KR20210035028A - 사운드 생성 장치의 패키지 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

사운드 생성 장치의 패키지 구조체 및 그 제조 방법 Download PDF

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츙 씨. 로
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데이비드 홍
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엑스멤스 랩스 인코포레이티드
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Abstract

사운드 생성 장치의 패키지 구조체는 베이스, 캡, 칩 및 챔버를 포함한다. 칩은 베이스 상에 배치되고, 칩은 박막 구조체 및 박막 구조체를 작동시켜 복수의 공기 펄스를 발생시키도록 구성된 액추에이터를 포함하고, 캡과 칩은 베이스의 동일한 측면 상에 있다. 챔버는 베이스 및 캡에 의해 형성되거나 베이스, 캡 및 칩에 의해 형성되고; 박막 구조체은 챔버 내에 배치된다. 베이스 또는 캡 중 하나는 챔버에 연결된 사운드 배출구를 가지며, 공기 펄스는 사운드 배출구를 통해 외부로 전파된다.

Description

사운드 생성 장치의 패키지 구조체 및 그 제조 방법{PACKAGE STRUCTURE OF SOUND PRODUCING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEROF}
본 출원은 2019년 9월 22일에 출원된 미국 가출원 제62/903,914호의 이점을 주장하며, 이는 모두 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 사운드 생성 장치의 패키지 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칩을 갖는 사운드 생성 장치를 보호하기 위한 사운드 생성 장치의 패키지 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
스피커 드라이버와 후면 인클로저는 스피커 산업에서 두 가지 주요 설계 과제이다. 멤브레인 변위 D가 1/f2에 비례하기 때문에, 즉 D ∝ 1/f2이기 때문에, 종래의 스피커 드라이버가 전체 오디오 주파수 대역, 예를 들어 20Hz 내지 20KHz를 커버하는 것은 어렵다. 한편, 고 충실도의 사운드를 생성하기 위해서는 종래의 스피커를 위한 백 엔클로저의 볼륨/크기가 충분히 커야 한다.
이러한 설계 과제를 해결하기 위해, 출원인은 펄스 레이트에서 복수의 펄스를 사용하여 사운드를 생성하는 사운드 생성 장치(또는 에어 펄스 생성 요소)를 제안하였으며, 여기서 펄스 레이트는 최대 가청 주파수보다 높고 복수의 펄스는 입력 오디오 신호에 따라 진폭 변조된 것으로 간주된다. 주변 환경과 사람의 귀 구조로 인한 저역 통과 효과를 활용하여 입력 오디오 신호에 대응하는 사운드가 감지된다. 예를 들어, 사운드 생성 장치(또는 공기 펄스 생성 요소)는 출원인에 의해 제안된 미국 출원 번호 16/125,761 또는 미국 출원 번호 16/380,988을 참조할 수 있다. 따라서, 상기 사운드 생성 장치는 전체 오디오 주파수 대역을 커버할 수 있고, 인클로저 볼륨/크기가 상당히 감소된다.
그렇지만, 사운드 생성 장치(또는 공기 펄스 생성 요소)는 작은 크기 및 취약성 구조로 인해 보호될 필요가 있다. 따라서, 사운드 생성 장치(또는 공기 펄스 발생 요소)를 보호하기 위한 패키지 구조체를 제공할 필요가 있다.
그러므로 본 발명의 주요 목적은 칩을 갖는 사운드 생성 장치를 보호하기 위한 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제공하고, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 베이스, 캡, 칩 및 챔버를 포함하는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제공한다. 캡은 베이스에 배치된다. 칩은 베이스 상에 배치되고, 칩은 박막 구조체 및 박막 구조체를 작동시켜 복수의 공기 펄스를 발생시키도록 구성된 액추에이터를 포함하고, 캡과 칩은 베이스의 동일한 측면에 있다. 챔버는 베이스 및 캡에 의해 형성되거나 또는 베이스, 캡 및 칩에 의해 형성되며, 박막 구조체는 챔버에 배치된다. 베이스 또는 캡 중 하나는 챔버에 연결된 사운드 배출구를 가지며, 공기 펄스는 사운드 배출구를 통해 외부로 전파된다.
본 발명의 다른 실시예는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법을 제공한다. 제조 방법은 다음 단계: 베이스를 제공하는 단계; 상기 베이스 상에 칩을 배치하는 단계 - 상기 칩은 박막 구조체 및 상기 박막 구조체를 작동시켜 복수의 공기 펄스를 발생시키도록 구성된 액추에이터를 포함함 - ; 및 상기 베이스 상에 캡을 배치하는 단계 - 상기 캡과 칩은 상기 베이스의 동일한 면에 있음 - 를 포함한다. 또한, 챔버는 베이스 및 캡에 의해 형성되거나 또는 베이스, 캡 및 칩에 의해 형성되고, 박막 구조체는 챔버에 배치되고, 베이스 또는 캡 중 하나는 챔버에 연결된 사운드 배출구를 가지며, 공기 펄스는 사운드 배출구를 통해 외부로 전파된다.
본 발명의 다른 실시예는 베이스, 칩, 제1 메쉬 및 챔버를 포함하는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제공한다. 칩은 베이스 상에 배치되고, 칩은 박막 구조체 및 박막 구조체를 작동시켜 복수의 공기 펄스를 발생시키도록 구성된 액추에이터를 포함하고, 칩은 박막 구조체에 대응하는 개구를 갖는다. 제1 메쉬는 칩 상에 배치되고 칩의 개구를 덮는다. 챔버는 베이스, 칩 및 제1 메쉬에 의해 형성되며, 박막 구조체는 챔버 내에 배치된다. 사운드 배출구는 칩의 개구이거나 베이스는 사운드 배출구를 가지며, 공기 펄스는 사운드 배출구를 통해 외부로 전파된다.
본 발명으로 인해, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 수율, 신뢰성 및 균일성이 향상되고, 패키지 구조체의 구성 요소에 대한 먼지 및/또는 액체의 악영향이 감소되고, 패키지 구조가 축소된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적은 다양한 도면 및 도면에 도시된 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명을 읽은 후 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩의 단면도의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩에 의해 생성된 공기 펄스의 사운드 압력 레벨의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법의 흐름도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제조하는 방법의 상이한 단계에서의 구조체를 도시한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예의 변형에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예의 다른 변형에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 저면도의 개략도이다.
도 14는 도 13의 단면선 A-A'를 따라 취한 단면도의 개략도이다.
도 15는 도 13의 단면서 B-B'를 따라 취한 단면도의 개략도이다.
도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 18은 본 발명의 제7 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 19는 본 발명의 제8 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 20은 본 발명의 제9 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 21 내지 도 25는 본 발명의 제9 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제조하는 방법의 상이한 단계에서의 구조체를 도시하는 개략도이다.
도 26은 본 발명의 제10 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
도 27 내지 도 29는 본 발명의 제10 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제조하는 방법의 상이한 단계에서의 구조체를 도시 한 개략도이다.
도 30은 본 발명의 제11 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다.
당업자에게 본 발명의 더 나은 이해를 제공하기 위해, 바람직한 실시예들이 다음의 설명에서 상세히 설명될 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예는 달성될 내용 및 효과를 상세하게 하기 위해 번호가 매겨진 요소와 함께 첨부 도면에 도시되어 있다. 도면은 간략화된 개략도이므로, 본 발명의 기본 구조 또는 구현 방법에 대한 보다 명확한 설명을 제공하기 위해 본 발명과 관련된 구성 요소 및 조합만을 도시한다는 점에 유의해야 한다. 또한, 설명의 편의를 위해, 도면에 도시된 구성 요소는 실제 수, 형상 및 치수를 나타내지 않을 수 있으며; 세부 사항은 설계 요구 사항에 따라 조정될 수 있다.
이하의 설명 및 청구 범위에서, 용어 "포함하다", "구비하다" 및 "가지고 있다"는 개방형 방식으로 사용되므로, "포함하지만, 이에 제한되지 않는"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 용어 "포함하다", "구비하다" 및/또는 "가지고 있다"가 본 발명의 설명에서 사용될 때, 대응하는 특징, 영역, 단계, 동작 및/또는 구성 요소가 존재하는 것으로 지적될 수 있지만, 하나 또는 복수의 대응하는 특징, 영역, 단계, 동작 및/또는 구성 요소의 존재에 제한되는 것은 아니다.
층 또는 영역과 같은 대응하는 구성 요소가 "다른 구성 요소 상에서(또는 이의 변형 예)" 또는 "다른 구성 요소로 확장하다"로 언급될 때, 이는 다른 구성 요소 상에 직접 있거나 다른 구성 요소로 직접 확장될 수 있거나, 또는 다른 구성 요소가 그들 사이에 존재할 수 있다. 한편, 구성 요소가 "다른 구성 요소 상에서 직접(또는 그 변형 예)" 또는 "다른 구성 요소로 직접 확장하다"로 언급될 때, 어떠한 구성 요소도 그들 사이에 존재하지 않는다. 또한, 구성 요소 A1이 구성 요소 A2 상에 배치될 때, 구성 요소 A1은 구성 요소 A2의 상측, 하측, 좌측, 우측 또는 구성 요소 A2의 임의의 다른 적합한 측면에 위치할 수 있다.
요소 또는 층이 다른 요소 또는 층과 "연결된" 또는 "접촉된" 것으로 언급될 때, 이는 다른 요소 또는 층에 직접 연결될 수 있거나(또는 직접 접촉될 수 있거나) 또는 개재된 요소(intervening elements) 또는 층이 제공될 수 있음을 이해할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
제1, 제2, 제3 등과 같은 용어가 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소는 용어에 의해 제한되지 않는다. 상기 용어는 본 명세서에서 다른 구성 요소와 구성 요소를 구별하기 위해서만 사용되며, 본 명세서에서 기재하지 않는 한, 제조 순서와 관련이 없다. 청구 범위는 동일한 용어를 사용하지 않고, 대신에 요소가 청구되는 순서와 관련하여 제1, 제2, 제3 등의 용어를 사용할 수 있다. 따라서, 이하의 설명에서, 제1 구성 요소는 청구항의 제2 구성 요소일 수 있다.
이하에서 설명되는 상이한 실시예들에서의 기술적 특징들은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 다른 실시예를 구성하기 위해 서로 대체, 재결합 또는 혼합될 수 있음에 유의해야 한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)의 단면도의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)는 베이스(110), 캡(130), 칩(120) 및 챔버(CB)를 포함한다. 일부 실시예에서, 베이스(110)는 기판 또는 집적 회로 칩일 수 있다. 상세히 설명하면, 베이스(110)로서 기능하는 기판은 경질 기판 또는 가요성 기판일 수 있으며, 경질 기판은 실리콘, 게르마늄, 유리, 플라스틱, 석영, 사파이어 및/또는 임의의 다른 적합한 재료를 포함할 수 있고, 가요성 기판은 플라스틱, 중합체, 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및/또는 다른 적합한 가요성 재료를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 기판은 선택적으로 라미네이트 기판, 회로 기판, 랜드 그리드 어레이(land grid array, LGA) 보드 또는 임의의 다른 적절한 기판/보드가 되는, 금속과 같은 전도성 재료(들)를 포함할 수 있다. 집적 회로 칩은 임의의 적절한 기능을 갖는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 집적 회로 칩은 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC) 칩일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
칩(120)은 베이스(110) 상에 배치되며, 칩(120)은 사운드를 생성하기 위해 복수의 공기 펄스를 생성하도록 구성된다. 이 실시예에서, 칩(120)은 공기 펄스를 발생시키기 위해 작동되도록 구성된 박막 구조체(122)를 포함한다. 상세히 설명하면, 도 2를 참조하여, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩의 단면도의 개략도이며, 도 2에 도시된 칩(120)은 예시적 구조체이며, 칩(120)은 요구 사항(들)에 기초하여 설계될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 칩(120)은 박막 구조체(122) 및 액추에이터(124)를 포함할 수 있고, 선택적으로 하나 이상의 제1 본딩 패드(BP1), 하나 이상의 전도성 트레이스 및/또는 임의의 다른 적절한 구성 요소를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 액추에이터(124)는 공기 펄스를 생성하기 위해 박막 구조체(122)를 작동시키도록 구성될 수 있고, 전도성 트레이스(TR)는 액추에이터(124)와 제1 본딩 패드(BP1) 사이에 전기적으로 연결되어 있으므로, 신호는 공기 펄스를 발생시키기 위해 외부 장치로부터 액추에이터(124)에 전송될 수 있다. 도 1 및 도 2에서, 칩(120)의 상부에는 제1 본딩 패드(BP1)가 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 본딩 패드(BP1)의 위치는 필요에 따라 조절될 수 있다. 또한, 칩(120)은 선택적으로 절연층(126) 및 보호 필름(128)을 포함할 수 있고, 절연층(126)의 적어도 일부는 2개의 전도층(예컨대, 2개의 전극(E1 및 E2)) 사이에 배치될 수 있고, 보호 필름(128)은 커버된 구조체(들)를 보호하기 위한 적어도 하나의 구조체(예를 들어, 박막 구조체(122) 및/또는 액추에이터(124))를 덮을 수 있다(제1 본딩 패드(BP1)는 보호 필름(128)에 의해 덮일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다). 또한, 일부 실시예들에서, 칩(120)은 임의의 다른 적합한 전자 부품을 포함할 수 있고, 전도성 트레이스(TR)는 이 전자 부품에 전기적으로 연결될 수 있다.
박막 구조체(122)의 작동 방법은 액추에이터(124)의 유형을 변경함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 액추에이터(124)는 압전 액추에이터를 포함할 수 있고, 압전 액추에이터는 2개의 전극(E1 및 E2) 및 이 2개의 전극(E1 및 E2) 사이에 배치된 압전 재료 층(AL)을 포함할 수 있고, 압전 재료 층(AL)은 이 2개의 전극(E1 및 E2)에 의해 수신된 구동 전압에 기초하여 박막 구조체(122)를 작동시킬 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 액추에이터(124)는 (평면 코일과 같은) 전자기 액추에이터를 포함할 수 있고, 전자기 액추에이터는 수신된 구동 전류 및 자기장에 기초하여 박막 구조체(122)를 작동시킬 수 있다(즉, 박막 구조체(122)는 전자기력에 의해 작동될 수 있다). 예를 들어, 또 다른 실시예에서, 액추에이터(124)는 (전도 판과 같은) 정전기 액추에이터를 포함할 수 있고, 여기서 정전기 액추에이터는 수신된 구동 전압 및 정전기 장(electrostatic field)에 기초하여 박막 구조체(122)를 작동시킬 수 있다(즉, 박막 구조체(122)는 정전기력에 의해 작동될 수 있다). 예를 들어, 또 다른 실시예에서, 액추에이터(124)는 전열 액추에이터(electrothermal actuator)(예컨대 히터)를 포함할 수 있으며, 전열 액추에이터는 열 응력 또는 열 변형에 의해 박막 구조체(122)를 작동시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 칩(120)의 구조체는 미국 출원 번호 16/125,761의 구조체 또는 미국 출원 번호 16/380,988(이 문헌들은 동일한 출원인에 의해 제안됨)의 구조체와 유사할 수 있으며, 이들 내용은 간결성을 위해 여기에 설명되지 않는다.
일부 실시예들에서, 사운드 생성 장치의 칩(120)은 사운드의 주파수에서 사운드를 생성한다(즉, 사운드 생성 장치는 고전 음파 이론의 제로 평균 흐름 가정(zero-mean-flow assumption)에 따른 음파를 생성한다).
일부 실시예에서, 사운드의 주파수에서 사운드를 생성하는 대신에, 사운드 생성 장치의 칩(120)은 펄스 레이트에서 일련의 공기 펄스를 생성하며(즉, 공기 펄스는 펄스 레이트로 생성된다), 여기서 펄스는 최대 인간 가청 주파수보다 높다. 에어 펄스는 펄스 사이클 내에서 사운드 생성 장치에 의해 야기된 공기/사운드 압력의 변화를 나타내며, 여기서 펄스 사이클은 펄스 레이트의 인버스/역수이다. 다시 말해, 공기 펄스는 사운드 압력 레벨(sound pressure level, SPL)에 관한 것이다. 공기 펄스의 시리즈/복수는 초음파 펄스 어레이(ultrasonic pulse array, UPA)로 지칭될 수 있음에 유의한다.
일례로서, 도 3을 참조하여, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩에 의해 생성된 공기 펄스의 사운드 압력 레벨의 개략도이며, 도 3의 굵은 선으로 도시된 사운드 신호(sound signal, SN)는 예를 들어 정현파이며, 에어 펄스 AP는 가는 선으로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 에어 펄스 AP의 SPL의 크기는 사운드 신호(SN)의 대응하는 타임 샘플의 크기와 관련되고, 여기서 사운드 신호(SN)의 타임 샘플은 샘플링 시간 순간에서 샘플링된 사운드 신호(SN)의 순간 값을 나타낸다. 다시 말해, 복수의 에어 펄스(AP)에 의해, 사운드 신호(SN)의 하나의 파가 재생된다. 또한, 에어 펄스(AP)의 펄스 사이클의 길이가 동일하면, 사운드 신호(SN)의 오디오 주파수가 증가함에 따라 사운드 신호(SN)의 하나의 파를 재생하는 에어 펄스(AP)의 수가 감소된다. 일부 실시예에서, 사운드 신호(SN)의 하나의 파가 충분한 수의 에어 펄스(air pulse, AP)에 의해 재생되도록 하기 위해, 에어 펄스(AP)의 펄스 레이트는 최대 인간 가청 주파수보다 높거나 최대 인간 가청 주파수가 2배보다 높지만(최대 사람의 가청 주파수는 일반적으로 20 KHz로 간주됨) 이에 제한되지는 않는다. 또한, 일부 실시예들에서, 나이키스트 법에 따르면, 주파수 스펙트럼 앨리어싱을 피하기 위해, 펄스 레이트는 사운드 신호(SN)의 최대 주파수보다 적어도 2배 더 높아야 한다.
칩(120)은 임의의 적절한 제조 공정에 의해 형성된다. 이 실시예에서, 칩(120)은 적어도 하나의 반도체 공정에 의해 형성될 수 있으며, 실리콘, 실리콘 게르마늄, 실리콘 카바이드, 실리콘 온 절연체(silicon on insulator, SOI), 게르마늄 온 절연체(germanium on insulator, GOI), 유리, 질화 갈륨, 갈륨 비소 및 및/또는 다른 적합한 화합물에 의해 형성될 수 있다. 이 실시예의 박막 구조체(122)는 적어도 하나의 반도체 공정에 의해 형성되기 때문에, 칩(120)은 마이크로 전자 기계 시스템(micro electro mechanical system, MEMS)과 같은 것일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 따라서, 반도체 공정으로 인해 칩(120)의 크기(즉, 두께 및/또는 측면 치수)가 감소될 수 있다. 예를 들어, 칩(120)의 두께는 200㎛ 내지 500㎛ 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 제조 공정은 미국 출원 번호 16/380,988의 프로세스와 유사할 수 있지만(이 내용은 간략화를 위해 여기에서 언급되지 않는다), 이에 제한되지는 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 캡(130)은 베이스(110) 상에 배치되고, 캡(130)과 칩(120)은 베이스(110)의 동일한 측면에 있다. 베이스(110)의 표면에 수직인 방향(D)을 기준으로 볼 때(즉, 평면도를 볼 때), 칩(120)은 캡(130)이 칩(120)을 보호할 수 있도록 캡(130) 내부 영역에 위치된다. 또한, 캡(130)은 금속, 유리, 실리콘, 게르마늄, 플라스틱 및/또는 중합체와 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 캡(130)은 적어도 하나의 반도체 공정, 적어도 하나의 패터닝 공정, 적어도 하나의 성형 공정(예컨대 사출 성형 공정), 적어도 하나의 펀칭 공정, 적어도 하나의 스탬핑 공정, 적어도 하나의 굽힘 공정 및/또는 다른 적절한 공정에 의해 형성될 수 있다.
챔버(CB)는 캡(130) 내부에 형성된다. 상세히 설명하면, 챔버(CB)는 베이스(110) 및 캡(130)에 의해 형성되거나 베이스(110), 캡(130) 및 칩(120)에 의해 형성된다. 예를 들어, 도 1에서, 챔버(CB)는 베이스(110) 및 캡(130)에 의해 형성되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 챔버(CB)에는 칩(120)의 박막 구조체(122)가 배치되어 있다. 도 1에서, 챔버(CB)는 박막 구조체(122)에 의해 두 부분(제1 부분(CB1) 및 제2 부분(CB2))으로 분리되고, 제1 부분(CB1)은 박막 구조체(122)와 캡(130) 사이에 위치하고, 제2 부분은 CB2는 박막 구조체(122)와 베이스(110) 사이에 위치된다. 챔버(CB)의 제1 부분(CB1)과 제2 부분(CB2)은 서로 연결되거나 완전히 분리될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 1에서, 칩(120)은 하나 이상의 접착제 성분(160)에 의해 베이스(110) 상에 배치될 수 있고, 캡(130)은 하나 이상의 접착제 성분(162)에 의해 베이스(110) 상에 배치될 수 있다. 접착제 구성 요소(160 및 162) 각각은 개별적으로 절연성 접착제 재료 및/또는 전도성 접착제 재료를 포함할 수 있고; 예를 들어, 각각의 접착제 구성 요소(160 및 162)는 접착제, 에폭시, 다이 부착 필름(die attach film, DAF), 건식 필름 및/또는 땜납을 개별적으로 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 접착제 구성 요소(160)의 재료는 접착제 구성 요소(162)의 재료와 상이하거나 동일할 수 있다.
또한, 베이스(110)의 상부는 적어도 하나의 제2 본딩 패드(BP2)를 가질 수 있고, 칩(120)의 전자 부품(예를 들어, 액추에이터(124))은 제2 본딩 패드(BP2)에 전기적으로 연결되어 신호가 외부 장치로부터 전자 부품(예를 들어, 액추에이터(124))으로 전송될 수 있다. 이 실시예에서, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)는 적어도 하나의 전도성 구성 요소(150)를 더 포함할 수 있고, 각각의 전도성 구성 요소(150)는 칩(120)의 전자 구성 요소(예를 들어, 액추에이터(124))와 제2 구성 요소 사이에 전기적으로 연결될 수 있다. 베이스(110)의 본딩 패드(BP2). 전도성 구성 요소(150)는 임의의 적절한 공정에 의해 형성될 수 있고 임의의 적절한 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에서, 전도성 구성 요소(150)는 와이어 본딩 공정으로 형성될 수 있으며, 전도성 구성 요소(150)는 칩(120)의 제1 본딩 패드(BP1)와 베이스(110)의 제2 본딩 패드(BP2) 사이에 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 칩(120)은 플립 칩 패키지를 통해 베이스(110)에 전기적으로 연결될 수 있지만(이것은 이하의 실시예에서 설명될 것이다), 이에 제한되지 않는다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 본딩 패드(BP1)와 제2 본딩 패드(BP2) 사이에 전기적으로 연결된 전도성 구성 요소(150)는 와이어 본딩 공정에 의해 형성되므로, 접착제 부품(160)의 재료는 절연성 접착제 재료만을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서, 베이스(110) 또는 캡(130) 중 하나는 챔버(CB)에 연결된 배출구(SO)를 가지며, 박막 구조체(122)에 의해 생성된 공기 펄스는 배출구(SO)를 통해 외부로 전파될 수 있다. 예로서, 도 1에서, 캡(130)은 챔버(CB)의 제1 부분(CB1)에 연결된 배출구(SO)를 가질 수 있고, 배출구(SO)는 칩(120)의 상부에 위치할 수 있고, 칩(120)을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 배출구(SO)의 위치는 요구 사항에 따라 조정될 수 있다.
특히, 칩(120) 및 패키지 구조체(100)의 다른 구조체(예컨대, 전도성 구성 요소(150))에 대한 먼지 및/또는 (물과 같은) 액체의 악영향을 감소시키기 위해, 패키지 구조체(100)는 임의로 사운드 배출구(SO)를 덮는 제1 메쉬(140)를 포함하고, 제1 메쉬(140)는 캡(130) 상에 있을 수 있다. 그러므로 먼지 및 액체는 배출구(SO)를 통해 패키지 구조체(100)로 들어가기 어렵다. 일부 실시예에서, 제1 메쉬(140)는 표면 장력의 설계로 인해 액체 침투를 감소시킬 수 있지만, 액체 침투의 감소 방법은 이에 제한되지 않는다. 한편, 제1 메쉬(140)는 복수의 메쉬 구멍(또는 기공)을 가지므로, 공기 펄스가 사운드 배출구(SO) 및 메쉬 구멍을 통해 외부로 전파될 수 있다. 또한, 제1 메쉬(140)는 금속, 유리, 반도체 재료(예를 들어, 실리콘 및/또는 게르마늄), 플라스틱, 직물, 중합체 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다른 구조체(즉, 캡(130), 칩(120) 또는 베이스(110))에 패터닝되거나 및/또는 연결되기 쉬운 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 제1 메쉬(140)는 폴리에스테르 모노필라멘트 섬유로 제조될 수 있고, 폴리에스테르 모노필라멘트 섬유는 균일한 기공 크기로 직조되어 일관된 음향 저항을 생성하며, 여기서 수십 마이크로미터의 작은 기공 크기는 먼지 및 액체의 침투를 방지하기 위해 전형적이. 또한, 제1 메쉬(140)는 적어도 하나의 반도체 공정, 적어도 하나의 패터닝 공정 및/또는 적어도 하나의 성형 공정과 같은 임의의 적합한 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
선택적으로, 베이스(110) 또는 캡(130) 중 하나는 챔버(CB)에 연결되고 복수의 메쉬 홀을 갖는 후면 개구(back opening, BO)를 더 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에서, 베이스(110)는 후면 개구(BO)를 가질 수 있고, 후면 개구(BO)는 챔버(CB)의 제2 부분(CB2)에 연결된다. 일부 실시예들에서, 후면 개구(BO)의 크기는 사운드 배출구(SO)보다 작지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 도 1에서, 방향 D에 기초한 관점에서(즉, 평면도에서), 후면 개구(BO)는 중심에 위치할 수도 있고 위치하지 않을 수도 있다(예를 들어, 도 1에서 후면 개구(BO)는 베이스(110)의 중심에 위치하지 않을 수 있다). 또한, 일부 실시예에서, 베이스(110) 또는 캡(130) 중 하나는 사운드 배출구(SO)를 가질 수 있고, 베이스(110) 또는 캡(130) 중 다른 하나는 후면 개구(BO)를 가질 수 있고; 일부 실시예들에서, 사운드 배출구(SO) 및 후면 개구(BO) 모두는 베이스(110) 또는 캡(130) 중 하나에 포함되지만, 이에 제한되지는 않는다.
유사하게, 칩(120) 및 패키지 구조체(100)의 다른 구조체(예컨대, 전도성 구성 요소(150))에 대한 먼지 및/또는 (물과 같은) 액체의 악영향을 감소시키기 위해, 패키지 구조체(100)는 선택적으로 후면 개구(BO)를 덮는 제2 메쉬(142)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1에서, 제2 메쉬(142)는 베이스(110)의 하부에 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 먼지 및 액체가 후면 개구(BO)를 통해 패키지 구조체(100)에 유입되기 어렵다. 일부 실시예에서, 제2 메쉬(142)는 표면 장력의 설계로 인해 액체 침투를 감소시킬 수 있지만, 액체 침투의 감소 방법은 이에 제한되지 않는다. 또한, 제2 메쉬(142)는 금속, 유리, 반도체 재료(예를 들어, 실리콘 및/또는 게르마늄), 플라스틱, 직물, 중합체 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다른 구조체(즉, 캡(130), 칩(120) 또는 베이스(110))에 패터닝되거나 및/또는 연결되기 쉬운 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 제2 메쉬(142)의 재료는 제1 메쉬(140)와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제2 메쉬(142)는 적어도 하나의 반도체 공정, 적어도 하나의 패터닝 프로세스 및/또는 적어도 하나의 몰딩 프로세스와 같은 임의의 적절한 공정에 의해 형성될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)는 임의의 다른 필요한 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)의 하부면은 적어도 하나의 제3 본딩 패드(BP3)를 가질 수 있으며, 여기서 제3 본딩 패드(BP3)는 외부 전도성 구성 요소를 통해 외부 장치(예컨대, 외부 신호원)에 연결될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이 실시예에서, 제3 본딩 패드(BP3)는 베이스(110) 내의 적어도 하나의 트레이스와 같은 제2 본딩 패드(BP2)에 전기적으로 연결될 수 있어, 칩(120)의 액추에이터(124)는 외부 장치로부터 신호를 수신할 수 있다.
다른 예에서, 일부 실시예에서, 패키지 구조체(100)는 전도성 구성 요소(150)를 덮는 보호 구조체를 더 포함할 수 있다. 따라서, 전도성 구성 요소(150)는 보호 구조체에 의해 보호될 수 있다. 예를 들어, 전도성 구성 요소(150)는 에폭시 및/또는 임의의 다른 적절한 재료를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법의 흐름도이다. 도 4에 도시된 흐름도는 예시라는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 단계들 중 일부는 동시에 또는 도 4에 도시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 4에 도시된 제조 방법의 기존 단계 중 하나의 전후에, 임의의 다른 적절한 단계가 추가될 수 있다. 이하의 내용에 대해서는, 도 4를 참조하여 제조 방법을 설명한다. 그렇지만, 제조 방법은 이러한 예시적인 실시예로 제한되지 않는다.
제조 방법을 보다 명확하게 설명하기 위해, 도 5 내지 도 8 및 도 1은 추가로 참조되며, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제조하는 방법의 상이한 단계에서의 구조체를 도시하는 개략도이고, 도 1은 제조 방법이 달성된 후 본 발명의 제1 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)를 도시한다.
도 4의 단계 ST1에서, 베이스(110)가(도 5에 도시된 바와 같이) 제공된다. 베이스(110)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다.
도 4의 단계 ST2에서, 박막 구조체(122) 및 액추에이터(124)를 적어도 포함하는 칩(120)은 베이스(110) 상에 배치된다(도 6에 도시되어 있다). 도 6에서, 칩(120)은 접착제 구성 요소(들)(160)에 의해 베이스(110) 상에 배치될 수 있다. 칩(120)의 재료, 구조 및 유형 및 접착제 구성 요소(들)(160)의 재료는 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다.
이 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 단계 ST2 후에, 칩(120)의 액추에이터(124)와 베이스(110) 사이에 전기적으로 연결된 전도성 구성 요소(150)가 형성된다. 전도성 구성 요소(150)는 임의의 적절한 공정에 의해 형성될 수 있고 임의의 적절한 위치에 형성될 수 있다. 이 실시예에서, 전도성 구성 요소(150)는 칩(120)의 제1 본딩 패드(BP1)와 베이스(110)의 제2 본딩 패드(BP2) 사이에 전기적으로 연결될 수 있고, 전도성 구성 요소(150)는 와이어 본딩 프로세스에 의해 형성될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 전도성 구성 요소(150)의 다른 내용은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이는 중복 설명되지 않을 것이라는 점에 유의한다.
도 4의 단계 ST3에서, 캡(130)은 베이스(110) 상에 배치된다. 이 실시예에서, 캡(130)은 (도 8에 도시된 바와 같이) 접착제 구성 요소(162)에 의해 베이스(110) 상에 배치될 수 있다. 캡(130)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다.
또한, (도 12에 도시된 실시예와 같은) 일부 실시예에서, 캡(130)은 패키지 구조체에 포함되지 않지만, 이에 제한되지는 않는다. 이 실시예는 도 12를 도입할 때 설명 될 것이다.
선택적으로, 도 4의 단계 ST4에서, 사운드 배출구(SO)를 덮는 제1 메쉬(140)가 (도 1에 도시된 바와 같이) 형성된다. 선택적으로, 도 4의 단계 ST4에서, 후면 개구(BO)를 덮는 제2 메쉬(142)가 (도 1에 도시된 바와 같이) 형성된다. 제1 메쉬(140) 및 제2 메쉬(142)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다.
사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)의 설계로 인해, 패키지 구조체(100)의 구성 요소(예컨대 칩(120), 전도성 구성 요소(150) 및/또는 임의의 다른 구성 요소)는 수율 및 신뢰성을 향상시키기 위해 보호될 수 있다. 보다 구체적으로, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)가 사용될 때 또는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)가 제품 내에 조립될 때, 전도성 구성 요소(150) 및 칩(120)에 대한 의도하지 않은 물리적 및 화학적 손상은 감소될 수 있다. 또한, 패키지 구조체(100)의 구성 요소에 대한 먼지 및/또는 액체의 악영향이 감소된다. 한편, 본 실시예에서, 칩(120)은 반도체 공정으로 형성되고, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(100)는 반도체 패키징 프로세스로 형성될 수 있고, 패키지 구조체(100)는 소형화될 수 있고(패키지 구조체(100)의 크기는 10mm x 10mm 또는 5mm x 5mm보다 작거나 같을 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다) 패키지 구조체(100)의 균일성이 향상될 수 있다. 또한, 이 패키지 구조체(100)에 적어도 하나의 집적 회로 칩이 존재하고 하나의 집적 회로 칩이 베이스(110)로서 제공되는 경우, 패키지 구조체(100)는 더 소형화될 수 있다.
본 발명의 사운드 생성 장치의 패키지 구조 및 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 추가의 실시예들이 아래에서 설명된다. 비교를 쉽게 하기 위해 동일한 구성 요소에는 다음과 같이 동일한 기호가 표시된다. 이하의 설명은 각각의 실시예 사이의 차이점에 관한 것이며, 반복되는 부분은 중복 설명되지 않을 것이다.
도 9를 참조하면, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 제1 실시예의 차이점은 사운드 배출구(SO)와 후면 개구(BO)의 위치이다. 도 9에 도시된 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(200)에서, 베이스(110)는 챔버(CB)의 제2 부분(CB2)에 연결된 배출구(SO)를 가지고, 캡(130)은 챔버(CB)의 제1 부분(CB1)에 연결된 후면 개구(BO)를 가지며, 후면 개구(BO)는 상기 칩(120)의 상부에 위치할 수 있고 칩(120)의 박막 구조체(122)와 대향할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이에 대응하여, 제1 메쉬(140)는 사운드 배출구(SO)를 덮기 위해 베이스(110)의 하부에 있을 수 있고, 제2 메쉬(142)는 후면 개구(BO)를 덮기 위한 캡(130) 상에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 10을 참조하면, 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 제1 실시예의 차이점은 사운드 배출구(SO)와 후면 개구(BO)의 위치이다. 도 10에 도시된 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(300)에서, 사운드 배출구(SO)는 칩(120)의 측면에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예와 제1 실시예의 다른 차이점은 본 실시예의 패키지 구조체(300)의 칩(120)이 플립 칩 패키지를 통해 베이스(110)에 전기적으로 연결될 수 있다는 것이다. 제1 실시예와 비교하여, 본 실시예의 칩(120)은 거꾸로 배치될 수 있고, 접착제 구성 요소(160)는 칩(120)의 제1 본딩 패드(BP1)와 베이스(110)의 제2 본딩 패드(BP2) 사이에 배치될 수 있고, 전도성 접착제 재료(예를 들어, 땜납을 포함하되 이에 제한되지 않는다)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 접착제 구성 요소(160)가 전도성 구성 요소로서 제공될 수 있고, 제1 본딩 패드(BP1)가 접착제 구성 요소(160)를 통해 제2 본딩 패드(BP1)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 11을 참조하면, 도 11은 본 발명의 제3 실시예의 변형에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 도 10에 도시된 제3 실시예의 차이점은 사운드 배출구(SO)의 설계이다. 패키지 구조체(300a)에서, 사운드 배출구(SO)는 칩(120)의 상부에 위치할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 도 10에서, 사운드 배출구(SO)는 복수의 서브 개구(SOa)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 사운드 배출구(SO)는 3개의 서브-오프닝(SOa)을 갖지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 선택적으로, 패키지 구조체(300a)는 칩(120)과 베이스(110) 사이에 배치된 언더필 층(underfill layer)(310)을 더 포함하여, 전도성 구성 요소로서 작용하는 접착제 구성 요소(160)를 보호할 수 있다.
도 12를 참조하면, 도 12는 본 발명의 제3 실시예의 다른 변형에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 도 12에 도시된 실시예의 차이점은 패키지 구조체(300b)가 캡을 포함하지 않으며, 제1 메쉬(140)는 칩(120)의 상부에 부착된다는 점이다. 따라서, 이 실시예에서, 챔버(CB)는 베이스(110), 칩(120) 및 제1 메쉬(140)에 의해 형성되고, 제1 부분(CB1)은 박막 구조체(122)와 제1 메쉬(140) 사이에 위치하고, 제2 부분(CB2)은 박막 구조체(122)와 베이스(110) 사이에 위치된다. 또한, 플립 칩 패키지를 통해 칩(120)이 베이스(110)와 전기적으로 연결되므로, 도 12의 제1 메쉬(140)는 칩(120)의 후면에 부착될 수 있다. 또한, 본 실시예의 사운드 배출구(SO)는 칩(120)의 상부에 의해 결정되지만(즉, 사운드 배출구(SO)가 박막 구조체(122)에 대응하는 칩(120)의 개구이다), 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 베이스(110)는 사운드 배출구(SO)를 가지며, 후면 개구(BO)는 칩(120)의 상부에 의해 결정되지만, 이에 제한되지는 않는다.
이 실시예에서, 캡이 제거되므로, 패키지 구조체(300b)의 치수가 감소될 수 있고, 캡에 의해 야기되는 추가적인 음향 공명으로 인한 음질의 열화가 방지될 수 있다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 저면도의 개략도이고, 도 14는 도 13의 단면 선 A-A'를 따라 취한 단면도의 개략도이고, 도 15는 도 13의 단면 선 B-B'를 따라 취한 단면도의 개략도이다. 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 제1 실시예의 차이점은 사운드 배출구(SO) 및 후면 개구(BO)의 설계이다. 도 13 내지 도 15에 도시된 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(400)에서, 사운드 배출구(SO)는 칩(120)의 측면에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이 실시예에서, 베이스(110)는 2개의 단부를 포함하는 중공부(hollow portion)(412)를 더 가질 수 있고, 중공부(412)의 단부 중 하나는 후면 개구(BO)에 연결될 수 있고, 중공부(412)의 단부 중 다른 하나는 베이스(110)의 측벽으로 연장될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 따라서, 도 14에서, 챔버(CB)의 제2 부분(CB2)은 베이스(110)의 하부 또는 측면을 통해 패키지 구조체(400)의 외부와 연결될 수 있다. 선택적으로, 베이스(110)의 하부 및 측면은 적어도 하나의 제3 본딩 패드(BP3)를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 제3 본딩 패드(BP3)는 하부 및 측면 모두에 배치되는 L형 구조체를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 16을 참조하면, 도 16은 본 발명의 제5 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 제1 실시예의 차이점은 캡(130)과 제1 메쉬(140)의 설계이다. 도 16에 도시된 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(500)에서, 캡(130)은 접착 구성 요소(162)에 의해 칩(120) 상에 배치될 수 있어서, 패키지 구조체(500)의 크기가 더 감소될 수 있다. 또한, 도 16에서, 캡(130) 및 제1 메쉬(140)는 적어도 하나의 반도체 공정 및/또는 적어도 하나의 패터닝 프로세스에 의해 형성된 캡 칩(530)에 통합될 수 있으며, 여기서 제1 메쉬(140)의 메쉬 홀은 습식 에칭 공정, 건식 에칭 공정, 레이저 에칭 공정 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 후면 개구(BO)가 패키지 구조체(500)에 포함되어 있지만, 패키지 구조체(500)는 제2 메쉬(142)를 포함하지 않을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 16에서, 패키지 구조체(500)는 전도성 구성 요소(150)를 보호하기 위해 전도성 구성 요소(150)를 덮는 보호 구조체(550)를 더 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 실시예의 캡(130) 및 제1 메쉬(140)는 반도체 공정 및/또는 패터닝 프로세스에 의해 형성된 캡 칩(530)에 통합되므로, 패키지 구조체(500)는 더 소형화될 수 있다. 보다 정확하게는, 캡 칩(530)의 두께는 200㎛ 내지 300㎛의 범위일 수 있고, (건조 필름과 같은) 접착제 구성 요소(162)는 10㎛ 내지 20㎛의 범위일 수 있다. 따라서, 칩(120) 및 캡 칩(530)의 총 두께는 600㎛ 미만일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 16에서, 챔버(CB)는 베이스(110), 캡(130) 및 칩(120)에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이 실시예에서, 제3 본딩 패드(BP3)는 베이스(110)의 관통 홀에서 트레이스(560)에 의해 제2 본딩 패드(BP2)에 전기적으로 연결되며, 관통 홀은 관통 실리콘 비아(TSV) 공정 또는 임의의 다른 적절한 공정에 의해 형성된다.
일부 실시예들에서, 패키지 구조체(500)는 베이스(110) 상에 배치된 회로 기판을 선택적으로 포함할 수 있고, 회로 기판은 칩(120)(예컨대, 액추에이터(124))에 전기적으로 연결될 수 있다. 하나의 경우에서, 회로 기판은 베이스(110)의 하부에 배치될 수 있으며, 전도성 물질을 통해 제3 본딩 패드(BP3)와 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 경우에서, 회로 기판은 베이스(110)의 상부에 배치될 수 있으며, 전도성 물질을 통해 제2 본딩 패드(BP2)와 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 경우에서, 회로 기판은 베이스(110)의 상부 상에 배치될 수 있고 전도성 구성 요소(150)를 통해 칩(120)에 전기적으로 연결될 수 있으나(즉, 전도성 구성 요소(150)는 칩(120)의 제1 본딩 패드(BP1)와 회로 기판 사이에 연결되어 있다), 이에 제한되지는 않는다.
도 17을 참조하면, 도 17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 제5 실시예와 비교하여, 회로 기판(CK)은 패키지 구조체(600)에 더 포함되어 칩(120) 상에 배치된다. 본 실시예에서, 전도성 구성 요소(150)는 전기적 연결을 위해 회로 기판(CK)과 칩(120) 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 전도성 구성 요소(150)는 와이어 본딩 공정에 의해 회로 기판(CK)과 칩(120) 사이에 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 일례로서, 도 17에서, 후면 개구부(BO) 및 제2 메쉬(142)는 패키지 구조체(600)에 포함되지 않지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 후면 개구(BO) 및 제2 메쉬(142)는 선택적으로 패키지 구조체에 포함된다.
도 18을 참조하면, 도 18은 본 발명의 제7 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 제5 실시예와 비교하여, 칩(120)은 칩(120)을 통과하는 홀(720)을 더 포함할 수 있고, 전도성 구성 요소(150)는 칩(120)의 홀(720)에 배치되어, 제1 본딩 패드(BP1)는 칩(120) 내에 배치된 전도성 구성 요소(150)에 의해 제2 본딩 패드(BP2)에 전기적으로 연결된다. 이 실시예에서, 패키지 구조체(700)에서, 홀(720)은 관통 실리콘 비아(TSV) 프로세스 또는 임의의 다른 적절한 공정에 의해 형성된다. 또한, 본 실시예에서, 칩(120)과 베이스(110) 사이에 배치된 접착 구성 요소(160)는 전도성 접착 재료를 포함할 수 있고, 접착 구성 요소(160)는 제4 본딩 패드(BP4)를 통해 전도성 구성 요소(150)에 전기적으로 연결될 수 있으나(칩(120)의 하부는 제4 본딩 패드(BP4)를 가진다), 이에 제한되는 것은 아니다. 이 실시예에서, 패키지 구조체(700)에서의 전기적 연결의 설계는 패키지 구조체(700)의 측면 치수를 소형화시킨다는 것을 주목한다.
도 19를 참조하면, 도 19는 본 발명의 제8 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 본 실시예와 제1 실시예의 차이점은 집적 회로 칩이 패키지 구조체(800)에 추가로 포함되고, 집적 회로 칩(820)이 베이스(110) 상에 배치된다는 것이다. 도 19에서, 집적 회로 칩(820), 칩(120) 및 캡(130)은 베이스(110)의 동일한 측면에 있고, 집적 회로 칩(820)은 방향 D에 기초하여(즉, 평면도에서) 볼 때 캡(130) 내부 영역에 위치하며, 집적 회로 칩(820)은 칩(120)을 방향 D에서 중첩시키지 않지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 베이스(110)가 또한 집적 회로 칩인 경우, 2개의 집적 회로 칩이 적층될 수 있다. 또한, 집적 회로 칩(820) 및 베이스(110)를 접착하기 위해 접착제 구성 요소(860)가 추가로 포함되며, 접착제 구성 요소(860)의 재료는 절연성 접착제 재료 및/또는 전도성 접착 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 접착제, 에폭시와 같은 전도성 접착제 재료, 다이 부착 필름(die attach film, DAF), 건조 필름 및/또는 땜납을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이 실시예에서, 도 19에 도시된 바와 같이, 집적 회로 칩(820)은 다른 전도성 구성 요소(850)를 통해 베이스(110)에 전기적으로 연결될 수 있으며(전도성 구성 요소(850)는 집적 회로 칩(820)의 제5 본딩 패드(BP5)와 베이스(110)의 제6 본딩 패드(BP6) 사이에 연결된다), 접착제 성분(860)의 재료는 절연성 접착제 재료를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 20 내지 도 25를 참조하면, 도 20은 본 발명의 제9 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이고, 도 21 내지 도 25는 본 발명의 제9 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제조하는 방법의 상이한 단계에서의 구조체를 도시하는 개략도이다. 도 20에 도시된 바와 같이, 제8 실시예와 비교하여, 패키지 구조체(900)에서, 집적 회로 칩(820) 및 칩(120)은 베이스(110)의 상이한 측면 상에 있을 수 있다. 따라서, 패키지 구조체(900)의 측면 치수는 칩(120)(또는 다른 구성 요소)과 집적 회로 칩(820)의 오버랩으로 인해 소형화될 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 집적 회로 칩(820)은 집적 회로 칩(820)과 베이스(110) 사이에 배치되고 접착 기능을 갖는 전도성 구성 요소(850)를 통해 베이스(110)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4 및 도 20 내지 도 25에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(900)의 제조 방법이 도시되어 있다. 도 4의 단계 ST1에서, 베이스(110)가 (도 21에 도시된 바와 같이) 제공된다. 베이스(110)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다. 그리고 도 21에서, 집적 회로 칩(820) 및 전도성 구성 요소(850)는 베이스(110)의 하부에 배치된다. 선택적으로, 도 21에서, 제2 메쉬(142)는 베이스(110)의 하부에 추가로 배치될 수 있다.
도 22에서, 제조 방법은 단계를 더 포함할 수 있고, 이 단계는 베이스(110) 상에 보호 회로(930)를 형성하여 집적 회로 칩(820)을 덮는다. 후속 제조 단계(들)로 인한 구성 요소(들)에 대한 손상을 감소시키기 위해, 보호 층(930)은 베이스(110)의 하부면 상에 배치된 구성 요소(들)(예를 들어, 베이스(110) 및/또는 메쉬)를 보호하도록 구성되어 있다. 또한, 보호 층(930)은 후속 제조 단계(들)를 유리하게 하기 위해 평평한 하부 표면을 추가로 제공할 수 있다.
도 4의 단계 ST2에서, 박막 구조체(122) 및 액추에이터(124)를 적어도 포함하는 칩(120)은 (도 23에 도시된 바와 같이) 베이스(110) 상에 배치된다. 도 23에서, 칩(120)은 베이스(110)의 상부에 배치된다. 칩(120)의 재료, 구조 및 유형 및 접착제 구성 요소(들)(160)의 재료는 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다. 도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같이, 베이스(110) 상에 집적 회로 칩(820)을 배치하는 단계는 베이스(110) 상에 칩(120)을 배치하고 베이스(110) 상에 캡(130)을 배치하는 단계 이전에 수행되고, 보호 층(930)을 형성하는 단계는 베이스(110) 상에 집적 회로 칩(120)을 배치하는 단계 이후에 그리고 베이스(110) 상에 칩(120)을 배치하는 단계 및 베이스(110) 상에 캡(130)을 배치하는 단계 이전에 수행된다.
이 실시예에서, 도 24에 도시된 바와 같이, 칩(120)의 액추에이터(124)와 베이스(110) 사이에 전기적으로 연결된 전도성 구성 요소(150)가 형성된다. 전도성 구성 요소(150)의 다른 내용은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 칩(120)은 플립 칩 패키지(flip chip package)를 통해 베이스(110)에 전기적으로 연결될 수 있고, 접착제 구성 요소(160)는 전도성 구성 요소로서 제공될 수 있다.
그리고 도 4의 단계 ST3 및 ST4에서, 캡(130)은 베이스(110) 상에 배치되고, 사운드 배출구(SO)를 덮는 제1 메쉬(140)가 (도 25에 도시된 바와 같이) 형성된다. 캡(130)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 참조될 수 있고, 제1 메쉬(140) 및 제2 메쉬(142)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명은 이들에 대하여 중복 설명되지 않을 것이다. 다음으로, 보호 층(930)이 제거되어, 도 20에 도시된 패키지 구조체(900)의 제조가 완료된다.
도 1을 참조하면 도 26 내지 도 29를 참조하면, 도 26은 본 발명의 제10 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이고, 도 27 내지 도 29는 본 발명의 제10 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체를 제조하는 방법의 상이한 단계에서의 구조체를 도시 한 개략도이다. 도 26에 도시된 바와 같이, 제8 실시예와 비교하여, 패키지 구조체(1000)에서, 칩(120)은 연결 구성 요소(1030)를 통해 캡(130)에 연결될 수 있고, 연결 구성 요소(1030)는 절연 재료 및/또는 전도성 재료를 포함할 수 있고; 예를 들어, 연결 구성 요소(1030)는 접착제, 에폭시, 다이 부착 필름(DAF), 건조 필름 및/또는 땜납을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 도 26에서, 전도성 구성 요소(150)는 칩(120)의 제1 본딩 패드(BP1) 및 캡(130)의 전도성 구조체(1040)에 전기적으로 연결되어, 칩(120)은 칩(120)의 제1 본딩 패드(BP1), 칩(120), 전도성 구성 요소(150), 캡(130)의 전도성 구조체(1040), 접착제 구성 요소(162) 및 베이스(110)의 제2 본딩 패드(BP2)를 통해 베이스(110)에 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 캡(130)의 전도성 구조체(1040)는 요구 사항(들)에 기초하여 임의의 다른 적합한 유형으로 설계될 수 있음에 유의한다. 다른 실시예에서, 칩(120)은 (전도 구성 요소(150)와 유사한 기능을 가지는) 연결 구성 요소(1030)를 통해 캡(130)에 전기적으로 연결될 수 있으므로, 칩(120)은 칩(120)의 제1 본딩 패드 BP1, 캡(130)의 전도성 구조체(1040)(예컨대, 캡(130)의 트레이스), 접착제 구성 요소(162) 및 베이스(110)의 제2 본딩 패드(BP2)를 통해 베이스(110)에 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
도 4 및 도 26 내지 도 29에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 사운드 생성 장치의 패키지 구조체(1000)의 제조 방법이 도시되어 있다. 도 4의 단계 ST1에서, 베이스(110)가 (도 27에 도시된 바와 같이) 제공된다. 베이스(110)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다. 그리고 도 27에서, 집적 회로 칩(820) 및 전도성 구성 요소(850)는 베이스(110) 상에 배치된다.
도 28에서, 캡(130)이 제공되고, 칩(120)과 캡(130)은 연결 구성 요소(1030)를 통해 서로 연결된다. 또한, 캡(130)과 칩(120) 사이의 전기적 연결이 형성될 수 있다. 칩(120) 및 캡(130)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 참조될 수 있고, 전도성 구성 요소(150)의 다른 내용은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 참조될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다.
그리고 도 4의 단계 ST2 및 ST3에서. 칩(120) 및 캡(130)은 (도 29에 도시된 바와 같이) 베이스(110) 상에 배치된다. 보다 정확하게는, 캡(130)과 칩(120)은 동시에 베이스(110) 상에 배치된다. 선택적으로, 도 4의 단계 ST4에서, 제1 메쉬(140) 및 제2 메쉬(142)가 (도 26에 도시된 바와 같이) 형성된다. 제1 메쉬(140) 및 제2 메쉬(142)의 재료, 구조 및 유형은 본 발명의 임의의 적합한 실시예에서 언급될 수 있으며, 이에 대해 중복 설명되지 않을 것이다. 따라서, 도 26에 도시된 패키지 구조체(1000)의 제조가 완료된다.
도 30을 참조하면, 도 30은 본 발명의 제11 실시예에 따른 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 단면도의 개략도이다. 도 30에 도시된 바와 같이, 제8 실시예와 비교하여 패키지 구조체(1100)에서 칩(120)은 집적 회로 칩(820) 상에 배치될 수 있다. 다시 말해, 집적 회로 칩(820)은 베이스(110)와 칩(120) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 칩(120)과 집적 회로 칩(820)의 중첩으로 인해 패키지 구조체(1100)의 측면 치수가 축소될 수 있다.
요약하면, 본 발명으로 인해, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 수율, 신뢰성 및 균일성이 향상되고, 패키지 구조체의 구성 요소에 대한 먼지 및/또는 액체의 악영향이 감소되며, 패키지 구조가 소형화된다.
당업자는 본 발명의 교시를 유지하면서 장치 및 방법의 수많은 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 상기 개시 내용은 첨부된 청구 범위의 범위 및 경계에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 사운드 생성 장치의 패키지 구조체로서,
    베이스;
    상기 베이스 상에 배치된 캡;
    상기 베이스 상에 배치된 칩 - 상기 칩은 박막 구조체 및 상기 박막 구조체를 작동시켜 복수의 공기 펄스를 발생시키도록 구성되어 있는 액추에이터를 포함하고, 상기 캡과 상기 칩은 상기 베이스의 동일한 측면에 존재함 - ; 및
    상기 베이스 및 상기 캡에 의해 형성되거나, 또는 상기 베이스, 상기 캡 및 상기 칩에 의해 형성되는 챔버 - 상기 박막 구조체는 상기 챔버 내에 배치됨 - ;
    를 포함하며,
    상기 베이스 또는 상기 캡 중 하나는 상기 챔버에 연결된 사운드 배출구(sound outlet opening)를 가지며, 상기 공기 펄스는 상기 사운드 배출구를 통해 외부로 전파되는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 박막 구조체에 의해 두 부분으로 분리되는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사운드 배출구를 덮는 제1 메쉬(mesh)를 더 포함하는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 메쉬는 금속, 유리, 반도체 재료, 플라스틱, 직물 또는 중합체를 포함하는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터는 압전 액추에이터(piezoelectric actuator), 정전 액추에이터(electrostatic actuator), 전자기 액추에이터(electromagnetic actuator) 또는 전열 액추에이터(electrothermal actuator)를 포함하는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 챔버에 연결된 후면 개구(back opening)를 가지고, 상기 베이스는 2개의 단부를 포함하는 중공부(hollow portion)를 더 포함하고, 상기 중공부의 단부 중 하나는 상기 후면 개구에 연결되고, 상기 중공부의 단부 중 다른 하나는 상기 베이스의 측벽으로 연장하는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 기판인, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베이스 상에 배치된 집적 회로 칩을 더 포함하는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 집적 회로 칩인, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 칩은 연결 구성 요소(connecting component)를 통해 상기 캡에 연결되는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 칩의 액추에이터와 상기 베이스 사이에 전기적으로 연결된 전도성 구성 요소를 더 포함하는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 칩은 상기 칩을 통과하는 홀(hole)을 포함하고, 상기 전도성 구성 요소는 상기 칩의 상기 홀에 배치되는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 공기 펄스는 펄스 레이트(pulse rate)로 생성되고, 상기 펄스 레이트는 최대 인간 가청 주파수보다 높은, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
  14. 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법으로서,
    베이스를 제공하는 단계;
    상기 베이스 상에 칩을 배치하는 단계 - 상기 칩은 박막 구조체 및 상기 박막 구조체를 작동시켜 복수의 공기 펄스를 발생시키도록 구성되어 있는 액추에이터를 포함함 - ; 및
    상기 베이스 상에 캡을 배치하는 단계 - 상기 캡과 상기 칩은 상기 베이스의 동일한 측면에 있음 -
    를 포함하며,
    챔버는 상기 베이스 및 상기 캡에 의해 형성되거나, 또는 상기 베이스, 상기 캡 및 상기 칩에 의해 형성되고, 상기 박막 구조체는 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 베이스 또는 상기 캡 중 하나는 상기 챔버에 연결된 사운드 배출구를 가지며, 상기 공기 펄스는 상기 사운드 배출구를 통해 외부로 전파되는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 사운드 배출구를 덮는 제1 메쉬를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 칩의 액추에이터와 상기 베이스 사이에 전기적으로 연결된 전도성 구성 요소를 형성하는 단계
    를 더 포함하는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 베이스 상에 상기 칩을 배치하는 단계 및 상기 베이스 상에 상기 캡을 배치하는 단계 이전에, 상기 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법은:
    상기 칩과 상기 캡을 연결 구성 요소를 통해 연결하는 단계
    를 더 포함하는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 베이스 상에 집적 회로 칩을 배치하는 단계
    를 더 포함하는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 집적 회로 칩과 상기 칩은 상기 베이스의 서로 다른 측면에 있고, 상기 베이스 상에 상기 집적 회로 칩을 배치하는 단계는 상기 베이스 상에 상기 칩을 배치하는 단계 및 상기 베이스 상에 상기 캡을 배치하는 단계 이전에 수행되며, 상기 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법은:
    상기 베이스 상에 상기 집적 회로 칩을 배치한 후 그리고 상기 베이스 상에 칩을 배치하고 상기 베이스 상에 상기 캡을 배치하기 전에 상기 집적 회로 칩을 덮도록 상기 베이스 상에 보호 층을 형성하는 단계
    를 더 포함하는 사운드 생성 장치의 패키지 구조체의 제조 방법.
  20. 사운드 생성 장치의 패키지 구조체로서,
    베이스;
    상기 베이스 상에 배치된 칩 - 상기 칩은 박막 구조체 및 상기 박막 구조체를 작동시켜 복수의 공기 펄스를 발생시키도록 구성되어 있는 액추에이터를 포함하고, 상기 칩은 상기 박막 구조체에 대응하는 개구를 가짐 - ;
    상기 칩 상에 배치되고 상기 칩의 상기 개구를 덮는 제1 메쉬; 및
    상기 베이스, 상기 칩 및 상기 제1 메쉬에 의해 형성된 챔버 - 상기 박막 구조체는 상기 챔버 내에 배치됨 -
    를 포함하며,
    상기 칩의 상기 개구는 사운드 배출구이거나 또는 상기 베이스는 상기 사운드 배출구를 가지며, 상기 공기 펄스는 상기 사운드 배출구를 통해 외부로 전파되는, 사운드 생성 장치의 패키지 구조체.
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