KR20190070104A - Apparatus for micro-phone and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로폰에 관한 것으로 구체적으로 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 통한 마이크로폰의 장치 및 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microphone, and more specifically, to an apparatus and a manufacturing method of a microphone through MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.
일반적으로, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)란 전자(반도체) 기술, 기계기술 및 광 기술 등을 융합하여 마이크로 단위의 작은 부품 및 시스템을 설계, 제작하고 응용하는 기술을 총칭하는 것으로, 주로 반도체 제조기술을 비롯한 초소형 기계 기술에 적용되고 있다.Microelectromechanical systems (MEMS) are generally referred to as technologies for designing, fabricating, and applying small parts and systems in micro units by fusing electronic (semiconductor) technology, mechanical technology, and optical technology. And is being applied to ultra-small machine technology.
음파 또는 초음파를 받아서 그 진동에 따른 전기신호를 발생하는 장치인 마이크로폰에 있어서 MEMS를 기반으로 한 정전용량형 마이크로폰이 다양하게 활용되고 있다.BACKGROUND ART [0002] A MEMS-based capacitance-type microphone is widely used in a microphone which receives an acoustic wave or an ultrasonic wave and generates an electric signal according to the vibration.
이와 같은, 종래의 정전용량형 마이크로폰은 외부로부터 과도한 음압이 유입되면 진동막의 붕괴가 발생된다. 또한, 휴대폰 등 마이크로폰이 사용되는 기기에서 발생할 수 있는 정전기력(Electrostatic Force)의 영향으로 진동막과 백플레이트가 합착되는 현상이 발생된다. 따라서, 마이크로폰의 감도를 떨어뜨리고, 내부 손상을 발생시킨다.In such a conventional capacitance type microphone, when an excessive negative pressure is introduced from the outside, collapse of the diaphragm occurs. In addition, a phenomenon that a diaphragm and a back plate are attached due to the influence of an electrostatic force which may occur in a device using a microphone such as a mobile phone occurs. Therefore, the sensitivity of the microphone is lowered and internal damage is caused.
또한, 종래의 정전용량형 마이크로폰은 음향에 따라 정전용량 변화를 감지하는 진동막과 신호를 처리하는 신호처리용 칩이 분리되어 면적을 넓게 차지하여 소자가 커지게 되는 문제가 발생된다. 또한, 감지소자로 먼지 등 오염원이 침투하여 신뢰성을 저하시키는 문제가 발생된다.In addition, in the conventional capacitive microphone, a diaphragm for sensing a capacitance change according to sound and a signal processing chip for processing a signal are separated from each other, so that the area occupies a large area, which results in an increase in size of the device. In addition, there is a problem that contamination sources such as dust penetrate into the sensing element and reliability is lowered.
본 발명의 목적은 MEMS 기술을 통하여 크기가 축소된 초소형 마이크로폰을 제작하는 마이크로폰 장치 및 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a microphone device and a method of manufacturing a micro-sized microphone with reduced size through MEMS technology.
본 발명의 다른 목적은 단순화된 공정을 통하여 크기가 축소된 초소형 마이크로폰을 제작하는 마이크로폰 장치 및 제조방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a microphone device and a method of manufacturing a micro-sized microphone with reduced size through a simplified process.
본 발명의 또 다른 목적은 민감도가 향상된 마이크로폰 장치 및 제조방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a microphone device and a manufacturing method with improved sensitivity.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치는 광을 반사하는 기판, 및 상기 기판에 광을 제공하고, 상기 기판으로부터 반사된 광을 수집하는 광섬유를 포함하고, 상기 기판은 일면에 미리 정해진 경사각을 가지고, 상기 광섬유로부터 제공된 상기 광이 입사되는 입사면, 및 상기 일면에 미리 정해진 경사각을 가지고, 상기 입사면에 의해 반사된 광을 상기 광섬유로 출사하는 출사면을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a microphone device including a substrate for reflecting light, and an optical fiber for supplying light to the substrate and collecting light reflected from the substrate, Wherein the substrate has a predetermined inclination angle on one surface thereof and has an incident surface on which the light provided from the optical fiber is incident and an exit surface that has a predetermined inclination angle on the one surface and emits the light reflected by the incident surface to the optical fiber .
실시 예에 있어서, 상기 기판은 외곽의 고정영역, 및 상기 고정영역의 내측으로 이격되고, 상기 고정영역을 기준으로 진동하는 진동영역으로 구획될 수 있다.In an embodiment, the substrate may be partitioned into an outer fixed region and a vibration region that is spaced inward of the fixed region and vibrates with respect to the fixed region.
실시 예에 있어서, 상기 기판은 상기 진동영역 내에 경사가 존재하지 않는 평탄면이 마련될 수 있다.In an embodiment, the substrate may be provided with a flat surface having no inclination in the vibration region.
실시 예에 있어서, 상기 광섬유는 상기 평탄면에 수직하도록 마련될 수 있다.In an embodiment, the optical fiber may be arranged to be perpendicular to the flat surface.
실시 예에 있어서, 상기 기판은 상기 입사면 및 상기 출사면이 상기 진동영역 내에 마련될 수 있다.In an embodiment, the substrate may be provided with the incident surface and the emission surface in the vibration region.
실시 예에 있어서, 상기 기판은 상기 입사면 및 상기 출사면이 상기 고정영역 내에 마련될 수 있다.In an embodiment, the substrate may be provided with the incident surface and the emission surface in the fixed region.
실시 예에 있어서, 상기 기판은 상기 고정영역 및 상기 고정영역으로부터 이격된 상기 진동영역을 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the substrate may further include a connection portion connecting the vibration region separated from the fixed region and the fixed region.
실시 예에 있어서, 상기 기판에 대한 상기 광섬유의 위치를 고정하도록, 상기 기판 및 상기 광섬유에 결합 가능한 가이드부를 더 포함할 수 있다.The optical fiber may further include a guide unit coupled to the substrate and the optical fiber to fix the position of the optical fiber with respect to the substrate.
실시 예에 있어서, 상기 광섬유는 상기 수집한 광량에 기초하여 음성신호를 획득할 수 있다.In an embodiment, the optical fiber can acquire a voice signal based on the collected light amount.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰 제조방법은 광을 반사하는 기판을 마련하는 단계, 및 상기 기판에 광섬유를 결합하는 단계를 포함하고, 상기 기판을 마련하는 단계는 상기 기판의 일면에 상기 광섬유에서 제공된 광이 입사되는 입사면을 마련하는 단계, 및 상기 입사면으로부터 반사된 광을 출사하는 출사면을 마련하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a microphone, the method including: providing a substrate for reflecting light; and coupling an optical fiber to the substrate, The step of providing includes the step of providing an incident surface on which light provided from the optical fiber is incident on one surface of the substrate and a step of providing an exit surface for emitting the reflected light from the incident surface.
실시 예에 있어서, 상기 입사면을 마련하는 단계 및 상기 출사면을 마련하는 단계는 비등방성 습식식각 및 건식식각 중 적어도 하나에 의해 상기 입사면을 마련할 수 있다.In the embodiment, the step of providing the incidence surface and the step of providing the emergence surface may be provided with the incidence surface by at least one of anisotropic wet etching and dry etching.
실시 예에 있어서, 상기 기판에 광섬유를 결합하는 단계는 가이드부에 의해 상기 기판에 대한 상기 광섬유의 위치를 고정시킴으로써, 상기 기판에 상기 광섬유를 결합할 수 있다.In one embodiment, coupling the optical fiber to the substrate may couple the optical fiber to the substrate by fixing the position of the optical fiber relative to the substrate by a guide.
본 발명에 따른 마이크로폰의 장치 및 제조방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Effects of the microphone device and the manufacturing method according to the present invention will be described as follows.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 마이크로폰 장치는 크기가 감소되어 초소형으로 제작할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, the microphone device can be miniaturized and reduced in size.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 마이크로폰 장치 및 제조방법은 단순화된 공정을 통하여 크기가 축소된 초소형 마이크로폰을 제작할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, a microphone device and a manufacturing method thereof can produce a miniature microphone having a reduced size through a simplified process.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 마이크로폰 장치는 민감도를 향상시켜 넓은 공간에서도 우수한 음향 감지 성능을 제공할 수 있다.According to at least one of the embodiments of the present invention, the microphone device can improve the sensitivity and provide excellent sound detection performance even in a large space.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 원리를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 평면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 마이크로폰 장치의 평면에서 연결부의 구체적인 예들을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 단면 및 광의 세기를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰장치의 평면을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 제조방법이 공정순서에 따라 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 제조방법이 공정순서에 따라 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 여러 가지 실시 예들에 따른 마이크로폰 장치에서 광섬유를 고정하는 가이드부를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 제조방법을 나타내는 순서도이다.1 is a view showing the principle of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing specific examples of connection portions in the plane of the microphone device according to FIG. 3;
5 is a cross-sectional view of a microphone device according to another embodiment of the present invention.
6 is a plan view of a microphone device according to another embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating a method of manufacturing a microphone device according to an embodiment of the present invention in accordance with a process order.
8 is a view showing a manufacturing method of a microphone device according to another embodiment of the present invention in accordance with a process order.
9 is a view illustrating a guide unit for fixing an optical fiber in a microphone device according to various embodiments of the present invention.
10 is a flowchart showing a method of manufacturing a microphone device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
본 명세서에서 설명되는 전면은 음성신호와 접촉하는 면으로 정의되고, 후면은 광섬유가 위치하는 면으로 정의되어 사용될 수 있다.The front face described in this specification is defined as a face contacting the voice signal, and the rear face can be defined and used as a face on which the optical fiber is located.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 원리를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the principle of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치는 기판(110), 및 광섬유(130) 을 포함할 수 있다. 1 (a), a microphone device according to an embodiment of the present invention may include a
기판(110)은 광의 반사가 가능한 기판을 구비하여 기판(110)에 수직하게 입사되는 광을 반사할 수 있다. 기판(110)은 SiO2 및 SOI층이 적층된 웨이퍼로 형성될 수 있고, 광을 반사시키는 재질로 형성될 수도 있다. The
또한, 기판(110)은 전면에서 입사되는 음향의 진동을 통하여 위치 A 및 위치 B의 사이를 진동할 수 있다. Further, the
기판(110)의 하단의 양측에 경사면을 형성하는 구조물을 마련하고, 각각의 경사면은 입사면(120) 및 출사면(121)으로 구현될 수 있다. 입사면(120) 및 출사면(121)을 형성하는 구조물은 광을 반사시키고, 마이크로폰의 크기를 소형화 시킬 수 있다. A structure for forming an inclined surface on both sides of the lower end of the
광섬유(130)는 기판(110)에 수직하도록 마련될 수 있고, 기판(110)에 광을 제공하고, 기판(110)으로부터 반사된 광을 수집할 수 있다. 이를 위해, 광섬유(130)는 기판(110)에 광을 제공하는 발광부(131) 및 기판으로부터 반사된 광을 수집하는 수광부(132)를 포함할 수 있다.The
발광부(131)는 기판에 수직하는 방향으로 광을 제공할 수 있고, 제공된 광은 입사면(120)에 의해 반사될 수 있다. 최종적으로, 광은 출사면(121)에 의해 기판(110)에 수직방향으로 반사되어 수광부(132)에 의해 수집될 수 있다. 이와 같은 방법으로 수집된 광량은 음성신호로 변환될 수 있다.The
도 1의 (b)의 도면은 광섬유(130) 중 수광부(132)에서 수집되는 제1반사광(140a) 및 제2반사광(140b)을 단순화하여 나타낼 수 있다.1B can simplify the first reflected light 140a and the second reflected light 140b collected in the
먼저, 도 1 (b)의 상부에 도시된 도면은 기판(110)이 A에 위치하는 경우, 수광부(132)의 수광영역(132a)으로 입사되는 광량을 나타낼 수 있다. 기판(110)이 A에 위치할 때, 출사면(121)에 의해 출사되는 제1반사광(141a) 대부분은 수광영역(132a)으로 입사됨을 알 수 있다.1B shows the amount of light incident on the
다음으로, 도 1 (b)의 하부에 도시된 도면은 기판(110)이 진동하여 B에 위치하는 경우, 광섬유(130)로 입사되는 광량을 나타낼 수 있다. 기판(110)이 B에 위치할 때, 제2반사광(141b) 중 일부만이 수광영역(132a)으로 입사됨을 확인할 수 있다.1B shows the amount of light incident on the
이처럼, 기판(110)에 입사되는 음향에 따라 기판(110)이 위치 A 와 위치 B 사이를 진동하면, 광섬유(130) 중 수광부(132)가 수집하는 광량이 변화할 수 있다. 그 결과, 광섬유(130)는 수집한 광량에 기초하여 음성신호를 획득할 수 있다.When the
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 단면을 나타내는 도면이다. 2 is a cross-sectional view of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판은 평탄면(211), 입사면(220), 출사면(221)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, a substrate according to an embodiment of the present invention may include a
도 1에서 설명된 기판(110)은 입사면(120) 및 출사면(121)이 포함되어 있지 않으나, 도 2의 기판(210)은 일면에 평탄면(211), 입사면(220) 및 출사면(221)이 마련되는 경우를 예시한다.The
기판(210)은 외곽의 고정영역 S1 및 고정영역의 내측으로 이격되고, 고정영역을 기준으로 진동하는 진동영역 S2로 구획될 수 있다. 구체적으로, 외곽의 고정영역 S1은 음향과 무관하게 위치가 고정될 수 있다. 또한, 고정영역 S1의 내측에 마련되는 진동영역 S2는 음향이 입사되지 않을 때에는 고정영역 S1과 수평한 위치 A에 존재하고, 음향이 입사되면 위치 A와 위치 B 사이를 진동할 수 있다.The
평탄면(211)은 경사가 존재하지 않는 평평한 면으로, 진동영역 S2의 전체 또는 일부에 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 평탄면(211)은 진동영역 S2 전체에 마련될 수 있다.The
도 2를 참조하면, 광섬유(230) 중 발광부(231)로부터 제공된 광은 입사면(220)에 의해 반사되고, 입사면(220)에 의해 반사된 광은 평탄면(211)으로 입사될 수 있다. 평탄면(211)은 입사된 광을 반사시켜 출사면(221)에 제공하고, 출사면(210)은 제공된 광을 광섬유(230) 중 수광부(232)로 출사할 수 있다. 2, the light from the
이 때, 입사되는 음향에 따라 진동하는 평탄면(211)에 의해 수광부(232)가 수집하는 광량이 제1반사광(241a) 및 제2반사광(241b)으로 상이함은 도 1에서 설명한 바와 같다.The amount of light collected by the
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 평면을 나타내는 도면이다.3 is a plan view of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판(310)은 평탄면(311), 입사면(320), 출사면(321), 연결부(350) 및 경사면(360)을 포함할 수 있다.3, the
입사면(320), 출사면(321) 및 경사면(360)은 고정영역 S1에 위치할 수 있다.The
고정영역 S1에 위치하는 일 예로 도 3은 좌측에 입사면(320) 우측에 출사면(321)으로 구비될 수 있다. 광섬유가 90° 회전하는 경우, 입사면(320) 및 출사면(321)의 위치는 상단 및 하단에 위치하는 경사면(360)의 형태로 구비될 수 있다. 따라서, 입사면(320) 및 출사면(321)은 좌우 및 상하 단에도 위치할 수 있다.For example, FIG. 3 may be provided as an
입사면(320) 및 출사면(321)은 식각을 통하여 일정한 각도를 가진 형태로 형성될 수 있다. 통상적인 습식 식각(비등방성)의 용액을 통하여, 일정한 경사각(54.7°)을 가진 입사면(320) 및 출사면(321)을 형성할 수 있다. 여기에서, 식각 방법으로는 일반적으로 사용되는 KOH, TMAH 용액 등을 이용한 습식 식각(비등방성) 방법, 이온 반응 식각 방법 및 이온빔 식각 방법 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.The
평탄면(311)은 진동영역 S2에 내에 위치하는 경사가 존재하지 않는 평평한 면으로, 진동영역 S2의 전체 또는 일부에 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 평탄면(311)은 진동영역 S2의 전체에 위치한 예를 나타내고 있다. 평탄면(311)은 빛이 반사되는 성질을 가진 기판으로, 입사면(320)을 통하여 입사된 광을 출사면(321)으로 출사가 가능한 재질로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 실리콘 재질의 SOI 웨이퍼로 구현될 수 있다.The
연결부(350)는 고정영역 S1 및 고정영역 S1 에서 이격된 진동영역 S2를 연결하는 역할을 할 수 있다. 고정영역 S1 및 진동영역 S2가 이격된 거리는 도 3에 도시된 넓이보다 더 넓게 또는 더 좁게 형성될 수 있다. 도 3에 도시된, 연결부(350)는 하나 이상의 복수 개로 존재할 수 있고, 존재하지 않을 수도 있다.The
연결부(350)가 존재하지 않는 경우, 평탄면(311)은 자체적으로 입사되는 음향에 진동하여 움직일 수 있다. 연결부When the connecting
또한, 연결부(350)의 형태는 직각형 및 -자형 등 다양한 형태로 존재할 수 있다. In addition, the shape of the
도 4는 도 3에 따른 마이크로폰 장치의 평면에서 연결부의 구체적인 예들을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a view showing specific examples of connection portions in the plane of the microphone device according to FIG. 3;
도 4를 참조하면, 마이크로폰 장치의 연결부(도 3의 350)는 제1연결부(450a), 제2연결부(450b) 및 제3연결부(450c)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the connecting portion (350 of FIG. 3) of the microphone device may include a first connecting
연결부(도 3의 350)의 형상은 제1연결부(450a)의 직각 형상, 제2연결부(450b)의 -자 형상 및 제3연결부(450c)의 U자 형상 중 적어도 하나 이상의 형상을 포함할 수 있다. 또한, 연결부(도 3의 350)는 적어도 하나 이상으로 형성되어 고정영역 및 진동영역을 연결할 수 있고, 이에 따라 복수개의 연결부(도 3의 350)는 제1연결부(450a), 제2연결부(450b) 및 제3연결부(450c) 중 적어도 하나 이상의 형상으로 형성될 수 있다.The shape of the connecting
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 단면 및 광의 세기를 나타내는 도면이다. 기판에서 입사면 및 출사면이 마련되는 영역을 제외하고는, 도 5의 마이크로폰 장치는 도 2 내지 4의 마이크로폰 장치와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.5 is a cross-sectional view of a microphone device according to another embodiment of the present invention. The microphone device of Fig. 5 is the same as that of the microphone device of Figs. 2 to 4 except for the area where the incident surface and the emission surface are provided in the substrate, and thus a duplicate description will be omitted.
도 5의 (a)를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판(510)은 평탄면(511), 입사면(520), 및 출사면(521)을 포함할 수 있다. 도 5(a)에서 평탄면(511)은 경사가 존재하지 않는 평평한 면으로, 진동영역 S2의 일부, 구체적으로 진동영역 S2 내의 중앙에 마련될 수 있다. Referring to FIG. 5A, a
또한, 도 5에 도시된 진동영역 S2는 평탄면(511)의 양측에 입사면(520) 및 출사면(521)을 더 포함하여 형성될 수 있다.5 may further include an
도 5의 (b)의 도면은 광섬유(530)에서 수집되는 제1반사광(541a) 및 제2반사광(541b)을 단순화하여 나타낼 수 있다. 먼저, 도 5 (b)의 상부에 도시된 도면은 기판(510)이 A에 위치하는 경우, 광섬유(530) 중 수광부(532)의 수광영역(532a)로 입사되는 광량을 나타낼 수 있다. 기판(510)이 A에 위치할 때, 출사면(521)에 의해 출사되는 제1반사광(541a)은 수광영역(532a)를 포함하는 영역으로 제공됨을 확인할 수 있다. 5B illustrates the first reflected light 541a and the second reflected
다음으로, 도 5 (b)의 하부에 도시된 도면은 기판(510)이 진동하여 B에 위치하는 경우, 광섬유(530) 중 수광부(532)의 수광영역(532a)로 입사되는 광의 세기를 나타낼 수 있다. 5B shows the intensity of light incident on the
도 5의 (a)와 (b)를 비교하면, 발광부(531)에서 출사된 빛은 진행거리가 증가할수록 퍼지게 되므로 수광영역(532a)에 제공되는 제1반사광(541a)보다 제2반사광(541b)의 세기, 즉 광의 밀도가 큼을 확인할 수 있다. 그 결과, 수광부(532)는 광의 밀도에 대응되는 광량을 수신할 수 있다. 5 (a) and 5 (b), the light emitted from the
이처럼, 기판(510)에 입사되는 음향에 따라 기판(510)이 위치 A 와 위치 B 사이를 진동하면, 광섬유(530) 중 수광부(532)가 수집하는 광량이 변화할 수 있다. 그 결과, 광섬유(530)는 수집한 광량에 기초하여 음성신호를 획득할 수 있다.When the
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 평면을 나타내는 도면이다.6 is a plan view of a microphone device according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 기판(610)은 평탄면(611)과 입사면(620)을 포함하는 경사면(660), 출사면(621), 및 연결부(650) 을 포함할 수 있다.6, a
경사면(660)은 진동영역 S1에 위치하고, 입사면(620) 및 출사면(621)을 포함할 수 있다. 일 예로 도 6에 도시된 경사면(660)은 좌측에 입사면(620) 우측에 출사면(621)으로 구비될 수 있다. 입사면(620) 및 출사면(621)의 위치는 변경될 수 있으며, 좌우 및 상하 단에도 위치할 수 있다.The
평탄면(611)은 진동영역 S2에 내에 위치하는 경사가 존재하지 않는 평평한 면으로, 진동영역 S2의 전체 또는 일부에 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 평탄면(611)은 진동영역 S2의 중심(일부)에 위치한 예를 나타내고 있다. 평탄면(611)은 빛이 반사되는 성질을 가진 기판으로, 입사면(620)을 통하여 입사된 광을 출사면(621)으로 출사가 가능한 재질로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 실리콘 재질의 SOI 웨이퍼로 구현될 수 있다.The
입사면(620), 출사면(621) 및 연결부(650)는 도 3과 동일한 구성으로 앞서 상술한 바와 같으므로, 자세한 설명은 생략한다.The
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 공정순서에 따라 제조방법을 도시한 도면이다.7 is a view illustrating a manufacturing method according to a process sequence of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 제조공정은 기판(710)을 마련하는 단계, 기판의 일면을 식각하는 단계, 기판의 일면을 식각하여 입사면(720) 및 출사면(721)을 마련하는 단계 및 중간 희생층(770)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.7, the manufacturing process of the microphone device according to an exemplary embodiment of the present invention includes steps of providing a
도 7의 제조공정에서 사용되는 구성요소는 도 2 및 도 3을 통하여 보다 상세하게 설명될 수 있다.The components used in the manufacturing process of Fig. 7 can be described in more detail with reference to Figs. 2 and 3. Fig.
도 7의 (a)는 기판(710)을 마련하는 단계를 도시하는 도면이다. 기판(710)은 SiO2 및 SOI층이 적층된 웨이퍼로 형성될 수 있다.FIG. 7A is a view showing the step of providing the
도 7의 (b)는 기판(710)의 일면을 식각하는 단계를 나타내는 도면이다. 기판의 일면 즉, 전면의 일부는 제조하고자 하는 기판의 두께만큼 식각될 수 있다. 7B is a view showing a step of etching one surface of the
여기에서, 식각 방법은 일반적으로 사용되는 KOH, TMAH 용액 등을 이용한 습식식각(비등방성) 방법, 건식식각, 이온 반응식각 방법 및 이온빔식각 방법 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.Here, the etching method may include at least one of a wet etching (anisotropic) method using a commonly used KOH, TMAH solution, etc., a dry etching, an ion reaction etching method, and a ion beam etching method.
도 7의 (c)는 기판(710)의 다른 일면을 식각하는 단계를 나타내는 도면이다. 기판의 다른 일면 즉, 후면의 일부는 기판(710)의 두께(d)만큼 식각될 수 있다.7 (c) is a view showing a step of etching the other surface of the
여기에서, 식각 방법은 KOH, TMAH용액 등을 이용한 습식식각(비등방성) 및 건식식각 중 적어도 하나에 의해 입사면(720) 및 출사면(721)을 마련할 수 있다. 구체적으로, 비등방성 식각을 이용하는 경우, 기판(710)후면은 54.7°의 경사각을 가지는 형태로 마련될 수 있다.Here, the etching method can be provided with the
도 7의 (d)는 기판에서 중간 희생층(770)을 제거하는 단계를 나타내는 도면이다. 중간 희생층(770)은 산화막으로 형성될 수 있고, 구체적으로 SiO2막을 사용하여 수행되는 것이 바람직하다. SiO2 박막은 웨이퍼를 식각하는 KOH 및 TMAH 등과 반응하지 않으므로, 장시간에 걸친 공정에서도 충분히 산화막의 역할을 할 수 있다.7D is a view showing the step of removing the intermediate
결과적으로, 기판(710)의 상부는 기판의 진동영역이 공중에 떠 있는 형상이 되어 양 측에 연결부(750)와 결합할 수 있고, 제조과정을 통하여 마련된 평탄면(711)은 진동영역에 위치할 수 있다. As a result, the upper portion of the
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 제조방법이 공정순서에 따라 도시된 도면이다.8 is a view showing a manufacturing method of a microphone device according to another embodiment of the present invention in accordance with a process order.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 제조공정은 기판(810)을 마련하는 단계, 기판의 전면을 식각하는 단계, 기판의 후면을 식각하여 입사면(820) 및 출사면(821)을 마련하는 단계 및 중간 희생층(870)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.8, the manufacturing process of the microphone device according to another embodiment of the present invention includes steps of providing a
도 8의 제조공정에서 사용되는 구성요소는 도 5 및 도 6을 통하여 보다 상세하게 설명될 수 있다.The components used in the manufacturing process of Fig. 8 can be described in more detail with reference to Figs. 5 and 6. Fig.
도 8의 (a)는 기판(810)을 마련하는 단계를 도시하는 도면이다. 기판(810)은 SiO2 및 SOI층이 적층된 웨이퍼로 형성될 수 있다.8A is a view showing a step of providing the
도 8의 (b)는 기판(810)의 일면을 식각하는 단계를 나타내는 도면이다. 기판의 일면 즉, 전면의 일부는 제조하고자 하는 기판의 두께만큼 식각될 수 있다. 8B is a view showing a step of etching one surface of the
여기에서, 식각 방법은 일반적으로 사용되는 KOH, TMAH 용액 등을 이용한 습식식각(비등방성) 방법, 건식식각, 이온 반응식각 방법 및 이온빔식각 방법 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.Here, the etching method may include at least one of a wet etching (anisotropic) method using a commonly used KOH, TMAH solution, etc., a dry etching, an ion reaction etching method, and a ion beam etching method.
도 8의 (c)는 기판(810)의 다른 일면을 식각하는 단계를 나타내는 도면이다. 기판의 다른 일면 즉, 후면의 일부는 기판(810)의 두께(d)만큼 식각될 수 있다. 기판(810)의 두께는 도 5의 제1반사광(541a) 및 제2반사광(541b)의 광량에 따라 가감될 수 있다.8 (c) is a view showing a step of etching the other surface of the
여기에서, 식각 방법은 KOH, TMAH용액 등을 이용한 습식식각(비등방성) 및 건식식각 중 적어도 하나에 의해 입사면(820) 및 출사면(821)을 마련할 수 있다. 구체적으로, 비등방성 식각을 이용하는 경우, 후면은 54.7°의 경사각을 가지는 형태로 마련될 수 있다.Here, the
도 8의 (d)는 기판에서 중간 희생층(870)을 제거하는 단계를 나타내는 도면이다. 중간 희생층(870)은 산화막으로 형성될 수 있고, 구체적으로 SiO2막을 사용하여 수행되는 것이 바람직하다. SiO2 박막은 웨이퍼를 식각하는 KOH 및 TMAH 등과 반응하지 않으므로, 장시간에 걸친 공정에서도 충분히 산화막의 역할을 할 수 있다.8D is a view showing the step of removing the intermediate
결과적으로, 기판(810)의 상부는 기판의 진동영역이 공중에 떠 있는 형상이 되어 양 측에 연결부(650)와 결합할 수 있다. 또한, 도 8에 도시된, 기판(810)의 진동영역은 평탄면(811), 입사면(820) 및 출사면(821)을 포함하여 형성 될 수 있다.As a result, the upper portion of the
도 9는 본 발명의 여러 가지 실시 예들에 따른 마이크로폰 장치에서 광섬유를 고정하는 가이드부를 나타내는 도면이다.9 is a view illustrating a guide unit for fixing an optical fiber in a microphone device according to various embodiments of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 여러 가지 실시 예들에 따른 마이크로폰 장치는 기판(910), 광섬유(930) 제1가이드부(960) 및 제2가이드부(961)를 포함할 수 있다.9, the microphone device according to various embodiments of the present invention may include a
도 9의 기판(910), 광섬유(930)은 도 2 내지 6의 여러 가지 실시예로 구현될 수 있는 바, 중복 설명은 생략한다. The
제1가이드부(960) 및 제2가이드부(961)는 기판(910)에 대한 광섬유(930)의 위치를 고정하도록 형성될 수 있다. 여기에서, 본 발명의 광섬유(930)는 기판(910)에 수직하게 형성되므로, 제1가이드부(960) 및 제2가이드부(961)는 각각 기판(910)에 수직으로 위치하는 광섬유(930)의 양측을 둘러싸는 형태로 광섬유(930)에 결합될 수 있다. 제1가이드부(960) 및 제2가이드부(961)는 결합된 상태로 기판(910)의 하부에 결합이 가능할 수 있다.The first guide portion 960 and the second guide portion 961 may be formed to fix the position of the
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 제조공정을 나타내는 순서도이다.10 is a flowchart showing a manufacturing process of a microphone device according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰 장치의 제조방법은 기판의 일면을 식각하여 입사면 및 출사면을 마련하는 단계(S1000), 기판을 고정영역 및 진동영역으로 구획하는 단계(S1010) 및 광섬유를 결합하는 단계(S1020)를 포함할 수 있다. 도 10에 관한 설명은 도 7 내지 도 9를 통하여 보다 자세하게 설명할 수 있다.Referring to FIG. 10, a method of manufacturing a microphone device according to an embodiment of the present invention includes the steps of (S1000) etching an entire surface of a substrate to form an incident surface and an exit surface, dividing the substrate into a fixed region and a vibration region (S1010) and combining the optical fibers (S1020). The description of FIG. 10 can be more fully explained with reference to FIGS. 7 to 9. FIG.
기판의 일면을 식각하여 입사면 및 출사면을 마련하는 단계(S1000)는 광을 반사하는 기판(710, 810)을 마련하는 단계를 구체적으로 나타낼 수 있다. 기판(710, 810)을 마련하는 단계에서 기판(710, 810)의 일면에 광섬유에서 제공된 광이 입사되는 입사면(720, 820) 및 입사면(720, 820)으로부터 반사된 광을 출사하는 출사면(721, 821)을 마련하는 단계를 포함할 수 있다.Step S1000 of etching the first surface of the substrate to form an incident surface and an emission surface may specifically describe the step of providing the
또한, 입사면 및 출사면을 마련하는 단계(S1000)는 비등방성 습식 식각 방법 및 건식식각 방법 중 적어도 하나에 의해 마련될 수 있다.In addition, the step of providing the incident surface and the emitting surface (S1000) may be provided by at least one of an anisotropic wet etching method and a dry etching method.
기판(710, 810)을 고정영역 및 진동영역으로 구획하는 단계(S1010)는 S1000에서 식각된 기판(710, 810)을 외곽의 고정영역 및 고정영역을 기준으로 진동하는 진동영역으로 구획할 수 있다.Step S1010 of dividing the
구체적으로, 도 3의 기판(310)에서 고정영역은 경사면(360)을 포함하고, 진동영역은 평탄면(311)을 포함할 수 있다. 또한, 도 6의 기판(610)에서 진동영역은 평탄면(611) 및 경사면(660)을 포함할 수 있다.Specifically, in the
광섬유를 결합하는 단계(S1020)는 기판(710, 810)의 일면에 광섬유를 위치시키고, 결합할 수 있다. 광섬유(930)는 가이드부(980, 981)에 의해 위치가 고정되고, 이에 따라 광섬유(930)를 기판(910)에 결합할 수 있다.The step of joining the optical fibers (S1020) can position and join the optical fibers on one side of the
구체적으로, 본 발명의 광섬유(930)는 기판(910)에 수직하게 위치하는 것을 특징으로 하고, 가이드부(980, 981)는 광섬유(930)가 수직하게 위치하도록 기판(910)에 결합될 수 있다.More specifically, the
이를 통해, 본 발명의 마이크로폰 장치 및 제조방법은 기판에 수직방향으로 광섬유를 마련함으로써, 크기가 축소된 초소형 마이크로폰을 제작하고, 단순화된 공정을 통하여 크기가 축소된 초소형 마이크로폰을 제작하며, 민감도를 향상시킬 수 있다. Accordingly, the microphone device and the manufacturing method of the present invention can manufacture a micro-sized microphone with a reduced size by providing an optical fiber in a direction perpendicular to the substrate, produce a miniature microphone with reduced size through a simplified process, .
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in any way as being restrictive and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (12)
상기 기판에 광을 제공하고, 상기 기판으로부터 반사된 광을 수집하는 광섬유를 포함하고,
상기 기판은,
일면에 미리 정해진 경사각을 가지고, 상기 광섬유로부터 제공된 상기 광이 입사되는 입사면; 및
상기 일면에 미리 정해진 경사각을 가지고, 상기 입사면에 의해 반사된 광을 상기 광섬유로 출사하는 출사면을 포함하는 마이크로폰 장치.
A substrate for reflecting light; And
And an optical fiber for providing light to the substrate and collecting light reflected from the substrate,
Wherein:
An incidence surface having a predetermined inclination angle on one surface thereof and on which the light provided from the optical fiber is incident; And
And an exit surface having a predetermined inclination angle on the one surface and outputting the light reflected by the incident surface to the optical fiber.
상기 기판은,
외곽의 고정영역, 및 상기 고정영역의 내측으로 이격되고, 상기 고정영역을 기준으로 진동하는 진동영역으로 구획되는 마이크로폰 장치.
The method according to claim 1,
Wherein:
And a vibration region which is spaced apart from the fixed region and is located inside the fixed region and vibrates with respect to the fixed region.
상기 기판은,
상기 진동영역 내에 경사가 존재하지 않는 평탄면이 마련되는 마이크로폰 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein:
Wherein a flat surface having no inclination in the vibration area is provided.
상기 광섬유는,
상기 평탄면에 수직하도록 마련되는 마이크로폰 장치.
The method of claim 3,
The optical fiber includes:
And is perpendicular to the flat surface.
상기 기판은,
상기 입사면 및 상기 출사면이 상기 진동영역 내에 마련되는 마이크로폰 장치.
The method of claim 3,
Wherein:
And the incident surface and the emission surface are provided in the vibration region.
상기 기판은,
상기 입사면 및 상기 출사면이 상기 고정영역 내에 마련되는 마이크로폰 장치.
The method of claim 3,
Wherein:
Wherein the incident surface and the emission surface are provided in the fixed region.
상기 기판은,
상기 고정영역 및 상기 고정영역으로부터 이격된 상기 진동영역을 연결하는 연결부를 더 포함하는 마이크로폰 장치.
The method according to claim 1,
Wherein:
And a connection portion connecting the fixed region and the vibration region spaced apart from the fixed region.
상기 기판에 대한 상기 광섬유의 위치를 고정하도록, 상기 기판 및 상기 광섬유에 결합 가능한 가이드부를 더 포함하는 마이크로폰 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising: a guide portion coupled to the substrate and the optical fiber to fix the position of the optical fiber relative to the substrate.
상기 광섬유는,
상기 수집한 광량에 기초하여 음성신호를 획득하는 마이크로폰 장치.
The method according to claim 1,
The optical fiber includes:
And acquires a voice signal based on the collected light amount.
상기 기판에 광섬유를 결합하는 단계를 포함하고,
상기 기판을 마련하는 단계는,
상기 기판의 일면에 상기 광섬유에서 제공된 광이 입사되는 입사면을 마련하는 단계; 및
상기 입사면으로부터 반사된 광을 출사하는 출사면을 마련하는 단계를 포함하는 마이크로폰 제조방법.
Providing a substrate for reflecting light; And
And coupling an optical fiber to the substrate,
The step of providing the substrate may include:
Providing an incident surface through which light from the optical fiber is incident on one surface of the substrate; And
And providing an emission surface for emitting the light reflected from the incident surface.
상기 입사면을 마련하는 단계 및 상기 출사면을 마련하는 단계는,
비등방성 습식식각 및 건식식각 중 적어도 하나에 의해 상기 입사면을 마련하는 마이크로폰 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the step of providing the incident surface and the step of providing the emitting surface comprise:
Wherein the incidence plane is provided by at least one of anisotropic wet etching and dry etching.
상기 기판에 광섬유를 결합하는 단계는,
가이드부에 의해 상기 기판에 대한 상기 광섬유의 위치를 고정시킴으로써, 상기 기판에 상기 광섬유를 결합하는 마이크로폰 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein coupling the optical fiber to the substrate comprises:
And fixing the position of the optical fiber with respect to the substrate by a guide portion, thereby coupling the optical fiber to the substrate.
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