KR20170004908A - 마이크로폰 패키지 - Google Patents

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KR20170004908A
KR20170004908A KR1020160084186A KR20160084186A KR20170004908A KR 20170004908 A KR20170004908 A KR 20170004908A KR 1020160084186 A KR1020160084186 A KR 1020160084186A KR 20160084186 A KR20160084186 A KR 20160084186A KR 20170004908 A KR20170004908 A KR 20170004908A
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박두영
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(주)파트론
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Abstract

마이크로폰 패키지가 개시된다.본 발명의 마이크로폰 패키지는 음향홀이 형성된 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 상면에서 상기 음향홀의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 트랜듀서, 상기 베이스 기판과 결합하여 상기 트랜듀서를 수용하는 내부 공간을 형성하는 커버 및 상기 베이스 기판 하면의 테두리 부분에 결합되는 결합 부재를 포함한다.

Description

마이크로폰 패키지{MICROPHONE PACKAGE}
본 발명은 마이크로폰 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음향신호를 전기신호로 변환하는 마이크로폰 패키지에 관한 것이다.
마이크로폰 패키지는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등 다양한 전자 장치에 탑재된다. 최근 이러한 전자 장치는 소형화 및 박형화되는 추세에 있다. 이에 따라 마이크로폰을 비롯한 이에 탑재되는 각종 부품 또한 소형화되는 추세에 있다.
마이크로폰 패키지는 하우징이 내부 공간을 구비하고 그 내부 공간에 음향 신호를 전기 신호로 변환하는 트랜듀서가 수용되는 구조이다. 음향 신호는 하우징의 음향홀을 통해 하우징 내부 공간으로 유입되게 된다. 유입된 음향 신호는 트랜듀서의 진동판 등을 진동시키게 되고, 트랜듀서는 이러한 진동을 감지하여 전기 신호를 생성한다.
트랜듀서의 진동판이 원활하게 진동되기 위해서는 일정한 크기의 백-챔버 공간이 마련될 필요가 있다. 백-챔버 공간이란 트랜듀서에 있어서 음향 신호가 유입되는 공간과 진동판에 의해 구분되는 반대 방향의 공간을 의미한다. 종래의 몇몇 마이크로폰 패키지는 백-챔버 공간을 최대한 확보하기 위해 트랜듀서가 음향홀을 덮는 구조를 채용하고 있다. 미국 등록특허 제8,358,004호(2013년 01월 22일 등록)에는 이러한 구조의 마이크로폰 패키지가 개시되어 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는,마이크로폰의 음향 특성을 향상시킬 수 있는 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 마이크로폰을 전자 장치에 실장하는 것을 용이하게 할 수 있는 구성의 마이크로폰 패키지의 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 마이크로폰을 전자 장치에 실장하는데 있어서 트랜듀서의 손상을 최대한 억제할 수 있는 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.
상기과제를 해결하기 위한본 발명의 마이크로폰 패키지는, 음향홀이 형성된 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 상면에서 상기 음향홀의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 트랜듀서, 상기 베이스 기판과 결합하여 상기 트랜듀서를 수용하는 내부 공간을 형성하는 커버 및 상기 베이스 기판 하면의 테두리 부분에 결합되는 결합 부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 결합 부재는 상기 베이스 기판의 하면에서 폐곡선을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 베이스 기판의 하면의 상기 폐곡선 내부에 적어도 하나의 입출력 단자가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 결합 부재는 솔더(solder)로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 음향홀은 복수의 미세홀로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 미세홀은 직경이 25㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 베이스 기판의 상기 미세홀들이 형성된 부분은 주변의 다른 부분보다 두께가 얇게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 결합 부재에 의해 상기 베이스 기판과 결합되고, 상기 음향홀과 대향하는 위치에 유입홀이 형성된 실장 기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 베이스 기판과 상기 실장 기판 사이는 상기 결합 부재에 의해 밀봉될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 결합 부재는 상기 베이스 기판과 상기 실장 기판 사이에서 전기 신호 또는 전력을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 결합 부재는 상기 실장 기판에 형성된 접지단과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서,상기 유입홀은 복수의 미세홀로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 마이크로폰의 음향 특성을 향상시킬 수 있다.
또한,본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 마이크로폰을 전자 장치에 실장하는 것을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 마이크로폰을 전자 장치에 실장하는데 있어서 트랜듀서의 손상을 최대한 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 결합 부재가 결합된 상태의 베이스 기판의 하면을 도시한 저면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 마이크로폰 패키지는 베이스 기판(100), 트랜듀서(200) 및 커버(300)를 포함한다.
베이스 기판(100)은 평판 형태로 형성된다. 베이스 기판(100)은 상하면이 직사각형 형태인 것으로 형성될 수 있다. 베이스 기판(100)의 상면과 하면에는 각각 단자(101, 102)가 형성될 수 있다. 베이스 기판(100)의 상면의 단자(101)는 베이스 기판(100)의 상면에 실장되는 트랜듀서(200) 및/또는 ASIC(250)과 연결되어 전기 신호를 전달하거나 전원을 공급한다. 베이스 기판(100)의 하면의 단자(102)는 실장 기판(400)과 연결되어 전기 신호를 전달하거나 전원을 공급하는 입출력 단자일 수 있다. 베이스 기판(100)의 상면의 단자(101)와 하면의 단자(102)는 베이스 기판(100)을 관통하는 비아홀(미도시)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 베이스 기판(100)은 베이스 기판(100)은 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board)으로 형성될 수 있다.
베이스 기판(100)에는 음향홀(110)이 형성되어 있다. 음향홀(110)은 베이스 기판(100)의 상면과 하면을 관통하도록 형성된다. 음향홀(110)을 통해 외부의 음향 신호가 마이크로폰 패키지의 내부로 유입될 수 있다.
트랜듀서(transducer)(200)는 음향신호를 수신하여 전기신호로 변환하는 소자이다. 트랜듀서(200)는 일렉트릿 트랜듀서, MEMS 트랜듀서 또는 압전 트랜듀서 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 트랜듀서(200)는 베이스 기판(100)의 상면의 단자(101)에 실장되어 전기적으로 연결된다.
트랜듀서(200)는 베이스 기판(100)의 음향홀(110) 주변에 형성된다. 구체적으로 트랜듀서(200)는 베이스 기판(100)의 음향홀(110)의 상부에 위치하여 음향홀(110)의 적어도 일부를 덮도록 위치한다. 이를 위해 트랜듀서(200)의 하단 단자와 연결되는 베이스 기판(100)의 상면 단자(101)는 음향홀(110) 주변에 형성될 수 있다.
경우에 따라 트랜듀서(200)가 음향홀(110)을 완전히 덮을 수 있다. 이러한 경우 베이스 기판(100)과 커버(300)로 둘러싸인 내부 공간(S)은 트랜듀서(200)가 음향홀(110)을 완전히 덮음에 따라 음향홀(110) 외부와 구분된 공간으로 형성될 수 있다. 이러한 구분된 공간(S)은 외부 공간과 트랜듀서(200)를 사이에 두고 구분된다. 이렇게 구분된 공간(S)은 백 챔버(back chamber)라고 지칭될 수 있다.
내부 공간(S)에는 트랜듀서(200) 외에도 ASIC(250)(250) 등의 다른 소자가 실장되어 있을 수 있다.
커버(300)는 베이스 기판(100)과 결합하여 내부 공간(S)을 형성한다. 커버(300)는 상면부 및 측면부를 포함할 수 있다. 상면부는 베이스 기판(100)의 상면과 이격된 상태로 대향되도록 배치되고, 측면부는 상면부의 외곽에서 하방으로 연장되어 상면부와 베이스 기판(100)을 연결한다. 측면부의 하단에는 베이스 기판(100)과 맞닿으며 결합하는 플랜지부가 형성될 수 있다. 상면부와 측면부는 일체로 형성될 수도 있고, 경우에 따라서 별개로 형성되고 이후에 결합되는 것일 수도 있다.
커버(300)는 금속 재질로 형성될 수 있다. 커버(300)는 예를 들어, 황동, 청동 또는 인청동 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질로 형성될 수 있다.
베이스 기판(100), 트랜듀서(200) 및 커버(300)를 포함하는 마이크로폰 패키지는 실장 기판(400)에 실장된다. 실장 기판(400)은 베이스 기판(100)과 하면과 결합한다. 실장 기판(400)은 마이크로폰 패지가 탑재되는 전자 장치의 기판일 수 있다. 실장 기판(400)은 통상적으로 베이스 기판(100)보다 큰 크기로 형성될 수 있다. 실장 기판(400)은 베이스 기판(100)과 마찬가지로 평판 형태로 형성된다.
실장 기판(400)에는 유입홀(410)이 형성되어 있다. 유입홀(410)은 마이크로폰 패키지가 실장 기판(400)에 실장될 때 음향홀(110)과 대향하는 위치에 형성된다. 유입홀(410)은 음향홀(110)과 형태 및 크기가 동일하거나 유사하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 음향홀(110)과 유입홀(410)이 대향되도록 결합되면 실장 기판(400)의 하방에서 음향 신호가 유입홀(410)과 음향홀(110)을 통과하여 내부 공간으로 유입되게 된다.
베이스 기판(100)과 실장 기판(400)은 결합 부재(500)에 의해 결합된다. 결합 부재(500)는 베이스 기판(100)의 하면과 실장 기판(400)의 상면 사이에 위치하여 둘을 결합시킨다.
도 2를 참조하여 결합 부재(500)가 베이스 기판(100)의 하면에 결합된 형태를 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 결합 부재(500)가 결합된 상태의 베이스 기판(100)의 하면을 도시한 저면도이다. 도 2를 참조하면, 결합 부재(500)는 베이스 기판(100)의 하면 중 테두리 부분에 결합된다. 결합 부재(500)가 베이스 기판(100)의 하면 중 테두리 부분에 결합됨에 따라 결합 부재(500)와 음향홀(110)은 소정의 거리로 이격될 수 있다. 그리고 베이스 기판(100)의 음향홀(110)과 실장 기판(400)의 유입홀(410) 사이에는 결합 부재(500)의 두께에 해당하는 갭(G)이 형성될 수 있다.
그리고 결합 부재(500)는 베이스 기판(100)의 하면에서 폐곡선을 형성하여 결합 부재(500)에 의해 둘러싸인 닫힌 영역을 형성한다. 베이스 기판(100)의 하면에서 입출력 단자(102)는 상기 닫힌 공간에 위치하게 된다. 따라서 마이크로폰 패키지가 실장 기판(400)에 실장된 이후에 입출력 단자(102)가 외부의 이물 등의 침투로 인하여 손상되는 것을 최대한 억제할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 결합 부재(500)는 베이스 기판(100)의 하면과 실장 기판(400)의 상면을 밀봉되도록 결합시킨다. 구체적으로 베이스 기판(100)의 하면과 실장 기판(400)의 상면 사이는 결합 부재(500)에 의해 밀봉되어 공기가 유입될 수 있는 갭(gap)이 형성되지 않는다. 이에 따라 베이스 기판(100)의 하면과 실장 기판(400) 상면 사이의 공간은 유입홀(410)과 음향홀(110)에 의해서만 다른 부분으로 연통되고 나머지 부분은 모두 밀봉된 공간으로 형성된다. 실장 기판(400)의 하방에서 유입홀(410)을 통해 유입된 음향 신호는 베이스 기판(100)의 음향홀(110)로 진행하기 전에 상기 밀봉된 공간을 통과할 수 있다. 상기 밀봉된 공간의 형태 및 체적 등을 변화시켜 음향 신호의 주파수 특성을 변화시킬 수 있다. 이에 따라 트랜듀서(200)가 수신하는 음향 신호의 특성을 변화시킬 수 있다. 이러한 변화를 제어하는 것에 의하여 마이크로폰의 수신 감도 및 음향 특성을 조절할 수 있다.
결합 부재(500)는 솔더(solder)로 형성될 수 있다. 결합 부재(500)는 마이크로폰 패키지가 실장 기판(400)에 표면실장기술(Surface Mount Technology, SMT)로 실장됨에 따라 형성되는 것일 수 있다. 결합 부재(500)는 형성되는 과정에서 용융될 수 있고, 플럭스가 발생할 수 있다. 이러한 것들에 의해 결합 부재(500)는 주변을 손상시킬 수 있다. 결합 부재(500) 주변의 베이스 기판(100)의 하면 및 실장 기판(400)의 상면의 경우 열 등에 의해 손상될 염려가 적은 구성이다. 그러나 트랜듀서(200)의 경우 이러한 열에 등 의해 손상될 수 있다. 예를 들어, 결합 부재(500)를 형성하면서 발생하는 플럭스가 음향홀(110)을 통해 유입되어 트랜듀서(200)를 손상시킬 수 있다. 본 발명에서는 결합 부재(500)가 베이스 기판(100)의 하면의 테두리 부분에 형성되어 음향홀(110)과 최대한 이격되도록 형성된다. 따라서 플럭스 등에 의해 트랜듀서(200)가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
결합 부재(500)는 납뿐만 아니라 주석, 구리, 알루미늄 등의 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 경우에 따라 결합 부재(500)는 경화성 수지재로 형성되는 것도 가능하다.
결합 부재(500)는 경우에 따라 베이스 기판(100)의 하면과 실장 기판(400)의 상면을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 구체적으로, 결합 부재(500)가 결합되는 베이스 기판(100)의 하면 부분과 실장 기판(400)의 상면 부분에는 각각 전극(510, 520)이 형성될 수 있다. 결합 부재(500)는 도전성 재질로 형성되어 상기 각각의 전극(510, 520)에 결합되어 상기 각각의 전극(510, 520)을 전기적으로 연결시킬 수 있다. 경우에 따라서 결합 부재(500)는 베이스 기판(100)과 실장 기판(400) 사이에서 전기적 신호 또는 전력을 전달할 수 있다. 또한, 결합 부재(500)는 실장 기판(400)에 형성된 접지단과 전기적으로 연결되어 베이스 기판(100)과 연결될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지를 설명하도록 한다.
본 실시예를 설명하는 것에 있어서, 도 1 내지 도 2를 참조하여 상술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 베이스 기판(100)의 음향홀(110)은 복수의 미세홀(111)로 형성된다. 미세홀(111)은 베이스 기판(100)에 있어서 일 부분에 밀집되어 형성되는 것이 바람직하다. 미세홀(111)은 직경이 25㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
베이스 기판(100)에 있어서 미세홀(111)들이 밀집되어 형성된 부분은 주변의 다른 부분보다 두께가 얇은 박형부(120)로 형성될 수 있다. 박형부(120)와 주변의 다른 부분 사이의 경계 부분에는 단차가 형성되어 있을 수 있다. 단차는 베이스 기판(100)의 상면 및 하면 중 적어도 한 부분에 형성될 수 있다. 미세홀(111)은 레이저 천공 또는 펀칭 등에 의해서 형성될 수 있는데, 미세홀(111)이 박형부(120)에 형성되는 경우 미세홀(111)을 형성하는 것이 상대적으로 용이해질 수 있다.
미세홀(111)에 의해서 음향홀(110)을 통과하는 음향 신호의 주파수 특성이 변경될 수 있다. 구체적으로 미세홀(111)의 직경, 형태 또는 개수 등에 의해서 음향 신호의 주파수 특성이 변경될 수 있다. 따라서 설계자는 이러한 미세홀(111)의 특성을 조절하여 마이크로폰의 음향 특성을 튜닝할 수 있다.
또한, 미세홀(111)에 의해서 마이크로폰의 내부가 보호될 수 있다. 구체적으로, 복수의 미세홀(111)이 형성된 음향홀(110)은 하나의 상대적으로 큰 개구를 형성한 구조보다 외부에서 이물, 먼지 및 수분 등이 침투할 가능성이 낮을 수 있다. 이에 따라 마이크로폰 패키지의 내부 공간을 보호할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지를 설명하도록 한다.
본 실시예를 설명하는 것에 있어서, 도 1 내지 도 2를 참조하여 상술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 실장 기판(400)의 유입홀(410)은 복수의 미세홀(411)로 형성된다. 미세홀(411)은 실장 기판(400)에 있어서 일 부분에 밀집되어 형성되는 것이 바람직하다. 미세홀은 직경이 25㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
실장 기판(400)에 있어서 미세홀(411)들이 밀집되어 형성된 부분은 주변의 다른 부분보다 두께가 얇은 박형부(420)로 형성될 수 있다. 박형부(420)와 주변의 다른 부분 사이의 경계 부분에는 단차가 형성되어 있을 수 있다. 단차는 실장 기판(400)의 상면 및 하면 중 적어도 한 부분에 형성될 수 있다. 미세홀(411)은 레이저 천공 또는 펀칭 등에 의해서 형성될 수 있는데, 미세홀(411)이 박형부(120)에 형성되는 경우 미세홀(411)을 형성하는 것이 상대적으로 용이해질 수 있다.
미세홀(411)에 의해서 음향홀(110)을 통과하는 음향 신호의 주파수 특성이 변경될 수 있다. 구체적으로 미세홀(411)의 직경, 형태 또는 개수 등에 의해서 음향 신호의 주파수 특성이 변경될 수 있다. 따라서 설계자는 이러한 미세홀(411)의 특성을 조절하여 마이크로폰의 음향 특성을 튜닝할 수 있다.
또한, 미세홀(411)에 의해서 마이크로폰의 내부가 보호될 수 있다. 구체적으로, 복수의 미세홀(411)이 형성된 유입홀(410)은 하나의 상대적으로 큰 개구를 형성한 구조보다 외부에서 이물, 먼지 및 수분 등이 침투할 가능성이 낮을 수 있다. 이에 따라 마이크로폰 패키지의 내부 공간을 보호할 수 있다.
이상, 본 발명의 마이크로폰 패키지의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 베이스 기판 110: 음향홀
200: 트랜듀서 250: ASIC
300: 커버 400: 실장 기판
410: 유입홀 500: 결합 부재

Claims (10)

  1. 음향홀이 형성된 베이스 기판;
    상기 베이스 기판의 상면에서 상기 음향홀의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 트랜듀서;
    상기 베이스 기판과 결합하여 상기 트랜듀서를 수용하는 내부 공간을 형성하는 커버;
    상기 베이스 기판 하면의 테두리 부분에 결합 되는 결합 부재; 및
    상기 결합 부재에 의해 상기 베이스 기판과 결합 되고, 상기 음향홀과 대향하는 위치에 유입홀이 형성된 실장 기판을 포함하고,
    상기 베이스 기판과 상기 실장 기판 사이는 상기 결합 부재에 의해 밀봉되는 마이크로폰 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 결합 부재는 상기 베이스 기판의 하면에서 폐곡선을 형성하는 마이크로폰 패키지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 하면의 상기 폐곡선 내부에 적어도 하나의 입출력 단자가 형성되는 마이크로폰 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 결합 부재는 솔더(solder)로 형성되는 마이크로폰 패키지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 음향홀은 복수의 미세홀로 형성되는 마이크로폰 패키지.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 미세홀은 직경이 25㎛ 내지 100㎛인 마이크로폰 패키지.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 베이스 기판의 상기 미세홀들이 형성된 부분은 주변의 다른 부분보다 두께가 얇게 형성되는 마이크로폰 패키지.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 결합 부재는 상기 베이스 기판과 상기 실장 기판 사이에서 전기 신호 또는 전력을 전달하는 마이크로폰 패키지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 결합 부재는 상기 실장 기판에 형성된 접지단과 전기적으로 연결되는 마이크로폰 패키지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 유입홀은 복수의 미세홀로 형성되는 마이크로폰 패키지.

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