KR20200040958A

KR20200040958A - 지향성 멤스 마이크로폰 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈

Info

Publication number: KR20200040958A
Application number: KR1020180120428A
Authority: KR
Inventors: 김대현; 이우원; 백대선; 김성용; 김동원
Original assignee: 싸니코전자 주식회사
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-04-21
Also published as: KR102117325B1

Abstract

본 발명은 음향의 지향성을 향상시킬 수 있는 지향성 멤스 마이크로폰 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈에 관한 것으로,
본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰은,
제1 관통공이 형성된 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며, 상기 제1 관통공과 다른 위치에 제2 관통공이 형성된 제2 하우징; 상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며, 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며, 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판; 상기 제2 음향홀 상부에 형성되며, 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서; 상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며, 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부를 포함한다.

Description

지향성 멤스 마이크로폰 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈 {Directional MEMS microphone and MEMS microphone module comprising it}

본 발명은 지향성 멤스 마이크로폰 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 음향의 지향성을 향상시킬 수 있는 지향성 멤스 마이크로폰 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 마이크로폰은 음성을 전기적인 신호로 변환하는 장치이다. 마이크로폰은 이동용 단말기와 같은 이동 통신기기, 이어폰 또는 보청기 등 다양한 통신기기에 적용될 수 있다. 이러한 마이크로폰은 양호한 전자/음향 성능, 신뢰성 및 작동성을 가져야 한다.

MEMS(MicroElectroMechanical System) 기반의 정전용량형 마이크로폰(Capacitive Microphone Based on MEMS, 이하에서는 간단히 ‘MEMS 마이크로폰’이라 함)은 종래의 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Micophone, 이하에서는 ‘ECM 마이크로폰’이라 함)에 비해 전자/음향 성능, 신뢰성 및 작동성이 우수하다.

MEMS 마이크로폰은 MEMS 기반의 공정을 이용하여 제작되므로 6인치, 8인치 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 기반의 온 칩(On Chip) 형태의 마이크로폰 제작에 따라 12인치까지 공정이 가능하다. 따라서, MEMS 마이크로폰은 ECM 마이크로폰보다 수배 내지 수십 배 작은 크기로 구현할 수 있다. MEMS 마이크로폰은 소형화가 가능함으로, 휴대폰, 보청기 등과 같은 장치에 구비될 수 있다.

해당 종래 기술로는 한국공개특허 제10-2011-0025697호의 “압전 MEMS 마이크로폰”이 있다.

한국공개특허 제10-2011-0025697호

본 발명은 음향의 지향성을 향상시킬 수 있는 지향성 멤스 마이크로폰 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰은,

제1 관통공이 형성된 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며, 상기 제1 관통공과 다른 위치에 제2 관통공이 형성된 제2 하우징; 상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며, 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며, 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판; 상기 제2 음향홀 상부에 형성되며, 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서; 상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며, 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서,

상기 제1 음향홀은 상기 기판 하면의 일측에 형성되고, 상기 제2 음향홀은 상기 기판 상면의 타측에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서, 상기 제1 관통공과 제2 관통공이 이루는 수평 방향 길이를 D라고 할 때, 상기 제1 관통공의 직경은 0.2D 이상 2.5D 이하이고, 상기 제2 관통공의 직경은 상기 제1 관통공의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서, 상기 제2 관통공의 직경은 0.15D 이상 0.19D 이하로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서, 상기 제3 음향홀이 이루는 수평 방향 길이는 1.8D 이상 2.2D 이하로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서, 상기 제1 관통공과 제2 관통공이 이루는 수평 방향 길이를 D라고 할 때, 상기 제1 관통공의 직경은 0.24D이고, 상기 제2 관통공의 직경은 0.18D이며, 상기 제3 음향홀이 이루는 수평 방향 길이는 2D일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서, 상기 기판은, 상기 제1 음향홀이 형성된 제1 기판, 상기 제3 음향홀이 형성된 제2 기판, 상기 제2 음향홀이 형성된 제3 기판을 순차적으로 적층하여 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰은,

기설정된 길이의 가이드홀과 상기 가이드홀 하부에 형성되며 가변 관통공이 형성된 조절 부재가 형성된 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며, 제2 관통공이 형성된 제2 하우징; 상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며, 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며, 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판; 상기 제2 음향홀 상부에 형성되며, 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서; 상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며, 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서,

본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서, 상기 가변 관통공과 상기 제2 관통공은 음향의 유입 경로를 형성하며, 상기 조절 부재에 의해 상기 가변 관통공의 상대적 위치가 변할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 있어서, 상기 기판은, 상기 제1 음향홀이 형성된 제1 기판, 상기 제3 음향홀이 형성된 제2 기판, 상기 제2 음향홀이 형성된 제3 기판을 순차적으로 적층하여 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 모듈은,

제1 관통공이 형성된 제1 하우징과, 상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며 상기 제1 관통공과 다른 위치에 제2 관통공이 형성된 제2 하우징과, 상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판과, 상기 제2 음향홀 상부에 형성되며 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서와, 상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부를 포함하는 지향성 멤스 마이크로폰; 및, 일면에 상기 멤스 마이크로폰이 실장되고, 타면에 통화 온오프스위치와 볼륨 업다운 스위치가 형성되는 메인 기판을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 모듈은,

기설정된 길이의 가이드홀과 상기 가이드홀 하부에 형성되며 가변 관통공이 형성된 조절 부재가 형성된 제1 하우징과 상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며 제2 관통공이 형성된 제2 하우징과, 상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판과, 상기 제2 음향홀 상부에 형성되며 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서와, 상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부를 포함하는 지향성 멤스 마이크로폰; 및, 일면에 상기 멤스 마이크로폰이 실장되고, 타면에 통화 온오프스위치와 볼륨 업다운 스위치가 형성되는 메인 기판을 포함한다.

기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 기판 내부에 기판을 통해 유입되는 음향(후방음)의 위상을 지연시키기 위한 위상 지연 구조가 형성되고, 2개의 하우징에 형성된 2개의 관통공에 의해 하우징을 통해 유입되는 음향(전방음)의 위상을 지연시키기 위한 위상 지연 구조가 형성되어, 음향의 도달 시간 차에 의한 위상차로 인해 두 음향(전방음, 후방음)의 어느 하나는 적어도 일부가 상쇄되어 음향의 지향성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰이 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰이 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰이 도시된 절단 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰이 도시된 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에서 가변 관통공의 위치가 조절된 것을 예시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 멤스 마이크로폰을 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈이 도시된 측단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 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. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰 및 이를 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈을 설명한다. 이하에서 설명하는 멤스 마이크로폰은, 일명 이어 마이크로 불리는 마이크가 내장된 이어폰일 수 있고, 또는 스마트폰 등 휴대용 통신 단말기에 내장되는 마이크일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰이 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰이 도시된 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰이 도시된 절단 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰은, 기판(110), 제1 하우징(120), 제2 하우징(130), 트랜스듀서(140), 반도체부(150) 등을 포함한다.

기판(110)은 제1 하우징(120), 제2 하우징(130)과 결합되고, 기판(110)과 제2 하우징(130)의 결합에 의해 내부 공간이 형성된다. 내부 공간에는, 트랜스듀서(140)와 반도체부(150)와 와이어(160) 등이 형성된다.

기판(110)은 실리콘 반도체 기판으로 이루어질 수도 있으며, 유리 기판 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 기판(110)은 CB 기판에 이용되는 다양한 소재로 기판(110)을 구현할 수 있다. 또한, 기판(110)의 형상 및 크기 등은 제한되지 않는다.

기판(110)에는 기판을 통해 유입되는 음향의 위상을 지연시키기 위한 위상 지연 구조가 형성된다. 구체적으로 기판(110)의 하면에는 기판(110)의 후방에서 후방음을 유입하는 제1 음향홀(111)이 형성되고, 기판(110)의 상면에는 제1 음향홀(111)을 통해 유입된 후방음을 트랜스듀서(140)로 유입시키는 제2 음향홀(112)이 형성된다. 기판(110) 내부에는 제1 음향홀(111)과 제2 음향홀(112)를 연결하는 제3 음향홀(113)이 형성된다.

제1 음향홀(111) 및 제2 음향홀(112)은 기판(110)에 대해 수직 방향으로 형성되고, 제3 음향홀(113)은 기판(110)의 수평 방향(기판의 길이 방향)으로 형성된다. 제1 음향홀(111)은 기판(110) 하면의 일측에 형성되고, 제2 음향홀(112)은 기판(110) 상면의 타측에 형성된다. 제1 음향홀(111)과 제2 음향홀(112)은 기판(110)을 위에서 바라볼 때, 서로 다른 위치에 형성된다. 즉, 기판(110)의 상면 및 하면에서 서로 다른 위치를 연결하여 음향이 유입되는 음향홀들(111, 112, 113)을 형성하게 된다.

제1 음향홀(111)로 유입된 음향(후방음)은 제3 음향홀(113)과 제2 음향홀(112)을 거쳐서 트랜스듀서(140)로 유입된다. 제1 음향홀(111)로 유입된 음향은 제3 음향홀(113)과 제2 음향홀(112)을 거치면서, 시간차가 발생되고, 이 시간차는 전방을 통해 유입되는 음향과의 위상차를 야기하여, 음향의 지향성을 향상시킬 수 있다. 제1 음향홀(111), 제2 음향홀(112), 제3 음향홀(113)의 길이 직경 등은 설계에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

한편, 음향홀들(111, 112, 113)이 형성된 기판(110)은 복수개의 기판들을 적층하는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 제1 음향홀(111)이 형성된 제1 기판, 제3 음향홀(113)이 형성된 제2 기판, 제2 음향홀(112)이 형성된 제3 기판을 순차적으로 적층하여 음향의 위상을 지연시키기 위한 위상 지연 구조가 형성된 기판(110)을 제조할 수 있다. 이와 같이 복수개의 기판을 적층 형성함으로써, 기판(110)에 위상 지연 구조를 용이하게 설계할 수 있게 된다.

제1 하우징(120)은 제2 하우징(130) 외부에 형성되는 하우징이며, 소정의 위치에 제1 관통공(121)이 형성된다. 제2 하우징(130)은 제1 하우징(120) 내부에 이격 형성되며, 소정의 위치에 제2 관통공(131)이 형성된다. 제2 관통공(131)은 제1 관통공(121)과 다른 위치에 형성된다. 제2 관통공(131)은 제1 관통공(121)은 서로 대향하지 않는 위치에 형성된다.

제1 관통공(121)과 제2 관통공(131)은 음향(전방음)의 유입 경로를 형성한다. 즉, 제1 관통공(121)을 통해 유입된 음향은 제2 관통공(131)을 통해 트랜스듀서(140)로 유입되고, 유입된 음향은 트랜스듀서(140)에 의해 전기적 신호로 변환된다.

제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130)의 하측 단부는 기판(110)의 상부와 솔더(Solder)에 의해 결합하게 되고, 실링(Sealing)된다. 제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130)과 기판(110)의 결합을 위해, 제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130)의 하측 단부는 외부로 절곡되어 연장 형성된다.

한편, 본 발명의 발명자는 제1 관통공(121), 제2 관통공(131)의 크기 및 제3 음향홀(113)의 길이와 관련하여 복수회 실험한 결과, 다음과 같은 수치로 설계될 때, 음향의 지향성이 최적임을 발견하였다. 물론, 본 발명이 반드시 이와 같은 수치에 한정되는 것은 아니다.

즉, 제1 관통공(121)과 제2 관통공(131)이 이루는 수평 방향 길이를 D라고 할 때, 제1 관통공(121)의 직경은 0.2D 이상 2.5D 이하이고, 제2 관통공(131)의 직경은 제1 관통공(121)의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 관통공(131)의 직경은 0.15D 이상 0.19D 이하로 형성될 수 있다.

또한, 제1 관통공(121)과 제2 관통공(131)이 이루는 수평 방향 길이를 D라고 할 때, 제3 음향홀(113)이 이루는 수평 방향 길이는 1.8D 이상 2.2D 이하인 것이 바람직하다.

구체적인 일 예로, 제1 관통공(121)과 제2 관통공(131)이 이루는 수평 방향 길이를 D라고 할 때, 제1 관통공(121)의 직경은 0.24D이고, 제2 관통공(131)의 직경은 0.18D이며, 제3 음향홀(113)이 이루는 수평 방향 길이는 2D일 수 있다.

트랜스듀서(140)는 음향으로 인한 진동을 감지하여 전기 신호로 변환한다. 트랜스듀서(140)는 본드 등의 접착제를 이용하여 본딩 처리되어 기판(110) 상면과 결합된다. 트랜스듀서(140)는 기판(110) 상면에 형성된 제2 음향홀(112)의 위치와 대응되는 위치에 형성된다. 즉, 트랜스듀서(140)는 기판(110) 상에 본딩 처리되어 결합되고, 기판(110)에 형성된 제2 음향홀(112)의 상부에 위치하게 된다.

트랜스듀서(140)는 내부에 진동막(미도시)을 구비하고 있으며 외부의 음향에 의해 진동막이 진동할 경우, 이 진동을 감지하게 된다. 트랜스듀서(140)는 멤스 마이크로폰에 구비되는 기본적인 구성이다. 트랜스듀서(140)는 전선 기능을 수행하는 와이어(160)에 의해 반도체부(150)와 전기적으로 연결되어 진동에 따른 전기 신호를 반도체부(150)에 전달한다.

반도체부(150)는 트랜스듀서(140)에서 발생된 전기 신호를 전달받고, 이 전기 신호를 증폭하고 필터링하여 사용가능한 전기 신호로 바꿔주는 집적회로(Integrated Circuit: IC)이다. 반도체부(150)는, 예를 들어, 특정한 용도에 맞도록 주문에 따라 제작된 주문형 반도체(ASIC, application specific integrated circuit)일 수 있다. 트랜스듀서(140)와 반도체부(150)는 와이어(Wire)(160)로 전기적으로 연결된다.

제1 하우징(120) 및 제2 하우징(130)의 관통공들(121, 131) 또는 기판에 형성된 제2 음향홀(112)을 통해 외부의 음향이 유입되면 트랜스듀서(140)의 진동막이 진동을 하게 되고, 진동에 따라 정전용량(Capacitance)가 변하게 된다. 이 정전용량의 작은 변화를 반도체부(150)에서 증폭하여 사용 가능한 전기 신호로 변환한다. 여기서, 진동막은 전극을 포함하게 된다. 와이어(160)는 진동에 의한 전기 신호를 반도체부(150)에 전달하기 위해 진동막의 하부에 현성된 전극 및 상부에 형성된 전극과 연결된다. 트랜스듀서(140)와 반도체부(150)에 의한 전기신호의 생성 및 변환은 해당 기술분야에서 널리 사용되는 기술이므로, 생략 가능할 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 지향성 멤스 마이크로폰에서 음향의 지향성을 향상시키는 과정은 다음과 같다.

전방의 제1 관통공(121) 및 제2 관통공(131)을 통해 유입되는 음향(전방음)과 후방의 음향홀들(111, 112, 113)을 통해 유입되는 음향(후방음)은 트랜스듀서(140)로 유입될 때, 그 이동 거리의 차이로 인해 생기는 시간차로 인해 위상차가 발생하고, 이 위상차로 인해 전방음과 후방음은 간섭이 생긴다.

예를 들어, 음원이 기판(110) 후방에 있는 경우, 전방음의 위상과 후방음의 위상이 180° 차이가 나도록 전방음 경로 길이 및 후방음 경로 길이를 설정하면, 후방음이 먼저 트랜스듀서(140)에 도달한 후, 전방음이 트랜스듀서(140)에 도달하게 되는데, 180° 위상차이므로, 전방음과 후방음은 서로 상쇄되어, 먼저 도달한 후방음의 일부만 트랜스듀서(140)에 의해 전기적 신호로 변환되고, 전방음에 의한 전기적 신호는 소멸하게 된다. 그 결과, 후방에 위치한 화자에 의한 음원만 남게 되어 지향성이 향상하게 된다. 이러한 것은 화자에 의한 음향이 제1 하우징(120)을 우회하여 제1 관통공(121)으로 유입되는 경우에도 동일하다.

또한 예를 들어, 음원이 기판(110) 전방에 있는 경우, 제1 관통공(121) 및 제2 관통공(131)을 통해 유입되는 음원(전방음)이 먼저 트랜스듀서(140)에 도달한 후, 후방음이 트랜스듀서(140)에 도달하게 되고, 시간차에 의한 위상차 발생으로, 후방음은 상쇄되어 전방음의 지향성이 향상하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 지향성 멤스 마이크로폰에 의하면, 기판(110) 내부에 기판(110)을 통해 유입되는 음향(후방음)의 위상을 지연시키기 위한 위상 지연 구조가 형성되고, 2개의 하우징(120, 130)에 형성된 2개의 관통공(121, 131)에 의해 하우징(120, 130)을 통해 유입되는 음향(전방음)의 위상을 지연시키기 위한 위상 지연 구조가 형성되어, 음향의 도달 시간 차에 의한 위상차로 인해 두 음향(전방음, 후방음)의 어느 하나는 적어도 일부가 상쇄되어 음향의 지향성을 향상시킬 수 있게 된다.

다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰이 도시된 평면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰에서 가변 관통공의 위치가 조절된 것을 예시한 예시도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지향성 멤스 마이크로폰은 전술한 일 실시예와 유사하게, 기판(110), 제1 하우징(120), 제2 하우징(130), 트랜스듀서(140), 반도체부(150) 등을 포함한다. 다만, 제1 하우징(120)의 구성이 상이하므로, 이에 대해 설명하고, 기판(110), 제2 하우징(130), 트랜스듀서(140), 반도체부(150) 등에 대한 설명은 생략한다.

본 실시예에서 제1 하우징(120)은 제1 관통공(121) 대신 소정 길이의 가이드홀(122)이 형성되고, 가이드홀(122) 하부에는 가변 관통공(124)이 형성된 조절 부재(123)가 형성된다. 조절 부재(123)는 제1 하우징(120)의 하면에 고정된 지지 구조물(미도시)에 의해 지지되고, 지지 구조물에 안착 지지되되 좌우 수평 방향으로 슬라이딩 가능하도록 형성된다.

가변 관통공(124) 자체는 조절 부재(123)에 고정 형성되나, 조절 부재(123)의 이동에 따라 상대적으로 가변 관통공(124)의 위치가 가변하므로, 가변 관통공으로 정의한다.

가변 관통공(124)과 제2 관통공(131)은 음향(전방음)의 유입 경로를 형성한다. 즉, 가변 관통공(124)을 통해 유입된 음향은 제2 관통공(131)을 통해 트랜스듀서(140)로 유입되고, 유입된 음향은 트랜스듀서(140)에 의해 전기적 신호로 변환된다.

가변 관통공(124) 및 제2 관통공(131)을 통해 유입되는 음향(전방음)과 후방의 음향홀들(111, 112, 113)을 통해 유입되는 음향(후방음)은 트랜스듀서(140)로 유입될 때, 그 이동 거리의 차이로 인해 생기는 시간차로 인해 위상차가 생기는데, 조절 부재(123)가 좌우 방향으로 이동하면 가변 관통공(124)의 상대적 위치가 변하게 되므로, 위상차를 조절할 수 있게 된다.

도 5에 예시된 바와 같이, 본 실시예에서는 조절 부재(123)의 조작을 통해 전방음의 이동 경로를 조절할 수 있게 됨에 따라, 후방음의 지향성 또는 전방음의 지향성을 적절히 조절할 수 있게 된다. 조절 부재(123)는 마이크로폰이 탑재된 디바이스를 분해한 다음, 바늘 등과 같은 도구를 가변 관통공(124)에 끼워서 좌우로 이동시켜서 조작될 수 있다.

다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 멤스 마이크로폰을 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈을 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 멤스 마이크로폰을 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈이 도시된 측단면도이다.

본 발명의 멤스 마이크로폰 모듈은, 멤스 마이크로폰(100)과 메인 기판(M)을 포함한다. 멤스 마이크로폰(100)은 기판(110), 제1 하우징(120), 제2 하우징(130), 트랜스듀서(140), 반도체부(150) 등을 포함하며, 이는 전술한 바와 동일하므로, 반복 설명은 생략한다.

메인 기판(M)의 일면에는 멤스 마이크로폰(100)이 실장된다. 또한, 메인 기판(M)의 타면에는 통화 온오프 스위치(210)와 볼륨 업다운 스위치(220, 230)가 형성된다.

또한, 메인 기판(M)에는 멤스 마이크로폰(100)의 기판(110)에 형성된 제1 음향홀(111)과 연통하는 메인 기판 음향홀(240)이 형성된다. 외부의 음향은 메인 기판 음향홀(240) 및 음향홀들(111, 112, 113)을 통해 트랜스듀서(140)의 내부 공간으로 유입된다.

이때, 전방의 제1 관통공(121) 및 제2 관통공(131)을 통해 유입되는 음향(전방음)과 후방의 음향홀들(111, 112, 113)을 통해 유입되는 음향(후방음)은 트랜스듀서(140)로 유입될 때, 그 이동 거리의 차이로 인해 생기는 시간차로 인해 위상차가 발생하고, 이 위상차로 인해 전방음과 후방음 간의 간섭에 의해 멤스 마이크로폰 모듈의 지향성이 향상하게 된다.

다른 한편으로, 제1 하우징(120)은 제1 관통공(121) 대신 소정 길이의 가이드홀(122)이 형성되고, 가이드홀(122) 하부에는 가변 관통공(124)이 형성된 조절 부재(123)가 형성된다. 조절 부재(123)는 제1 하우징(120)의 하면에 고정된 지지 구조물(미도시)에 의해 지지되고, 지지 구조물에 안착 지지되되 좌우 수평 방향으로 슬라이딩 가능하도록 형성된다. 가변 관통공(124) 및 제2 관통공(131)을 통해 유입되는 음향(전방음)과 후방의 음향홀들(111, 112, 113)을 통해 유입되는 음향(후방음)은 트랜스듀서(140)로 유입될 때, 그 이동 거리의 차이로 인해 생기는 시간차로 인해 위상차가 생기는데, 조절 부재(123)가 좌우 방향으로 이동하면 가변 관통공(124)의 상대적 위치가 변하게 되므로, 위상차를 조절할 수 있게 되어, 후방음의 지향성 또는 전방음의 지향성을 적절히 조절할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

110 : 기판 120 : 제1 하우징
130 : 제2 하우징 140 : 트랜스듀서
150 : 반도체부

Claims

제1 관통공이 형성된 제1 하우징;
상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며, 상기 제1 관통공과 다른 위치에 제2 관통공이 형성된 제2 하우징;
상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며, 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며, 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판;
상기 제2 음향홀 상부에 형성되며, 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서;
상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며, 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부
를 포함하는 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 음향홀은 상기 기판 하면의 일측에 형성되고, 상기 제2 음향홀은 상기 기판 상면의 타측에 형성되는 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 관통공과 제2 관통공이 이루는 수평 방향 길이를 D라고 할 때, 상기 제1 관통공의 직경은 0.2D 이상 2.5D 이하이고, 상기 제2 관통공의 직경은 상기 제1 관통공의 직경보다 작게 형성되는 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 3에 있어서,
상기 제2 관통공의 직경은 0.15D 이상 0.19D 이하로 형성되는 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 3에 있어서,
상기 제3 음향홀이 이루는 수평 방향 길이는 1.8D 이상 2.2D 이하로 형성되는 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 관통공과 제2 관통공이 이루는 수평 방향 길이를 D라고 할 때, 상기 제1 관통공의 직경은 0.24D이고, 상기 제2 관통공의 직경은 0.18D이며, 상기 제3 음향홀이 이루는 수평 방향 길이는 2D인 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 1에 있어서,
상기 기판은, 상기 제1 음향홀이 형성된 제1 기판, 상기 제3 음향홀이 형성된 제2 기판, 상기 제2 음향홀이 형성된 제3 기판을 순차적으로 적층하여 형성된 지향성 멤스 마이크로폰.
기설정된 길이의 가이드홀과 상기 가이드홀 하부에 형성되며 가변 관통공이 형성된 조절 부재가 형성된 제1 하우징;
상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며, 제2 관통공이 형성된 제2 하우징;
상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며, 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며, 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판;
상기 제2 음향홀 상부에 형성되며, 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서;
상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며, 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부
를 포함하는 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 음향홀은 상기 기판 하면의 일측에 형성되고, 상기 제2 음향홀은 상기 기판 상면의 타측에 형성되는 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 8에 있어서,
상기 가변 관통공과 상기 제2 관통공은 음향의 유입 경로를 형성하며,
상기 조절 부재에 의해 상기 가변 관통공의 상대적 위치가 변하는 지향성 멤스 마이크로폰.
청구항 8에 있어서,
상기 기판은, 상기 제1 음향홀이 형성된 제1 기판, 상기 제3 음향홀이 형성된 제2 기판, 상기 제2 음향홀이 형성된 제3 기판을 순차적으로 적층하여 형성된 지향성 멤스 마이크로폰.
제1 관통공이 형성된 제1 하우징과, 상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며 상기 제1 관통공과 다른 위치에 제2 관통공이 형성된 제2 하우징과, 상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판과, 상기 제2 음향홀 상부에 형성되며 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서와, 상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부를 포함하는 지향성 멤스 마이크로폰; 및,
일면에 상기 멤스 마이크로폰이 실장되고, 타면에 통화 온오프스위치와 볼륨 업다운 스위치가 형성되는 메인 기판
을 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈.
기설정된 길이의 가이드홀과 상기 가이드홀 하부에 형성되며 가변 관통공이 형성된 조절 부재가 형성된 제1 하우징과 상기 제1 하우징 내부에 이격 형성되며 제2 관통공이 형성된 제2 하우징과,
상기 제1 하우징 및 제2 하우징과 결합하며 하면에 제1 음향홀이 형성되고 상면에 제2 음향홀이 형성되며 내부에는 상기 제1 음향홀과 제2 음향홀을 연결하는 제3 음향홀이 형성된 기판과, 상기 제2 음향홀 상부에 형성되며 상기 제2 음향홀로부터 유입된 음향 또는 상기 제2 관통공으로부터 유입된 음향을 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서와, 상기 기판의 상부에 형성되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되며 상기 트랜스듀서에 의해 변환된 전기적 신호를 증폭하는 반도체부를 포함하는 지향성 멤스 마이크로폰; 및,
일면에 상기 멤스 마이크로폰이 실장되고, 타면에 통화 온오프스위치와 볼륨 업다운 스위치가 형성되는 메인 기판
을 포함하는 멤스 마이크로폰 모듈.