적 경로를 이루어 이루어진다. 하부 용적(18)은 저부(50)와 상부(48)를 함께 층상조직으로 하여 생성된 공기 공동을 사용하여 형성된다. 팩키지 구조의 일부 부분은 변환기(58)가 부착되어진 후에 이루어진다. 특히, 관통 홀 형성, 피복, 및 솔더 패드의 형성은 변환기(58)를 부착한 후에 행해진다. 보호성 막(62)은 소수성(疏水性)이며 챔버(56)로 부식성 도금 화학성질이 침입하는 것을 방지한다.
도27 내지 도29를 참고로 설명하면, 변환기 유닛(58)이 장착되는 부분에는 유지 링(84)이 있다. 유지 링(84)은 변환기(58)로의 에폭시(86)의 위킹(wicking)을 막고 그리고 흐름이 음향 포트 또는 구멍(54) 안으로 흐르는 것을 방지한다. 따라서, 유지 링(84)의 형태는 전형적으로 변환기(58) 족문의 형태와 어울리는 것이다. 상기 유지 링(84)은 비전도성 층의 재료와 흡사한 전도성 재료(예를 들면, 3mil 두께 구리)를 함유한다.
도27을 참고로 설명하면, 유지 링(84)은 비전도성 층에 형성된다. 에폭시는 유지 링(84)의 둘레 외측에 적용되고 그리고 변환기(58)는 에폭시(86)와 유지 링(84)이 포개지게 더해진다. 이러한 사실은 변환기(58)의 에칭 포트(실리콘 다이 마이크로폰의 경우)에서 에폭시(86)의 위킹의 상승을 감소시킨다.
선택적으로, 도28을 참고로 설명하면, 유지 링(84)은 변환기(58)가 유지 링(84)과 접촉하지 않도록 배치된다. 이 실시예에서, 유지 링(84)은 에폭시(86)가 제한 통로를 가지어서, 따라서 위킹이 덜 하도록 변환기(58)의 족문보다 약간 더 작다. 도29에서, 유지 링(84)은 변환기(58)의 에칭 포트와 접촉하도록 구조된다. 다음의 표들은 이 실시예의 하우징 구조를 위한 전형적인 회로판 처리 기술의 예를 설명한 것이다.
표1:재료
재료 타입 성분 비고
1 0.5/0.5 oz. DST Cu 5 core FR-4 저부(전도층 비전도층1)
2 0.5/0.5 oz. DST Cu 5 core FR-4 저부(전도층 3과 4;비전도층 2
3 106 pre-preg 재료1과 재료2를 층상조직으로 하기 위함.
4 0.5/0.5 oz. DST Cu 40 core FR-4 측부 후에 금속으로 피복
5 Bare/0.5 oz. Cu 2 core FR-4 (2조각) 상부(각 조각이 1전도층과 1비전도층을 포함)
6 확장 PTFE 환경장벽
표2:재료처리공정(기초부 재료1)
단계 타입 종류 비고
1 건 필름 전도층
2 노출 마스크 재료1(상부 전도층) 하부 전도층에 그라운드 평면 형성
3 전개
4 Cu 에칭 상부 전도층에 에칭 안함
5 건 필름 스트립
표3:재료처리공정(저부 재료2)
단계 타입 종류 비고
1 건 필름 전도층
2 노출 마스크 재료2(상부 전도층) 상부 전도층에 그라운드 평면 형성
3 전개
4 Cu 에칭 하부 전도층에 에칭 안함
5 건 필름 스트립
표4:재료1,2,3의 처리공정(저부 형성)
단계 타입 종류 비고
1 층상조직 재료3을 사용하여 층상조직으로 된 재료1,2
2 드릴 관통 홀 드릴 비트=0.025in
3 직접 금속피복/플래시 구리 피복 관통 홀
4 건 필름(L1 및 L4)
5 노출 마스크 층상조직의 재료1,2(상부 및 하부 전도층) 추적 및 솔더 패드 형성
6 전개
7 Cu 전해질 1.0mil
8 Sn 전해질 필요에 따름
9 건 필름 스트립
10 Cu 에칭
11 Cu 에칭
12 이곳에서 최종 옵션 삽입 NG 옵션(이하에 표를 참고) 기본 검사용 NG 옵션
13 상부 전도층에만 건 필름(덮개) 2.5mil 상부 전도층 상에 최소 두께
14 노출 마스크 층상조직의 재료1,2(상부와 하부) 이러한 마스크는 건 필름 솔더 마스크(덮개층)를 수용하는 상부 전도층 상에 구역을 한정함. 하부층은 적용된 건 필름을 가지지 않음. 피복 관통 홀은 상부에 코팅에 의해 다리모양으로 연결됨.
15 전개
16 경화 완전 경화
17 경로 패널 경로 비트 = 필요에 따름 4"x4"조작 형성. 마무리 딤(dim) 확인.
표5는 측부(52)의 형태를 나타낸 것이다. 이러한 공정은 FR-4보드에서 개구 매트릭스를 경로로 하는 것을 포함한다. 그리고, 펀칭 작업이 제작공정에 유효한 방법으로 고려된다. 상기 펀칭 작업은 전체 코어를 통해 펀칭하여 행해지거나 또는 선택적으로 적절한 두께의 벽을 형성하도록 박층구조의 얇은 코어 c-스테이지와 무-흐름 프리-프레그(no-flow pre-preg)의 다수 층을 펀칭하여 행하여 진다.
매트릭스를 경로로 한 후에, 상기 보드는 무전해 또는 DM 피복되어진다. 결국적으로, 상기 보드는 저부와 어울리는 경로를 가지게 된다. 이러한 단계는 처음 또는 마지막에 행해질 수 있다. 제1단계로서 최종 경로작업을 수행하도록 보다 실 행성이 있는 조각(piece)을 만든다.
표5: 재료4의 공정(측부)
단계 타입 종류 비고
1 개구의 경로/펀치 매트릭 경로 비트=0.031in 측부 형성
2 직접 금속피복/플래시 Cu 최소 0.25mil 측부에 측벽 형성
3 경로 패널
표6은 상부의 처리공정을 나타낸 것이다. 상부(48)의 형성물은 내부 층을 형성하는 저부 전도층 상에 건 필름 덮개층 또는 액체 솔더 마스크를 나타내는 동작을 포함한다. 상부(48)의 노출층에는 구리 코팅을 하지 않는다. 일 측을 층상구조로하는 방식으로 구해지거나 또는 에칭에 의한 방식으로 처리될 수 있다.
홀의 매트릭스는 뚜껑(lid) 보드에 드릴가공 된다. 드릴작업은 형성(imaging) 단계 후에 발생한다. 그렇게 하여서, 적절한 솔더 마스크가 드릴작업 공정을 지속할 수 있는 것으로 선택되어야 한다.
표6: 상부 처리공정
단계 타입 종류 비고
1 건 필름 전도층
2 노출 드러낸 마스크 층 전도 링 형성
3 전개
4 경화
5 매트릭스 홀 드릴 드릴 비트 0.025in 음향 포트
6 층상구조 재료5의 2조각 사이에 PTFE(환경장벽) 상부 형성
표7: 재료4로 박층 재료1,2 처리
단계 타입 종류 비고
1 재료4에 전도성 접착제 차단
2 층상구조 측부를 가진 저부 측부를 가진 저부 형성 (스페이서)
3 추가 변환기 조립체 실리콘 다이 마이크로폰과 집적회로
표8: 재료5로 박층 재료1,2,4 처리
단계 타입 종류 비고
1 상부 상에 도전성 접착제 차단
2 층상구조 상부를 가진 저부와 측부 하우징 형성
3 입방체
표9: 마무리 옵션 NG(Nickel/Gold)
단계 타입 종류 비고
1 담금 Ni(40-50μ-in)
2 담금 Au(25-30μ-in)
표10: 마무리 옵션 NGT(Nickel/Gold/Tin)
단계 타입
1 마스크 L2(두터운 건 필름 또는 하이택(tack) 입방 테이프)
2 담금 Ni(40-50μ-in)
3 담금 Au(25-30μ-in)
4 L2 상에 마스크 제거
5 벽에 의해 생성된 공동에 다리모양으로 걸쳐진 마스크 L1 (두터운 건 필름 또는 하이택 입방 테이프 사용)
6 담금 Sn(100-250μ-in)
7 L1 상에 마스크 제거
표11: 마무리 옵션 ST(Silver/Tin)
단계 타입
1 마스크 L2(두터운 건 필름 또는 하이택 입방 테이프)
2 담금 Ag(40-50μ-in)
3 L2 상에 마스크 제거
4 벽에 의해 생성된 공동에 다리모양으로 걸쳐진 마스크 L1 (두터운 건 필름 또는 하이택 입방 테이프 사용)
5 담금 Sn(100-250μ-in)
6 L1상에 마스크 제거
도30은 복수의 마이크로폰 팩키지(92)를 형성하는 패널(90)을 설명하는 평면도이다. 마이크로폰 팩키지(92)는 전체적으로 14x24어레이에 패널(90)상에 또는 336마이크로폰 팩키지로 분할된다. 그보다 많거나 적은 마이크로폰 팩키지가 패널(90) 상에 또는 그보다 작거나 큰 패널 상에 배치될 수도 있다. 본 발명의 여러 실시예와 관련하여 기술된 바와 같이, 마이크로폰 팩키지는 하우징의 상부, 저부 및 측부와 같이 다수개의 층과, 환경장벽, 상기 하우징 부분을 연결시키는 접착층 을 구비한다. 상기 요소들이 함께 전해져 정렬 배치가 이루어 지도록, 각 부분에는 복수개의 정렬 구멍(94)을 갖게 형성할 수 있다. 수백개 또는 수천개의 마이크로폰을 동시에 제작할 수 있도록 상술된 바와 같은 저부 층이 제공된다. 변환기, 증폭기 및 기타 성분들은 각각의 마이크로폰에 대응하는 저부층 상에 적절한 구역에 고정되어 제작된다. 건 접착제의 시트와 같은 접착층은 저부층 위에 위치하게 되고 그리고, 측벽 부분의 층은 접착층 위에 위치하게 된다. 추가의 건 접착층은 환경장벽 층, 다른 건 접착 층 및 상부 층에 따라서 위치하게 된다. 건 접착 층은 열 및/또는 압력을 적용하는 것과 같은 방식에 의해 활성적으로 된다. 다음, 상기 패널은 공지된 패널 절단 및 분리기술을 사용하여 각각의 마이크로폰 조립체로 분할된다.
본원에 기술된 마이크로폰, 마이크로폰 팩키지 및 조립 방법은 부가로, 마이크로폰 쌍과 같이 복합 마이크로폰 조립체로 제작할 수 있는 것이다. 가장 단순한 형태로, 분리 중에, 2개 마이크로폰이 도31에 도시된 마이크로폰 쌍(96)과 같이 함께 연결되어 남겨지게 할 수 있다. 따라서, 마이크로폰 쌍(96)의 각 마이크로폰(98, 100)은 공통 측벽(102)을 공유하는 단일 팩키지에, 분리된 개별동작 마이크로폰이 된다. 선택적으로, 본원에 기술된 바와 같이, 전도성 트레이스(trace)가 상부 또는 저부 부분의 다양한 층에 형성되어 복합 마이크로폰을 전기적으로 결합하게 한다.
본 발명을 특정 실시예를 통해 기술되었지만, 상기 실시예는 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위내에서 개조 및 변경될 수 있는 것이며, 본 발명은 첨부 청구범위에 의해서만 한정되는 것이다.

Claims (29)

  1. 마이크로폰은:
    내부 챔버를 형성하는 다층 벽 하우징과;
    다층 벽 하우징에 형성된 음향 포트 및;
    상기 음향 포트와 통신하는 챔버 내에 배치된 변환기를 포함하며;
    상기 다층 벽 하우징의 제1층은 비전도성 층이고 그리고 상기 다층 벽 하우징의 제2층은 전도성 층인 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  2. 제2항에 있어서, 상기 마이크로폰은 음향 포트를 덮는 하우징에 고정된 환경장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  3. 제3항에 있어서, 상기 환경장벽은 다층 벽 하우징의 층 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  4. 제2항에 있어서, 상기 환경장벽은 음향 성질을 가진 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  5. 제2항에 있어서, 상기 환경장벽은 미립자 차단작용 또는 습기 차단작용을 제공하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  6. 제2항에 있어서, 상기 환경장벽은 광 차단작용(optical screening)을 제공하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  7. 제2항에 있어서, 상기 환경장벽은 다층 하우징 내에 콘덴서를 형성하기 위한 다층 벽 하우징의 제1전도성 층과 제2전도성 층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  8. 제7항에 있어서, 상기 환경장벽은 폴리머 재료와 소결 금속 재료 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  9. 제1항에 있어서, 상기 하우징은 제2음향 포트를 포함하고, 상기 제2음향 포트는 변환기에 직접 청각상으로 결합되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  10. 제9항에 있어서, 상기 마이크로폰은 음향 포트를 덮는 하우징에 고정된 제2환경장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  11. 제1항에 있어서, 상기 다층 벽 하우징은 함께 고정된 저부 층, 측벽 층 및 상부 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  12. 제11항에 있어서, 상기 저부 층, 측벽 층 및 상부 층은 접착제에 의해 함께 고정되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  13. 제12항에 있어서, 상기 접착제는 전도성 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  14. 제12항에 있어서, 상기 접착제는 패턴형 건 층 접착제(patterned dry layer adhesive)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  15. 제12항에 있어서, 상기 접착제는 비전도성 패턴 건 층 접착제와 전도성 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  16. 제11항에 있어서, 상기 저부 층, 측벽 층 및 상부 층은 각각 전도성 층을 포함하고, 상기 전도성 층은 전기적으로 결합된 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  17. 제11항에 있어서, 요소 그룹에서 선택된 1개 요소를 구비하도록 형성된 저부 벽, 측벽 및 상부 벽 중의 적어도 어느 한개는: 전기회로, 그라운드 평면, 솔더 패드, 그라운드 패드, 파워 평면, 콘덴서 및 관통 홀 패드로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  18. 제17항에 있어서, 상기 요소는 다층 벽 하우징의 층 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  19. 제1항에 있어서, 상기 마이크로폰은 하부 용적을 생성하는 변환기에 인접하여 있는 다층 벽 하우징 내에 형성된 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  20. 제19항에 있어서, 상기 오목부는 다층 벽 하우징의 층 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  21. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 하부 용적부를 형성하고 그리고 변환기의 제1측에 결합되며, 상기 음향 포트는 변환기의 제2측에 결합되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  22. 제1항에 있어서, 상기 마이크로폰은 연결된 쌍의 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  23. 마이크로폰을 제작하는 방법은:
    대응하는 복수의 마이크로폰용으로 복수의 저부 층 부분을 구비한 제1패널을 제공하는 단계와;
    복수의 저부 층 부분의 각각 위에 변환기를 배치하는 단계와;
    상부 층 부분이 상부 층 부분과 저부 층 부분에 의해 형성된 챔버 내에서 변환기를 에워싸고 있으며, 제1패널에, 복수의 마이크로폰용의 복수의 상부 층 부분을 구비한 제2패널을 고정하는 단계 및;
    복수의 마이크로폰을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 제작방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 방법은, 제1패널과 제2패널과의 사이에 복수의 마이크로폰용의 복수의 측벽 부분을 구비한 제3패널을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 제작방법.
  25. 제23항에 있어서, 각각의 저부 층 부분과 각각의 상부 층 부분은 전도성 층을 포함하고, 상기 방법은 전도성 층과 전기적으로 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 제작방법.
  26. 제23항에 있어서, 제2패널을 고정하는 단계는, 제1패널과 제2패널과의 사이에 건 접착 층을 제공하는 단계와 제2패널에 제1패널을 고정하도록 건 접착 층을 활성화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 제작방법.
  27. 제23항에 있어서, 각각의 저부 층은 음향 포트를 포함하고, 그리고 변환기를 배치하는 단계는 음향 포트에 인접하여 변환기를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 제작방법.
  28. 제23항에 있어서, 각각의 저부 층 또는 각각의 상부 층은 음향 포트를 포함하고, 상기 방법은 음향 포트를 덮는 환경장벽을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 제작방법.
  29. 제23항에 있어서, 복수의 마이크로폰을 분할하는 단계는 복수의 마이크로폰을 마이크로폰 쌍으로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 제작방법.
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