KR20210004762A - 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로폰에 관한 것으로, 보다 구체적으로 멤스(MEMS) 마이크로폰에 관한 것이다.
본 발명의 일례에 따른 마이크로폰은 측벽과 상부벽을 포함하고, 하측면이 개방된 케이스, 케이스의 하측면에 결합되는 기판, 기판 상에 위치하여, 외부에서 입력되는 음파를 전기 신호로 변환하는 멤스 트랜듀서(MEMS Transducer), 기판 상에 구비되어, 멤스 트랜듀서로부터 입력되는 전기 신호를 증폭하여 출력하는 신호 처리부를 포함하고, 케이스는 접착층에 의해 기판에 고정되되, 접착층은 기판과 케이스 사이에 위치하고, 주석(Sn)을 포함하는 금속층과 금속층의 표면을 덮고, 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연층을 포함한다.

Description

마이크로폰{MICROPHONE}

본 발명은 마이크로폰에 관한 것으로, 보다 구체적으로 멤스(MEMS) 마이크로폰에 관한 것이다.

마이크로폰은, 이동통신 단말기에 필수적으로 사용된다.

전통적인 콘덴서 마이크로폰은, 외부에서 발생되는 음파에 의한 음압(sound pressure)에 대응하여 변화하는 커패시터(C)를 형성하는 다이어프램/백플레이트 쌍, 그리고 출력신호를 버퍼링하기 위한 전계 효과 트랜지스터(JFET)로 이루어진다.

이러한 전통적인 방식의 콘덴서 마이크로폰은 하나의 케이스 안에 진동판과, 스페이서링, 절연링, 백플레이트, 통전링을 순차적으로 삽입한 후 마지막으로 회로부품이 실장된 인쇄회로기판을 넣고 케이스의 끝 부분을 인쇄회로기판측으로 구부려 하나의 조립체로 완성하였다.

한편, 최근 들어 마이크로폰에 미세장치의 집적화를 위해 사용되는 기술로서 마이크로머시닝을 이용한 반도체 가공기술이 적용되고 있다.

멤스(MEMS:Micro Electro Mechanical System)라고 불리는 이러한 기술은 반도체 공정, 특히 집적회로 기술을 응용한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 ㎛단위의 초소형센서나 액츄에이터 및 전기 기계적 구조물을 제작할 수 있다.

이러한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 제작된 멤스 마이크로폰은 종래의 진동판과, 스페이서링, 절연링, 백플레이트, 통전링 등과 같은 전통적인 마이크로폰 부품들을 초정밀 미세 가공을 통하여 소형화, 고성능화, 다기능화, 집적화하여 제작하는 것으로서, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

이와 같은 멤스 마이크로폰은 전극이 패터닝된 인쇄회로 기판과, 멤스칩, 반도체(ASIC)칩 및 케이스로 구성되어 있다.

여기서, 케이스는 인쇄회로 기판에 주석(Sn)과 플럭스(Flux)가 함유된 솔더 페이스트로 접착될 수 있다.

그러나 케이스와 인쇄회로 기판을 서로 접착시키는 공정 중, 플럭스의 비산(expulsion) 현상으로 인하여, 플럭스가 케이스의 내부로 튀는 문제가 발생할 수 있다. 그리고 이러한 플럭스는 마이크로폰을 제품에 실장하는 리플로우 과정 중에 다시 비산될 수 있다.

이와 같은 플럭스의 비산으로 인하여, 플럭스가 멤스칩에 묻거나 인접한 인쇄회로 기판의 패터닝 전극으로 튀는 문제점이 발생할 수 있다. 이는 마이크로폰의 신뢰성 저하를 유발할 수 있다.

본 발명은 케이스를 기판에 접착시키는 접착층의 재질 및 구조를 개선하여, 플럭스의 비산으로 인한 마이크로폰의 신뢰성 저하를 해결하는 마이크로폰을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일례에 따른 마이크로폰은 측벽과 상부벽을 포함하고, 하측면이 개방된 케이스; 케이스의 하측면에 결합되는 기판, 기판 상에 위치하여, 외부에서 입력되는 음파를 전기 신호로 변환하는 멤스 트랜듀서(MEMS Transducer); 기판 상에 구비되어, 멤스 트랜듀서로부터 입력되는 전기 신호를 처리하여 출력하는 신호 처리부를 포함하고, 케이스는 접착층에 의해 기판에 고정되되, 접착층은 기판과 케이스 사이를 전기적으로 연결하는 금속층과 금속층의 적어도 일부의 표면을 덮고, 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연층을 포함한다.

절연층은 플럭스를 포함하지 않을 수 있다.

접착층은 기판에 인접한 케이스의 측벽 위와 기판 중에서 기판과 케이스의 측벽이 중첩되지 않는 비중첩 영역 위에 더 위치하고, 기판에 인접한 케이스의 측벽 위에는 금속층과 절연층이 함께 위치하고, 비중첩 영역에는 금속층이 위치하지 않고, 절연층이 기판에 맞닿는 부분을 포함할 수 있다.

여기서, 기판에 인접한 케이스의 측벽 위로부터 기판의 비중첩 영역의 끝단 쪽으로 진행할수록 절연층의 두께가 두꺼워질 수 있다.

또한, 절연층이 기판에 맞닿는 부분의 폭은 기판에 인접한 케이스의 측벽 위에 위치하는 절연층의 두께보다 클 수 있다.

아울러, 접착층의 경화 온도는 130℃ ~ 350℃ 사이일 수 있다.

여기서, 절연층의 경화 온도는 금속층의 경화 온도보다 높을 수 있으며, 일례로, 절연층의 경화 온도는 금속층의 경화 온도보다 5℃ ~ 20℃만큼 더 높을 수 있다.

기판 또는 케이스의 상부벽에는 음파가 입력되는 음향홀이 구비될 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 마이크로폰은 접착층에 플럭스 대신 에폭시 계열의 재질을 포함하도록 하여 접착층을 형성할 때나 마이크로폰을 제품에 실장할 때의 플럭스의 비산 현상을 제거함으로써 마이크로폰의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일례에 따른 마이크로폰은 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연층이 형성되어, 접착층에 포함되는 금속층과 주변의 구조물 사이의 단락을 방지하여, 불량을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로폰의 외형 일례를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로폰의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 마이크로폰을 Ⅰ-Ⅰ 방향으로 자른 단면을 도시한 예이다.
도 4는 도 3에서 K1 부분을 확대 도시한 일례이다.
도 5는 도 4에 도시된 접착층을 형성하는 방법의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6은 도 5의 플로우 차트에 따른 각 단계를 온도와 관련하여 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로폰의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.

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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로폰에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로폰의 외형 일례를 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 마이크로폰의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 마이크로폰을 Ⅰ-Ⅰ 방향으로 자른 단면을 도시한 예이다.

본 발명에 따른 마이크로폰은 멤스 트랜듀서(MEMS Transducer, 300)를 구비하는 멤스 마이크로폰일 수 있으며, 음성, 음향, 소리 등과 같은 음파를 전기신호로 바꾸어 주는 장치로서 주로 핸드폰, 스마트폰, 소형 음향 기기 등에 사용될 수 있다.

도 1 내지 3에서는, 외부로부터 음파가 유입되는 음향홀(H200)이 기판(200)에 형성된 경우를 일례로 설명하지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 음향홀(H100)이 케이스(100)에 형성되는 것도 가능하다. 음향홀(H100)이 케이스(100)에 구비된 경우에 대해서는 도 7에서 설명한다.

이와 같은 본 발명의 마이크로폰은 주로 휴대폰, 스마트폰과 같은 이동통신 단말기에 사용될 수 있다.

그러나, 용도가 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 소형 멤스 마이크로폰을 사용하는 모든 소형 전자기기에 적용될 수 있다.

본 발명의 일례에 따른 마이크로폰은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(100), 기판(200), 멤스 트랜듀서(MEMS Transducer, 300), 신호 처리부(400)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로폰의 외형은 케이스(100)의 하측면에 기판(200)이 결합되어 형성될 수 있다.

케이스(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 측벽(103)과 상부벽(101)을 포함하고, 하측면이 개방되어 있을 수 있다. 구체적으로, 케이스(100)는 상부벽(101)의 가장 자리 끝단에 4개의 측벽(103)이 수직 방향으로 구비될 수 있으며, 4개의 측벽(103) 각각은 직사각형 형태로 구비되고, 4개의 측벽(103)의 하측면은 개방될 수 있다. 따라서, 케이스(100)는 하측면이 개방된 직육면체 형태로 구비될 수 있다.

이와 같은 케이스(100)는 금속 성분의 재질을 포함하며, 마이크로폰의 내부 공간을 전기적으로 차폐하는 역할을 수행할 수 있으며, 이를 위해 금속 재질을 포함하는 접착층(500)에 의해 케이스(100)의 개방된 하측면이 기판(200)의 S200 라인에 접착될 수 있다.

여기서, 도 2에서는 도시하지 않았지만, 기판(200)의 가장 자리 라인(S200) 상에는 케이스(100)와 전기적으로 연결되어, 케이스(100)를 접지하는 케이스 연결 전극(미도시)이 패터닝되어 있을 수 있다. 이에 따라, 케이스(100)는 기판(200)에 형성된 케이스 연결 전극(미도시)에 금속 재질을 포함하는 접착층(500)에 의해 연결되어, 마이크로폰의 내부 공간을 전기적으로 차폐할 수 있다.

이와 같은 접착층(500)은 기판(200)과 케이스(100) 사이에 위치하고 주석(Sn)을 포함하는 금속층(501)과 금속층(501)의 적어도 일부의 표면을 덮고, 에폭시 계열의 재질을 포함하고, 플럭스(flux)를 포함하지 않는 절연층(503)을 포함할 수 있다. 이에 대한 구체적은 설명은 도 4 이하에서 설명한다.

기판(200)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전극(E200)이 기판(200)의 상부면에 패터닝된 인쇄회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)일 수 있으며, 케이스(100)의 하측면에 결합될 수 있다.

이와 같이, 하측면이 개방된 케이스(100)와 기판(200)이 결합되어, 케이스(100)와 기판(200) 사이에는 멤스 트랜듀서(300)와 신호 처리부(400)가 위치할 수 있는 내부 공간을 구비할 수 있고, 멤스 트랜듀서(300)와 신호 처리부(400)는 도 3과 같이, 기판(200) 상에 실장될 수 있다.

더불어, 기판(200)에는 신호 처리부(400)와 연결되는 (E200)전극이 패터닝되어 있을 수 있다. 이와 같은 패터닝된 전극(E200)을 통하여 신호 처리부(400)에서 증폭된 전기 신호가 마이크로폰의 외부로 전달될 수 있다.

또한, 기판(200)에는 음파가 입력되는 음향홀(H200)이 구비될 수 있다. 이와 같은 음향홀(H200)을 통하여, 화살표 방향을 따라 외부로부터 멤스 내부 공간(E300)으로 음파가 전달될 수 있다.

멤스 트랜듀서(300)는 기판(200) 상에 위치하여, 멤스 내부 공간(E300)을 구비할 수 있다. 기판(200)상에 음향홀(H200)이 구비된 경우, 멤스 트랜듀서(300)는 음향홀(H200)과 중첩되어 위치할 수 있으며, 멤스 내부 공간(E300)이 음향홀(H200)과 공간적으로 연결될 수 있다.

더불어, 멤스 트랜듀서(300)는 음향에 의한 떨림 상태에 대응하는 음향 신호를 전기 신호로 변환하는 진동판인 멤브레인(Membrane)을 구비하여, 음향홀(H200)로 외부의 음파가 입력되면, 멤스 트랜듀서(300)의 멤브레인은 음파의 음압에 의해 진동하면서, 음파를 전기 신호로 변환할 수 있다.

이와 같은 멤스 트랜듀서(300)는 음향홀(H200)에 대응되도록, 비전도성 접착제, 다이 본딩(die bonding) 또는 와이어 본딩(wire bonding) 등에 의해 기판(200)에 부착될 수 있고, 도시된 바와 같은 도전성 와이어(L1)을 통해 신호 처리부(400)와 전기적으로 연결되어, 멤스 트랜듀서(300)에서 변환된 전기 신호가 신호 처리부(400)로 입력될 수 있다.

신호 처리부(400)는 기판(200) 상에 구비되어, 멤스 트랜듀서(300)로부터 입력되는 전기 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 이를 위해, 신호 처리부(400)는 예를 들어, 주문형 반도체 집적 회로(ASIC, Application-Specific Integrated Circuit)로 구성될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 신호 처리부(400)는 비전도성 접착제, 다이 본딩(die bonding) 또는 와이어 본딩(wire bonding) 등에 의해 기판(200)에 실장될 수 있다.

신호 처리부(400)에서 증착된 전기 신호는 도전성 와이어(L2)를 통해 기판(200)에 패터닝된 전극(E200)에 접속되어, 마이크로폰의 외부로 출력될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일례에 따른 마이크로폰은 케이스(100)를 기판(200)에 접착시키는 접착층(500)을 포함한다. 접착층(500)은 금속층(501)과 절연층(503)을 포함하도록 한다.

금속층(501)은 납(Pb) 또는 주석(Sn)등의 도전성 금속을 포함할 수 있다.

그리고 절연층(503)은 금속층(501)의 표면을 덮는 형태로 형성된다. 그리고 절연층(503)은 에폭시 계열의 재질을 포함하고, 플럭스는 포함하지 않을 수 있다.

이를 통해 플럭스를 포함하는 솔더 페이스트로 케이스(100)를 기판(200)에 접착시킬 때, 발생되는 플럭스의 비산 현상을 제거할 수 있다. 따라서 플럭스의 비산물이 멤스 트랜듀서(300) 등에 부착되어 신뢰성 등에 부정적인 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.

또한, 플럭스를 포함하는 솔더 페이스트로 케이스(100)를 기판(200)에 접착시키는 경우, 플럭스의 비산 현상으로 인하여, 플럭스가 인접한 기판(200)의 패터닝 전극(E200)으로 튈 수 있다. 이와 같은 경우, 플럭스가 패터닝 전극(E200)의 전기적 신호 전달에 영향을 주는 등 문제가 발생할 수 있다.

그러나 본 발명에 따른 접착층(500)을 이용하여 케이스(100)를 기판(200)에 접착시킬 때, 플럭스의 비산 현상이 발생되지 않는다. 접착층(500)에 포함된 절연층(503)이 포함되도록 하여, 접착층(500)의 금속층(501)이 인접한 패터닝 전극(E200)과 단락될 수 있는 가능성을 보다 줄일 수 있다. 이에 따라 마이크로폰의 신뢰성 문제를 해결할 수 있다.

도 3에서는 케이스(100)의 측벽(103)과 기판(200) 사이가 서로 이격되고, 그 사이에 접착층(500)이 구비되는 것을 일례로 도시하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 케이스(100)의 측벽(103)이 기판(200) 또는 기판(200)에 구비된 케이스 연결 전극(미도시)에 직접 접촉하는 것도 가능하다.

이하에서는 설명의 편의상 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(100)의 측벽(103)과 기판(200) 사이가 서로 이격되고 케이스(100)의 측벽(103)과 기판(200) 사이에 접착층(500)이 구비되는 경우를 일례로 설명한다.

이와 같은 접착층(500)을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 도 3에서 K1 부분을 확대 도시한 일례이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(100)와 기판(200) 사이를 접착하기 위해, 접착층(500)은 기판(200)과 케이스(100) 사이의 중첩 영역(OA)에 위치할 수 있다. 더불어, 접착층(500)은 기판(200)에 인접한 케이스(100)의 측벽(103) 위와 기판(200) 중에서 케이스(100)의 측벽(103)이 중첩되지 않는 비중첩 영역(NOA) 위에 더 형성될 수 있다.

이와 같은 접착층(500)은 도 4에 도시된 바와 같이, 금속층(501)이 케이스(100)와 기판(200) 사이를 서로 전기적으로 연결해주고, 플럭스를 포함하지 않고 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연층(503)이 금속층(501)의 표면을 코팅하는 형태로 구비될 수 있다.

이와 같은 접착층(500)은 도 4에 도시된 바와 같이, 주석(Sn)을 포함하는 금속층(501)과 금속층(501)의 표면을 덮고, 플럭스를 포함하지 않는 절연층(503)을 포함할 수 있다.

절연층(503)은 일례로, 에폭시 계열의 재질을 포함할 수 있다. 이와 같은 절연층(503)에 포함되는 에폭시 계열의 재질은 접착층(500)을 형성할 때, 금속층(501)을 형성하는 솔더 분말의 표면과 케이스(100)와 연결되는 기판(200)의 패터닝 전극의 표면을 환원시켜, 솔더 분말 및 전극의 금속 표면을 깨끗한 상태로 노출시키는 기능을 할 수 있다.

더불어, 접착층(500)이 경화될 때, 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연층(503)은 금속층(501)을 코팅하여, 금속층(501)의 산화를 방지하고, 절연시킬 수 있다.

이와 같이, 플럭스를 포함하지 않고 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연층(503)은 열처리 공정 시, 플럭스의 고유 특성인 비산 현상을 발생시키지 않아, 마이크로폰의 신호의 신뢰성을 확보할 수 있다.

여기서, 기판(200)에 인접한 케이스(100)의 측벽(103) 위에 위치하는 접착층에는 금속층(501)과 절연층(503)이 함께 구비될 수 있으며, 기판(200) 상의 비중첩 영역(NOA)에는 금속층(501)이 위치하지 않고, 절연층(503)이 기판(200)에 맞닿는 부분을 포함할 수 있다.

여기서, 기판(200)에 인접한 케이스(100)의 측벽(103) 위로부터 기판(200)의 비중첩 영역(NOA) 끝단 쪽으로 진행할수록 절연층(503)의 두께가 두꺼워질 수 있다. 즉, 금속층(501) 위에 위치하는 절연층(503)의 두께는 금속층(501)의 상부에서 하부 끝단 쪽으로 진행할수록 두꺼워질 수 있다.

이에 따라, 절연층(503)이 기판(200)에 맞닿는 부분의 폭(W1)은 기판(200)에 인접한 케이스(100)의 측벽(103) 위에 위치하는 절연층(503)의 두께(T1)보다 클 수 있다.

이와 같이, 절연층(503)이 기판(200)에 맞닿는 부분의 폭(W1)을 상대적으로 크게 하여, 신호 처리부(400)에 연결되는 패터닝 전극(E200)과 금속층(501) 사이를 보다 확실하게 절연하여, 보다 효과적으로 단락을 방지할 수 있다.

이와 같은 접착층(500)의 경화 온도는 130℃ ~ 350℃ 사이일 수 있다. 그리고 절연층(503)의 경화 온도는 금속층(501)의 경화 온도보다 높을 수 있으며, 일례로, 절연층(503)의 경화 온도는 금속층(501)의 경화 온도보다 5℃ ~ 20℃만큼 더 높을 수 있다.

이하에서는 이와 같은 접착층(500)을 형성하는 열처리 공정에 대해 간략하게 설명한다.

도 5는 도 4에 도시된 접착층(500)을 형성하는 방법의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트이고, 도 6은 도 5의 플로우 차트에 따른 각 단계를 온도와 관련하여 설명하기 위한 도이다.

본 발명에 따른 접착층(500)을 형성하는 열처리 방법은 온도 상승 단계(S1), 금속층 형성 단계(S2), 절연층 형성 단계(S3) 및 하강 단계(S4)를 형성할 수 있다.

이와 같이, 접착층(500)은 에폭시 솔더 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다. 이와 같은 열처리 방법은 에폭시 솔더 페이스트를 도 2에 도시된 기판(200)의 가장 자리 라인(S200) 상에 먼저 형성한 이후, 케이스(100)를 기판(200)의 가장 자리 라인(S200)에 맞닿은 상태로 진행될 수 있다.

더불어, 기판(200)의 가장 자리 라인(S200)에는 케이스(100)와 전기적으로 연결되는 케이스 연결 전극(미도시)이 형성될 수 있다.

이와 같은 에폭시 솔더 페이스트는 주석(Sn)을 포함하는 솔더 분말과 플럭스를 포함하지 않고 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연성 분말을 포함하고, 그 밖에 경화제, 용해제(solvent) 및 첨가물(additive) 등이 더 포함될 수 있다. 여기서, 경화제, 용해제(solvent) 및 첨가물(additive)은 열처리 공정 중 증발되어 제거될 수 있다.

주석(Sn)을 포함하는 솔더 분말은 열처리 공정을 통해 금속층(501)으로 형성될 수 있으며, 플럭스를 포함하지 않고 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연성 분말은 열처리 공정을 통해 절연층(503)으로 형성될 수 있다.

온도 상승 단계(S1)에서는 열처리 공정의 온도가 제1 온도(K1)까지 상승하며, 에폭시 계열의 절연성 분말이 솔더 분말의 표면 산화물 및 기판(200) 상에 패터닝된 구리 라인과 같은 케이스 연결 전극의 산화물을 환원시켜, 솔더 분말과 케이스(100)와 전기적으로 연결되는 케이스 연결 전극의 표면에 산화물이 제거된 금속 표면을 노출시킬 수 있다.

이에 따라, 절연성 분말이 솔더 분말과 케이스 연결 전극의 표면에 형성된 산화 금속층을 충분히 환원시켜, 고상 솔더 분말이 액상으로 용융되어 패키지 리드와 기판(200)의 케이스 연결 전극이 충분히 ?팅(wetting)될 수 있다.

이와 같은 온도 상승 단계(S1)에서는 기판(200) 상에 형성된 에폭시 솔더 페이스트의 형상은 유지될 수 있다. 즉 솔더 분말과 절연성 분말은 분말 상태로 유지될 수 있다.

이후, 금속층 형성 단계(S2)에서는 솔더 분말 각각이 용융되어 액상으로 변화하고, 서로 인접한 각각의 액상 솔더가 표면 장력으로 인하여 서로 합쳐져, 액상 구조체를 형성되어 금속층(501)이 형성될 수 있다.

더불어, 금속층 형성 단계(S2)에서 절연성 분말은 점도가 급격히 낮아지면서, 액상 솔더와의 계면 에너지 차이로 인하여, 액상 구조체로 형성된 금속층(501)의 접합부 외곽으로 흘러나올 수 있다.

금속층(501)은 기판(200) 상의 케이스 연결 전극(미도시) 상에 위치하되, 금속층(501)의 일부는 표면 장력에 의해 기판(200)에 인접한 케이스(100)의 측벽(103) 표면에 형성될 수 있다.

더불어, 금속층(501)의 외부로 밀려난 에폭시 계열 재질을 포함하는 절연성 분말은 기판(200)의 표면에 일부 위치하고, 금속층(501)의 표면을 타고 금속층(501)의 상부로 올라갈 수 있다.

절연층 형성 단계(S3)에서는 금속층 형성 단계(S2)의 제1 온도(K1)로부터 제2 온도(K2)까지 상승할 수 있으며, 제2 온도(K2)에서 에폭시 계열 재질을 포함하는 절연성 분말이 용융되어 경화되어, 절연층(503)이 형성될 수 있다.

만약, 절연성 분말의 경화 개시 온도가 솔더 분말의 경화 개시 온도보다 낮거나 동일한 온도 조건하에서 진행되면, 에폭시 계열 재질을 포함하는 절연성 분말에 의해 금속층(501)을 형성하는 솔더의 액상 구조체 형성을 방해하여, 케이스(100)와 기판(200)의 케이스 연결 전극 간의 전기적 연결이 어려워질 수 있다.

더불어, 에폭시 계열 재질을 포함하는 절연성 분말의 경화 개시온도를 솔더 분말의 용융 온도보다 지나치게 높게 설정을 하게 되면, 필요 이상으로 리플로우 peak 온도가 상승할 수 있다.

그러나, 절연층(503)의 경화되는 제2 온도(K2)를 금속층(501)이 경화되는 제1 온도(K1)보다 5℃ ~ 20℃만큼 더 높게 설정하면, 기존의 리플로우(reflow) 프로파일을 변경하지 않고 적용할 수 있다.

이후, 하강 단계(S4)에서는 온도가 상온까지 지속적으로 하강할 수 있다. 이에 따라, 에폭시를 포함하는 절연층(503)이 완전히 경화될 수 있는 시간을 제공해줄 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 접착층(500)은 열처리 공정 중 플럭스 대신 플럭스와 실질적으로 동일한 역할을 수행하는 에폭시 계열의 재질을 포함시킴으로써, 플럭스를 포함하는 솔더 페이스트를 이용할 때 발생하는 플럭스의 비산 형상을 제거할 수 있고, 이로 인하여 마이크로폰의 신뢰성을 확보할 수 있다.

지금까지는, 본 발명의 일례에 따른 마이크로폰이 기판(200)에 음향홀(H200)이 구비된 경우를 일례로 설명하였지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 케이스(100)의 상부벽(101)에 음향홀(H200)이 구비된 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 마이크로폰의 다른 일례를 설명하기 위한 도이다.

도 7에서는 앞선 도 1 내지 도 6에서 설명한 내용과 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하고 다른 부분을 위주로 설명한다.

본 발명에 따른 마이크로폰의 다른 일례는 도 7에 도시된 바와 같이, 케이스(100), 기판(200), 멤스 트랜듀서(300), 신호 처리부(400)를 포함할 수 있다.

그러나, 도 1 내지 도 3과 다르게, 음향홀(H100)이 케이스(100)의 상부벽(101)에 구비될 수 있다.

이와 같은 경우에도, 케이스(100)와 기판(200)을 서로 연결하는 접착층(500)은 주석(Sn)을 포함하는 금속층(501)과 금속층(501)의 표면을 덮고, 플럭스를 포함하지 않는 절연층(503)을 포함할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 비산 현상을 제거함으로써, 마이크로폰의 신뢰성을 확보할 수 있다.

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 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 케이스 200: 기판
300: 맴스 트랜듀서 400: 신호 처리부
H200: 음향홀 E200: 전극
500: 접착층 501: 금속층
503: 절연층

Claims (9)

1. 측벽과 상부벽을 포함하고, 하측면이 개방된 케이스;
   상기 케이스의 하측면에 결합되는 기판;
   상기 기판 상에 위치하여, 외부에서 입력되는 음파를 전기 신호로 변환하는 멤스 트랜듀서(MEMS Transducer);
   상기 기판 상에 구비되어, 상기 멤스 트랜듀서로부터 입력되는 상기 전기 신호를 처리하여 출력하는 신호 처리부;를 포함하고,
   상기 케이스는 접착층에 의해 상기 기판에 고정되되,
   상기 접착층은 상기 기판과 상기 케이스를 전기적으로 연결하는 금속층과 상기 금속층의 적어도 일부의 표면을 덮고, 에폭시 계열의 재질을 포함하는 절연층을 포함하는 마이크로폰.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 절연층은 플럭스(flux)를 포함하지 않는 마이크로폰.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 접착층은
   상기 기판에 인접한 상기 케이스의 측벽 위와 상기 기판 중에서 상기 기판과 상기 케이스의 측벽이 중첩되지 않는 비중첩 영역 위에 더 위치하고,
   상기 기판에 인접한 상기 케이스의 측벽 위에는 상기 금속층과 상기 절연층이 함께 위치하고,
   상기 비중첩 영역에는 상기 금속층이 위치하지 않고, 상기 절연층이 상기 기판에 맞닿는 부분을 포함하는 마이크로폰.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 기판에 인접한 상기 케이스의 측벽 위로부터 상기 기판의 비중첩 영역의 끝단 쪽으로 진행할수록 상기 절연층의 두께가 두꺼워지는 마이크로폰.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 절연층이 상기 기판에 맞닿는 부분의 폭은 상기 기판에 인접한 상기 케이스의 측벽 위에 위치하는 절연층의 두께보다 큰 마이크로폰.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 접착층의 경화 온도는 130℃ ~ 350℃ 사이인 마이크로폰.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 절연층의 경화 온도는 상기 금속층의 경화 온도보다 높은 마이크로폰.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 절연층의 경화 온도는 상기 금속층의 경화 온도보다 5℃ ~ 20℃만큼 더 높은 마이크로폰.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 기판 또는 상기 케이스의 상부벽에는 상기 음파가 입력되는 음향홀이 구비되어 있는 마이크로폰.

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