KR20070105785A

KR20070105785A - 콘덴서 마이크로폰

Info

Publication number: KR20070105785A
Application number: KR1020060038380A
Authority: KR
Inventors: 박희순
Original assignee: (주) 대일씨티
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-10-31
Also published as: KR100812688B1

Abstract

본 발명은 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 특히 부품의 수를 감소시킴으로써 조립성을 향상시키고 원가를 절감하며 크기를 감소시켜 초박형으로 제작할 수 있는 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

본 발명은 중앙에 음파 유입구가 천공되어 있으며, 바닥면이 고정전극의 역할을 수행하는 용기 형상의 금속케이스; 반영구적인 전하량을 가지는 일레트렛(eletret) 필름으로 이루어진 진동판; 상기 진동판에 부착되어 진동판의 테두리를 지지하며, 상기 진동판에 전기적으로 접속되는 연결링; 상기 금속케이스와 진동판 사이의 공극을 유지시켜주는 절연재질의 스페이서; 및 상기 금속케이스 내의 최상단에 위치해서 상기 금속케이스 및 상기 연결링과 전기적으로 접속되고, 상기 진동판의 진동으로 인한 진동판과 금속케이스 사이의 정전용량의 변화에 따른 전위변화를 전기신호로 증폭 변환하기 위한 전계효과 트랜지스터(FET)를 구비하는 인쇄회로기판;을 포함하여 이루어진 콘덴서 마이크로폰을 제공한다.

콘덴서 마이크로폰

Description

콘덴서 마이크로폰{Condenser Microphone}

도 1은 종래의 콘덴서 마이크로폰의 구조를 나타낸 분리사시도,

도 2는 종래의 콘덴서 마이크로폰의 구조를 나타낸 결합단면도,

도 3은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 구조를 나타낸 분리사시도,

도 4는 본 발명에 따른 콘데서 마이크로폰의 구조를 나타낸 결합단면도,

도 5는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 다른 실시예를 나타낸 분리사시도,

도 6은 본 발명에 따른 콘데서 마이크로폰의 다른 실시예를 나타낸 결합단면도임.

* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *

100 : 콘덴서 마이크로폰 110 : 금속케이스

115 : 바닥면 120 : 스페이서(spacer)

130 : 진동판 140 : 연결링

142 : 절연 코팅층 150 : 인쇄회로기판

152 : 전계효과 트랜지스터 (FET, Field Effect Tasnsistor)

일반적으로, 콘덴서 마이크로폰(Condenser Microphone)은 평행판 콘덴서의 정전용량 변화를 이용한 마이크로폰으로서 한쪽엔 고정전극을 두고 다른 한쪽엔 고정전극과 대향 되게 도전성의 진동판을 전극으로 두고, 이 양 전극 간에 수 10KΩ의 저항을 통해서 높은 직류전압을 가하게 된다. 이에 따라 음압에 의한 전극 간격의 변화로 인해 양 전극 사이의 정전용량의 변화가 전기신호인 음성신호로 얻어진다.

콘덴서 마이크로폰의 주파수의 특성은 30 kHz부근까지 거의 평탄하며, 고충실도의 마이크로폰이지만 출력이 작고, 측정용 및 방송용을 포함하여 최근에는 휴대전화, PDA 등과 같은 이동통신 단말기 등에 광범위하게 적용되고 있다.

이와 같은 콘덴서 마이크로폰의 동작이론 및 원리를 살펴보면, 이른바 콘덴서 마이크로폰의 내부 구성부품은 매우 정밀하고 또 외부의 전기잡음(Electric Noise)에 민감하므로 먼지나 이물질의 침투와 전기잡음으로부터 충분하게 보호되기 위해 음파 유입구가 형성된 금속의 케이스 속에 적층 밀봉되어 있다.

음파 유입구를 통해 필름 금속 진동판(Diaphragm)에 음파가 가해졌을 때 진 동판이 진동하면 진동판과 고정전극(Polar Plate or Back Plate) 사이의 거리변화, 즉 음파에 의한 거리변화가 일어나는데, 이러한 물리적 변화현상을 전기적으로 변환하여 정전용량의 변화를 파악할 수 있다.

통상, 콘덴서 마이크로폰은 정전용량이 작고 전기적 임피던스가 높아 일반 증폭기(Amplifier)와 직접 연결하여 사용할 수 없으므로 증폭기가 요구하는 입력 임피던스와 정합시키기 위하여 임피던스 변환소자인 FET와 결합하여 사용하는 것이 일반적이다.

여기서, FET(Field Effect Tasnsistor)는 전계효과 트랜지스터로서 소스, 게이트, 드레인의 3단자로 구성된 능동소자인데, 게이트의 전위가 변화함에 따라 드레인과 소스 간에 흐르는 전류 값이 변화함으로 ECMs(Electrostatic Condenser Microphone system)의 기본 작동회로를 구성하여 음파에 따른 전기적 신호를 얻을 수 있게 된다.

콘덴서 마이크로폰은 성극전압으로 수백 볼트(V)의 직류 외부공급 전원이 요구되지만 ECMs는 무극성 콘덴서 마이크로폰의 일종으로 전하축적 특성이 우수한 고분자필름에 금속을 증착하여 진동판으로 사용하거나 고분자 필름을 고정전극에 접착하여 전하를 축적시킴으로써 외부 공급전원을 생략시킨 것이다.

마이크나 유무선 전화기, 비디오카세트 레코드, 디지털 카메라 등에 장착하여 사용할 수 있도록 된 콘덴서 마이크로폰은 음파 유입구가 천공된 케이스와, 케이스 상부에 위치하여 음파 유입구를 통해 먼지나 습기 또는 이물질 등이 케이스 내부로 유입되는 것을 방지하는 필터와, 케이스 내부에 위치하며 음파 유입구를 통 해 유입된 음의 진동을 유도하도록 케이스 내부에 공간을 유지시키는 진동판 플레이트와, 진동판 플레이트의 하단에 위치하여 음파 유입구를 통해 유입된 음에 의해

진동하는 진동판과, 진동판의 하단에 위치하여 음의 진동을 전달하도록 일정간격을 유지시켜 주는 스페이서와, 스페이서 하단에 위치하며 각 부의 유동을 방지 및 지지하고, 전체 형상의 변형을 방지하는 지지물과, 지지물 내부에 위치하고 스페이서에 의해 진동판과 일정간격으로 진공상태를 유지하며 진동판의 진동에 따라 변하는 정전용량을 검출하는 고정전극과, 지지물 내부 및 고정전극 하단에 위치하며 정합용 FET의 게이트와 상기 고정전극을 접속시키는 연결 링과, 도전성 물질로 회로가 배선되어 있는 인쇄회로기판과, 인쇄회로기판 위에 접합되어 정전용량의 변화에 따른 전위변화를 전기신호로 증폭변환하는 전계효과 트랜지스터 등으로 구성되어 있다.

도1 및 도2는 종래의 콘덴서 마이크로폰을 나타낸 것으로서, 콘덴서 마이크로폰은 금속케이스(11) 내에 진동판 플레이트(12), 진동판(13),스페이서(14), 고정전극(15), 지지물(17), 연결 링(18) 및 인쇄회로기판(19) 등이 순차적으로 내입된 구조를 갖는다.

그러나 상기한 콘덴서 마이크로폰은 금속케이스와 고정전극을 절연시키고, 고정전극과 인쇄회로기판을 전기적으로 접속하기 위해 지지물과 연결 링 등이 구비되어 있어 구성요소가 많아서 조립이 복잡하고 생산 단가가 높으며 제품을 소형화, 초박화 하는데 한계를 가지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 콘덴서 마이크로폰의 부품 수를 줄이고 두께를 최소화하며 조립공정을 단순화한 콘덴서 마이크로폰을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 콘덴서 마이크로폰의 부품 수가 줄고 조립공정이 단순화되어 콘덴서 마이크로폰의 전체 두께를 줄임과 아울러 생산원가를 낮출 수 있도록 하는 콘덴서 마이크로폰을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중앙에 음파 유입구가 천공되어 있으며, 바닥면이 고정전극의 역할을 수행하는 용기 형상의 금속케이스; 반영구적인 전하량을 가지는 일레트렛(eletret) 필름으로 이루어진 진동판; 상기 진동판에 부착되어 진동판의 테두리를 지지하며, 상기 진동판에 전기적으로 접속되는 연결링; 상기 금속케이스와 진동판 사이의 공극을 유지시켜주는 절연재질의 스페이서; 및 상기 금속케이스 내의 최상단에 위치해서 상기 금속케이스 및 상기 연결링과 전기적으로 접속되고, 상기 진동판의 진동으로 인한 진동판과 금속케이스 사이의 정전용량의 변화에 따른 전위변화를 전기신호로 증폭 변환하기 위한 전계효과 트랜지스터(FET)를 구비하는 인쇄회로기판;을 포함하여 이루어진 콘덴서 마이크로폰을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 구조를 나타낸 분리사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 콘데서 마이크로폰의 구조를 나타낸 결합단면도이다.

본 발명은 일정 수준의 품질을 유지한 채로 부품의 수를 감소함으로써 조립공수를 감소시킴과 아울러 제조원가를 절감하기 위한 것으로, 종래에 별도의 부품으로 형성하던 고정전극의 역할을 금속케이스가 수행하도록 하며, 연결링과 금속케이스 사이에 삽입되는 절연체인 베이스를 삭제하는 대신 연결링의 외주면에 절연 코팅을 함으로써 부품의 수를 현저히 감소시켜 제품의 원가를 절감하고 소형화, 초박화 하기 위한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰은 중앙에 음파 유입구(112)가 천공되어 있으며, 바닥면(115)이 고정전극의 역할을 수행하는 원통형 용기 형상의 금속케이스(110)와, 반영구적인 전하량을 가지는 일레트렛 필름으로 이루어진 진동판(130)과, 상기 금속케이스(110)와 진동판(130)의 사이에 게재되어 금속케이스(110)와 진동판(130)이 일정한 간극을 유지시키는 절연재질의 스페이서(120)와, 상기 진동판(130)과 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하며 상기 진동판(130)의 테두리를 지지하는 연결링(140)과, 상기 금속케이스(110) 내의 최상단에 위치하여 상기 금속케이스(110) 및 진동판(130)과 각각 전기적으로 접속되어, 상기 진동판(130)의 진동으로 인한 진동판(130)과 고정전극으로 작용하는 금속케이스 바닥면(112) 사이의 정전용량의 변화에 따른 전위변화를 전기신호로 증폭 변환하기 위한 전계효과트랜지스터(152)를 구비하는 인쇄회로기판으로 이루어진다.

상기 금속케이스(110)는 전도성 재질로 이루어지고 바닥면(115)에 음파 유입 구(115)가 천공되어 있는 원통 형상을 가지는 것으로, 기본적으로 내부의 구성요소들을 수용 고정하는 역할을 수행하며, 부가적으로 인쇄회로기판(150)에 전기적으로 접속되어 고정전극으로서의 역할을 수행한다.

아울러, 상기 바닥면(115)의 외측에 별도의 부직포(117)를 부착하여 금속케이스(110)의 내부로 이물질이 투입되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 금속케이스(110)가 종래에 별도로 삽입되는 고정전극(도 1의 15)의 역할을 수행함으로써 부품의 수를 줄일 수 있는 것이다. 이러한 부품의 수의 감소는 전체 두께와 크기의 감소를 가져오게 된다.

상기 스페이서(120)는 절연재질로 이루어져 고정전극과 진동판(130)이 일정한 공극을 유지하게 해주는 것으로, 다만 본 발명에서는 금속케이스(110) 바닥면(115)이 고정전극의 역할을 수행함에 따라서 상기 바닥면(115)과 진동판(130)의 사이에 위치하게 된다.

상기 진동판(130)은 일레트렛 필름 재질로 이루어진 것으로 연결링(140)을 통해 인쇄회로기판(150)의 전계효과트랜지스터(152)에 전기적으로 접속된다. 상기 일레트렛 필름의 표면의 일측면에 니켈 등의 금속을 증착시켜 코팅하면, 전기접속 성능이 향상되며 필름자체의 탄성이 증가하여 마이크로폰의 응답성이 향상된다.

종래에는 상기와 같은 일레트렛 필름 재질의 진동판(130)이 별도의 진동판 플레이트(도 1의 12)에 부착하였으나, 본원 발명은 진동판 플레이트(12)를 삭제하는 대신 진동판(130)을 연결링(140)에 직접 부착하여 연결링(140)이 진동판 플레이 트의 역할을 함께 수행하는 구조이다. 도 3에서는 진동판(130)과 연결링(140)이 분리된 상태로 도시하였으나, 제작공정상에서는 진동판(130)을 연결링(140)에 부착한 후 스페이서(120), 진동판(130)이 부착된 연결링(140), 인쇄회로기판(150)으로 적층하여 조립하게 된다.

또한 본 발명은, 종래에 연결링(140)과 금속케이스(110) 사이에 삽입되어 상기 연결링(140)과 금속케이스(110)를 전기적으로 절연하는 베이스(도 1의 17)를 삭제하고, 그를 대신하여 금속케이스(110)와 접하는 연결링(140)의 외주면을 절연물질(예를 들면 세라믹)로 코팅하여 절연 코팅층(142)을 형성함으로써 금속케이스(110)와 연결링(140)이 전기적으로 절연되는 구조를 제공한다.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 다른 실시예를 나타낸 분리사시도와 결합단면도이다.

본 발명에서는 금속케이스(110)의 바닥면(115)이 고정전극으로서의 역할을 수행하기 때문에, 바닥면(115)의 변형은 성능에 치명적인 영향을 미칠 수 있으므로, 본 실시예는 바닥면(115)의 변형을 방지하기 위하여 내측으로 요입된 단턱(116)을 형성하여 바닥면(115)이 강도를 보강하고 쉽게 손상받지 않도록 한 것이다. 나머지 구성요소들의 구성과 작용은 앞선 실시예와 동일하다.

이상, 살펴본 바와 같이 본 발명은 별도의 고정전극을 삭제하고 금속케이스(110)가 고정전극의 역할을 수행하도록 하고 베이스와 진동판 플레이트를 삭제함으 로써 조립성을 향상시키며, 원가를 절감하고, 초박형인 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것이다.

본 발명은 콘덴서 마이크로폰의 부품 수를 줄이고 두께를 최소화하며 조립공정을 단순화할 수 있는 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 콘덴서 마이크로폰의 부품 수가 줄고 조립공정이 단순화되어 콘덴서 마이크로폰의 전체 두께를 줄임과 아울러 생산원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

평행판 콘덴서의 정전용량 변화를 이용한 콘덴서 마이크로폰에 있어서,

중앙에 음파 유입구가 천공되어 있으며, 바닥면이 고정전극의 역할을 수행하는 용기 형상의 금속케이스;

반영구적인 전하량을 가지는 일레트렛(eletret) 필름으로 이루어진 진동판;

상기 진동판에 부착되어 진동판의 테두리를 지지하며, 상기 진동판에 전기적으로 접속되는 연결링;

상기 금속케이스와 진동판 사이의 공극을 유지시켜주는 절연재질의 스페이서; 및

상기 금속케이스 내의 최상단에 위치해서 상기 금속케이스 및 상기 연결링과 전기적으로 접속되고, 상기 진동판의 진동으로 인한 진동판과 금속케이스 사이의 정전용량의 변화에 따른 전위변화를 전기신호로 증폭 변환하기 위한 전계효과 트랜지스터(FET)를 구비하는 인쇄회로기판;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 콘덴서 마이크로폰.
제 1항에 있어서,

상기 케이스의 바닥면은 내측으로 요입된 것을 특징으로 하는 콘덴서 마이크로폰.
제 1항에 있어서,

상기 금속케이스는 연결링과의 사이에 절연 코팅층을 구비하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 마이크로폰.