KR20230024877A - 마이크로폰 - Google Patents
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- H04R2460/13—Hearing devices using bone conduction transducers
Abstract
본 개시는 마이크로폰을 제공할 수 있다. 상기 마이크로폰은 셸 구조와 진동픽업부를 포함할 수 있으며, 상기 진동픽업부는 상기 셸 구조의 진동에 반응하여 진동을 생성할 수 있으며, 상기 진동전송부는 상기 진동픽업부에 의해 생성된 진동을 전송하도록 구성될 수 있으며, 음향전기변환부재는 상기 진동전송부로부터 전송한 상기 진동을 수신하여 전기신호를 생성하도록 구성되고, 진동픽업부의 적어도 일부분과 상기 진동전송부는 진공캐비티를 형성할 수 있으며, 상기 음향전기변환부재는 상기 진공캐비티에 위치할 수 있다.
Description
본 개시는 소리전송장치의 기술분야에 관한 것으로서, 구체적으로는, 마이크로폰에 관한 것이다.
마이크로폰은 소리신호를 전기신호로 변환시키는 변환기이다. 기전도 마이크로폰을 예로 들면, 외부 소리신호는 셸 구조의 홀부를 통해 상기 기전도 마이크로폰의 음향캐비티에 진입하고 음향전기변환부재로 전송될 수 있다. 상기 음향전기변환부재는 상기 소리신호에 근거하여 진동을 생성하고 진동신호를 전기신호로 변환시켜 출력한다. 상기 마이크로폰의 음향캐비티는 일정한 기압의 기체(이를테면 공기)를 가지며, 그에 따라 상기 마이크로폰의 음향캐비티를 통해 상기 소리신호를 상기 음향전기변환부재에 전송하는 과정에서 상대적으로 큰 소음을 일으킬 수 있으며, 마이크로폰에 의해 출력되는 음질을 저하시킬 수 있다. 반면에, 상기 마이크로폰의 음향전기변환부재가 상기 소리신호를 수신하고 진동을 생성할 때, 상기 음향전기변환부재는 상기 음향캐비티내의 기체와 마찰하며, 따라서 상기 마이크로폰의 음향캐비티의 공기 댐핑을 증가시키고, 마이크로폰의 Q값을 저하시킬 수 있다.
그러므로, 낮은 배경 소음과 높은 Q값을 가지는 마이크로폰을 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 실시예는 마이크로폰을 제공할 수 있다. 상기 마이크로폰은 셸 구조와 진동픽업부를 포함할 수 있고, 상기 진동픽업부는 상기 셸 구조의 진동에 반응하여 진동을 생성할 수 있으며, 상기 진동전송부는 상기 진동픽업부에 의해 생성된 진동을 전송하도록 구성될 수 있으며, 음향전기변환부재는 상기 진동전송부로부터 전송한 상기 진동을 수신하여 전기신호를 생성하도록 구성되고, 진동픽업부의 적어도 일부분과 상기 진동전송부는 진공캐비티를 형성할 수 있으며, 상기 음향전기변환부재는 상기 진공캐비티에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티내의 진공도는 100 Pa보다 작을 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티내의 진공도는 10-6 Pa 내지 100 Pa일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부와 상기 셸 구조는 적어도 하나의 음향캐비티를 형성할 수 있고, 상기 적어도 하나의 음향캐비티는 제1 음향캐비티를 포함할 수 있고, 상기 셸 구조는 적어도 하나의 홀부를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 홀부는 상기 제1 음향캐비티에 대응되는 상기 셸 구조의 측벽에 위치할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 홀부는 상기 제1 음향캐비티를 외부와 연결할 수 있고, 상기 진동픽업부는 상기 적어도 하나의 홀부를 통해 전송된 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성할 수 있고, 상기 음향전기변환부재는 상기 진동픽업부의 진동을 수신하여 상기 전기신호를 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부는 위로부터 아래로 배치된 제1 진동픽업부와 제2 진동픽업부를 포함할 수 있고, 상기 진동전송부는 관구조를 가지고 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부 사이에 배치될 수 있고, 상기 진동전송부, 상기 제1 진동픽업부, 및 상기 제2 진동픽업부는 상기 진공캐비티를 형성할 수 있고, 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부는 그들의 둘레측을 통해 상기 셸 구조에 연결될 수 있고, 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부의 적어도 일부분은 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부 또는 상기 제2 진동픽업부는 탄성부 및 고정부를 포함할 수 있고, 상기 제1 진동픽업부의 고정부, 상기 제2 진동픽업부의 고정부, 및 상기 진동전송부는 상기 진공캐비티를 형성할 수 있고, 상기 탄성부는 상기 고정부와 상기 셸 구조의 내벽 사이에 연결될 수 있고, 상기 탄성부는 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 고정부의 강도는 상기 탄성부의 강도보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 고정부의 영률은 50 GPa보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰은 보강부재를 더 포함할 수 있고, 상기 보강부재는 상기 진공캐비티에 대응되는 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부는 제1 진동픽업부, 제2 진동픽업부, 및 제3 진동픽업부를 포함할 수 있고, 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부는 위로부터 아래로 서로 반대측에 배치될 수 있으며, 상기 진동전송부는 관구조를 가지며 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부 사이에 배치될 수 있고, 상기 진동전송부, 상기 제1 진동픽업부 및 상기 제2 진동픽업부는 상기 진공캐비티를 형성할 수 있고, 상기 제3 진동픽업부는 상기 진동전송부와 상기 셸 구조의 내벽 사이에 연결될 수 있고, 상기 제3 진동픽업부는 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부의 강도와 상기 제2 진동픽업부의 강도는 상기 제3 진동픽업부의 강도보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부의 영률과 상기 제2 진동픽업부의 영률은 50 GPa보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재는 외팔보 구조를 포함할 수 있고, 외팔보 구조의 일단부는 상기 진동전송부의 내벽에 연결될 수 있고, 외팔보 구조의 다른 일단부는 상기 진공캐비티내에 현수될 수 있으며, 상기 외팔보 구조는 진동신호에 근거하여 변형되어 상기 진동신호를 전기신호로 변환시킬 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 외팔보 구조는 제1 전극층, 압전층, 제2 전극층, 탄성층, 및 기지층을 포함할 수 있고, 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 및 상기 제2 전극층은 위로부터 아래로 배치될 수 있고, 상기 탄성층은 상기 제1 전극층의 상면 또는 상기 제2 전극층의 하면에 위치할 수 있으며, 상기 기지층은 상기 탄성층의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 외팔보 구조는 적어도 하나의 탄성층, 전극층, 및 압전층을 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 전극층의 표면에 위치할 수 있으며, 상기 전극층은 제1 전극과 제2 전극을 포함할 수 있고, 상기 제1 전극은 제1 빗모양 구조로 구부러질 수 있고, 상기 제2 전극은 제2 빗모양 구조로 구부러질 수 있고, 상기 제1 빗모양 구조와 상기 제2 빗모양 구조는 결합하여 상기 전극층을 형성할 수 있고, 상기 전극층은 상기 압전층의 상면 또는 하면에 위치할 수 있고, 상기 제1 빗모양 구조와 상기 제2 빗모양 구조는 상기 외팔보 구조의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재는 제1 외팔보 구조와 제2 외팔보 구조를 포함할 수 있고, 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조는 서로 반대측에 배치될 수 있으며, 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조는 제1 틈을 가질 수 있고, 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조 사이의 상기 제1 틈은 진동신호에 근거하여 변화하여 상기 진동신호를 전기신호로 변환시킬 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재에 대응되는 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조의 일단부는 상기 진동전송부의 둘레측의 내벽에 연결될 수 있으며, 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조의 다른 일단부는 상기 진공캐비티내에 현수될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 외팔보 구조의 강도는 상기 제2 외팔보 구조의 강도와 다를 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰은 적어도 하나의 필름 구조를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 필름 구조는 상기 음향전기변환부재의 상면 및/또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적어도 하나의 필름 구조는 상기 음향전기변환부재의 상면 및/또는 하면을 전부 또는 부분적으로 커버할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰은 적어도 하나의 지지구조를 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 지지구조의 일단부는 상기 진동픽업부의 제1 진동픽업부에 연결될 수 있고, 상기 적어도 하나의 지지구조의 다른 일단부는 상기 진동픽업부의 제2 진동픽업부에 연결될 수 있고, 상기 음향전기변환부재의 자유단부와 상기 지지구조는 제2 틈을 가질 수 있다.
본 개시는 예시적인 실시예들의 측면에서 더 설명한다. 이러한 예시적인 실시예들은 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 이러한 실시예들은 한정적이 아니며, 이러한 실시예들에서 동일한 참고부호는 동일한 구조를 표시한다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 다른 하나의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향전기변환부재의 스프링 질량 댐핑 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 스프링 질량 댐핑 시스템의 변위공진곡선의 정규화를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 8a는 도 5의 A-A 방향의 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 8b는 도 5의 상기 A-A 방향에 수직이 되는 방향의 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 9a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 외팔보 구조의 분포를 나타내는 개략도이다.
도 9b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 외팔보 구조의 분포를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 주파수 응답곡선을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 18a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 18b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 19a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 19b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 20은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 21은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 22는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 다른 하나의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향전기변환부재의 스프링 질량 댐핑 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 스프링 질량 댐핑 시스템의 변위공진곡선의 정규화를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 8a는 도 5의 A-A 방향의 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 8b는 도 5의 상기 A-A 방향에 수직이 되는 방향의 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 9a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 외팔보 구조의 분포를 나타내는 개략도이다.
도 9b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 외팔보 구조의 분포를 나타내는 개략도이다.
도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 주파수 응답곡선을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 18a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 18b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 19a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 19b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다.
도 20은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 21은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 22는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다.
본 개시의 실시예들에 관련된 기술안을 더 명확하게 설명하기 위해, 아래에서는 상기 실시예들의 설명에서 참조한 도면들에 대해 간단히 소개한다. 물론 아래에서 기재하는 도면은 단지 본 개시의 일부 예 또는 실시예들이다. 당업계의 통상의 기술자들에 있어서 임의의 창조적인 노력을 하지 않고 이러한 도면들에 근거하여 본 개시를 기타 유사한 상황에 응용할 수 있다. 어구로부터 명확하게 얻을 수 있거나 또는 따로 설명하는 외에는 여러 도면에서 유사한 참고부호는 유사한 구조나 동작을 나타낸다.
여기에서 사용하는 상기 "시스템”, "장치”, "유닛” 및/또는 "모듈”은 상이한 부재, 소자, 부품, 부분 또는 부동한 수준의 조립체를 구분하기 위한 방법이다. 그러나 다른 단어가 동일한 목적을 달성할 수 있다면 그 단어는 다른 표현에 의해 대체될 수 있다.
본 개시와 첨부된 청구항에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "하나", "일" 및 "상기"는 문맥에서 별도로 명확하게 지시하지 않는 한, 복수의 형태를 포함한다. 일반적으로, 용어 "포함", "포괄”은 명시된 절차들과 소자들을 포함함을 의미하며, 이러한 절차들과 소자들은 배타적인 것이 아니며, 상기 방법들 또는 장치들은 기타 절차들 또는 소자들을 포함할 수 있다.
본 개시에서 사용하는 흐름도는 시스템이 본 개시의 실시예에 따라 실행하는 동작을 설명한다. 앞뒤의 동작들은 정확히 순서에 따라 실행될 필요가 없음을 이해해야 한다. 반대로 복수의 동작들은 반대 순서거나 동시에 처리될 수 있다. 그리고 하나 이상의 기타 동작을 흐름도에 추가할 수 있다. 하나 이상의 동작들을 흐름도에서 삭제할 수 있다.
본 개시는 마이크로폰을 설명한다. 상기 마이크로폰은 소리신호를 전기신호로 변환할 수 있는 변환기일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰은 가동코일 마이크로폰, 벨트 마이크로폰, 용량 마이크로폰, 압전 마이크로폰, 일렉트렛 마이크로폰, 전자기 마이크로폰, 탄소 입자 마이크로폰, 등, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 소리의 획득방식에 따라, 상기 마이크로폰은 골전도 마이크로폰 및 기전도 마이크로폰을 포함할 수 있다. 본 개시의 이 실시예에서 설명하는 상기 마이크로폰은 셸 구조, 진동픽업부, 진동전송부, 및 음향전기변환부재를 포함할 수 있다. 상기 셸 구조는 상기 진동픽업부, 상기 진동전송부, 및 상기 음향전기변환부재를 탑재하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 셸 구조는 공심구조일 수 있다. 상기 셸 구조는 독립적으로 음향캐비티를 형성할 수 있다. 상기 진동픽업부, 상기 진동전송부, 및 상기 음향전기변환부재는 상기 셸 구조의 상기 음향캐비티내에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부는 상기 셸 구조의 측벽에 연결될 수 있다. 상기 진동픽업부는 상기 셸 구조에 전송된 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동전송부는 상기 진동픽업부에 연결될 수 있다. 상기 진동전송부는 상기 진동픽업부의 진동을 수신하고 상기 진동신호를 상기 음향전기변환부재에 전송할 수 있다. 상기 음향전기변환부재는 상기 진동신호를 전기신호로 변환시킬 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(이를테면 고정부)의 적어도 일부분과 상기 진동전송부는 진공캐비티를 형성할 수 있다. 상기 음향전기변환부재는 상기 진공캐비티내에 위치할 수 있다. 본 개시의 실시예들이 제공하는 상기 마이크로폰에서의 상기 음향전기변환부재는 상기 진공캐비티내에 위치할 수 있으며, 상기 진공캐비티는 상기 진동픽업부와 상기 진동전송부에 의해 형성될 수 있다. 상기 외부 소리신호는 상기 홀부를 통해 상기 셸 구조의 상기 음향캐비티에 진입할 수 있고, 상기 음향캐비티내의 공기의 진동을 일으킬 수 있다. 상기 진동픽업부와 상기 진동전송부는 상기 진동을 상기 진공캐비티내의 상기 음향전기변환부재에 전송하여, 상기 음향전기변환부재가 상기 음향캐비티내의 공기와 접촉하는 것을 방지하고, 또한 상기 음향전기변환부재가 작동할 때 상기 음향캐비티의 공기 진동의 영향을 해결하며, 다시 말하면, 상기 마이크로폰의 상대적으로 큰 배경 소음 문제가 해결될 수 있다. 반면에, 상기 음향전기변환부재가 상기 진공캐비티내에 위치할 수 있기 때문에, 상기 음향전기변환부재가 진동과정에서 기체와 마찰되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 상기 마이크로폰의 상기 진공캐비티내의 공기 댐핑을 감소시키고, 상기 마이크로폰의 Q값을 향상시킨다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 1에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(100)은 셸 구조(110), 음향전기변환부재(120), 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다. 상기 마이크로폰(100)은 음향신호(이를테면 음파), 기계적 진동신호, 등과 같은 외부 신호에 따라 변형 및/또는 변위를 발생할 수 있다. 상기 변형 및/또는 변위는 상기 마이크로폰(100)의 상기 음향전기변환부재(120)에 의하여 전기신호로 변환될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(100)은 기전도 마이크로폰, 골전도 마이크로폰, 등일 수 있다. 상기 기전도 마이크로폰은 음파가 공기를 통해 전송되는 마이크로폰일 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰은 음파가 기계적 진동수단에 의해 고체(이를테면 골격)를 통해 전송되는 마이크로폰일 수 있다.
상기 셸 구조(110)는 공심구조일 수 있다. 상기 셸 구조(110)는 독립적으로 음향캐비티(140)를 형성할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(120)와 상기 프로세서(130)는 상기 음향캐비티(140)내에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 셸 구조(110)의 재료는 금속, 합금 재료, 중합체 재료(이를테면 아크릴로니트릴-부타디엔-페닐공중합체, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 등) 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 셸 구조(110)의 측벽에는 하나 이상의 홀부(들)(111)가 설치될 수 있다. 하나 이상의 홀부(들)(111)는 외부 소리신호를 상기 음향캐비티(140)내로 안내할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 외부 소리신호는 상기 홀부(들)(111)로부터 상기 마이크로폰(100)의 상기 음향캐비티(140)로 진입할 수 있으며, 상기 음향캐비티(140)내의 공기의 진동을 일으킬 수 있다. 상기 음향전기변환부재(120)는 상기 진동신호를 수신하고 상기 진동신호를 출력하는 전기신호로 변환시킬 수 있다.
상기 음향전기변환부재(120)는 상기 외부 신호를 목표 신호로 변환시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(120)는 적층구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층 구조의 적어도 일부분은 상기 셸 구조에 물리적으로 연결될 수 있다. 본 개시에서 상기 "연결”은 동일한 구조의 상이한 부분 사이의 연결, 또는 상이한 부분 또는 구조를 준비한 후, 상기 독립된 부분 또는 구조가 용접, 리벳팅, 글램핑, 나사 연결, 점착제 결합, 등 수단에 의해 고정연결되거나, 또는 상기 준비과정에서, 제1 부재 또는 구조가 물리적 침전(이를테면, 물리적 기상침전) 또는 화학침전(이를테면, 화학 기상침전)을 통해 제2 부재 또는 구조에 침전되는 것으로 이해할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층 구조의 적어도 일부분은 상기 셸 구조의 측벽에 고정될 수 있다. 예를 들면, 상기 적층 구조는 외팔보 구조일 수 있다. 상기 외팔보 구조는 판상 구조일 수 있다. 외팔보 구조의 일단부는 상기 셸 구조의 캐비티가 위치하는 측벽에 연결될 수 있고, 외팔보 구조의 다른 일단부는 받침대 구조에 연결되거나 접촉되지 않을 수 있으며, 따라서 상기 외팔보 구조의 다른 일단부는 상기 셸 구조의 캐비티내에 현수될 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 마이크로폰은 진동막층(진동픽업부”라고도 한다)을 포함할 수 있다. 상기 진동픽업부는 상기 셸 구조에 고정연결될 수 있다. 상기 적층 구조는 상기 진동픽업부의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다. 본 개시에서 언급된 "상기 캐비티내에 위치” 또는 "상기 캐비티내에 현수”는 상기 캐비티의 내부, 아래, 또는 위에 현수되는 것을 의미할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(120)는 기타 부재들(이를테면 상기 진동픽업부, 진동전송부)을 통해 상기 셸 구조(110)에 연결될 수도 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 진동유닛과 음향변환유닛을 포함할 수 있다. 상기 진동유닛은 상기 적층 구조의 외력에 의해 쉽게 변형되는 일부분일 수 있다. 상기 진동유닛은 상기 외력에 의해 발생한 변형을 상기 음향변환유닛에 전송하는데 이용될 수 있다. 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 변형을 상기 적층구조내의 전기신호로 변환시키는 부분일 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 소리신호는 상기 홀부(들)(111)을 통해 상기 음향캐비티(140)에 진입하여 상기 음향캐비티(140)내의 공기를 진동시킬 수 있다. 상기 진동유닛은 상기 음향캐비티(140)내의 공기의 진동에 반응하여 변형될 수 있다. 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 변형에 따라 상기 전기신호를 생성할 수 있다. 여기에서 상기 진동유닛과 상기 음향변환유닛의 설명은 단지 상기 적층구조의 작동 원리를 소개하려는 목적에만 의한 것이며, 상기 적층구조의 실제 구성과 구조를 한정하지 않음에 유의해야 한다. 사실상, 상기 진동유닛은 불필요한 것일 수 있으며, 그의 기능은 상기 음향변환유닛에 의해 완전히 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 음향변환유닛의 구조에 일정한 변경을 가한 후, 상기 음향변환유닛은 직접 상기 받침대 구조의 진동에 반응하여 상기 전기신호를 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛과 상기 음향변환유닛은 겹쳐져 상기 적층구조를 형성할 수 있다. 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 상층에 위치할 수 있다. 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 하층에 위치할 수도 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛은 적어도 2개의 전극층(이를테면 제1 전극층과 제2 전극층)과 압전층을 포함할 수 있다. 상기 압전층은 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 위치할 수 있다. 상기 압전층은 외력을 받았을 때 양단면에 전압을 생성하는 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층은 상기 진동유닛의 변형응력하에 전압을 생성할 수 있으며, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 전압(예를들면, 전기신호)을 모을 수 있다.
상기 프로세서(130)는 상기 음향전기변환부재(120)로부터 상기 전기신호를 획득하고 신호처리를 실행할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 프로세서(130)는 도선(150)(이를테면 금선, 동선, 알루미늄선, 등)을 통해 상기 음향전기변환부재(120)에 직접 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 신호처리는 주파수조절처리, 진폭조절처리, 여과처리, 소음제거처리, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 프로세서(130)는, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 애플리케이션별 집적회로(ASIC), 애플리케이션별 명령집합 프로세서(ASIP), 중앙처리장치(CPU), 물리처리장치(PPU), 디지털신호처리장치(DSP), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 고급 RISC머신(ARM), 프로그램 가능 논리 소자(PLD)) 등 또는 기타 유형의 처리회로 또는 프로세서를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(100)이 기전도 마이크로폰(이를테면 기전도 마이크)으로써 사용되는 경우, 상기 음향캐비티(140)는 상기 홀부(들)(111)를 통해 상기 마이크로폰(100)의 외부와 음향학적으로 연통되었으며, 따라서 상기 음향캐비티(140)는 일정한 기압을 가지는 가스(이를테면 공기)를 가지고 있다. 소리신호가 상기 음향캐비티(140)를 통해 상기 홀부(들)(111)로부터 상기 음향전기변환부재(120)로 전송되는 경우, 상기 음향캐비티(140)의 내부의 공기가 진동을 생성한다. 상기 진동이 상기 음향전기변환부재(120)에 작용하여 진동을 발생할 때, 큰 배경 소음을 상기 마이크로폰(100)에 가져다 준다. 반면에, 상기 소리신호를 수신하여 진동을 발생하는 과정에서, 상기 음향전기변환부재(120)는 상기 음향캐비티(140) 내부의 가스와 마찰하여 상기 음향캐비티(140)의 내부의 공기의 댐핑을 증가시키며, 따라서 상기 마이크로폰(100)의 Q값을 감소시킨다. 상술한 문제를 해결하기 위해, 본 개시의 실시예들은 마이크로폰을 제공할 수 있으며, 상기 마이크로폰의 구체적인 내용은 아래의 내용을 참고할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 2에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(200)은 셸 구조(210), 음향전기변환부재(220), 및 프로세서(230)를 포함할 수 있다. 도 2에 표시하는 상기 마이크로폰(200)은 도 1에 표시하는 상기 마이크로폰(100)과 같거나 유사할 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰(200)의 셸 구조(210)는 상기 마이크로폰(100)의 셸 구조(110)와 같거나 유사할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 마이크로폰(200)의 상기 음향전기변환부재(220)는 상기 마이크로폰(100)의 음향전기변환부재(120)와 같거나 유사할 수 있다. 상기 마이크로폰(200)(이를테면 상기 프로세서(230), 상기 도선(270), 등)의 더 많은 구조에 관하여는, 도 1 및 그 관련 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(200)과 상기 마이크로폰(100) 사이의 차이점은 상기 마이크로폰(200)이 진동픽업부(260)도 포함하고 있는 점일 수 있다. 상기 진동픽업부(260)는 상기 셸 구조(210)의 음향캐비티내에 위치할 수 있다. 상기 진동픽업부(260)의 둘레측은 상기 셸 구조(210)의 측벽에 연결될 수 있고, 따라서 상기 음향캐비티를 제1 음향캐비티(240)와 제2 음향캐비티(250)로 분리할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(200)은 하나 이상의 홀부(들)(211)를 포함할 수 있다. 상기 홀부(들)(211)는 상기 제1 음향캐비티(240)에 대응되는 상기 셸 구조(210)의 측벽에 위치할 수 있다. 상기 홀부(들)(211)는 상기 제1 음향캐비티(240)를 상기 마이크로폰(200)의 외측에 연결할 수 있다. 외부 소리신호는 상기 홀부(들)(211)를 통해 상기 제1 음향캐비티(240)에 진입하고 상기 제1 음향캐비티(240)내의 공기의 진동을 일으킨다. 상기 진동픽업부(260)는 상기 제1 음향캐비티(240)내의 상기 공기 진동을 픽업하고 상기 진동신호를 상기 음향전기변환부재(220)로 전송할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(220)는 상기 진동픽업부(260)로부터 상기 진동신호를 수신하고 상기 진동신호를 전기신호로 변환시킬 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(260)의 재료는 반도체 재료, 금속 재료, 금속 합금, 유기 재료, 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 탄화규소, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 재료는 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 금, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 합금은 구리-금속 합금, 구리-금 합금, 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 유기 재료는 폴리이미드, 파릴렌, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리카겔, 실리카, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(260)의 구조는 판상 구조, 기둥형 구조, 등일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(220)와 상기 프로세서(230)는 상기 제2 음향캐비티(250)내에 위치할 수 있다. 상기 제2 음향캐비티(250)는 진공캐비티일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(220)는 상기 제2 음향캐비티(250)내에 위치할 수 있으며, 이는 상기 음향전기변환부재(220)가 상기 제2 음향캐비티(250)내의 공기와 접촉하는 것을 방지하며, 따라서 상기 음향전기변환부재(220)의 음향-전기변환 과정의 상기 제2 음향캐비티(250) 내부의 공기진동의 영향을 해결하며, 즉, 상기 마이크로폰(200)의 큰 배경소음의 문제를 해결한다. 반면에, 상기 음향전기변환부재(220)는 상기 제2 음향캐비티(250)에 위치할 수 있으며, 이는 상기 진동 중 상기 음향전기변환부재(220)와 상기 제2 음향캐비티(250)의 내부 공기의 마찰을 방지할 수 있으며, 따라서 상기 제2 음향캐비티(250)의 내부의 공기댐핑을 감소시키고, 상기 마이크로폰(200)의 Q값을 향상시킨다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 음향캐비티(250)의 진공도는 100 Pa보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 음향캐비티(250)의 진공도는 10-6 Pa 내지 100 Pa일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 음향캐비티(250)의 진공도는 10-7 Pa 내지 100 Pa일 수 있다.
상기 음향전기변환부재에 대한 이해를 용이하게 하기 위해, 일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰의 음향전기변환부재는 스프링 질량 댐핑 시스템와 거의 동등할 수 있다. 상기 마이크로폰이 작동할 때, 상기 스프링 질량 댐핑 시스템은 여기원(이를테면 상기 진동픽업부의 진동)의 작용하에서 진동할 수 있다. 도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향전기변환부재의 스프링 질량 댐핑 시스템을 나타내는 개략도이다. 도3에 표시하는 바와 같이, 상기 스프링 질량 댐핑 시스템은 상기 미분 방정식(1)에 따라 움직일 수 있다.
상기 미분 방정식 (1) 을 풀면 정상상태하의 (2) 변위를 얻을 수 있다.
상기 변위와 상기 진폭 사이의 비율 
의 정규화는 방정식 (3)으로 표현할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 스프링 질량 댐핑 시스템의 변위공진곡선의 정규화를 나타내는 개략도이다. 상기 수평축은 상기 스프링 질량 댐핑 시스템의 실제 진동 주파수 대 고유 주파수의 비율일 수 있고, 상기 수직축은 상기 스프링 질량 댐핑 시스템의 정규화 변위일 수 있다. 도 4에서의 각 곡선은 상이한 파라미터를 가지는 상기 스프링 질량 댐핑 시스템의 변위 공진곡선일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰은 상기 음향전기변환부재와 상기 셸 구조 사이의 상대적 변위를 통해 전기신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 일렉트렛 마이크로폰은 변형된 진동막과 기판 사이의 거리의 변화에 근거하여 전기신호를 생성할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 외팔보 구조의 골전도 마이크로폰은 변형된 외팔보 구조에 의해 발생하는 역압전효과에 따라 전기신호를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 외팔보 구조 변형의 변위가 클 수록, 상기 마이크로폰에 의해 출력되는 전기신호가 클 수 있다. 도4에 표시하는 바와 같이, 상기 스프링 질량 댐핑 시스템의 실제 진동 주파수가 그 고유 주파수(예를 들면, 상기 스프링 질량 댐핑 시스템의 실제 진동 주파수 대 그의 고유 주파수의 비율(
)이1과 동등하거나 거의 동등한 경우)와 같거나 거의 같은 경우, 상기 스프링 질량 댐핑 시스템의 정규화 변위가 클 수록, 상기 변위 공진곡선내의 공진피크의 3dB 대역폭(여기에서 "공진 주파수 범위”로 이해할 수 있다)이 더 ?袖? 수 있다. 상기 방정식(3)에 의하면, 상기 스프링 질량 댐핑 시스템이 정규화한 변위가 클 수록, 상기 마이크로폰의 Q값이 더 클 수 있다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 5에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(500)은 셸 구조(510), 음향전기변환부재(520), 진동픽업부(522), 및 진동전송부(523)를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 셸 구조(510)는 상기 진동픽업부(522), 상기 진동전송부(523), 및 상기 음향전기변환부재(520)를 탑재하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 셸 구조(510)는 규칙적인 구조(이를테면 직육면체, 원기둥체, 절두체 등) 또는 기타 불규칙적인 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 셸 구조(510)는 공심구조일 수 있다. 상기 셸 구조(510)는 독립적으로 음향캐비티를 형성할 수 있다. 상기 진동픽업부(522), 상기 진동전송부(523), 및 상기 음향전기변환부재(520)는 상기 음향캐비티내에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 셸 구조(510)의 재료는 금속, 합금 재료, 또는 중합체 재료(이를테면 아크릴로니트릴-부타디엔-페닐공중합체, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 등), 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)의 둘레측은 상기 셸 구구조(510)의 측벽에 연결될 수 있고, 따라서 상기 셸 구조(510)에 의해 형성된 상기 음향캐비티를 제1 음향캐비티(530)와 제2 음향캐비티(540)를 포함하는 복수개의 캐비티로 분리한다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 음향캐비티(530)에 대응되는 상기 셸 구조(510)의 측벽에는 하나 이상의 홀부(들)(511)가 설치될 수 있다. 하나 이상의 홀부(들)(511)는 상기 제1 음향캐비티(530)에 위치하여 외부 소리신호를 상기 제1 음향캐비티(530)의 내부로 안내할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 외부 소리신호는 상기 홀부(들)(511)로부터 상기 마이크로폰(500)의 상기 제1 음향캐비티(530)에 진입하여 상기 제1 음향캐비티(530)내의 공기의 진동을 일으킨다. 상기 진동픽업부(522)는 상기 공기 진동신호를 픽업하고 상기 진동신호를 상기 음향전기변환부재(520)로 전송할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(520)는 상기 진동신호를 수신하고 상기 진동신호를 출력하는 전기신호로 변환시킬 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)는 위로부터 아래로 배치된 제1 진동픽업부(5221)와 제2 진동픽업부(5222)를 포함할 수 있다. 상기 제1 진동픽업부(5221)와 상기 제2 진동픽업부(5222)는 그들의 둘레측을 통해 상기 셸 구조(510)에 연결될 수 있다. 상기 제1 진동픽업부(5221)와 상기 제2 진동픽업부(5222)의 적어도 일부분은 상기 홀부(들)(511)를 통해 상기 마이크로폰(500)에 진입한 소리신호에 반응하여 진동을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)의 재료는 반도체 재료, 금속 재료, 금속 합금, 유기 재료, 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 탄화규소, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 재료는 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 금, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 합금은 구리-알루미늄 합금, 구리-금 합금, 티타늄 합금, 알루미늄 합금을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 유기 재료는 폴리이미드, 파릴렌, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리카겔, 실리카, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)의 구조는 판상 구조, 기둥형 구조, 등일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)는 탄성부와 고정부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 6에 표시하는 바와 같이, 상기 제1 진동픽업부(5221)는 제1 탄성부(52211)와 제1 고정부(52212)를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성부(52211)의 일단부는 상기 셸 구조(510)의 측벽에 연결될 수 있고, 상기 제1 탄성부(52211)의 다른 일단부는 상기 제1 고정부(52212)에 연결될 수 있으며, 따라서 상기 제1 탄성부(52211)는 상기 제1 고정부(52212)와 상기 셸 구조(510)의 내벽 사이에 연결될 수 있다. 상기 제2 진동픽업부(5222)는 제2 탄성부(52221)와 제2 고정부(52222)를 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성부(52221)의 일단부는 상기 셸 구조(510)의 측벽에 연결될 수 있고,, 상기 제2 탄성부(52221)의 다른 일단부는 상기 제2 고정부(52222)에 연결될 수 있으며, 따라서 상기 제2 탄성부(52221)는 상기 제2 고정부(52222)와 상기 셸 구조(510)의 내벽 사이에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동전송부(523)는 상기 제1 진동픽업부(5221)와 상기 제2 진동픽업부(5222) 사이에 위치할 수 있다. 상기 진동전송부(523)의 상면은 상기 제1 진동픽업부(5221)의 하면에 연결될 수 있다. 상기 진동전송부(523)의 하면은 상기 제2 진동픽업부(5222)의 상면에 연결될 수 있다. 구체적으로, 진공캐비티(550)는 상기 진동전송부(523), 상기 제1 진동픽업부(5221)의 제1 고정부(52212), 및 상기 제2 진동픽업부(5222)의 제2 고정부(52222) 사이에 형성될 수 있다. 상기 음향전기변환부재(520)는 상기 진공캐비티(550)내에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 음향전기변환부재(520)의 일단부는 상기 진동전송부(523)의 내벽에 연결될 수 있고, 상기 음향전기변환부재(520)의 다른 일단부는 상기 진공캐비티내(550)내에 현수될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)(이를테면 상기 제1 진동픽업부(5221)의 제1 탄성부(52211)와 상기 제2 진동픽업부(5222)의 제2 탄성부(52221))에 의해 픽업된 진동은 상기 진동전송부(523)를 통해 상기 음향전기변환부재(520)로 전송될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동전송부(523)의 재료는 반도체 재료, 금속 재료, 금속 합금, 유기 재료, 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동전송부(523)의 재료와 상기 진동픽업부(522)의 재료는 같거나 다를 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동전송부(523)와 상기 진동픽업부(522)는 일체로 형성된 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동전송부(523)와 상기 진동픽업부(522)는 상대적으로 독립된 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동전송부(523)는 규칙적인 구조(이를테면 관 구조, 고리형 구조, 사각형, 오각형, 등) 및/또는 불규칙적인 다각형 구조일 수 있다.
상기 음향전기변환부재(520)는 상기 진공캐비티(550)내에 배치될 수 있으며, 이는 상기 음향전기변환부재(520)와 상기 진공캐비티(550)내의 공기 사이의 접촉을 방지할 수 있으며, 상기 음향전기변환부재(520)의 진동과정에서 상기 진공캐비티(550)내의 공기진동의 영향을 해결할 수 있으며, 나아가서 상기 마이크로폰(500)의 큰 배경 소음의 문제를 해결한다. 반면에, 상기 음향전기변환부재(520)는 상기 진공캐비티(550)에 위치할 수 있으며, 이는 상기 음향전기변환부재(520)와 상기 진공캐비티(550) 내부의 공기 사이의 마찰을 방지할 수 있으며, 따라서 상기 진공캐비티(550) 내부의 공기댐핑을 감소시키고 상기 마이크로폰(500)의 Q값을 향상시킨다. 상기 마이크로폰(500)의 출력효과를 향상시키기 위해, 일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티(550)의 진공도는 100 Pa보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티내(550)의 진공도는 10-6 Pa 내지 100 Pa일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티내(550)의 진공도는 10-7 Pa 내지 100 Pa일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 고정부(52212)의 재료 및 상기 제2 고정부(52222)의 재료는 상기 제1 탄성부(52211)의 재료 및 상기 제2 탄성부(52212)의 재료와 다를 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)의 고정부의 강도는 상기 탄성부의 강도보다 클 수 있으며, 즉, 상기 제1 고정부(52212)의 강도는 상기 제1 탄성부(52211)의 강도보다 클 수 있고, 및/또는 상기 제2 고정부(52222)의 강도는 상기 제2 탄성부(52221)의 강도보다 클 수 있다. 상기 제1 탄성부(52211) 및/또는 상기 제2 탄성부(52221)는 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성하고 상기 진동신호를 상기 음향전기변환부재(520)에 전송할 수 있다. 상기 제1 고정부(52212)와 상기 제2 고정부(52222)는 상대적으로 큰 강도를 가지므로써, 상기 제1 고정부(52212), 상기 제2 고정부(52222), 및 상기 진동전송부(523) 사이에 형성된 상기 진공캐비티(550)가 상기 외부 기압의 효과의 영향을 받지 않도록 확보할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티(550)가 상기 외부 기압의 영향을 받지 않게 확보하기 위해, 상기 진동픽업부(522)의 상기 고정부(이를테면 상기 제1 고정부(52212)와 상기 제2 고정부(52222))의 영률은 60 GPa보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)의 상기 고정부(이를테면 상기 제1 고정부(52212), 상기 제2 고정부(52222))의 영률은 50 GPa보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(522)의 상기 고정부(이를테면 상기 제1 고정부(52212), 상기 제2 고정부(52222))의 영률은 40 GPa보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티가 상기 외부 기압의 영향을 받지 않도록 확보하기 위해, 상기 마이크로폰은 보강부재도 포함할 수 있다. 상기 보강부재는 상기 진공캐비티에 대응되는 상기 진동픽업부의 상면 또는 하면에 위치할 수 있으며, 따라서 상기 진공캐비티에 대응되는 상기 진동픽업부의 강도를 향상시킨다. 단지 예로써, 도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 7에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(500)은 보강부재(560)도 포함할 수 있다. 상기 보강부재(560)는 상기 진공캐비티(550)에 대응되는 상기 진동픽업부(522)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 보강부재(560)는 각각 상기 제1 진동픽업부(5221)의 하면과 상기 제2 진동픽업부(5222)의 상면에 위치할 수 있으며, 상기 보강부재(560)의 둘레측은 상기 진동전송부(523)의 내벽에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 보강부재(560)의 구조는 판상 구조, 기둥형 구조, 등일 수 있다. 상기 보강부재(560)의 구조는 상기 진동전송부(523)의 형상과 구조에 따라 적응되게 조절될 수 있다. 상기 보강부재(560)의 위치는 도 7에 표시하는 상기 진공캐비티(550)의 내부에 한정되지 않고 다른 위치에 위치할 수도 있다. 예를 들면, 상기 보강부재(560)는 상기 진공캐비티(550)의 외측에 위치할 수도 있다. 구체적으로, 상기 보강부재(560)는 상기 제1 진동픽업부(5221)의 상면과 상기 제2 진동픽업부(5222)의 하면에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 보강부재(560)는 동시에 상기 진공캐비티(550)의 내부와 외부에 위치할 수도 있다. 구체적으로, 상기 보강부재(560)는 상기 제1 진동픽업부(5221)의 상면과 상기 제2 진동픽업부(5222)의 상면에 위치할 수 있으며, 또는 상기 보강부재(560)는 상기 제1 진동픽업부(5221)의 상면과 상기 제2 진동픽업부(5222)의 하면에 위치할 수 있거나, 또는 상기 보강부재(560)는 상기 제1 진동픽업부(5221)의 하면과 상기 제2 진동픽업부(5222)의 하면에 위치할 수 있거나, 또는 상기 보강부재(560)는 상기 제1 진동픽업부(5221)의 하면과 상기 제2 진동픽업부(5222)의 상면에 위치할 수 있거나, 또는 상기 보강부재(560)는 상기 제1 진동픽업부(5221)의 상면과 하면 및 상기 제2 진동픽업부(5222)의 상면과 하면에 위치할 수 있다. 상기 보강부재(560)의 위치는 상술한 설명에 한정되지 않으며, 상기 진공캐비티가 상기 외부 기압의 영향을 받지 않도록 하는 상기 보강부재(560)의구성은 본 개시의 보호 범위내에 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티(550)가 상기 외부 기압의 영향을 받지 않도록 확보하기 위해, 상기 보강부재(560)의 강도는 상기 진동픽업부(522)의 강도보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 보강부재(560)의 영률은 60 GPa보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 보강부재(560)의 영률은 50 GPa보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 보강부재(560)의 영률은 40 GPa보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 보강부재(560)의 재료는 반도체 재료, 금속 재료, 금속 합금, 유기 재료, 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 탄화규소, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 재료는 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 금, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 합금은 구리-알루미늄 합금, 구리-금 합금, 타타늄 합금, 알루미늄 합금 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 유기 재료는 폴리이미드, 파릴렌, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리카겔, 실리카, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 진공캐비티(550)의 내부 기압은 상기 진공캐비티(550)의 외부 기압보다 훨씬 낮을 수 있다. 상기 보강부재(560)를 상기 진공캐비티(550)에 대응되는 상기 제1 진동픽업부(5221) 및/또는 상기 제2 진동픽업부(5222)에 설치하므로써, 상기 진공캐비티(550)가 상기 외부 기압의 영향을 받지 않도록 확보할 수 있다. 이는 상기 진공캐비티(550)에 대응되는 상기 제1 진동픽업부(5221)와 상기 제2 진동픽업부(5222)의 강도가 상기 보강부재(560)를 설치함으로써 향상된다고 이해할 수 있으며, 따라서 상기 진공캐비티(550)의 외부 기압과 내부 기압 사이의 차이의 작용하에서 상기 진공캐비티(550)에 대응되는 상기 진동픽업부(522)의 변형을 방지하며, 따라서 상기 마이크로폰(500)가 작동할 때 상기 진공캐비티(550)의 체적은 기본상 일정하게 유지되도록 확보한다. 따라서, 상기 진공캐비티(550)내의 상기 음향전기변환부재(520)는 정상적으로 작동하도록 확보될 수 있다. 상기 마이크로폰(500)(이를테면 상기 제1 진동픽업부(5221), 상기 제2 진동픽업부(5222), 상기 진동전송부(523), 및 상기 음향전기변환부재(520))의 각 부재의 제조 과정에서 밀봉장치는 필요한 진공도를 제공할 것이 요구되며, 따라서 상기 진공캐비티(550) 내부의 진공도는 요구되는 범위내에 있음에 유의해야 한다.
대안 실시예에서는, 상기 진동픽업부(522)는 상기 제1 진동픽업부(5221)만을 포함할 수 있으며, 상기 제1 진동픽업부(5221)는 그의 둘레측을 통해 상기 셸 구조(510)에 연결될 수 있음에 유의해야 한다. 상기 음향전기변환부재(520)는 상기 제1 진동픽업부(5221)에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 음향전기변환부재(520)는 상기 제1 진동픽업부(5221)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 음향전기변환부재(520)는 기타 구조(이를테면 상기 진동전송부(523))를 통해 상기 제1 진동픽업부재(5221)에 연결될 수 있다. 상기 제1 진동픽업부(5221)는 상기 홀부(들)(511)를 통해 상기 마이크로폰(500)에 진입한 소리신호에 반응하여 진동을 생성할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(520)는 상기 제1 진동픽업부(5221) 또는 상기 진동전송부(523)의 진동을 전기신호로 변환시킬 수 있다.
일부 실시예들에서는, 하나 이상의 음향전기변환부재들이 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 복수의 음향전기변환부재(520)는 상기 진동전송부(523)의 내벽에서 간격을 두고 분포될 수 있다. 여기서 상기 간격을 가지는 분포는 수평방향(도 5에 표시되는 A-A 방향에 수직) 또는 수직방향(도 5에 표시되는 A-A 방향)을 따라 분포됨에 유의해야 한다. 예를 들면, 상기 진동전송부(523)는 고리형 관 구조인 경우, 복수의 음향전기변환부재(520)는 상기 수직방향에서 간격을 두고 위로부터 아래로 분포될 수 있다. 도 8a는 도 5의 A-A 방향의 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다. 도 8a에 표시하는 바와 같이, 상기 복수의 음향전기변환부재(520)는 상기 진동전송부(523)의 내벽에서 간격을 두고 순차로 분포될 수 있으며, 상기 수평방향에 동일한 평면 또는 거의 평행하게 될 수 있다. 도 8b는 도 5의 상기 A-A 방향에 수직이 되는 방향의 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다. 도 8b에 표시하는 바와 같이, 상기 수평방향에서, 각 음향전기변환부재(520)의 고정단부는 고리형 상기 진동전송부(523)의 내벽에서 간격을 두고 분포될 수 있다. 상기 음향전기변환부재(520)의 고정단부와 상기 진동전송부(523)는 거의 수직될 수 있다. 상기 음향전기변환부재(520)의 다른 단부("자유단부"라고도 한다)는 상기 진동전송부(523)의 중심을 향해 연장되고 상기 진공캐비티(550)내에 현수될 수 있으며, 따라서 상기 음향전기변환부재(520)는 상기 수평방향에서 원형으로 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동전송부(523)가 다각형 관 구조(이를테면 삼각형, 오각형, 육각형, 등)일 때, 상기 복수의 음향전기변환부재(520)의 고정단부는 상기 수평방향에서 상기 진동전송부(523)의 각 측벽에서 간격을 가지고 분포될 수도 있다. 도 9a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 외팔보 구조의 분포를 나타내는 개략도이다. 도 9a에 표시하는 바와 같이, 상기 진동전송부(523)는 사각형 구조를 가질 수 있으며, 상기 복수의 음향전기변환부재(520)는 상기 진동전송부(523)의 4개의 측벽에서 교차적으로 분포될 수 있다. 도 9b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 외팔보 구조의 분포를 나타내는 개략도이다. 도 9b에 표시하는 바와 같이, 상기 진동전송부(523)는 육각형 구조를 가질 수 있고, 상기 복수의 음향전기변환부재(520)는 상기 진동전송부(523)의 6개의 측벽에서 교차적으로 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 복수의 음향전기변환부재(520)는 상기 진동전송부(523)의 내벽에서 간격을 두고 분포되어 상기 진공캐비티(550)의 공간 이용성을 향상시킬 수 있고, 따라서 상기 마이크로폰(500)의 전체 체적을 감소시킬 수 있다.
상기 수평방향 또는 상기 수직방향에서, 상기 복수의 음향전기변환부재(520)는 상기 진동전송부(523)의 전체 내벽에서 간격을 두고 분포되는 것에 한정되지 않음에 유의해야 한다. 상기 복수의 음향전기변환부재(520)는 상기 진동전송부(523)의 하나의 측벽 또는 일부분 측벽에 배치될 수 있으며, 또는 상기 복수의 음향전기변환부재(520)는 동일한 수평면에 있을 수 있다. 예를 들면, 상기 진동전송부(523)는 직육면체 구조를 가질 수 있으며, 상기 복수의 음향전기변환부재(520)는 동시에 상기 직육면체 구조의 하나의 측벽, 2개의 마주하거나 인접한 측벽, 또는 임의의 3개의 측벽에 배치될 수 있다. 상기 복수의 음향전기변환부재(520)의 분포는 상기 진공캐비티(550)의 수량 또는 크기에 따라 적응되게 조절될 수 있으며, 상술한 바에 한정되지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(520)는 외팔보 구조를 포함할 수 있다. 외팔보 구조의 일단부는 상기 진동전송부(523)의 내벽에 연결될 수 있고, 외팔보 구조의 다른 일단부는 상기 진공캐비티(550)내에 현수될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 외팔보 구조는 제1 전극층, 압전층, 제2 전극층, 탄성층, 및 기지층을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 및 상기 제2 전극층은 위로부터 아래로 배치될 수 있다. 상기 탄성층은 상기 제1 전극층의 상면 또는 상기 제2 전극층의 하면에 위치할 수 있다. 상기 기지층은 상기 제2 탄성층의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 외부 소리신호는 상기 홀부(들)(511)를 통해 상기 마이크로폰(500)의 상기 제1 음향캐비티(530)에 진입할 수 있으며 상기 제1 음향캐비티(530)내의 공기 진동을 생성시킨다. 상기 진동픽업부(522)(이를테면 상기 제1 탄성부(52211))는 진동신호를 픽업하고 상기 진동신호를 상기 진동전송부(523)를 통해 상기 음향전기변환부재(520)(이를테면 상기 외팔보 구조)에 전송할 수 있으며, 따라서 상기 외팔보 구조내의 탄성층은 상기 진동신호의 작용하에서 변형된다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층은 상기 탄성층의 변형에 따라 전기신호를 생성할 수 있다. 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 전기신호를 수집할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층은 상기 탄성층의 변형응력에 반응하여 상기 압전효과에 따라 전압(전위차)을 생성할 수 있으며, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 전압(전기신호)을 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 외팔보 구조는 적어도 하나의 탄성층, 전극층, 및 압전층도 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 전극층의 표면에 위치할 수 있고, 상기 전극층은 상기 압전층의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극층은 제1 전극과 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 각각 제1 빗모양 구조와 제2 빗모양 구조로 구부러질 수 있다. 상기 제1 빗모양 구조와 상기 제2 빗모양 구조는 복수의 빗살 구조를 포함할 수 있다. 상기 제1 빗모양 구조의 인접한 빗살 구조 사이에는 일정한 거리가 있을 수 있고, 상기 제2 빗모양 구조의 인접한 빗살 구조 사이에는 일정한 거리가 있을 수 있으며, 상기 거리는 같거나 다를 수 있다. 상기 제1 빗모양 구조와 상기 제2 빗모양 구조는 결합하여 상기 전극층을 구성할 수 있다. 또한, 상기 제1 빗모양 구조의 빗살 구조는 상기 제2 빗모양 구조의 틈 내부로 연장될 수 있고, 상기 제2 빗모양 구조의 빗살 구조는 상기 제1 빗모양 구조의 틈 내부로 연장될 수 있고, 따라서 서로 결합되어 상기 전극층을 형성한다. 상기 제1 빗모양 구조와 상기 제2 빗모양 구조는 서로 결합될 수 있으며, 따라서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 빽빽하게 배치될 수 있으나 서로 교차되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 빗모양 구조와 상기 제2 빗모양 구조는 상기 외팔보(이를테면 상기 고정단부로부터 자유단부로의 방향)의 길이방향을 따라 연장될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 탄성층은 하나 이상의 반도체 재료에 의해 지지되는 필름모양 구조 또는 블록모양 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료(들)는 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 질화갈륨, 산화아연, 탄화규소, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 재료는 압전 결정 재료 및 압전 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 상기 압전 결정 재료는 압전 단결정이다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전 결정 재료는 수정, 섬아연석, 방붕석, 전기석, 홍아연광, 갈륨 비소, 티탄산바륨 및 그의 파생구조 결정, KH2PO4 (인산이수소칼륨 결정), NaKC4H4O6·4H2O (세녜트염), 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 압전 세라믹 재료 일종의 고상반응 및 상이한 재료분말의 소결에 의해 얻어지는 미세입자의 불규칙적인 집합에 의해 형성되는 압전 다결정체이다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전 세라믹 재료는 티탄산바륨(BT), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 니오브산 바륨 리튬 연(PBLN), 티탄산 수정 연(PT), 질화알루미늄(AIN), 산화아연(ZnO), 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 같은 압전 폴리머 재료일 수도 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 전도성 재료 구조일 수 있다. 예시적인 전도성 재료는 금속, 합금 재료, 산화금속 재료, 그래핀, 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속과 합금 재료는니켈, 철, 납, 백금, 티타늄, 구리, 몰리브덴, 아연, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 합금 재료는 구리-아연 합금, 구리-주석 합금, 구리-니켈-실리콘 합금, 구리-크롬 합금, 구리-은 합금, 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 산화금속 재료는 이산화 루테늄(IV)(RuO2), 이산화망간(MnO2), 이산화납(PbO2), 산화니켈(II)(NiO), 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 외팔보 구조는 도선결합 전극층(이를테면 패드층)도 포함할 수 있다. 상기 도선결합 전극층은 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층에 위치할 수 있으며, 외부 도선결합의 수단(이를테면 금선, 알루미늄선, 등)에 의하여 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 외부 회로에 연결하며, 따라서 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이의 전압신호를 백엔드처리회로로 인출할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 도선결합 전극층의 재료는 구리박, 티타늄, 구리, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 도선결합 전극층의 재료와 상기 제1 전극층(또는 상기 제2 전극층)의 재료는 같을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 도선결합 전극층의 재료와 상기 제1 전극층(또는 상기 제2 전극층)의 재료는 다를 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 외팔보 구조의 파라미터(이를테면, 상기 외팔보 구조의 길이, 폭, 높이, 재료, 등)를 설정함으로써, 상이한 외팔보 구조는 각각 상이한 공진 주파수를 가질 수 있으며, 따라서 상기 진동전송부(523)의 진동신호에 대해 상이한 주파수 응답을 발생한다. 예를 들면, 외팔보 구조의 상이한 길이를 설정함으로써, 상이한 길이의 상기 외팔보 구조는 상이한 공진 주파수를 가질 수 있다. 상이한 상기 외팔보 구조에 대응되는 복수의 공진 주파수는 100 Hz 내지 12000 Hz의 범위내에 있을 수 있다. 상기 외팔보 구조가 그의 공진 주파수의 부근의 진동에 민감하기 때문에, 상기 외팔보 구조가 상기 진동신호에 대한 주파수 선택성 특성을 가진다고 인정할 수 있으며, 즉, 상기 외팔보 구조는 주로 그의 공진 주파수 부근의 서브대역 진동신호를 전기신호로 변환시킬 수 있다. 그러므로, 일부 실시예들에서는, 상이한 외팔보 구조는 상이한 길이를 설정함으로써 상이한 공진 주파수를 가질 수 있으며, 따라서 서브대역은 각 공진 주파수 부근에 형성된다. 예를 들면, 11개의 서브대역은 복수의 외팔보 구조를 통해 사람의 음성의 주파수 범위내에 설정될 수 있다. 상기 11개의 서브대역에 대응되는 상기 외팔보 구조의 공진 주파수는 각각 500 Hz 내지 700 Hz, 700 Hz 내지 1000 Hz, 1000 Hz 내지 1300 Hz, 1300 Hz 내지 1700 Hz, 1700 Hz 내지 2200 Hz, 2200 Hz 내지 3000 Hz, 3000 Hz 내지 3800 Hz, 3800 Hz 내지 4700 Hz, 4700 Hz 내지 5700 Hz, 5700 Hz 내지 7000 Hz, 및 7000 Hz 내지 12000 Hz에 위치할 수 있다. 상기 외팔보 구조를 통해 사람의 음성의 주파수 범위내에 설정된 서브대역의 수량은 마이크로폰(500)의 응용환경에서 조절될 수 있으며, 여기의 기재에 한정되지 않음에 유의해야 한다.
도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 10에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(1000)은 셸 구조(1010), 음향전기변환부재(1020), 진동픽업부(1022), 및 진동전송부(1023)를 포함할 수 있다. 도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1000)은 도 5 및 도 6에 표시하는 상기 마이크로폰(500)과 같거나 유사할 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰(1000)의 상기 셸 구조(1010)는 상기 마이크로폰(500)의 상기 셸 구조(510)와 같거나 유사할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 마이크로폰(1000)의 제1 음향캐비티(1030), 제2 음향캐비티(1040), 및 진공캐비티(1050)는 각각 상기 마이크로폰(500)의 상기 제1 음향캐비티(530), 상기 제2 음향캐비티(540), 및 상기 진공캐비티(550)와 같거나 유사할 수 있다. 또 다른 예로써, 상기 마이크로폰(1000)의 제1 진동픽업부(1022)(이를테면 탄성부(102211), 제1 고정부(102212)와 같은 제1 진동픽업부(10221), 및 제2 탄성부(102221), 제2 고정부(102222)와 같은 제2 진동픽업부(10222))는 상기 마이크로폰(500)의 상기 진동픽업부(522)(이를테면, 상기 제1 탄성부(52211), 상기 제1 고정부(52212)와 같은 상기 제1 진동픽업부(5221), 상기 제2 탄성부(52221), 상기 제2 고정부(52222)와 같은 상기 제2 진동픽업부(5222))와 같거나 유사할 수 있다. 상기 마이크로폰(1000)의 더 많은 부분(이를테면 홀부(들)(1011), 상기 진동전송부(1023), 등)은 도 5와 도 6 및 그 관련 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1000)과 도 5에 표시하는 상기 마이크로폰(500) 사이의 주요 차이점은 상기 마이크로폰(1000)의 상기 음향전기변환부재(1020)는 제1 외팔보 구조(10211)와 제2 외팔보 구조(10212)를 포함할 수 있는 것이다. 여기서 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)는 2개의 전극판으로 간주할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(1020)에 대응되는 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)의 고정단부는 상기 진동전송부(1023)의 내벽에 연결될 수 있고, 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)의 다른 하나의 단부("자유단부”라고도 한다)는 상기 진공캐비티내(1050)에 현수될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)는 서로 반대편에 배치될 수 있으며, 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)는 상대구역을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)는 수직으로 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 상대구역은 상기 제1 외팔보 구조(10211)의 하면과 상기 제2 외팔보 구조(10212)의 상면과 마주하는 구역이라고 이해할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)는 제1 틈(d1)을 가질 수 있다. 상기 진동전송부(1023)으로부터 진동신호를 수신한 후, 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)는 그들의 진동방향(예를 들면, 상기 제1 틈(d1)의 연장방향)에서 상이한 정도의 변형을 생성할 수 있으며, 따라서 상기 제1 틈(d1)이 변한다. 상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)는 상기 제1 틈(d1)의 변화에 근거하여 상기 수신한 상기 진동전송부(1023)의 진동신호를 전기신호로 변환할 수 있다.
상기 제1 외팔보 구조(10211)와 상기 제2 외팔보 구조(10212)가 상기 진동방향에서 상이한 정도의 변형을 발생하게 하기 위해, 일부 실시예들에서는, 상기 제1 외팔보 구조(10211)의 강도와 상기 제2 외팔보 구조(10212)의 강도는 다를 수 있다. 상기 진동전송부(1023)의 진동신호의 작용하에서, 작은 강도를 가지는 외팔보 구조는 일정한 정도의 변형을 생성하고, 높은 강도를 가지는 외팔보 구조는 변형을 생성하지 않거나 낮은 강도를 구비하는 외팔보 구조에 의해 생성되는 변형보다 작은 정도의 변형을 생성한다고 대략 할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(1000)이 작동하는 상태인 경우, 낮은 강도를 구비하는 외팔보 구조(이를테면 상기 제2 외팔보 구조(10212))는 상기 진동전송부(1023)의 진동에 반응하여 변형하고, 높은 강도를 구비하는 외팔보 구조(이를테면 상기 제1 외팔보 구조(10211))는 변형하지 않고 상기 진동전송유닛(1023)과 함께 진동할 수 있으며 따라서 상기 제1 틈(d1)이 변한다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(1020)에서 낮은 강도를 구비하는 외팔보 구조의 공진 주파수는 상기 사람 귀가 듣는 주파수 범위(이를테면, 12000 Hz이내)내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(1020)에서 높은 강도를 구비하는 외팔보 구조의 상기 공진 주파수는 상기 사람 귀에 민감한 주파수 범위내(이를테면, 12000 Hz보다 높다)일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(1020)에서 상기 제1 외팔보 구조(10211)(또는 상기 제2 외팔보 구조(10212))의 강도는 상기 제1 외팔보 구조(10211)(또는 상기 제2 외팔보 구조(10212))의 재료, 길이, 폭, 또는 두께를 조절함으로써 달성할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상이한 공진 주파수에 대응되는 상이한 주파수 응답은 상기 음향전기변환부재(1020)에 대응되는 각 조의 외팔보 구조의 파라미터(이를테면 상기 외팔보 구조의 재료, 두께, 길이, 폭, 등)를 조절함으로써 얻을 수 있다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 주파수 응답곡선을 나타내는 개략도이다. 도 11에 표시하는 바와 같이, 상기 수평축은 주파수이고, 단위는 Hz이며, 상기 수직축은 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 소리신호에 반응하는 주파수이고, 단위는 dB이다. 여기서 상기 마이크로폰은 상기 마이크로폰(500), 상기 마이크로폰(1000), 상기 마이크로폰(1200), 상기 마이크로폰(1300), 상기 마이크로폰(1500), 상기 마이크로폰(1600), 상기 마이크로폰(1700), 상기 마이크로폰(2000), 상기 마이크로폰(2100), 상기 마이크로폰(2200), 등일 수 있다. 도 11에서 점선은 상기 마이크로폰의 각 음향전기변환부재의 상응한 주파수 응답곡선일 수 있다. 도 11에서의 상기 주파수 응답곡선에 의하면, 각 음향전기변환부재는 각각 자체의 공진 주파수(이를테면, 주파수 응답곡선(1120)의 공진 주파수는 약 350 Hz이고, 주파수 응답곡선(1130)의 공진 주파수는 약 1500 Hz이다)를 가질 수 있다. 상기 외부 소리신호가 상기 마이크로폰에 전송될 때, 상이한 음향전기변환부재는 그 자체의 공진 주파수에 가까운 진동신호에 더 민감할 수 있다. 그러므로, 각 음향전기변환부재에 의해 출력되는 전기신호는 주로 그의 공진 주파수에 대응되는 서브대역 신호를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 각 음향전기변환부재의 공진피크에서의 출력은 그 자체의 평탄한 구역의 출력보다 훨씬 클 수 있다. 각 음향전기변환부재의 주파수 응답곡선에서의 공진피크 부근의 주파수대역을 선택함으로써, 상기 소리신호에 대응되는 전체 대역의 신호의 서브대역 주파수 분할이 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 높은 신호 대 소음 비율을 구비하는 마이크로폰의 평탄한 주파수 응답곡선(1110)은 도 11에서의 주파수 응답곡선을 융합함으로써 얻을 수 있다. 그리고, 상이한 음향전기변환부재들(이를테면 상기 외팔보 구조들)을 설치함으로써 상이한 주파수 범위내의 공진 피크가 추가될 수 있으며, 이는 복수의 공진 피크 부근의 상기 마이크로폰의 민감도를 향상시키고, 나아가서 전체 광대역에서 상기 마이크로폰의 민감도를 향상시킨다.
진동신호의 필터링과 주파수대역 분할은 복수의 음향전기변환부재를 상기 마이크로폰에 설치하고, 상이한 공진 주파수를 가지는 음향전기변환부재들(이를테면, 상기 외팔보 구조들)의 특성들을 이용함으로써 달성될 수 있으며, 상기 마이크로폰에서의 필터링회로의 복잡성에 의해 발생하는 신호의 왜곡과 소음의 유입 및 소프트웨어의 알고리즘의 높은 계산자원의 점용을 방지하고, 나아가서 상기 마이크로폰의 복잡성과 생산비용을 감소시킨다.
도 12는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰을 나타내는 개략도이다. 도 12에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(1200)은 셸 구조(1210), 음향전기변환부재(1220), 진동전송부(1223), 및 진동픽업부(1222)를 포함할 수 있다. 도 12에 표시하는 상기 마이크로폰(1200)은 도 5 및 도 6에서의 상기 마이크로폰(500)과 같거나 유사할 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰(1200)의 셸 구조(1210)는 상기 마이크로폰(500)의 셸 구조(510)와 같거나 유사할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 마이크로폰(1200)의 제1 음향캐비티(1230), 제2 음향캐비티(1240), 및 진공캐비티(1250)는 각각 상기 마이크로폰(500)의 상기 제1 음향캐비티(530), 상기 제2 음향캐비티(540), 및 상기 진공캐비티(550)와 같거나 유사할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 마이크로폰(1200)의 상기 진동픽업부(1222)(이를테면, 제1 탄성부(122211), 제1 고정부(122212)와 같은 제1 진동픽업부(12221), 및 제2 탄성부(122221), 제2 고정부(122222)와 같은 제2 진동픽업부(12222))는 상기 마이크로폰(500)의 상기 진동픽업부(522)(이를테면, 상기 제1 탄성부(52211), 상기 제1 고정부(52212)와 같은 상기 제1 진동픽업부(5221), 및 상기 제2 탄성부(52221), 상기 제2 고정부(52222)와 같은 상기 제2 진동픽업부(5222))와 같거나 유사할 수 있다. 상기 마이크로폰(1200)의 더 많은 구조(이를테면 상기 홀부(들)(1211), 상기 진동전송부(1223), 상기 음향전기변환부재(1220), 등)에 관하여, 도 5 와 도 6 및 관련 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 도 12에 표시하는 상기 마이크로폰(1200)과 도 5에 표시하는 상기 마이크로폰(500) 사이의 주요 차이점은 상기 마이크로폰(1200)은 하나 이상의 필름 구조(1260)도 포함할 수 있는 것일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조(들)(1260)는 상기 음향전기변환부재(1220)의 상면 및/또는 하면에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 필름 구조(들)(1260)는 단층 필름 구조일 수 있고, 상기 필름 구조(들)(1260)는 상기 음향전기변환부재(1220)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 필름 구조(들)(1260)는 이중층 필름일 수 있다. 상기 필름 구조(들)(1260)는 상기 음향전기변환부재(1220)의 상면에 위치하는 제1 필름 구조와 상기 음향전기변환부재(1220)의 하면에 위치하는 제2 필름 구조를 포함할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(1220)의 공진 주파수는 상기 음향전기변환부재(1220)의 표면에 상기 필름 구조(1260)를 설치함으로써 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(1220)의 공진 주파수는 상기 필름 구조(들)(1260)의 재료, 크기(예를 들면 길이, 넓이), 두께, 등을 조절하는 영향을 받을 수 있다. 한편으로는, 상기 필름 구조(들)(1260) 및 상기 음향전기변환부재(1220)(이를테면 외팔보 구조)의 파라미터 정보(이를테면 상기 재료, 크기, 두께, 등)가 조절될 수 있으며, 따라서 음향전기변환부재(1220)는 요구하는 주파수 범위내에서 공진을 일으킬 수 있다. 반면에, 상기 필름 구조(1260)는 상기 음향전기변환부재(1220)의 표면에 설치될 수 있으며, 따라서 과부하의 조건하에서 상기 마이크로폰(1200)에 의해 상기 음향전기변환부재(1220)에 손상을 주는 것을 방지하고, 따라서 상기 마이크로폰(1200)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조(들)(1260)는 상기 음향전기변환부재(1220)의 상면 및/또는 하면을 전부 또는 부분적으로 커버할 수 있다. 예를 들면, 각 음향전기변환부재(1220)의 상면 또는 하면은 상응한 필름 구조(1260)에 의해 커버될 수 있으며, 상기 필름 구조(1260)는 상기 상응한 음향전기변환부재(1220)의 상면 또는 하면을 전부 커버할 수 있거나, 또는 상기 필름 구조(1260)는 상기 상응한 음향전기변환부재(1220)의 상면 또는 하면을 부분적으로 커버할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 수평방향에서, 복수의 음향전기변환부재(1220)가 동시에 동일한 수평면에 위치하는 경우, 하나의 필름 구조(1260)가 동시에 동일한 수평면에서 상기 복수의 음향전기변환부재(1220)의 상면 또는 하면의 전부를 커버할 수 있다. 예를 들면, 여기서 상기 필름 구조(1260)는 그의 둘레측을 통해 상기 진동전송부(1223)의 내벽에 연결될 수 있으며, 따라서 상기 진공캐비티(1250)를 2개의 서로 독립된 진공캐비티로 분리할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 필름 구조(1260)의 형상은 상기 진동전송부(1223)의 횡단면 형상과 같을 수 있다. 상기 필름 구조(1260)는 둘레측을 통해 상기 진동전송부(1223)의 내벽에 연결될 수 있고, 상기 필름 구조(1260)의 중심에는 홀부(도 12에 미도시)를 포함할 수 있다. 상기 필름 구조(1260)는 동시에 동일한 수평면에서 상기 복수의 음향전기변환부재(1220)의 상면 또는 하면을 부분적으로 커버할 수 있으며, 따라서 상기 진공캐비티(1250)는 상기 필름 구조(1260)에 의해 상하 연통되는 2개의 진공캐비티로 분리될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조(1260) 의 재료는 반도체 재료, 금속 재료, 금속 합금, 유기 재료, 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 탄화규소, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 재료는 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 금, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 합금은 구리-알루미늄 합금, 구리 합금, 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 유기 재료는 폴리이미드, 파릴렌, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리카겔, 실리카, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 13에 표시하는 상기 마이크로폰(1300)은 도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1000)과 같거나 유사할 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰(1300)의 제1 음향캐비티(1330), 제2 음향캐비티(1340), 및 진공캐비티(1350)는 각각 상기 마이크로폰(1000)의 상기 제1 음향캐비티(1030), 상기 제2 음향캐비티(1040), 및 상기 진공캐비티(1050)와 같거나 유사할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 마이크로폰(1300)의 진동픽업부(1322)(이를테면, 제1 탄성부(132211), 제1 고정부(132212)와 같은 제1 진동픽업부(13221), 및 제2 탄성부(132221), 제2 고정부(132222)과 같은 제2 진동픽업부(13222))는 상기 마이크로폰(1000)의 상기 진동픽업부(1022)(이를테면, 상기 제1 탄성부(102211), 상기 제1 고정부(102212)와 같은 상기 제1 진동픽업부(10221), 및 상기 제2 탄성부(102221), 상기 제2 고정부(102222)와 같은 상기 제2 진동픽업부(10222))와 같거나 유사할 수 있다. 상기 마이크로폰(1300)(이를테면 셸 구조(1310), 홀부(1311), 진동전송부(1323), 음향전기변환부재(1320), 등)의 더 많은 구조에 관하여는, 도 10 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 도 13에 표시하는 상기 마이크로폰(1300)과 도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1200) 사이의 주요 차이점은 상기 마이크로폰(1300)은 하나 이상의 필름 구조(1360)도 포함할 수 있는 것일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조(들)(1360)는 상기 음향전기변환부재(1320)의 낮은 강도를 가지는 외팔보 구조(이를테면 제2 외팔보 구조(13212))의 상면 및/또는 하면에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 필름 구조(들)(1360)는 단층 필름 구조일 수 있고, 상기 필름 구조(들)(1360)는 상기 제2 외팔보 구조(13212)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 필름 구조(1360)는 이중층 필름일 수 있고, 상기 필름 구조(1360)는 상기 제2 외팔보 구조(13212)의 상면에 제1 필름 구조를 포함하고 상기 제2 외팔보 구조(13212)의 하면에 제2 필름 구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조(들)(1360)는 전부 또는 부분적으로 상기 제2 외팔보 구조(13212)의 상면 및/또는 하면를 커버할 수 있다. 예를 들면, 각 제2 외팔보 구조(13212)의 상면 또는 하면은 상응한 필름 구조(1360)에 의해 커버될 수 있으며, 상기 필름 구조(1360)는 상기 상응한 제2 외팔보 구조(13212)의 상면 또는 하면의 전체를 커버하거나, 또는 상기 필름 구조(1360)가 상기 상응한 제2 외팔보 구조(13212)의 상면 또는 하면을 부분적으로 커버할 수 있다. 상기 필름 구조(들)(1360)가 상기 제2 외팔보 구조(13212)의 상면과 하면을 전부 또는 부분적으로 커버하는데 관한 더 많은 정보는 도 12 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조(들)(1360)는 상기 음향전기변환부재(1320)의 높은 강도를 가지는 외팔보 구조(이를테면 제1 외팔보 구조(13211))의 상면 및/또는 상기 하면에 위치할 수도 있다. 상기 필름 구조(1360)가 상기 제1 외팔보 구조(13211)의 상면 및/또는 하면에 위치하는 방식은 상기 필름 구조(1360)가 상기 제2 외팔보 구조(13212)의 상면 및/또는 하면에 위치하는 방식과 유사할 수 있으며, 여기서 중복하여 설명하지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조(들)(1360)는 상기 음향전기변환부재(1320)의 약한 강도의 외팔보 구조(이를테면 상기 제2 외팔보 구조(13212)) 및 높은 강도의 외팔보 구조(이를테면 상기 제1 외팔보 구조(13211))의 상면 및/또는 하면에 동시에 위치할 수도 있다. 예를 들면, 도 14는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 14에 표시하는 바와 같이, 상기 필름 구조(들)(1360)는 상기 제1 외팔보 구조(13211)의 상면과 상기 제2 외팔보 구조(13212)의 하면에 동시에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조(들)(1360)는 높은 강도의 상기 외팔보 구조(이를테면 상기 제1 외팔보 구조(13211))의 상면 및/또는 하면에 설치될 수 있으며, 따라서 높은 강도의 상기 외팔보 구조는 상기 진동전송부(1323)에 상대적으로 변형되지 않을 수 있으며, 상기 마이크로폰(1300)의 민감도가 향상될 수 있다.
도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1000), 도 12에 표시하는 상기 마이크로폰(1200), 및 도 13과 도 14에 표시하는 상기 마이크로폰(1300)에서의 상응한 진동픽업부는 상이한 강도를 구비하는 고정부와 탄성부를 설치함으로써 상기 진공캐비티의 안정성을 확보하는데 한정되지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티의 안정성은 상기 진공캐비티에 대응되는 상기 진동픽업부에 보강부재를 설치함으로써 확보될 수도 있으며, 보강부재에 관한 설명은 도 7 및 그 관련 설명을 참조할 수 있으며, 여기서는 중복하지 않는다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 15에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(1500)은 셸 구조(1510), 음향전기변환부재(1520), 진동픽업부(1522), 및 진동전송부(1523)를 포함할 수 있다. 도 15에 표시하는 상기 마이크로폰(1500)은 도 5에 표시하는 상기 마이크로폰(500)과 같거나 유사할 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰(1500)의 상기 제1 음향캐비티(1530), 상기 제2 음향캐비티(1540), 및 상기 진공캐비티(1550)는 각각 상기 마이크로폰(500)의 상기 제1 음향캐비티(530), 상기 제2 음향캐비티(540), 및 상기 진공캐비티(550)와 같거나 유사할 수 있다. 상기 마이크로폰(1500)의 더 많은 구조(이를테면 상기 셸 구조(1510), 홀부(1511), 상기 진동전송부(1523), 상기 음향전기변환부재(1520), 등)에 관하여는, 도 5 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 도 15에 표시하는 상기 마이크로폰(1500)과 도 5에 표시하는 상기 마이크로폰(500)의 주요 차이점은 상기 진동픽업부(1522)일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(1522)는 제1 진동픽업부(15221), 제2 진동픽업부(15222) , 및 제3 진동픽업부(15223)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부(15221)와 상기 제2 진동픽업부(15222)는 상기 진동전송부(1523)에 관하여 서로 반대측에 설치될 수 있으며, 따라서 상기 진동전송부(1523)는 상기 제1 진동픽업부(15221)와 상기 제2 진동픽업부(15222) 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 진동픽업부(15221)의 하면은 상기 진동전송부(1523)의 상면에 연결될 수 있고, 상기 제2 진동픽업부(15222)의 상면은 상기 진동전송부(1523)의 하면에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부(15221), 상기 제2 진동픽업부(15222), 및 상기 진동전송부(1523)는 진공캐비티(1550)를 형성할 수 있고, 상기 음향전기변환부재(1520)는 상기 진공캐비티(1550)에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 진동픽업부(15223)는 상기 진동전송부(1523)와 상기 셸 구조(1510)의 내벽 사이에 연결될 수 있다. 상기 마이크로폰(1500)이 작동할 때, 상기 소리신호는 상기 홀부(들)(1511)를 통해 상기 제1 음향캐비티(1530)에 진입하고 상기 진동픽업부(1522)에 작용하여 상기 제3 진동픽업부(15223)의 진동을 생성시킬 수 있다. 상기 제3 진동픽업부(15223)는 상기 진동을 상기 진동전송부(1523)를 통해 상기 음향전기변환부재(1520)에 전송시킬 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제3 진동픽업부(15223)은 하나 이상의 필름 구조를 포함할 수 있다. 상기 필름 구조는 상기 진동전송부(1523) 및 상기 셸 구조(1510)에 적응될 수 있다. 예를 들면, 상기 셸 구조(1510)와 상기 진동전송부(1523)의 양자가 모두 원기둥체 구조인 경우, 상기 제3 진동픽업부(15223)는 고리형 필름 구조일 수 있다. 상기 고리형 필름 구조의 둘레측의 외벽은 상기 셸 구조(1510)에 연결될 수 있다. 상기 고리형 필름 구조의 둘레측의 내벽은 상기 진동전송부(1523)에 연결될 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 셸 구조(1510)가 원기둥체 구조이고 상기 진동전송부(1523)가 직육면체 구조인 경우, 상기 제3 진동픽업부(15223)는 중심에 직사각형 홀을 구비하는 원형 필름 구조일 수 있다. 상기 필름 구조의 외벽은 상기 셸 구조(1510)에 연결될 수 있다. 상기 필름 구조의 내벽은 상기 진동전송부(1523)에 연결될 수 있다. 상기 제3 진동픽업부(15223)의 형상은 상기 전술한 고리형 및 직사각형에 한정되지 않을 수 있고, 규칙적인 형상(이를테면, 오각형, 육각형) 및 또는 불규칙적인 기타 형상을 구비하는 필름 구조일 수 있음에 유의해야 한다. 상기 제3 진동픽업부(15223)의 형상과 구조는 상기 셸 구조(1510)와 상기 진동전송부(1523)의 형상에 따라 적응되게 조절될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제3 진동픽업부(15223)의 재료는 반도체 재료, 금속 재료, 금속 합금, 유기 재료, 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 탄화규소, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 재료는 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 금, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 합금은 구리-알루미늄 합금, 구리-금 합금, 티타늄 합금, 알루미늄 합금을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 유기 재료는 폴리이미드, 파릴렌, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리카겔, 실리카, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부(15221)와 상기 제2 진동픽업부(15222)의 재료는 상기 제3 진동픽업부(15223)의 재료와 다를 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부(15221)의 강도와 상기 제2 진동픽업부(15222)의 강도는 상기 제3 진동픽업부(15223)의 강도보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 진동픽업부(15223)는 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성하고 상기 진동신호를 상기 음향전기변환부재(1520)에 전송할 수 있다. 상기 제1 진동픽업부(15221)와 상기 제2 진동픽업부(15222)는 높은 강도를 가져 상기 제1 진동픽업부(15221), 상기 제2 진동픽업부(15222), 및 상기 진동전송부(1523)로 형성된 상기 진공캐비티(1550)는 상기 외부 기압의 영향을 받지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티(1550)가 상기 외부 기압의 영향을 받지 않도록 확보하기 위해, 상기 제1 진동픽업부(15221)의 영률과 상기 제2 진동픽업부(15222)의 영률은 60 GPa보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부(15221)의 영률과 상기 제2 진동픽업부(15222)의 영률은 50 GPa보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부(15221)의 영률과 상기 제2 진동픽업부(15222)의 영률은 40 GPa보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진공캐비티(1550)가 상기 외부 기압의 영향을 받지 않도록 확보하기 위해, 상기 마이크로폰(1500)은 보강부재(미도시)도 포함할 수 있으며, 상기 보강부재는 상기 진공캐비티(1550)에 대응되는 상기 진동픽업부(1522)(이를테면 상기 제1 진동픽업부(15221)와 상기 제2 진동픽업부(15222))의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 보강부재는 각각 상기 제1 진동픽업부(15221)의 하면과 상기 제2 진동픽업부(15222)의 상면에 위치할 수 있다. 상기 보강부재의 둘레측은 상기 진동전송부(1523)의 내벽에 연결될 수 있다. 상기 보강부재의 구조, 위치, 재료, 등의 상세한 내용에 관하여, 도 7 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다. 그리고, 상기 보강부재는 본 개시의 기타 실시예들, 예를 들면, 도 16에 표시하는 상기 마이크로폰(1600), 도 17에 표시하는 상기 마이크로폰(1700), 도 20에 표시하는 상기 마이크로폰(2000), 도 21에 표시하는 상기 마이크로폰(2100), 및 도 22에 표시하 는상기 마이크로폰(2200)에 이용될 수도 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(1500)은 상기 음향전기변환부재(1520)의 상면 및/또는 하면에 위치하는 적어도 하나의 필름 구조(미도시)도 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 필름 구조의 세부사항에 관하여는 도 12 및 그 관련 설명을 참조할 수 있으며, 여기서는 중복하지 않는다.
도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 16에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(1600)은 셸 구조(1610), 음향전기변환부재(1620), 진동픽업부(1622), 및 진동전송부(1623)를 포함할 수 있다. 도 16에 표시하는 상기 마이크로폰(1600)은 도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1000)과 같거나 유사할 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰(1600)의 제1 음향캐비티(1630), 제2 음향캐비티(1640), 및 진공캐비티(1650)는 각각 상기 마이크로폰(1000)의 상기 제1 음향캐비티(1030), 상기 제2 음향캐비티(1040), 및 상기 진공캐비티(1050)와 같거나 유사할 수 있다. 상기 마이크로폰(1600)(이를테면 상기 셸 구조(1610), 홀부(1611), 상기 진동전송부(1623), 상기 음향전기변환부재(1620), 등)의 더 많은 구조에 관하여는, 도 10 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 도 16에 표시하는 상기 마이크로폰(1600)과 도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1000)의 차이점은 상기 진동픽업부(1622)일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동픽업부(1622)는 제1 진동픽업부(16221), 제2 진동픽업부(16222), 및 제3 진동픽업부(16223)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부(16221)와 상기 제2 진동픽업부(16222)는 상기 진동전송부(1623)에 대하여 서로 반대측에 설치될 수 있으며, 따라서 상기 진동전송부(1623)는 상기 제1 진동픽업부(16221)와 상기 제2 진동픽업부(16222) 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 진동픽업부(16221)의 하면은 상기 진동전송부(1623)의 상면에 연결될 수 있고. 상기 제2 진동픽업부의 상면(16222)은 상기 진동전송부(1623)의 하면에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동픽업부(16221), 상기 제2 진동픽업부(16222), 및 상기 진동전송부(1623)는 진공캐비티(1650)를 형성할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(1620)(이를테면 제1 외팔보 구조(16211), 및 제2 외팔보 구조(16212))는 상기 진공캐비티(1650)에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제3 진동픽업부(16223)는 상기 진동전송부(1623)와 상기 셸 구조(1610)의 내벽 사이에 연결될 수 있다. 상기 마이크로폰(1600)이 작동할 때, 상기 소리신호는 상기 홀부(들)(1611)를 통해 상기 제1 음향캐비티(1630)에 진입하여 상기 제3 진동픽업부(16223)에 작용하여 진동을 생성할 수 있다. 상기 제3 진동픽업부(16223)는 상기 진동전송부(1623)를 통해 상기 진동을 상기 음향전기변환부재(1620)에 전송할 수 있다. 상기 제3 진동픽업부(16223)에 관한 상세한 내용은 도 15 및 그 관련 설명을 참조할 수 있으며, 여기서는 중복하지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(1600)은 상기 음향전기변환부재(1620)의 상면 및/또는 하면에 위치하는 적어도 하나의 필름 구조(미도시)도 포함할 수 있다. 적어도 하나의 필름 구조에 관한 상세한 내용은 도 12 내지 도 14 및 그에 관련된 설명을 참조할 수 있으며, 여기서는 중복하지 않는다.
도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 17에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(1700)은 셸 구조(1710), 음향전기변환부재(1720), 진동픽업부(1722), 및 진동전송부(1723)를 포함할 수 있다. 도17에 표시하는 상기 마이크로폰(1700)은 도 15에 표시하는 상기 마이크로폰(1500)과 같거나 유사할 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰(1700)의 제1 음향캐비티(1730), 제2 음향캐비티(1740), 및 진공캐비티(1750)는 각각 상기 마이크로폰(1500)의 상기 제1 음향캐비티(1530), 상기 제2 음향캐비티(1540), 및 상기 캐비티(1550)와 같거나 유사할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 마이크로폰(1700)의 상기 진동픽업부(1722)(이를테면 제1 진동픽업부(17221), 제2 진동픽업부(17222), 및 제3 진동픽업부(17223))는 상기 마이크로폰(1500)의 상기 진동픽업부(1522)(이를테면 상기 제1 진동픽업부(15221), 상기 제2 진동픽업부(15222) , 및 상기 제3 진동픽업부(15223))와 같거나 유사할 수 있다. 상기 마이크로폰(1700)의 더 많은 구조(이를테면 상기 셸 구조(1710), 홀부(1711), 상기 진동전송부(1723), 상기 음향전기변환부재(1720), 등)에 관하여는, 도 15 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 도 17에 표시하는 상기 마이크로폰(1700)과 도 15에 표시하는 상기 마이크로폰(1500) 사이의 주요 차이점은 상기 마이크로폰(1700)은 하나 이상의 지지구조(1760)도 포함할 수 있는 것이다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지구조(들)(1760)는 상기 진공캐비티(1750)내에 설치될 수도 있다. 상기 지지구조(들)(1760)의 상면은 상기 제1 진동픽업부의 하면(17221)에 연결될 수 있다. 상기 지지구조(들)(1760)의 하면은 상기 제2 진동픽업부의 상면(17222)에 연결될 수 있다. 한편으로는, 상기 지지구조(들)(1760)를 상기 진공캐비티(1750)내에 설치하고 각각 상기 제1 진동픽업부(17221)와 상기 제2 진동픽업부를 연결함으로써, 상기 제1 진동픽업부(17221)의 강도와 상기 제2 진동픽업부(17222)의 강도는 더 향상될 수 있다. 그러므로, 상기 제1 진동픽업부(17221)와 상기 제2 진동픽업부(17222)는 상기 제1 음향캐비티(1730)내의 공기진동의 효과에 의해 변형되지 않을 수 있다. 또한, 상기 마이크로폰(1700)의 내부장치들(이를테면 상기 제1 진동픽업부(17221)와 상기 제2 진동픽업부(17222))의 진동모드는 감소될 수 있다. 동시에, 상기 지지구조(들)(1760)는 상기 제1 진동픽업부(17221)의 강도와 상기 제2 진동픽업부(17222)의 강도를 증가시키고, 나아가서 상기 진공캐비티(1750)의 체적이 기본상 일정하게 유지하도록 확보할 수 있으며, 따라서 상기 진공캐비티내(1750)의 진공도는 상기 요구 범위(예를 들면, 100 Pa보다 작다)내에 있을 수 있으며, 따라서 상기 진공캐비티(1750)내의 공기댐핑의 상기 음향전기변환부재(1720)에 대한 영향을 감소시키고 상기 마이크로폰(1700)의 Q값을 향상시킬 수 있다. 반면에, 상기 지지구조(들)(1760)는 각각 상기 제1 진동픽업부(17221)와 상기 제2 진동픽업부(17222)에 연결될 수 있고, 이는 과부하하에서의 상기 마이크로폰(1700)의 신뢰성을 향상시킬 수도 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 지지구조(1760)의 형상은 규칙적인 구조(이를테면 판상 구조, 원기둥체, 절두체, 직육면체, 육면체, 등) 및/또는 불규칙적인 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지구조(들)(1760)의 재료는 반도체 재료, 금속 재료, 금속 합금, 유기 재료, 등 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 탄화규소, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 재료는 구리, 알루미늄, 크롬, 티타늄, 금, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 합금은 구리-알루미늄 합금, 구리-금 합금, 티타늄 합금, 알루미늄 합금을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 유기 재료는 폴리이미드, 파릴렌, 폴리디메틸실록산(PDMS), 실리카겔, 실리카, 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 17을 참조하면, 일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(1720)의 상기 자유단부(예를 들면, 상기 진공캐비티(1750)내에 현수된 단부)와 상기 지지구조(들)(1760) 사이의 제2 틈(d2)은 2 μm 이상으로써 상기 음향전기변환부재(1720)가 진동할 때 상기 지지구조(들)(1760)와 부딛치는 것을 방지할 수 있다. 이와 비교하여, 상기 제2 틈(d2)이 작은 경우(예를 들면, 상기 제2 틈(d2)이 20 μm보다 크지 않은 경우), 상기 마이크로폰(1700)의 전체 체적은 효과적으로 감소될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상이한 음향전기변환부재(1720)(이를테면 상이한 길이의 외팔보 구조)의 자유단부와 상기 지지구조(들)(1760) 사이의 제2 틈(d2)은 다를 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상이한 형상과 크기를 가지는 상기 지지구조(들)(1760)를 설계하고, 상기 지지구조(들)(1760)의 위치를 조절함으로써, 복수의 음향전기변환부재(1720)(이를테면 외팔보 구조들)는 상기 진공캐비티(1750)내에서 촘촘히 배열될 수 있으며, 따라서 상기 마이크로폰(1700)은 전체적으로 작은 크기를 가질 수 있다. 도 18a와 도 18b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 상이한 방향에서의 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다. 도 18a 및 도 18b에 표시하는 바와 같이, 상기 지지구조(1760)가 타원 기둥형인 경우, 상기 지지구조(1760), 상기 진동전송부(1723), 및 상기 진동픽업부(1722)는 상기 진공캐비티(1750)내에서 고리형 및 고리모양 캐비티를 형성할 수 있다. 복수의 음향전기변환부재(1720)는 상기 캐비티내에 위치하고, 상기 지지구조(1760)의 둘레를 따라 간격을 두고 분포될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 지지구조(들)(1760)는 상기 진공캐비티(1750)의 중심에 위치할 수 있다. 예를 들면, 도 19a는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다. 도 19a에 표시하는 바와 같이, 상기 지지구조(들)(1760)는 상기 진공캐비티(1750)의 중심위치에 위치할 수 있다. 상기 중심위치는 상기 진공캐비티(1750)의 기하학적 중심일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지구조(들)(1760)는 상기 진공캐비티(1750)내에서 상기 진동전송부(1723)의 임의의 단부 가까이에 설치될 수 있다. 예를 들면, 도 19b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 횡단면도를 나타내는 개략도이다. 도 19b에 표시하는 바와 같이, 상기 지지구조(1760)는 상기 진공캐비티(1750)내에서 상기 진동전송부(1723)의 측벽(L)의 가까이에 위치할 수 있다. 상기 지지구조(1760)의 형상, 배치모드, 위치, 재료 등은 상기 음향전기변환부재(1720)의 길이, 수량, 분포모드 등에 따라 적응되게 조절될 수 있으며, 여기에서의 설명에 한정되지 않음에 유의해야 한다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(1700)은 상기 음향전기변환부재(1720)의 상면 및/또는 하면에 설치된 적어도 하나의 필름 구조(미도시)도 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 필름 구조의 중심에는 상기 지지구조(1760)를 통과시키는 홀부가 설치될 수 있다. 상기 홀부(들)는 상기 지지구조(들)의 횡단면 형상과 같거나 다를 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지구조(들)(1760)의 둘레측벽은 상기 필름 구조에서의 상기 홀부(들)의 둘레부에 연결될 수 있거나, 또는 상기 필름 구조에서의 상기 홀부(들)의 둘레부에 연결되지 않을 수도 있다. 상기 필름 구조의 형상, 재료, 및 구조에 대한 더 많은 설명은 도 12 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.
상기 지지구조(들)는 기타 실시예들에서의 상기 마이크로폰에 응용될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들면, 이는 도 5에 표시하는 상기 마이크로폰(500), 도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1000), 도 12에 표시하는 상기 마이크로폰(1200), 도 13에 표시하는 상기 마이크로폰(1300), 및 도 14에 표시하는 상기 마이크로폰(1200)에 응용될 수 있다. 상기 지지구조가 기타 마이크로폰들에 응용될 때, 상기 지지구조(들)의 형상, 위치, 및 재료는 특정된 상황에 따라 적응되게 조절될 수 있다.
도 20은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 20에 표시하는 바와 같이, 상기 마이크로폰(2000)은 셸 구조(2010), 음향전기변환부재(2020), 진동픽업부(2022), 및 진동전송부(2023)를 포함할 수 있다. 도 20에 표시하는 상기 마이크로폰(2000)은 도 16에 표시하는 상기 마이크로폰(1600)과 같거나 유사할 수 있다. 예를 들면, 상기 마이크로폰(2000)의 상기 제1 음향캐비티(2030), 제2 음향캐비티(2040), 및 진공캐비티(2050)는 각각 상기 마이크로폰(1600)의 상기 제1 음향캐비티(1630), 상기 제2 음향캐비티(1640), 및 상기 진공캐비티(1650)와 같거나 유사할 수 있다. 다른 하나의 예를 들면, 상기 마이크로폰(2000)의 상기 진동픽업부(2022)(이를테면 제1 진동픽업부(20221), 제2 진동픽업부(20222), 및 제3 진동픽업부(20223))는 상기 마이크로폰(1600)의 상기 진동픽업부(1622)(이를테면 상기 제1 진동픽업부(16221), 상기 제2 진동픽업부(16222), 및 상기 제3 진동픽업부(16223))와 같거나 유사할 수 있다. 상기 마이크로폰(2000)의 더 많은 구조(이를테면 상기 셸 구조(2010), 상기 홀부(들)(2011), 상기 진동전송부(2023), 상기 음향전기변환부재(2020), 등)는 도 16 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 도 20에 표시하는 상기 마이크로폰(2000)과 도 16에 표시하는 상기 마이크로폰(1600) 사이의 차이점은 상기 마이크로폰(2000)은 지지구조(2060)도 포함할 수 있는 것일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지구조(2060)의 상면은 상기 제1 진동픽업부(20221)의 하면에 연결될 수 있고, 상기 지지구조(2060)의 하면은 상기 제2 진동픽업부(20222)의 상면에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향전기변환부재(2020)(이를테면 제1 외팔보 구조(20211), 제2 외팔보 구조(20212))의 자유단부(예를 들면, 상기 진공캐비티(2050)내에 현수된 단부), 및 상기 지지구조(2060)는 상기 제2 틈(d2)를 가질 수 있다. 상기 지지구조(2060)에 대한 더 많은 설명은 도 17 및 그에 관한 설명을 참조할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰(2000)은 적어도 하나의 필름 구조(미도시)도 포함할 수 있다. 상기 지지구조(2060)를 포함하는 상기 마이크로폰(2000)의 상기 적어도 하나의 필름 구조에 대한 상세한 설명은 도 13, 도 14, 도 17 및 이 도면들에 대한 관련 설명을 참조할 수 있다.
도 21은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 일부 실시예들에서는, 상기 마이크로폰은 골전도 마이크로폰일 수 있다. 도 21에 표시하는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(2100)은 셸 구조(2110), 음향전기변환부재(2120), 진동픽업부(2122), 및 진동전송부(2123)를 포함할 수 있다. 도 21에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(2100)의 부재들은 도 17에 표시하는 상기 마이크로폰(1700)의 부재들, 예를 들면, 상기 음향전기변환부재(2120), 제1 음향캐비티(2130), 제2 음향캐비티(2140), 진공캐비티(2150), 상기 진동픽업부(2122)(이를테면 제1 진동픽업부(21221), 제2 진동픽업부(21222)), 상기 진동전송부(2123), 상기 지지구조(2160), 등과 같거나 유사할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰(2100)과 도 17에 표시하는 상기 마이크로폰(1700) 사이의 주요 차이점은 진동픽업모드가 다른 것일 수 있다. 상기 마이크로폰(1700)의 상기 진동픽업부(1722)(이를테면 상기 제3 진동픽업부(17223))는 상기 공기의 진동신호를 픽업하여 상기 홀부(들)(1711)를 통해 상기 제1 음향캐비티(1730)에 전송할 수 있다. 그러나, 상기 골전도 마이크로폰(2100)의 상기 셸 구조(2110)는 상기 홀부를 포함하지 않는다. 상기 골전도 마이크로폰(2100)은 상기 진동픽업부(2122)(이를테면 상기 제3 진동픽업부(21223))를 통해 상기 셸 구조(2110)의 진동에 반응하여 진동신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 상기 셸 구조(2110)는 외부 소리신호에 근거하여 진동을 생성할 수 있다. 상기 제3 진동픽업부(21223)는 상기 셸 구조(2110)의 진동에 반응하여 진동신호를 생성하고, 상기 진동전송부(2123)를 통해 상기 진동신호를 상기 음향전기변환부재(2120)에 전송할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(2120)는 상기 진동신호를 전기신호로 변환하고 출력할 수 있다.
도 22는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 마이크로폰의 구조를 나타내는 개략도이다. 도 22에 표시하는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(2200)은 셸 구조(2210), 음향전기변환부재(2220), 진동픽업부(2222), 및 진동전송부(2223)를 포함할 수 있다. 도 22에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(2200)의 부재들은 도 20에 표시하는 상기 마이크로폰(2000)의 부재들, 예를 들면, 음향전기변환부재(2220), 제1 음향캐비티(2230), 제2 음향캐비티(2240), 진공캐비티(2250), 상기 진동픽업부(2222)(이를테면 제1 진동픽업부(22221), 제2 진동픽업부(22222)), 상기 진동전송부(2223), 상기 지지구조(2260), 등과 같거나 유사할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰(2200)과 도 20에 표시하는 상기 마이크로폰(2000) 사이의 차이점은 상기 진동픽업모가 다른 것일 수 있다. 상기 마이크로폰(2000)의 상기 진동픽업부(2022)(이를테면 상기 제3 진동픽업부(20223))는 공기의 진동신호를 픽업하고 상기 홀부(들)(2011)를 통해 상기 제1 음향캐비티(2030)에 전송할 수 있다. 그러나, 상기 골전도 마이크로폰(2200)의 셸 구조(2210)는 상기 홀부를 포함하지 않을 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰(2200)은 상기 진동픽업부(2222)(이를테면 제3 진동픽업부(22223))에 의해 상기 셸 구조(2210)의 진동에 반응하여 진동신호를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 셸 구조(2210)는 는 외부 소리신호에 근거하여 진동을 생성할 수 있다. 상기 제3 진동픽업부(22223)는 상기 셸 구조(2210)의 진동에 반응하여 진동신호를 생성하고, 상기 진동신호를 상기 진동전송부(2223)를 통해 상기 음향전기변환부재(2220)(이를테면 제1 외팔보 구조(22211)와 제2 외팔보 구조(22212))에 전송할 수 있다. 상기 음향전기변환부재(2220)는 상기 진동신호를 전기신호로 변환하고 출력할 수 있다.
도 5에 표시하는 상기 마이크로폰(500), 도 10에 표시하는 상기 마이크로폰(1000), 도 12에 표시하는 상기 마이크로폰(1200), 및 도 13에 표시하는 상기 마이크로폰(1300)은 골전도 마이크로폰으로써 사용될 수도 있음에 유의해야 한다. 예를 들면, 상기 마이크로폰에는 홀부(들)가 설치되지 않고, 상기 셸 구조는 상기 외부 소리신호에 근거하여 진동을 생성할 수 있다. 상기 제1 진동픽업부 또는 상기 제2 진동픽업부는 상기 셸 구조의 진동에 반응하여 진동신호를 생성할 수 있다. 상기 진동은 상기 진동전송부를 통해 상기 음향전기변환부재에 전송될 수 있다. 상기 음향전기변환부재는 상기 진동신호를 전기신호로 변환하고 출력할 수 있다.
이상에서 기본 원칙을 설명하였다. 물론 본 분야의 기술자들에 있어서 상기의 상세설명은 하나의 실시예뿐이고 본 개시에 대한 한정이 아니다. 여기에서 명기하지 않았지만 본 분야의 기술자들에 있어서 본 개시에 대하여 다양한 변화, 개진, 또는 수정이 가능하다. 이러한 변화, 개진, 또는 수정은 본 개시의 제시를 받았으며, 이는 본 개시의 바람직한 실시예의 요지와 범위내에 있는 것이다.
또한 본 개시의 실시예들을 설명하는데 특정된 용어를 사용한다. 예를 들면, "하나의 실시예”, "일 실시예”, 및/또는 "일부 실시예”는 특징, 구조 또는 특성은이 적어도 하나의 실시예에서 본 개시와 관련됨을 의미한다. 따라서 본 명세서의 여러 부분에서 기술한 2개 이상의 "하나의 실시예”, "일 실시예”, 또는 "하나의 변형 실시예”는 전부 동일한 실시예로 여길 필요가 없음을 강조하고 인정한다. 그리고 하나 이상의 실시예의 본 개시에서 일부 특징, 구조 또는 특성은 적당히 조합될 수 있다.
또한, 본 분야의 통상의 기술자들에 있어서, 본 개시의 각 방면은 임의의 새롭고 유용한 처리, 기계, 제품 또는 이들의 조합 또는 물질의 조합 또는 그들의 새롭고 유용한 개진을 포함하는 여러가지 특허 가능한 종류 또는 상황을 통해 기술하고 설명될 수 있다. 상응하게 본 개시의 각 방면은 전체적으로 하드웨어, 전체적으로 소프트웨어(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등) 또는 소프트웨어와 하드웨어를 조합하여 구현될 수 있다. 상기 하드웨어, 소프트웨어는 "데이터 블록”, "모듈”, "엔진”, "유닛”, "부재”, 또는 "시스템”을 의미할 수 있다. 또한 본 공개의 각 방면들은 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체내에 있는 컴퓨터 제품, 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드를 내장한 제품의 형식을 취할 수 있다.
컴퓨터 저장매체는 기저대 또는 반송파의 일부와 같은 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 전송 신호를 포함할 수 있다. 전송신호는 전자기 형태, 광학 형태 또는 적절한 조합 형태를 포함하여 다양한 표현형식을 가질 수 있다. 컴퓨터 저장매체는 컴퓨터 판독가능한 저장매체 이외의 임의의 컴퓨터 판독가능한 매체로서, 명령실행 시스템, 장치, 또는 설비에 연결되어 사용하기 위한 프로그램의 통신, 전파, 또는 전송을 달성할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체에 위치한 프로그램 코드는 라디오, 케이블, 광섬유 케이블, RF 또는 유사한 매체, 또는 전술한 임의의 조합을 포함하는 임의의 적절한 매체를 통해 전송될 수 있다.
본 개시의 각 부분의 동작에 요구되는 컴퓨터 프로그램 코드는 자바, 스칼라, 스몰토크, 에펠, JADE, 에메랄드, C++, C#, VB.NET, 파이썬 또는 이들과 유사한 객체 지향 프로그래밍 언어, C 프로그래밍 언어, 비주얼 베이직, 포트란 2003, 펄, 코볼 2002, PHP, ABAP와 같은 상규적인 프로그래밍 언어, 파이썬, 루비, 그루비 같은 동적 프로그래밍 언어, 또는 기타 프로그래밍 언어와 같은 언어를 포함하여 임의의 하나 이상의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있다. 프로그램 코드는 전체적으로 사용자의 컴퓨터에서, 일부가 사용자의 컴퓨터에서 독립 실행형 소프트웨어 패키지로써, 일부는 사용자의 컴퓨터에서 일부는 원격 컴퓨터에서 또는 전체적으로 원격 컴퓨터나 서버에서 실행될 수 있다. 후자의 상황에서 원격 컴퓨터는 LAN(Local Area Network) 또는 WAN(Wide Area Network)을 포함한 임의의 유형의 네트워크를 통해 사용자의 컴퓨터에 연결되거나, 또는 외부 컴퓨터(예를 들면 인터넷 서비스 공급자를 사용하는 인터넷을 통해), 또는 클라우드 컴퓨팅 환경이나 또는 서비스로서의 소프트웨어(SaaS)와 같은 서비스의 형식으로 연결될 수 있다.
또한, 처리 요소 또는 순서, 또는 숫자, 문자 또는 기타 명칭의 사용은 청구범위에 명시된 경우를 제외하고 주장된 프로세스 및 방법을 제한하기 위한 것이 아니다. 상기 공개는 상기 공개의 여러 다양한 유용한 실시예를 통해 현재 본 공개의 다양한 유용한 실시예로 간주되는 것이 무엇인지를 논의하지만, 이러한 상세내용은 오로지 그 목적을 위한 것이며, 첨부된 청구범위들이 개시된 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 그 반대로, 수정과 공개된 실시예들의 요지와 범위내에 있는 방안과 동등한 방안을 포괄하기 위한 것임을 이해하여야 한다. 예를 들어, 위에서 설명한 다양한 구성 요소의 구현이 하드웨어 장치에 구현될 수 있지만, 소프트웨어 전용 솔루션(예를 들면 기존 서버나 모바일 장치에 설치하는)으로 구현될 수도 있다.
유사하게, 본 개시의 상기 실시예에 대한 설명에서, 하나 이상의 다양한 실시예의 이해를 돕는 개시를 능률화하기 위해 어떤 경우 다양한 특징들이 하나의 실시예, 도면 또는 그에 대한 기재에 함께 집중될 수 있음을 이해해야 한다. 그러나 이러한 개시는 각 청구항들에서 언급된 특징보다 더 많은 특징을 요구한다는 의미가 아니다. 오히려, 청구된 주제는 상기 공개된 하나의 실시예의 모든 특징들보다 적은 특징을 가질 수 있다.
일부 실시예에서는, 본 출원의 특정된 실시예를 설명하고 주장하는데 사용된 량 및 속성의 개수를 표시하는 숫자는 일부 예에서 용어 "약”, "유사”, 또는 "기본상” 등으로 수정하여 이해하여야 한다. 별도의 설명이 없는 경우 "약”, "유사” 또는 "기본상”은 그 묘사하는 값이 ±20%의 변화가 있음을 표시할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 설명과 청구범위에서 사용한 수치 계수는 유사치이며, 그 유사치는 구체적인 실시예에서 얻으려는 성질에 따라 변할 수 있다. 일부 실시예에서 수치 계수는 보고된 유효 숫자를 고려하고 일반적인 숫자 보유 방법을 채택해야 한다. 본 출원의 일부 실시예에서 범위를 확인하는데 사용된 수치 범위와 계수는 유사치이지만 구체적인 실시예에서 설명한 이러한 수치는 가능한 범위에서 될수록 정확하다.
본 명세서에서 인용한 각 특허, 특허출원, 특허출원의 출판물과 기타 자료, 예를 들면 문장, 서적, 명세서, 출판물, 서류,등은 인용되어 그 전부가 본 명세서에 결합되었다. 본 개시의 내용과 불일치하거나 충돌되는 출원역사서류에 관해서는, 본 개시(본 출원에 현재 또는 후속 추가되는 개시)의 청구범위를 한정하는 서류는 본 개시에서 제외된다. 예를 들면, 본 개시의 첨부된 출원에서 사용된 기술, 정의 및/또는 용어 사용이 본 개시에 기재된 내용과 불일치하거나 또는 충돌되면, 본 개시에서의 기술, 정의 및/또는 용어를 기준으로 한다.
마지막으로, 상술한 바와 같이 여기에서 공개한 본 출원의 실시예들은 단지 본 개시의 실시예들의 원칙들을 예시하는 것임을 이해할 수 있다. 기타 수정은 본 개시의 범위내에서 응용될 수 있다. 따라서 예를 들어 본 개시의 실시예들의 비한정적인 대안 형태는 여기에서 주는 암시에 따라 이용될 수 있다. 그러므로 본 개시의 실시예들은 보여주고 묘사된대로 정확하게 한정되는 것이 아니다.
Claims (21)
- 마이크로폰으로서,
셸 구조; 및
상기 셸 구조의 진동에 반응하여 진동을 생성하는 진동픽업부;
상기 진동픽업부에 의해 생성된 진동을 전송하도록 구성된 진동전송부; 및
상기 진동전송부로부터 전송한 상기 진동을 수신하여 전기신호를 생성하도록 구성된 음향전기변환부재를 포함하며,
진동픽업부의 적어도 일부분과 상기 진동전송부는 진공캐비티를 형성하며,
상기 음향전기변환부재는 상기 진공캐비티에 위치하는, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 진공캐비티내의 진공도는 100 Pa보다 작은, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 진공캐비티내의 진공도는 10-6 Pa 내지 100 Pa인, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 진동픽업부와 상기 셸 구조는 적어도 하나의 음향캐비티를 형성하고, 상기 적어도 하나의 음향캐비티는 제1 음향캐비티를 포함하고,
상기 셸 구조는 적어도 하나의 홀부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 홀부는 상기 제1 음향캐비티에 대응되는 상기 셸 구조의 측벽에 위치하며, 상기 적어도 하나의 홀부는 상기 제1 음향캐비티를 외부와 연결하고,
상기 진동픽업부는 상기 적어도 하나의 홀부를 통해 전송된 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성하고,
상기 음향전기변환부재는 상기 진동픽업부의 진동을 수신하여 상기 전기신호를 생성하는, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 진동픽업부는 위로부터 아래로 배치된 제1 진동픽업부와 제2 진동픽업부를 포함하고, 상기 진동전송부는 관구조를 가지고 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부 사이에 배치되고,
상기 진동전송부, 상기 제1 진동픽업부, 및 상기 제2 진동픽업부는 상기 진공캐비티를 형성하고, 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부는 그들의 둘레측을 통해 상기 셸 구조에 연결되고,
상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부의 적어도 일부분은 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성하는, 마이크로폰. - 제5항에 있어서,
상기 제1 진동픽업부 또는 상기 제2 진동픽업부는 탄성부 및 고정부를 포함하고,
상기 제1 진동픽업부의 고정부, 상기 제2 진동픽업부의 고정부, 및 상기 진동전송부는 상기 진공캐비티를 형성하고,
상기 탄성부는 상기 고정부와 상기 셸 구조의 내벽 사이에 연결되고,
상기 탄성부는 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성하는, 마이크로폰. - 제6항에 있어서,
상기 고정부의 강도는 상기 탄성부의 강도보다 큰, 마이크로폰. - 제7항에 있어서,
상기 고정부의 영률은 50 GPa보다 큰, 마이크로폰. - 제5항에 있어서,
상기 마이크로폰은 보강부재를 더 포함하고,
상기 보강부재는 상기 진공캐비티에 대응되는 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부의 상면 또는 하면에 위치하는, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 진동픽업부는 제1 진동픽업부, 제2 진동픽업부, 및 제3 진동픽업부를 포함하고, 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부는 위로부터 아래로 서로 반대측에 배치되고, 상기 진동전송부는 관구조를 가지며 상기 제1 진동픽업부와 상기 제2 진동픽업부 사이에 배치되고, 상기 진동전송부, 상기 제1 진동픽업부 및 상기 제2 진동픽업부는 상기 진공캐비티를 형성하고,
상기 제3 진동픽업부는 상기 진동전송부와 상기 셸 구조의 내벽 사이에 연결되고,
상기 제3 진동픽업부는 외부 소리신호에 반응하여 진동을 생성하는, 마이크로폰. - 제10항에 있어서,
상기 제1 진동픽업부의 강도와 상기 제2 진동픽업부의 강도는 상기 제3 진동픽업부의 강도보다 큰, 마이크로폰. - 제11항에 있어서,
상기 제1 진동픽업부의 영률과 상기 제2 진동픽업부의 영률은 50 GPa보다 큰, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 음향전기변환부재는 외팔보 구조를 포함하고, 외팔보 구조의 일단부는 상기 진동전송부의 내벽에 연결되고, 외팔보 구조의 다른 일단부는 상기 진공캐비티내에 현수되며,
상기 외팔보 구조는 진동신호에 근거하여 변형되어 상기 진동신호를 전기신호로 변환시키는, 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 외팔보 구조는 제1 전극층, 압전층, 제2 전극층, 탄성층, 및 기지층을 포함하고.
상기 제1 전극층, 상기 압전층, 및 상기 제2 전극층은 위로부터 아래로 배치되고,
상기 탄성층은 상기 제1 전극층의 상면 또는 상기 제2 전극층의 하면에 위치하며,
상기 기지층은 상기 탄성층의 상면 또는 하면에 위치하는, 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 외팔보 구조는 적어도 하나의 탄성층, 전극층, 및 압전층을 포함하고,
상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 전극층의 표면에 위치하며,
상기 전극층은 제1 전극과 제2 전극을 포함하고,
상기 제1 전극은 제1 빗모양 구조로 구부러져 있고,
상기 제2 전극은 제2 빗모양 구조로 구부러져 있고,
상기 제1 빗모양 구조와 상기 제2 빗모양 구조는 결합하여 상기 전극층을 형성하고,
상기 전극층은 상기 압전층의 상면 또는 하면에 위치하며,
상기 제1 빗모양 구조와 상기 제2 빗모양 구조는 상기 외팔보 구조의 길이방향을 따라 연장되는, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 음향전기변환부재는 제1 외팔보 구조와 제2 외팔보 구조를 포함하고, 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조는 서로 반대측에 배치되며, 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조는 제1 틈을 가지고,
상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조 사이의 상기 제1 틈은 진동신호에 근거하여 변화하여 상기 진동신호를 전기신호로 변환시키는, 마이크로폰. - 제16항에 있어서,
상기 음향전기변환부재에 대응되는 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조의 일단부는 상기 진동전송부의 둘레측의 내벽에 연결되며, 상기 제1 외팔보 구조와 상기 제2 외팔보 구조의 다른 일단부는 상기 진공캐비티내에 현수되는, 마이크로폰. - 제16항에 있어서,
상기 제1 외팔보 구조의 강도는 상기 제2 외팔보 구조의 강도와 다른, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 마이크로폰은 적어도 하나의 필름 구조를 포함하고, 상기 적어도 하나의 필름 구조는 상기 음향전기변환부재의 상면 및/또는 하면에 위치하는, 마이크로폰. - 제19항에 있어서,
상기 적어도 하나의 필름 구조는 상기 음향전기변환부재의 상면 및/또는 하면을 전부 또는 부분적으로 커버하는, 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 마이크로폰은 적어도 하나의 지지구조를 포함하고, 상기 적어도 하나의 지지구조의 일단부는 상기 진동픽업부의 제1 진동픽업부에 연결되고, 상기 적어도 하나의 지지구조의 다른 일단부는 상기 진동픽업부의 제2 진동픽업부에 연결되고, 적어도 2개의 음향전기변환부재의 자유단부와 상기 지지구조는 제2 틈을 가지는. 마이크로폰.
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