KR20230066092A - 골전도 마이크로폰 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 골전도 마이크로폰에 관한 것이다. 상기 골전도 마이크로폰은 적층구조 및 베이스구조를 포함한다. 상기 적층구조는 진동유닛 및 음향변환유닛에 의해 형성된다. 상기 베이스구조는 상기 적층구조를 탑재하도록 구성되고, 상기 적층구조의 적어도 일측이 상기 베이스구조에 물리적으로 연결된다. 상기 베이스구조는 외부 진동신호에 따라 진동하고, 상기 진동유닛은 상기 베이스구조의 진동에 응답하여 변형되고, 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 변형에 따라 전기신호를 생성한다. 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 2.5 kHz 내지 4.5 kHz의 범위 내이다.
Description
본 개시는 청각장치의 기술분야에 관한 것으로서, 구체적으로는, 골전도 마이크로폰에 관한 것이다.
마이크로폰은 외부 진동신호를 수신하고, 음향변환유닛을 사용하여 진동신호를 전기신호로 변환시키고, 전기신호가 백엔드 회로에 의해 처리된 후 상기 전기신호를 출력한다. 기전도 마이크로폰은 기전도 음향신호를 수신하고, 상기 음향신호는 공기를 통해 전송되며, 예를 들면, 상기 기전도 마이크로폰은 공기진동신호를 수신한다. 상기 골전도 마이크로폰은 골전도 음향신호를 수신하고, 상기 음향신호는 사람 골격을 통해 전송되며, 예를 들면, 상기 골전도 마이크로폰은 골격진동신호를 수신한다. 기전도 마이크로폰와 비교하여, 골전도 마이크로폰은 소음내성에서 장점이 있다. 소음환경에서, 상기 골전도 마이크로폰은 환경소음의 간섭을 적게 받으며 사람 음성을 잘 포획할 수 있다.
기존의 골전도 마이크로폰의 구조는 너무 복잡하며, 이는 높은 수준의 생산공정을 요구한다. 일부 부재들의 불충분한 연결강도는 출력신호에 영향을 줄 수 있는 불충분한 신뢰성을 초래할 수 있다. 그러므로, 간단한 구조와 높은 안정성을 가지는 골전도 마이크로폰을 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시의 하나의 양태는 골전도 마이크로폰을 제공한다. 상기 골전도 마이크로폰은 적층구조 및 베이스구조를 포함할 수 있다. 상기 적층구조는 진동유닛 및 음향변환유닛에 의해 형성될 수 있다. 상기 베이스구조는 상기 적층구조를 탑재하도록 구성될 수 있다. 상기 적층구조의 적어도 일측이 상기 베이스구조에 물리적으로 연결될 수 있다. 상기 베이스구조는 외부 진동신호에 따라 진동할 수 있고, 상기 진동유닛은 상기 베이스구조의 진동에 응답하여 변형될 수 있고, 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 변형에 따라 전기신호를 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 2.5 kHz 내지 4.5 kHz의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 2.5 kHz 내지 3.5 kHz의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조는 공심틀구조를 포함할 수 있다. 상기 적층구조의 일단부는 상기 베이스구조에 연결될 수 있고, 상기 적층구조의 다른 단부는 공심틀구조의 공심위치에 현수될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있다. 상기 음향변환유닛은 적어도 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층, 압전층, 및 제2 전극층을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 제1 전극층의 상면 또는 상기 제2 전극층의 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛은 종자층을 더 포함할 수 있다. 상기 종자층은 상기 제2 전극층의 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 또는 상기 제2 전극층의 커버면적은 상기 적층구조의 면적 이하일 수 있다. 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 또는 상기 제2 전극층은 상기 적층구조와 상기 베이스구조 사이의 연결부에 가까울 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있고, 상기 음향변환유닛은 적어도 전극층과 압전층을 포함할 수 있고, 상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 전극층의 표면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 전극층은 제1 전극과 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극은 제1 빗살형 구조로 구부러질 수 있고, 상기 제2 전극은 제2 빗살형 구조로 구부러질 수 있다. 상기 제1 빗살형 구조는 상기 제2 빗살형 구조와 맞춰져서 상기 전극층을 형성할 수 있다. 상기 전극층은 상기 압전층의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 빗살형 구조 및 상기 제2 빗살형 구조는 상기 적층구조의 길이방향을 따라 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 상기 진동유닛의 강도와 양의 관계를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 상기 적층구조의 질량과 음의 관계를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 현수막구조를 포함할 수 있다. 상기 음향변환유닛은 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층, 압전층, 및 제2 전극층을 포함할 수 있다. 상기 현수막구조는 상기 현수막구조의 둘레측을 통해 상기 베이스구조에 연결될 수 있고, 상기 음향변환유닛은 상기 현수막구조의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조는 복수의 홀들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 홀들은 상기 음향변환유닛의 외둘레방향 또는 내둘레방향을 따라 분포될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 복수의 홀들은 원형 홀들일 수 있고, 상기 원형 홀들의 반경들은 20μm 내지 300μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 복수의 홀들에 의해 에워싸인 형상은 상기 음향변환유닛의 형상과 일치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 복수의 홀들의 형상은 상기 음향변환유닛의 형상과 일치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 복수의 홀들은 상기 음향변환유닛의 외둘레방향 또는 내둘레방향을 따르는 원형으로 분포될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 원형의 반경은 300μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛의 가장자리로부터 상기 복수의 홀들의 중심들까지의 반경거리는 50 μm 내지 400 μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛은 고리형구조일 수 있으며, 상기 음향변환유닛의 내경은 100μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛은 고리형구조일 수 있으며, 상기 음향변환유닛의 외경은 110μm 내지 710μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛의 가장자리로부터 상기 복수의 홀들의 중심까지의 반경거리는 100μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다.
상기 음향변환유닛은 고리형구조일 수 있다. 상기 고리형구조의 내부구역에 위치하는 상기 현수막구조의 두께는 상기 고리형구조의 외부구역에 위치하는 상기 현수막구조의 두께보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛은 고리형구조일 수 있다. 상기 고리형구조의 내부구역에 위치하는 상기 현수막구조의 밀도는 상기 고리형구조의 외부구역에 위치하는 현수막구조의 밀도보다 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조의 두께는 0.5μm 내지 10μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조의 형상은 원형, 타원형, 다각형 또는 불규칙적일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조의 형상은 원형일 수 있으며, 상기 현수막구조의 반경은 500μm 내지 1500μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층의 두께는 80 nm 내지 250 nm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 두께는 0.8μm 내지 5μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제2 전극층의 두께는 80 nm 내지 250 nm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 질량소자를 더 포함할 수 있다. 상기 질량소자는 상기 현수막구조의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛 및 상기 질량소자는 각각 상기 현수막구조의 상이한 측들에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛과 상기 질량소자는 상기 현수막구조의 동일한 측에 위치할 수 있다. 상기 음향변환유닛은 고리형구조일 수 있고, 상기 고리형구조는 상기 질량소자의 둘레방향을 따라 분포될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자는 원기둥체일 수 있으며, 상기 질량소자의 두께방향에 수직이 되는 횡단면의 반경은 100μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자는 원기둥체일 수 있으며, 상기 질량소자의 두께는 20μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조에 리드구조가 배치될 수 있다. 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 리드구조를 통해 상기 베이스구조에 연결될 수 있다. 상기 리드구조의 폭은 2μm 내지 100μm의 범위 내이다.
일부 실시예들에서는, 상기 리드구조는 제1 리드 및 제2 리드를 포함할 수 있다. 상기 제1 리드의 일단부는 상기 제1 전극층에 연결될 수 있고, 상기 제1 리드의 다른 단부는 상기 베이스구조에 연결될 수 있다. 상기 제2 리드의 일단부는 상기 제2 전극층에 연결될 수 있고, 상기 제2 리드의 다른 단부는 상기 베이스구조에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 질량소자를 더 포함할 수 있다. 상기 질량소자는 상기 현수막구조의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 상기 현수막구조는 복수의 홀들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 홀들은 상기 음향변환유닛의 둘레방향을 따라 분포될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 전기신호 강도 대 소음 강도의 비율은 최대 전기신호 강도 대 상기 소음 강도의 비율의 50% 내지 100%이다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 적어도 하나의 지지팔 및 질량소자를 포함할 수 있다. 상기 질량소자는 상기 적어도 하나의 지지팔을 통해 상기 베이스구조에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 적어도 하나의 지지팔은 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있고, 상기 음향변환유닛은 적어도 하나의 지지팔의 상면, 하면, 또는 내부에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛은 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층, 압전층, 및 제2 전극층을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층 또는 상기 제2 전극층은 상기 적어도 하나의 지지팔의 상면 또는 하면에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자는 상기 제1 전극층 또는 상기 제2 전극층의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 또는 상기 제2 전극층의 면적은 상기 지지팔의 면적 이하일 수 있다. 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 또는 상기 제2 전극층의 일부분 또는 전부는 상기 적어도 하나의 지지팔의 상면 또는 하면을 커버할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층의 면적은 상기 압전층의 면적 이하일 수 있고, 상기 제1 전극층의 전체구역은 상기 압전층의 표면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛의 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 및 상기 제2 전극층은 상기 질량소자 또는 상기 지지팔과 상기 베이스구조 사이의 연결부에 가까울 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적어도 하나의 지지팔은 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 제1 전극층 또는 상기 제2 전극층의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰은 한정구조를 더 포함할 수 있다. 상기 한정구조는 상기 베이스구조의 상기 공심위치에 위치할 수 있다. 상기 한정구조는 상기 베이스구조에 연결될 수 있고, 상기 한정구조는 상기 질량소자의 위 또는 아래에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰은 적어도 하나의 댐핑구조층을 더 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 댐핑구조층은 상기 적층구조의 상면, 하면, 또는 내부를 커버할 수 있다.
본 개시는 예시적인 실시예들을 통해 더 설명된다. 이러한 예시적인 실시예들은 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 이러한 실시예들은 한정적이 아니다. 이러한 실시예들에서, 동일한 참조부호는 동일한 구조를 표시한다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도1에서의 A-A 축의 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 5에서의 골전도 마이크로폰의 일부분 구조의 단면도이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 8은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 9는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도8에서의 C-C 축의 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 12는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 14는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 적층구조의 고유주파수가 앞당긴 주파수응답곡선을 나타낸다.
도 18은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 댐핑구조층을 구비하지 않는 골전도 마이크로폰을 나타내는 주파수응답곡선이다.
도 19는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 20은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 21은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 22는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다
도 23은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 24는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 25는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 26은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 27은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 음향변환유닛을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 28은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 리드구조를 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 29는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 리드구조를 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 30은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 7에서의 골전도 마이크로폰에서의 일부분 구조의 단면도이다.
도 31a-31c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 상이한 질량소자를 나타내는 개략도이다.
도 32a-32d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 상이한 음향변환유닛을 나타내는 개략도이다.
도33a-33b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 상이한 리드구조를 나타내는 개략도이다.
도 34는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 리드구조를 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 35는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 36은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 35에서의 골전도 마이크로폰의 일부분 구조를 나타내는 단면도이다
도 37은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 공진주파수곡선이다.
도 38은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰의 공진주파수곡선이다.
도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도1에서의 A-A 축의 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 5에서의 골전도 마이크로폰의 일부분 구조의 단면도이다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 8은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 9는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도8에서의 C-C 축의 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 12는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 13은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 14는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 적층구조의 고유주파수가 앞당긴 주파수응답곡선을 나타낸다.
도 18은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 댐핑구조층을 구비하지 않는 골전도 마이크로폰을 나타내는 주파수응답곡선이다.
도 19는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 20은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 21은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도 22는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다
도 23은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 24는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 25는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 26은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 현수막구조 및 홀들을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 27은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 음향변환유닛을 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 28은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 리드구조를 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 29는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 리드구조를 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 30은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 7에서의 골전도 마이크로폰에서의 일부분 구조의 단면도이다.
도 31a-31c는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 상이한 질량소자를 나타내는 개략도이다.
도 32a-32d는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 상이한 음향변환유닛을 나타내는 개략도이다.
도33a-33b는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰에서의 상이한 리드구조를 나타내는 개략도이다.
도 34는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 리드구조를 나타내는 예시적인 개략도이다.
도 35는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다.
도 36은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 35에서의 골전도 마이크로폰의 일부분 구조를 나타내는 단면도이다
도 37은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 공진주파수곡선이다.
도 38은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰의 공진주파수곡선이다.
본 개시의 실시예들의 기술안을 더 명확히 설명하기 위해, 아래에서는 실시예들을 설명하기 위해 사용되어야 하는 도면들을 간단히 소개한다. 물론, 아래의 명세서 중의 첨부도면들은 단지 본 개시의 일부 예들 또는 실시예들이며, 본 분야의 통상의 기술자들에 있어서, 임의의 창조적인 노력을 하지 않고 이러한 도면들에 근거하여 본 개시를 기타 유사한 상황에 응용할 수 있다. 상하문에서 명확히 얻을 수 있거나 설명된 경우 외에, 도면에 기재된 동일한 참고부호는 동일한 구조나 동작을 표시한다. 도면들은 설명 및 기재의 목적만을 위한 것이며, 본 개시의 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해해야 한다. 도면들은 비례에 따라 작성된 것이 아님을 이해해야 한다.
본 개시의 설명의 편의를 위해, 용어 "중심", "상부면", "하부면", "상부", "하부", "꼭대기", "바닥", "내", "외", "축", "반지름", "둘레", "외부" 및 기타 위치관계를 나타내는 용어는 도면들에 나타내는 위치관계들에 기초하는 것이고, 관련 장치들, 부재들 또는 유닛들이 반드시 특정된 위치관계를 가지는 것을 의미하지 않으며, 이는 본 개시에 대한 한정으로 해석되지 말아야 한다.
여기에서 사용하는 용어 “시스템”, “장치”, “유닛” 및/또는 “모듈”은 상이한 부재, 소자, 부품, 부분 또는 부동한 수준의 조립체를 구분하기 위한 하나의 방법임을 이해해야 한다. 다만 사기 용어들은 동일한 목적을 달성할 수 있는 다른 표현에 의해 대체될 수 있다.
상하문에서 명확히 설명하지 아니한 한, 여기에서 사용한 단수표달방식 “하나”, “일”, “상기” 등은 복수의 형식을 포함한다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 용어 "포함", “포괄”은 명시된 절차들 및 소자들을 포함함을 의미하며, 이러한 절차들 및 소자들은 배타적인 리스트를 형성하지 않는다. 상기 방법 또는 장치는 기타 절차들 또는 소자들을 포함할 수 있다.
본 개시에서 사용되는 흐름도는 본 개시의 실시예들에 따른 시스템에 의해 실행되는 동작들을 설명한다. 전후 동작들의 정확히 순서에 따라 실행하지 않을 수 있음을 이해해야 한다. 반대로, 절차들은 반대 순서거나 동시에 실행될 수 있다. 그리고, 기타 동작들은 이러한 절차들에 추가될 수 있거나, 특정된 절차 또는 절차들은 이러한 절차들 중에서 제거될 수 있다.
본 개시에서 골전도 관련 기술을 설명할 때, "골전도 마이크로폰", "골전도 소리전달장치", 또는 "마이크로폰장치"의 기재를 사용하며, 이는 단지 골전도 응용의 한가지 형식이다. 상술한 상이한 기재의 상기 골전도장치들은 동등하다. 설명의 편의를 위해, 상기 소리생성유닛의 사용 및 응용과정은 상기 골전도 마이크로폰을 예로 들어 아래에서 설명한다. 상기 기재는 단지 설명의 목적으로서 제공하는 것이고, 본 개시의 범위를 한정하려는 것이 아님에 유의해야 한다.
본 개시의 일부 실시예들에서 제공되는 상기 골전도 마이크로폰은 베이스구조 및 적층구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조는 상기 베이스구조 내부에 공심부를 구비하는 규칙적 또는 불규칙적인 3차원 구조일 수 있다. 예를 들면, 상기 베이스구조는 공심틀구조일 수 있으며, 규칙적인 형상들 예를 들면 직사각형 틀, 원형 틀, 규칙적인 다각형 틀, 또는 임의의 불규칙적인 형상들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 상기 적층구조는 상기 베이스구조의 상기 공심위치에 위치할 수 있거나, 또는 적어도 부분적으로 상기 베이스구조의 상기 공심위치 위에 현수될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 적어도 일부분의 상기 적층구조는 상기 베이스구조에 물리적으로 연결될 수 있다. 상기 "연결" 은 상기 적층구조 및 상기 베이스구조를 각각 준비한 후, 상기 적층구조 및 상기 베이스구조는 용접, 리벳팅, 클램핑, 볼트들, 등 수단에 의해 고정연결될 수 있거나, 또는 상기 적층구조는 상기 준비과정에서 물리증착(예를 들면, 물리기상증착) 또는 화학증착(예를 들면, 화학기상증착)을 통해 상기 베이스구조에 증착되는 것으로 이해할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조의 적어도 일부분은 상기 베이스구조의 상면 또는 하면에 고정될 수 있다. 상기 적층구조의 적어도 일부분은 상기 베이스구조의 측벽에 고정될 수도 있다. 예를 들면, 상기 적층구조는 외팔보일 수 있다. 상기 외팔보는 판형구조일 수 있다. 외팔보의 일단부는 상기 베이스구조의 상면 또는 하면, 또는 상기 베이스구조의 공심위치가 위치하는 측벽에 연결될 수 있고, 상기 외팔보의 다른 단부는 상기 베이스구조에 연결 또는 접촉하지 않을 수 있으며, 따라서 상기 외팔보의 다른 단부는 상기 베이스구조의 공심위치 내에 현수될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 적층구조는 진동막층(”현수막구조”라고도 부른다)을 포함할 수 있다. 상기 현수막구조는 상기 베이스구조에 고정연결될 수 있다. 상기 적층구조는 상기 현수막구조의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 적층구조는 질량소자 및 하나 이상의 지지팔들을 포함할 수 있다. 상기 질량소자는 상기 하나 이상의 지지팔들을 통해 상기 베이스구조에 고정연결될 수 있다. 지지팔의 일단부는 상기 베이스구조에 연결될 수 있고, 상기 지지팔의 다른 단부는 상기 질량소자에 연결될 수 있으며, 따라서 상기 질량소자 및 상기 지지팔의 일부분은 상기 베이스구조의 공심위치 내에 현수될 수 있다. 본 개시에서 언급된 "상기 베이스구조의 상기 공심위치 내에 위치" 또는 "상기 베이스구조의 상기 공심위치 내에 현수"는 "상기 베이스구조의 상기 공심위치내, 아래 또는 위에 현수"됨을 의미할 수 있음을 알아야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 진동유닛 및 음향변환유닛을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스구조는 외부 진동신호에 따라 진동할 수 있다. 상기 진동유닛은 상기 베이스구조의 진동에 응답하여 변형될 수 있다. 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 변형에 따라 전기신호를 생성할 수 있다. 여기서 상기 진동유닛 및 상기 음향변환유닛에 대한 설명은 단지 상기 적층구조의 작동원리를 소개하는 편의를 위한 것이며, 상기 적층구조의 실제 조합 및 구조를 한정하지 않음을 알아야 한다. 사실상, 상기 진동유닛은 필수적인 것이 아닐 수 있으며, 그 기능은 완전히 상기 음향변환유닛에 의해 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 음향변환유닛의 구조에 대해 일정한 변경을 진행한 후, 상기 음향변환유닛은 직접 상기 베이스구조의 진동에 응답하여 전기신호를 생성할 수 있다.
상기 진동유닛은 외력 또는 관성의 작용하에서 쉽게 변형되는 상기 적층구조의 일부분일 수 있다. 상기 진동유닛은 외력 또는 관성에 의해 생성되는 변형을 상기 음향변환유닛에 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛 및 상기 음향변환유닛은 중첩되어 상기 적층구조를 형성할 수 있다. 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 상층에 위치할 수 있고, 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 하층에 위치할 수도 있다. 예를 들면, 상기 적층구조가 외팔보구조인 경우, 상기 진동유닛은 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있다. 상기 음향변환유닛은 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층, 압전층, 및 제2 전극층을 포함할 수 있다. 상기 탄성층은 제1 전극층 또는 제2 전극층의 표면에 위치할 수 있다. 상기 탄성층은 진동 과정에서 변형될 수 있다. 상기 압전층 상기 탄성층의 변형에 따라 전기신호를 생성할 수 있다. 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 전기신호를 수집할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 진동유닛은 현수막구조일 수도 있다. 상기 현수막구조의 특정된 구역의 강도를 변경하고, 상기 현수막구조에 홀들을 천공하고, 또는 평형추(질량소자라고도 부른다)를 상기 현수막구조에 설치함으로써, 상기 음향변환유닛 부근의 상기 현수막구조는 외력의 작용하에서 더 쉽게 변형될 수 있으며, 따라서 상기 음향변환유닛을 구동하여 전기신호를 생성한다. 다른 하나의 예로써, 상기 진동유닛은 적어도 하나의 지지팔 및 질량소자를 포함할 수 있다. 상기 질량소자는 지지팔을 통해 상기 베이스구조의 공심위치 내에 현수될 수 있다. 상기 베이스구조가 진동할 때, 상기 진동유닛의 상기 지지팔 및 상기 질량소자는 상기 베이스구조에 상대적으로 이동할 수 있으며, 상기 지지팔은 변형되어 상기 음향변환유닛에 작용하여 전기신호를 생성할 수 있다.
상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 변형을 전기신호로 변환시키는 상기 적층구조의 일부분일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛은 적어도 2개의 전극층들(예를 들면, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층), 및 상기 압전층을 포함할 수 있다. 상기 압전층은 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이에 위치할 수 있다. 상기 압전층은 외력이 작용할 때 상기 압전층의 양단부에 전압을 생성하는 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층은 반도체 증착과정(예를 들면, 마그네트론 스퍼터링, 금속유기화학기상증착(MOCVD))에 의해 얻을 수 있는 압전고분자막일 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 상기 압전층은 상기 진동유닛의 변형응력하에서 전압을 생성할 수 있다. 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 전압(전기신호)을 수집할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 재료는 압전필름 재료를 포함할 수 있다. 상기 압전필름 재료는 증착공정을 통해 제조되는(예를 들면, 마그네트론 스퍼터링 증착공정) 필름재료(예를 들면, AlN 필름 재료)일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 재료들은 압전 결정 재료 및 압전 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 상기 압전 결정은 압전 단결정일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전 결정 재료는 결정, 스팔라이트, 방붕석(boracite), 토르말린, 아연산염, GaAs, 티탄산바륨 및 그 파생구조 결정체, KH2PO4, NaKC4H4O6·4H2O(로셸염), 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다 상기 압전 세라믹 재료는 고체상태 반응 및 상이한 재료 분말들 사이의 소결에 의해 획득하는 미세립차들을 무작위로 수집함으로써 형성되는 압전 다결정일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전 세라믹 재료는 티탄산바륨(BT), 티탄산 지르코늄산 납(PZT), 니오븀산 바륨 리튬 납(PBLN), 변성 티탄산납, 질화 알루미늄(AIN), 산화 아연(ZnO), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층 재료는 압전고분자 재료, 예를 들면 폴리불화비닐리덴(PVDF)일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조 및 상기 적층구조는 상기 골전도 마이크로폰의 하우징에 위치할 수 있다. 상기 베이스구조는 상기 하우징의 내벽에 고정연결될 수 있고, 상기 적층구조는 상기 베이스구조에 의해 탑재될 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰의 하우징이 외력(예를 들면, 사람신체가 말할 때 하우징을 구동시켜 진동시킨다)에 의해 진동하는 경우, 상기 하우징의 진동은 상기 베이스구조를 구동시켜 진동시킨다. 또한, 상기 진동유닛이 변형될 때, 상기 음향변환유닛의 압전층은 상기 진동유닛의 변형응력을 받아 전위차(전압)를 생성할 수 있다. 각각 상기 음향변환유닛에서 상기 압전층의 상면 및 하면에 위치하는적어도 2개 전극층들(예를 들면, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층)은 상기 전위차를 수집하여 외부 진동신호를 전기신호로 변환시킬 수 있다. 단지 설명의 목적에 의해, 본 개시의 실시예들에 기재된 상기 골전도 마이크로폰은 이어폰(예를 들면, 골전도 이어폰 또는 기전도 이어폰), 안경, 가상현실장치, 헬멧, 등에 응용될 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰은 사람머리(예를 들면, 얼굴), 목, 귀 부근, 및 머리 꼭대기에 놓을 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰은 사람신체가 말할 때 골격의 진동신호를 수집하고, 상기 진동신호를 전기신호로 변환시켜 소리획득을 구현할 수 있다. 상기 베이스구조는 상기 골전도 마이크로폰의 하우징에 상대적으로 독립된 구조에 한정되지 않음에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조는 상기 골전도 마이크로폰의 하우징의 일부분일 수도 있다.
상기 외부 진동신호를 수신한 후, 상기 골전도 마이크로폰(또는 골전도 소리전달장치)은 적층구조(상기 음향변환유닛 및 상기 진동유닛을 포함하는)를 이용해 상기 진동신호를 전기신호로 변환시키고, 백엔드 회로에 의해 처리된 후의 상기 전기신호를 출력한다. 공진은 "공진진동"이라고도 부를 수 있다. 상기 외부 진동신호의 상기 골전도 마이크로폰에 대한 작용하에서, 상기 외력의 주파수가 시스템의 고유진동주파수와 같거나 매우 접근하는 경우, 상기 진폭이 급격히 증가되는 현상을 공진으로 간주할 수 있으며, 공진의 주파수는 "공진주파수"라고 부를 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰은 고유주파수를 가질 수 있다. 상기 외부 진동신호의 주파수가 상기 고유주파수에 접근하는 경우, 상기 적층구조는 큰 진폭을 생성할 수 있으며, 따라서 큰 전기신호를 출력한다. 그러므로, 상기 외부 진동에 대한 상기 골전도 마이크로폰의 공진이 발생하여 상기 고유주파수 가까이에 포먼트를 생성할 수 있다. 그러므로, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 상기 고유주파수와 기본상 같을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 고유주파수는 상기 적층구조의 고유주파수일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조의 고유주파수는 4 kHz 내지 4.5 kHz의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 사람신체의 골전도 신호가 1 kHz 후 급격히 감소되기 때문에, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수(또는 상기 적층구조의 고유주파수)를 1 kHz 내지 5 kHz의 음성주파수 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 2 kHz 내지 5 kHz의 음성주파수대역의 범위로 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 2.5 kHz 내지 4.5 kHz의 음성주파수대역의 범위로 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 3 kHz 내지 4.5 kHz의 음성주파수대역의 범위로 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 2.5 kHz 내지 3.5 kHz의 음성주파수대역의 범위로 조절될 수 있다. 상기 공진주파수 범위의 조절에 따라, 상기 골전도 마이크로폰의 포먼트는 2.5 kHz 내지 4.5 kHz의 음성 주파수대역 범위에 위치할 수 있으며, 따라서 상기 음성 주파수대역(예를 들면, 상기 포먼트 앞의 주파수대역의 범위, 예를 들면, 20 Hz 내지 5 kHz)의 진동에 응답하여 상기 골전도 마이크로폰의 민감도가 개선된다.
상기 골전도 마이크로폰이 질량-스프링-댐핑 시스템 모형과 같을 수 있기 때문에, 상기 골전도 마이크로폰은 질량-스프링-댐핑 시스템이 작동시 여기력의 작용하에서 강제적 진동을 하는 것과 같을 수 있으며, 그 진동법칙은 질량-스프링-댐핑 시스템의 법칙과 일치할 수 있다. 그러므로, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 상기 골전도 마이크로폰의 내부 부재들(예를 들면, 상기 진동유닛 또는 적층구조)의 등가강도 및 등가질량과 관련될 수 있다. 즉, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 상기 골전도 마이크로폰의 내부 부재들의 등가강도와 양의 관계를 가질 수 있고, 상기 골전도 마이크로폰의 내부 부재들의 등가질량과 음의 관계를 가진다. 상기 등가강도는 상기 골전도 마이크로폰이 상기 질량-스프링-댐핑 시스템 모형과 동등하게 된 후의 강도일 수 있고, 상기 등가질량은 상기 골전도 마이크로폰이 상기 질량-스프링-댐핑 시스템 모형와 동등하게 된 후의 질량이다. 그러므로, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수(또는 고유주파수)를 조절하기 위해, 상기 진동유닛 또는 상기 적층구조의 등가강도 및 등가질량를 조절할 필요가 있다.
상기 골전도 마이크로폰에 있어서, 작동 중의 상기 골전도 마이크로폰은 상기 질량-스프링-댐핑 시스템 모형 여기력하에서 상기 질량-스프링-댐핑 시스템 모형의 강제진동과 같을 수 있으며, 및 상기 골전도 마이크로폰의 진동법칙은 상기 질량-스프링-댐핑 시스템 모형의 법칙과 일치할 수 있다. 여기력의 작용하에서, 상기 공진주파수 f 0 의 영향력 파라미터는 상기 시스템 등가강도 
, 상기 시스템 등가질량 
, 및 상기 시스템 등가상대감쇠계수(감쇠비) 
를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 시스템 등가강도 
는 상기 골전도 마이크로폰의 시스템 공진주파수 f 0 와 양의 관계를 가질 수 있으며, 상기 시스템 등가질량 m는 상기 골전도 마이크로폰의 시스템 공진주파수 f 0 와 음의 관계를 가질 수 있으며, 상기 시스템 등가상대감쇠계수(감쇠비) 
는 상기 골전도 마이크로폰의 상기 시스템 공진주파수f0과 음의 관계를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서는, 
은 상기 골전도 마이크로폰의 시스템에서의 공진주파수 f 0 과 양의 관계를 가질 수 있다. 일부 실시예들에, 상기 주파수응답은 상기 아래의 공식(1)을 만족시킨다.
여기서, f 0 은 상기 골전도 마이크로폰의 시스템에서의 공진주파수 f 0 이고, 
는 상기 시스템 등가강도이고, 
는 상기 시스템 등가질량이고, 
는 상기 시스템 등가상대감쇠계수(감쇠비)이다.
대부분의 골전도 마이크로폰들에 있어서, 특히 압전 골전도 마이크로폰들에 있어서, 상기 시스템 등가상대감쇠계수 
는 일반적으로 작으며, 상기 시스템의 공진주파수f 0 은 주로 상기 등가강도 및 상기 등가질량의 영향을 받을 수 있다. 도 5에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰을 예로 들면, 현수막구조(530)는 상기 진동시스템에 스프링, 댐핑 및 질량 기능들을 제공할 수 있다. 그러므로, 상기 현수막구조(530)는 주로 상기 시스템 등가강도 k에 영향을 줄 수 있고, 상기 시스템 등가질량m에도 영향을 줄 수 있다. 도 7에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰을 예로 들면, 현수막구조(730)는 진동시스템에 스프링 및 댐핑 기능들을 제공할 수 있고, 질량소자(740)는 질량 기능을 제공할 수 있다. 그러므로, 상기 현수막구조(730)는 주로 상기 시스템 등가강도 k에 영향을 줄 수 있고, 상기 시스템 등가질량m에도 영향을 줄 수 있다. 상기 질량소자(740)는 주로 상기 시스템 등가질량m에 영향을 줄 수 있고, 상기 시스템 등가강도 k에도 영향을 줄 수 있다. 상대적으로 복잡한 구조를 가지는 골전도 마이크로폰에 있어서, 이론상 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수 f0를 구하기가 어렵다. 상기 골전도 마이크로폰의 주파수응답은 한정된 요소 시물레션툴을 이용하여 상응한 구조 및 파라미터들의 모형을 구축함으로써 구할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 아래에서 설명되는 상기 전극층(를 포함하는 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층), 상기 압전층, 상기 탄성층, 및 상기 질량소자는 상이한 재료들을 선택하여 제조될 수 있으며, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수 f 0 이 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 구조, 예를 들면 상기 지지팔 및 상기 질량소자의 구조, 상기 외팔보의 구조, 상기 천공한 현수막의 구조, 및 상기 현수막 및 상기 질량소자의 구조를 설계함으로써상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수 f 0 이 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상이한 부재들의 크기들, 예를 들면, 상기 지지팔, 질량소자, 외팔보, 현수막, 등의 길이, 폭, 및 두께를 설계함으로써 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수 f 0 이 조절될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛 및 상기 음향변환유닛의 구조 파라미터들을 변경함으로써 상기 등가강도 및 상기 등가질량이 조절될 수 있으며, 따라서 상기 적층구조의 고유주파수가 상기 음성 주파수대역 범위로 감소될 수 있다. 예를 들면, 상기 진동유닛에 홀들을 설치함으로써 상기 진동유닛의 등가강도가 조절될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 진동유닛에 질량소자를 설치함으로써 상기 적층유닛의 등가질량이 조절될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 진동유닛에 지지팔을 설치함으로써 상기 적층유닛의 등가강도가 조절될 수 있다. 상기 진동유닛 및 상기 음향변환유닛의 구조 파라미터들의 조절에 관한 더 많은 내용에 관하여, 아래의 설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
신호소음 비율(SNR)은 전자장치 또는 전자시스템의 신호 대 소음 비율이다. 상기 골전도 마이크로폰에서, 상기 SNR이 클 수록, 상기 골전도 마이크로폰의 전기신호 강도가 크고 상기 소음이 낮으며, 상기 골전도 마이크로폰의 효과가 더 좋다. 그러므로, 상기 SNR는 상기 골전도 마이크로폰의 파라미터 설계과정에서 매우 중요할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 SNR는 상기 골전도 마이크로폰의 민감도 
및 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음 
과 관련될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 SNR은 상기 골전도 마이크로폰의 민감도 
와 양의 관계를 가질 수 있고, 상기 SNR는 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음 
와 음의 관계를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 SNR은 
와 양의 관계를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 SNR는 아래의 공식(2)에 따라 계산될 수 있다.
여기서, 
는 상기 골전도 마이크로폰의 민감도이다. 
는 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 압전상수 및 내응력와 관련될 수 있으며, 여기서, 상기 압전상수는 상기 압전층의 재료와 관련될 수 있으며, 상기 압전층의 내응력은 상기 골전도 마이크로폰의 구조 및 외부하중과 관련될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 모형이 구축된 후, 상응한 외부하중하에서의 상이한 골전도 마이크로폰들의 구조의 민감도 
는 한정된 요소 수치계산방법의 방식으로 구할 수 있다. 
은 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음이다. 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음 
은 파라미터들, 예를 들면, 증폭기 회로(ASIC)의 배경소음 
및 변환기(음향변환유닛)의 배경소음값 
에 의해 결정될 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음 
은 상기 증폭기 회로(ASIC)의 배경소음값 
및 상기 변환기의 배경소음값 
과 양의 관계를 가질 수 있다. 
은 상기 증폭기 회로(ASIC)의 배경소음이고, 이는 상기 증폭기 회로의 설계과정에서 계산되거나 또는 상기 제조업자로부터 얻을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음 
은 상기 파라미터들, 예를 들면, 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 유전손실 
, 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 유전율 
, 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 두께 
, 상기 골전도 마이크로폰의 유효한 음향변환유닛의 면적
, 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음의 저주파 차단 주파수 
, 및 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음의 고주파 차단 주파수 
과 관련될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음 
은 상기 파라미터들, 예를 들면, 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 유전율 
, 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 두께, 및 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음의 고주파 차단 주파수 
과 양의 관계를 가질 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음 
은 상기 골전도 마이크로폰의 유효한 음향변환유닛의 면적 
, 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음의 저주파 차단 주파수 
, 및 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 유전손실 
와 음의 관계를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음 
은 상기 아래의 공식(3)를 통해 계산될 수 있다.
여기서, 
은 상기 증폭기 회로의 게인이고, 이는 상기 증폭기 회로의 설계과정에서 계산되거나 또는 상기 제조업자로부터 얻을 수 있다. 
는 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 유전손실, 
는 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 유전율이고, 
는상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 두께이고, 
는 상기 골전도 마이크로폰의 유효한 음향변환유닛의 면적이고, 
은 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음의 저주파 차단 주파수이고, 
은 상기 골전도 마이크로폰의 배경소음의 고주파 차단 주파수이다.
공식(3)을 공식(2)로 대체하여 상기 골전도 마이크로폰의 SNR를 판정하기 위해 공식(4)를 판정할 수 있다.
공식(4) 중의 각 파라미터의 의미에 관하여, 상술한 해석을 참고 바란다. 상기 공식(4)에서, 상기 압전재료의 유전손실 
과 상기 압전재료의 유전율 
은 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 재료와 관련될 수 있다. 상기 공식(4)에서 SNR가 상기 유효한 음향변환유닛의 면적, 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 두께, 상기 압전층(예를 들면, 상기 제1 압전층)의 재료, 상기 민감도(민감도는 상기 골전도 마이크로폰의 재료 및 구조의 영향을 받는다), 또는 기타 계수들과 관련될 수 있음을 알 수 있다.
본 개시에서 제안하는 상기 골전도 마이크로폰의 SNR을 구하기 위한 공식에 의하면, 상기 전극층(상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층), 상기 압전층(상기 제1 압전층 및 상기 제2 압전층), 탄성층, 및 상기 질량소자는 각각 설계되며, 그리고 상기 골전도 마이크로폰의 구조가 설계되며, 따라서 상기 설계안은 상기 골전도 마이크로폰의 SNR을 최대화하는 동시에 상기 공진주파수 
의 범위의 요구에 부합될 수 있다. 예를 들면, 상기 천공된 현수막구조, 현수막구조 및 질량소자의 구조, 외팔보 구조 또는 지지팔 및 질량소자의 구조, 등, 및 골전도 마이크로폰들의 상이한 부재들의 크기들, 예를 들면, 상기 현수막구조의 크기, 상기 현수막구조 중의 홀들의 수량 및 홀들, 상기 질량소자의 크기 및 두께, 및 상기 유효한 음향변환유닛의 면적, 등은 설계될 수 있다. 단지 예로써, 상기 천공된 현수막구조에서, 상기 현수막구조의 강도 및 질량은 상기 음향변환유닛, 상기 현수막구조의 각 부분의 재료 및 크기, 및 홀들의 수량 및 크기, 등을 설계함으로써 조절될 수 있으며, 따라서 상기 음향변환유닛에서 응력집중이 발생할 수 있다. 상기 음향변환유닛에서 응력집중은 상기 골전도 마이크로폰의 출력전기신호를 증가시킬 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰의 출력 민감도 및 SNR를 최대화한다. 단지 예로써, 상기 현수막구조 및 상기 질량소자의 구조에서, 상기 음향변환유닛, 상기 현수막구조, 및 상기 질량소자의 재료들 및 크기들을 설계함으로써 상기 현수막구조의 강도 및 상기 질량소자의 질량이 조절될 수 있으며, 따라서 상기 음향변환유닛에서 응력집중이 발생할 수 있다. 상기 음향변환유닛에서 응력집중은 상기 골전도 마이크로폰의 출력전기신호를 증가시킬 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰의 출력 민감도 및 SNR를 최대화시킨다. 설계과정에서, 상기 골전도 마이크로폰이 더 우수한 신뢰성을 갖게끔 설계하는 것을 확보하기 위해, 상이한 부재들의 재료, 구조 및 크기를 조절함으로써 상기 SNR 가 조절될 수 있으며, 따라서 상기 SNR는 상기 최대 SNR보다 작다. 예를 들면, 상기 SNR는 상기 최대 SNR의 80% 내지 100%로 설계될 수 있다. 상기 SNR는 상기 최대 SNR의 50% 내지 100%로 설계될 수 있다. 상기 SNR는 상기 최대 SNR의 20% 내지 100%로 설계될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 1에서의 A-A 축을 따른 골전도 마이크로폰의 단면도이다.
도1 및 2에 나타내는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(100)는 베이스구조(110) 및 적층구조를 포함할 수 있으며, 상기 적층구조의 적어도 일부분은 상기 베이스구조(110)에 연결된다. 상기 베이스구조(110)는 공심틀구조일 수 있으며, 상기 적층구조의 일부분(예를 들면, 상기 베이스구조(110)와 상기 적층구조 사이의 연결부로부터 멀리 떨어진 상기 적층구조의 단부)은 공심틀구조의 공심위치에 위치할 수 있다. 상기 틀구조는 도1에 표시하는 정육면체 형상에 한정되지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 틀구조는 규칙적 또는 불규칙적인 구조, 예를 들면 프리즘, 또는 원기둥체일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 상기 베이스구조(110)에 외팔보의 형식으로 고정연결될 수 있다. 또한, 상기 적층구조는 고정단부 및 자유단부를 포함할 수 있다. 상기 적층구조의 고정단부는 상기 틀구조에 고정연결될 수 있고, 상기 적층구조의 자유단부는 상기 틀구조에 연결 또는 접촉하지 않을 수 있으며, 따라서 상기 적층구조의 자유단부는 공심틀구조의 공심위치 내에 현수될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조의 고정단부는 상기 베이스구조(110)의 상면 또는 하면, 또는 상기 베이스구조(110)의 공심위치가 위치하는 측벽에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(110)의 공심위치가 위치하는 측벽에는 상기 적층구조의 고정단부에 맞는 장착홈이 설치될 수도 있으며, 따라서 상기 적층구조의 고정단부는 결합방식으로 상기 베이스구조(110)와 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조와 상기 베이스구조(110) 사이의 안정성을 개선하기 위해, 상기 적층구조는 연결대(140)를 포함할 수 있다. 단지 예로써, 도 1에 표시하는 바와 같이, 상기 연결대(140)은 상기 적층구조의 고정단부에 고정연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 연결대의 고정단부는 상기 베이스구조(110)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 연결대의 고정단부는 상기 베이스구조(110)의 공심위치가 위치하는 측벽에 위치할 수도 있다. 예를 들면, 상기 베이스구조(110)의 공심위치가 위치하는 측벽에는 상기 고정단부에 맞는 장착홈가 설치될 수 있으며, 따라서 상기 적층구조의 고정단부는 상기 장착홈을 통해 상기 베이스구조(110)에 연결될 수 있다. 여기서 상기 "연결"은 상기 적층구조와 상기 베이스구조(110)는 각각 상기 적층구조 및 상기 베이스구조(110)를 준비한 후, 용접, 리벳팅, 접착, 나사결합, 클램핑, 등 방식으로 고정연결하거나 또는 제조과정에서 물리증착(예를 들면, 물리기상증착) 또는 화학증착(예를 들면, 화학기상증착)을 통해 상기 적층구조를 상기 베이스구조(110)에 증착시키는 것으로 이해할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 연결대(140)는 상기 적층구조와 상대적으로 독립된 구조 또는 상기 적층구조와 일체로 형성된 구조일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 음향변환유닛(120) 및 진동유닛(130)을 포함할 수 있다. 상기 진동유닛(130)은 상기 적층구조에서의 탄성변형을 생성할 수 있는 일부분일 수 있다. 상기 음향변환유닛(120)은 상기 적층구조에서의 일부분일 수 있으며, 상기 적층구조의 일부분은 상기 진동유닛(120)의 변형을 전기신호로 변환시킨다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛(130)은 상기 음향변환유닛(120)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛(130)은 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있다. 단지 설명의 목적으로서, 도 1에 표시하는 상기 진동유닛(130)은 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 탄성층(131) 및 제2 탄성층(132)을 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성층(131) 및 상기 제2 탄성층(132)은 반도체 재료로 제조된 판형구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 이산화규소, 질화규소, 질화갈륨, 산화아연, 탄화규소, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 탄성층(131) 및 상기 제2 탄성층(132)의 재료들은 같거나 다를 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(120)은 위로부터 아래로 차례로 배치된 적어도 하나의 제1 전극층(121), 압전층(122), 및 제2 전극층(123)을 포함할 수 있다. 상기 탄성층들(예를 들면, 상기 제1 탄성층(131) 및 상기 제2 탄성층(132))은 상기 제1 전극층(121)의 상면 또는 상기 제2 전극층(123)의 하면에 위치할 수 있다. 상기 압전층(122)은 압전효과에 의해 상기 진동유닛(130)의 변형응력(예를 들면, 상기 제1 탄성층(131) 및 상기 제2 탄성층(132))하에서 전압(전위차)을 생성할 수 있고, 상기 제1 전극층(121) 및 상기 제2 전극층(123)은 전압(전기신호)를 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 재료는 압전필름 재료를 포함할 수 있다. 상기 압전필름 재료는 증착공정을 통해 제조되는(예를 들면, 마그네트론 스퍼터링 증착공정) 필름 재료(예를 들면, AlN 필름 재료)일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층(122)의 재료들은 압전 결정 재료 및 압전 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 상기 압전 결정 재료는 압전 단결정일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전 결정 재료는 결정, 스팔라이트, 보라사이트(boracite), 토르말린, 아연산염, GaAs, 티탄산바륨 및 그 파생구조 결정체, KH2PO4, NaKC4H4O6·4H2O(로셸염), 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 압전 세라믹 재료는 고체상태 반응 및 상이한 재료 분말들의 소결에 의해 획득하는 미세립차들을 무작위로 수집함으로써 제조되는 압전 다결정일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전 세라믹 재료는 티탄산바륨(BT), 티탄산 지르코늄산 납(PZT), 니오븀산 바륨 리튬 납(PBLN), 변성 티탄산납, 질화 알루미늄(AIN), 산화 아연(ZnO), 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층 재료는 압전고분자 재료, 예를 들면 폴리불화비닐리덴(PVDF), 등일 수도 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(121) 및 상기 제2 전극층(123)은 전도성 재료 구조들일 수 있다. 예로써, 전도성 재료들은 금속, 합금 재료, 산화금속 재료, 그래핀, 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 및 합금 재료는 니켈, 철, 납, 백금, 티탄, 구리, 몰리브덴, 아연, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 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 재료는RuO2, MnO2, PbO2, NiO, 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
상기 적층구조와 상기 베이스구조(110) 사이에 상대적 이동이 발생한 경우, 상기 적층구조에서 상기 진동유닛(130)(예를 들면, 상기 제1 탄성층(131) 또는 상기 제2 탄성층(132))은 상이한 위치들에서 변형도가 다를 수 있다, 예를 들면, 상기 진동유닛(130)의 상이한 위치들은 상기 음향변환유닛(120)의 상기 압전층(122)에 상이한 변형응력을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 민감도를 개선하기 위해, 상기 음향변환유닛(120)은 상기 진동유닛(130)의 변형도가 큰 위치에만 설치될 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(100)의 SNR을 개선한다. 상응하게, 상기 음향변환유닛(120)의 상기 제1 전극층(121), 상기 압전층(122), 및/또는 상기 제2 전극층(123)의 면적은 상기 진동유닛(130)의 면적의 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰(100)의 SNR를 더 개선하기 위해, 상기 진동유닛(130)에서 상기 음향변환유닛(120)에 의해 커버된 면적은 상기 진동유닛(130)의 면적의 1/2 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 진동유닛(130)에서 상기 음향변환유닛(120)에 의해 커버된 면적은 상기 진동유닛(130)의 면적의 1/3 이하일 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 진동유닛(130)에서 상기 음향변환유닛(120)에 의해 커버된 면적은 상기 진동유닛(130)의 면적의 1/4 이하일 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(120)의 위치는 상기 적층구조와 상기 베이스구조(110) 사이의 연결부에 가까울 수 있다. 상기 적층구조와 상기 베이스구조(110) 사이의 연결부 부근에서 외력이 작용될 때, 상기 진동유닛(130)(예를 들면, 상기 탄성층)은 큰 변형도를 생성할 수 있고, 상기 음향변환유닛(120)은 상기 적층구조와 상기 베이스구조(110) 사이의 연결부 부근에서 큰 변형응력을 받을 수 있다. 상기 음향변환유닛(120)은 큰 변형응력을 가지는 구역에 설치되어 상기 골전도 마이크로폰(100)의 민감도를 개선하는 기초상에서 상기 골전도 마이크로폰(100)의 SNR를 개선한다. 상기 적층구조와 상기 베이스구조(110) 사이의 연결부 가까이의 상기 음향변환유닛(120)은 상기 적층구조의 자유단부와 관련됨에 유의해야 한다. 즉, 상기 음향변환유닛(120)으로부터 상기 적층구조와 상기 베이스구조(110) 사이의 연결부까지의 거리는 상기 음향변환유닛(120)으로부터 자유단부까지의 거리보다 작을 수 있음을 의미한다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(120)에서의 상기 압전층(122)의 면적 및 위치만을 조절함으로써, 상기 골전도 마이크로폰(100)의 민감도 및 SNR을 개선할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극층(121)과 상기 제2 전극층(123)은 상기 진동유닛(130)의 표면을 전부 또는 부분적으로 덮을 수 있으며, 상기 압전층(122)의 면적은 상기 제1 전극층(121) 또는 상기 제2 전극층(123)의 면적 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(121) 또는 상기 제2 전극층(123) 위에서 압전층(122)에 의해 커버된 면적은 상기 제1 전극층(121) 또는 상기 제2 전극층(123)의 면적의 1/2 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 전극층(121) 또는 상기 제2 전극층(123) 위에서 압전층(122)에 의해 커버된 면적은 상기 제1 전극층(121) 또는 상기 제2 전극층(123)의 면적의 1/3 이하일 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 제1 전극층(121) 또는 상기 제2 전극층(123) 위에서 압전층(122)에 의해 커버된 면적은 상기 제1 전극층(121) 또는 상기 제2 전극층(123)의 면적의 1/4이하일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(121)과 상기 제2 전극층(123) 사이의 연결에 의한 합선을 방지하기 위해, 상기 제1 전극층(121)의 면적은 상기 압전층(122) 또는 상기 제2 전극층(123)의 면적보다 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 압전층(122), 상기 제2 전극층(123), 또는 상기 진동유닛(130)의 면적은 같을 수 있으며, 상기 제1 전극층(121)의 면적은 상기 진동유닛(130)(예를 들면, 상기 탄성층), 상기 압전층(122), 또는 상기 제2 전극층(123)의 면적보다 작을 수 있다. 이런 경우, 상기 제1 전극층(121)의 전체구역은 상기 압전층(122)의 표면에 위치할 수 있고, 상기 제1 전극층(121)의 가장자리는 상기 압전층(122)의 가장자리로부터 일정한 거리를 가질 수 있으며, 따라서 상기 제1 전극층(121)은 상기 압전층(122)의 가장자리에서 나쁜 재료품질을 가지는 구역을 피할 수 있으며, 상기 골전도 마이크로폰(100)의 SNR을 더 개선한다.
일부 실시예들에서는, 출력전기신호를 증가시키고 상기 골전도 마이크로폰의SNR를 개선하기 위해, 상기 압전층(122)은 상기 적층구조의 중성층의 일측에 위치할 수 있다. 상기 중성층은 상기 적층구조에서 변형이 발생할 때 변형응력이 대체로 0인 평면층일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 매 단위 두께의 상기 압전층(122)의 응력 및 응력변화구배를 조절(예를 들면, 증가시킴)함으로써, 상기 골전도 마이크로폰의 SNR을 조절할 수도 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(120)(예를 들면, 상기 제1 전극층(121), 상기 압전층(122), 상기 제2 전극층(123), 및 상기 진동유닛(130)(예를 들면, 상기 제1 탄성층(131), 상기 제2 탄성층(132))의 형상, 두께, 재료, 및 크기(예를 들면, 길이, 폭, 및 두께)를 조절함으로써도, 상기 골전도 마이크로폰(100)의 SNR 및 민감도를 개선할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적층구조의 뒤틀림 변형을 제어하기 위해, 상기 적층구조에서의 각 층의 응력의 균형을 잡는 것이 필요하며, 따라서 상기 외팔보의 중성층의 상부와 하부 부분은 동일한 유형의 응력(예를 들면, 인장응력, 및 압축응력)을 받을 수 있으며, 응력의 크기는 같을 수 있다. 예를 들면, 상기 압전층(122)이AIN 재료층인 경우, 상기 압전층(122)는 상기 외팔보의 중성층 위치의 일측에 배치될 수 있다. 상기 AlN 재료층의 응력은 일반적으로 인장응력일 수 있으며, 상기 중성층의 다른 일측에서의 상기 탄성층의 압축응력은 인장응력일 수도 있다.
일부 실시예들에서는, 음향변환유닛(120)은 기타 층들을 위한 좋은 성장표면구조를 제공하기 위한 종자층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 종자층은 상기 제2 전극층(123)의 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 종자층의 재료는 상기 압전층(122)의 재료와 같을 수 있다. 예를 들면, 상기 압전층의 재료(122)가 AlN인 경우, 상기 종자층의 재료도 AlN일 수 있다. 상기 음향변환유닛(120)이 상기 제2 전극층(123)의 하면에 위치하는 경우, 상기 종자층은 상기 제1 전극층(121)의 상면에 위치할 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 상기 음향변환유닛(120)이 상기 종자층을 포함하는 경우, 상기 진동유닛(130)(예를 들면, 상기 제1 탄성층(131), 상기 제2 탄성층(132))은 종자층의 상기 압전층(122)으로부터 멀어지는 방향의 표면에 위치할 수 있다. 기타 실시예들에서는, 상기 종자층의 재료는 상기 압전층(122)의 재료와 다를 수 있다.
상기 적층구조의 형상은 도1에 표시하는 직사각형에 한정되지 않을 수 있으며, 규칙적 또는 불규칙적인 형상들 예를 들면 삼각형, 사다리꼴, 원형, 반원형, 1/4 원형, 타원형, 반타원형, 등일 수 있으며, 이는 여기의 기재에 한정되지 않음에 유의해야 한다. 그리고, 상기 적층구조들의 수량은 도1에 표시하는 하나에 한정되지 않을 수 있으며, 2, 3, 4, 또는 더 많을 수도 있다. 상이한 적층구조들은 상기 베이스구조의 공심위치에 나란히 현수될 수 있거나, 또는 상기 베이스구조의 공심위치 내에 차례로 상기 적층구조의 각 층의 배치방향을 따라 차례로 현수될 수 있다.
도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 기타 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도3에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(300)는 도1에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(100)와 실질적으로 같을 수 있다. 주요 차이점은 도 3에서의 상기 골전도 마이크로폰(300)의 상기 적층구조의 형상이 다른 점이다. 도3에 표시하는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(300)은 베이스구조(310) 및 적층구조를 포함할 수 있다. 상기 적층구조의 형상은 사다리꼴일 수 있다. 또한, 상기 골전도 마이크로폰(300)에서의 상기 적층구조의 폭은 자유단부으로부터 고정단부까지 점차 작아질 수 있다. 기타 실시예들에서, 상기 골전도 마이크로폰(300)에서의 상기 적층구조의 폭은 상기 자유단부로부터 상기 고정단부까지 점차 커질 수 있다. 여기에서 상기 베이스구조(310)의 구조는 상기 베이스구조(110)의 구조와 유사할 수 있고, 상기 진동유닛(330)의 구조는 상기 진동유닛(130)의 구조와 유사할 수 있음에 유의해야 한다. 상기 음향변환유닛(320)에서의 상기 제1 전극(321), 상기 압전층(322), 및 상기 제2 전극(323), 및 상기 진동유닛(330)에서의 상기 제1 탄성층(331) 및 상기 제2 탄성층(332)의 상세 내용에 관하여, 도1 에서의 상기 음향변환유닛(120) 및 상기 진동유닛(130)의 각 층에 관한 내용을 참고 바란다. 그리고, 상기 음향변환유닛(120) 및 상기 진동유닛(130)에서의 기타 부재들(예를 들면, 종자층)은 도 3에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(300)에 응용될 수 있으며 , 여기에서 중복하지 않는다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도 4에 표시하는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(400)은 베이스구조(410) 및 적층구조를 포함할 수 있으며, 상기 적층구조의 적어도 일부분은 상기 베이스구조(410)에 연결된다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(410)는 공심틀구조일 수 있으며, 상기 적층구조의 일부분(예를 들면, 상기 베이스구조(410)와 상기 적층구조 사이의 연결부로부터 멀리 떨어진 상기 적층구조의 단부)은 공심틀구조의 공심위치에 위치할 수 있다. 상기 틀구조는 도4에 표시하는 정육면체 형상에 한정되지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 틀구조는 규칙적 또는 불규칙적인 구조, 예를 들면 프리즘, 또는 원기둥체일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 외팔보의 형식으로 상기 베이스구조(410)에 고정연결될 수 있다. 또한, 상기 적층구조는 고정단부 및 자유단부를 포함할 수 있다. 상기 적층구조의 고정단부는 상기 틀구조에 고정연결될 수 있으며, 상기 적층구조의 자유단부는 상기 틀구조에 연결 또는 접촉하지 않을 수 있으며, 따라서 상기 적층구조의 자유단부는 공심틀구조의 공심위치 내에 현수될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조의 고정단부는 상기 베이스구조(410)의 상면, 하면, 또는 상기 베이스구조(410)의 공심위치가 위치하는 측벽에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(410)의 공심위치가 위치하는 측벽에는 상기 적층구조의 고정단부에 맞는 장착홈이 설치될 수 있으며, 따라서 상기 적층구조의 고정단부 및 상기 베이스구조(410)는 결합형식으로 연결될 수 있다. 여기서 상기 “연결”은 각각 상기 적층구조 및 상기 베이스구조(410)를 준비한 후, 용접, 리벳팅, 집기, 나사결합 등 방식으로 상기 적층구조와 상기 베이스구조(410)를 고정연결하는 것으로 이해할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 상기 제작과정에서 물리증착(예를 들면, 물리기상증착) 또는 화학증착(예를 들면, 화학기상증착)을 통해 상기 적층구조를 상기 베이스구조(410)에 증착시킬 수 있다. 일부 실시예들에서는, 하나 이상의 적층구조는 상기 베이스구조(410)에 배치될 수 있다. 예를 들면,상기 적층구조들의 수량은 1, 2, 3, 7, 등일 수 있다. 또한, 상기 복수의 상기 적층구조들은 상기 베이스구조(410)의 둘레방향을 따라 등거리로 균일하게 배치되거나, 또는 균일하지 않게 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 음향변환유닛(420) 및 진동유닛(430)를 포함할 수 있다. 상기 진동유닛(430)은 상기 음향변환유닛(420)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛(430)은 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있다. 상기 탄성층은 반도체 재료로 제조된 판형구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체재료는 이산화규소, 질화규소, 질화갈륨, 산화아연, 탄화규소, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(420)은 전극층 및 압전층(423)을 포함할 수 있다. 상기 전극층은 제1 전극(421) 및 제2 전극(422)을 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예에서, 상기 압전층(423)은 상기 진동유닛(430)의 변형응력의 작용하에서 압전효과에 따라 전압(전위차)을 생성할 수 있으며, 상기 제1 전극(421) 및 상기 제2 전극(422)은 상기 전압(전기신호)을 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극(421) 및 상기 제2 전극(422)은 간격을 두고 상기 압전층(423)의 동일한 표면(예를 들면, 상면 또는 하면)에 배치될 수 있으며, 상기 전극층 및 상기 진동유닛(430)은 상기 압전층(423)의 상이한 표면에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 진동유닛(430)이 상기 압전층(423)의 하면에 위치하는 경우, 상기 전극층(상기 제1 전극(421) 및 상기 제2 전극(422))은 상기 압전층(423)의 상면에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 진동유닛(430)이 상기 압전층(423)의 상면에 위치하는 경우, 상기 전극층(상기 제1 전극(421) 및 상기 제2 전극(422))은 상기 압전층(423)의 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극층 및 상기 진동유닛(430)은 상기 압전층(423)의 동일한 측에 위치할 수도 있다. 예를 들면, 상기 전극층은 상기 압전층(423)과 상기 진동유닛(430) 사이에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극(421)은 제1 빗살형 구조(4210)로 구부러질 수 있다. 상기 제1 빗살형 구조(4210)은 복수의 빗살 구조들을 포함할 수 있다. 상기 제1 빗살형 구조(4210)의 인접되는 빗살 구조들 사이에는 제1 간격이 존재한다. 상기 제1 간격은 같거나 다를 수 있다. 상기 제2 전극(422)은 제2 빗살형 구조(4220)로 구부러질 수 있다. 상기 제2 빗살형 구조(4220)은 복수의 빗살 구조들을 포함할 수 있다. 상기 제2 빗살형 구조(4220)의 인접되는 빗살 구조들 사이에는 제2 간격이 존재한다. 상기 제2 간격은 같거나 다를 수 있다. 상기 제1 빗살형 구조(4210) 및 상기 제2 빗살형 구조(4220)는 서로 맞춰서 상기 전극층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1 빗살형 구조(4210)의 빗살 구조는 상기 제2 빗살형 구조(4220)의 상기 제2 간격 내로 연장될 수 있으며, 상기 제2 빗살형 구조(4220)의 빗살 구조들은 상기 제1 빗살형 구조(4210)의 상기 제1 간격 내로 연장될 수 있으며, 따라서 서로 맞취서 상기 전극층을 형성할 수 있다. 상기 제1 빗살형 구조(4210)와 상기 제2 빗살형 구조(4220)는 서로 맞출 수 있으며, 따라서 상기 제1 전극(421)와 상기 제2 전극(422)는 더 컴팩트하게 배치될 수 있으나, 교차하지 않을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 빗살형 구조(4210)와 상기 제2 빗살형 구조(4220)는 외팔보의 길이방향(예를 들면, 고정단부로부터 자유단부로의 방향)을 따라 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층(423)은 바람직하게는 압전 세라믹 재료일 수 있다. 상기 압전층(423)이 상기 압전 세라믹 재료인 경우, 상기 압전층(423)의 극화방향은 상기 외팔보의 길이방향과 일치할 수 있다. 압전 세라믹의 압전상수(d33)의 특성은, 상기 출력신호를 대폭 증가시키고 민감도를 개선할 수 있다. 압전상수(d33)는 상기 압전층을 이용하여 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 적합한 비례상수일 수 있다. 도4에 표시하는 상기 압전층(423)은 기타 재료들로 제조될 수도 있음에 유의해야 한다. 기타 재료들의 상기 압전층(423)의 극화방향이 상기 외팔보의 두께방향과 일치한 경우, 상기 음향변환유닛(420)은 도1에 표시하는 상기 음향변환유닛(420)에 의해 대체될 수 있다.
상기 적층구조와 상기 베이스구조(410) 사이에 상대적인 이동이 발생하는 경우, 상기 적층구조에서의 상기 진동유닛(430)의 변형도는 상이한 위치들에서 다를 수 있다. 즉, 상기 진동유닛(430)의 상이한 위치들은 상기 음향변환유닛(420)의 상기 압전층(423)에서 상이한 변형응력을 가질 수 있음을 의미한다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 민감도를 개선하기 위해, 상기 음향변환유닛(420)은 상기 진동유닛(430)의 변형도가 큰 위치에 설치되기만 하면 되며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰치(400)의 SNR을 개선한다. 상응하게, 상기 음향변환유닛(420)의 상기 전극층 및/또는 상기 압전층(423)의 면적은 상기 진동유닛(430)의 면적 이하일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰(400)의 SNR를 더 개선하기 위해, 상기 진동유닛(430)에서 상기 음향변환유닛(420)에 의해 커버된 면적은 상기 진동유닛(430)의 면적보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 상기 진동유닛(430)에서 상기 음향변환유닛(420)에 의해 커버된 면적은 상기 진동유닛(430)의 면적의 1/2 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 진동유닛(430)에서 상기 음향변환유닛(420)에 의해 커버된 면적은 상기 진동유닛(430)의 면적의 1/3 이하일 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 진동유닛(430)에서 상기 음향변환유닛(420)에 의해 커버된 면적은 상기 진동유닛(430)의 면적의 1/4 이하일 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(420)은 상기 적층구조와 상기 베이스구조(410) 사이의 연결부에 가까울 수 있다. 상기 진동유닛(430)이 외력을 받을 때, 상기 진동유닛(430)(예를 들면, 상기 탄성층)이 상기 적층구조와 상기 베이스구조(410) 사이의 연결부 가까이에서 큰 변형도를 생성하기 때문에, 상기 음향변환유닛(420)도 상기 적층구조와 상기 베이스구조(410) 사이의 연결부 가까이에서 큰 변형응력을 받을 수 있다. 그러므로, 상기 음향변환유닛(420)은 상대적으로 큰 변형응력을 가지는 구역에 배치되어, 상기 골전도 마이크로폰(400)의 민감도를 개선하는 기초상에서 상기 골전도 마이크로폰(400)의 SNR를 개선할 수 있다. 상기 음향변환유닛(420)이 상기 베이스구조(410)와 상기 적층구조 사이의 연결부에 가깝다는 것은 상기 적층구조의 자유단부에 상대적으로 일컷는 것이고, 즉, 상기 음향변환유닛(420)으로부터 상기 적층구조와 상기 베이스구조(410) 사이의 연결부까지의 거리는 상기 음향변환유닛(420)으로부터 자유단부까지의 거리보다 작을 수 있음을 의미함에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(420)에서의 상기 압전층(423)의 면적 및 위치만을 조절함으로써, 상기 골전도 마이크로폰(100)의 민감도 및 SNR를 개선할 수 있다. 예를 들면, 상기 전극층은 상기 진동유닛(430)의 표면의 전부 또는 일부분을 커버할 수 있으며, 상기 압전층(423)의 면적은 상기 전극층의 면적 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 진동유닛(130)에서 상기 압전층(423)에 의해 커버된 면적은 상기 전극층의 면적의 1/2 이하일 수 있다. 바람직하게는, 상기 진동유닛(430)에서 상기 압전층(423)에 의해 커버된 면적은 상기 압전층의 면적의 1/3 이하일 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 진동유닛(430)에서 상기 압전층(423)에 의해 커버된 면적은 상기 전극층의 면적의 1/4이하일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층(423)의 면적은 상기 진동유닛(430)의 면적과 같을 수 있으며, 상기 전극층의 전체구역은 상기 압전층(423)에 위치할 수 있고, 상기 전극층의 가장자리는 상기 압전층(423)의 가장자리로부터 일정한 거리를 가질 수 있으며, 따라서 상기 전극층에서 상기 제1 전극(421)과 상기 제2 전극(422)은 상기 압전층(423)의 가장자리에서 나쁜 재료품질을 가지는 구역을 피할 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(400)의 SNR을 더 개선한다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 출력전기신호를 증가시키고 SNR을 개선하기 위해, 상기 음향변환유닛(420) 상기 제1 전극(421), 상기 압전층(423), 및 상기 제2 전극(422)), 및 상기 진동유닛(430)(예를 들면, 상기 탄성층)의 형상, 두께, 재료, 및 크기(예를 들면, 길이, 폭, 및 두께)는 조절되어 상기 골전도 마이크로폰(400)의 SNR 및 민감도를 개선할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 출력전기신호를 증가시키고 SNR을 개선하기 위해, 상기 제1 빗살형 구조(4210) 및 상기 제2 빗살형 구조(4220)의 단일 빗살구조의 길이와 폭, 상기 빗살 구조들 사이의 간격(예를 들면, 상기 제1 간격 및 상기 제2 간격), 전체 상기 음향변환유닛(420)의 길이는 조절되어 상기 출력전압 전기신호를 증가시키고 상기 골전도 마이크로폰의 SNR를 개선할 수도 있다.
도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 5에서의 상기 골전도 마이크로폰의 일부분 구조의 단면도이다. 도5 및 6에 나타내는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(500)은 베이스구조(510) 및 적층구조를 포함할 수 있으며, 상기 적층구조의 적어도 일부분은 상기 베이스구조(510)에 연결된다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(510)는 공심틀구조일 수 있으며, 상기 적층구조의 일부분은 공심틀구조의 공심위치에 위치할 수 있다. 상기 틀구조는 도 5에 표시하는 정육면체 형상에 한정되지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 틀구조는 규칙적 또는 불규칙적인 구조, 예를 들면 프리즘 또는 원기둥체일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 음향변환유닛(520) 및 진동유닛을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수(또는 골전도 소리전달장치)는 상기 진동유닛의 강도와 양의 관계를 가질 수 있다. 기타 파라미터들(예를 들면, 상기 적층구조의 질량, 등.)가 변하지 않고 유지되는 경우, 상기 진동유닛의 강도가 클 수록, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수가 높다. 상기 진동유닛의 강도가 작을 수록, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수가 낮다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 상기 적층구조의 질량과 음의 관계를 가질 수 있다. 기타 파라미터들(예를 들면, 상기 진동유닛의 강도, 등.)이 변하지 않고 유지되는 경우, 상기 적층구조의 질량이 클 수록, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수가 낮으며, 상기 적층구조의 질량이 작고, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수가 높다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 상기 음향변환유닛(520)의 상면 또는 하면 에 배치될 수 있다. 도5에 표시하는 바와 같이, 상기 진동유닛은 현수막구조(530)를 포함할 수 있다. 둘레측을 상기 베이스구조(510)에 연결함으로써 상기 현수막구조(530)은 상기 베이스구조(510)에 고정될 수 있다. 상기 현수막구조(530)의 중심구역은 상기 베이스구조(510)의 공심위치 내에 현수될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)은 상기 베이스구조(510)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 둘레측은 상기 베이스구조(510)의 공심위치의 내벽에 연결될 수도 있다. 여기서 상기 “연결”은 상기 현수막구조(530)와 상기 베이스구조(510)를 각각 준 비한 후 기계적 고정(예를 들면, 강점착, 리벳팅, 클램핑, 상감, 등)을 통해 상기 현수막구조(530)를 상기 베이스구조(510)의 상면 또는 하면, 또는 상기 베이스구조(510)의 공심위치의 측벽에 고정하거나, 또는 상기 준비과정에서 물리증착(예를 들면, 물리기상증착) 또는 화학증착(예를 들면, 화학기상증착)을 통해 상기 현수막구조(530)을 상기 베이스구조에 증착시키는 것으로 이해할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛의 강도는 상기 현수막구조(530)의 강도일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)는 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있다. 상기 탄성층은 반도체 재료로 제조된 막형 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 이산화규소, 질화규소, 질화갈륨, 산화아연, 탄화규소, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)는 상기 상술한 반도체 재료들 중의 한가지로 제조되거나 또는 상기 상술한 반도체 재료들 중의 2가지 이상이 두께방향에서 적층되거나 복합되어 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 현수막구조(530)는 단일결정 실리콘(또는 다결정 실리콘) 및 이산화규소의 복합층일 수 있으며, 단일결정 실리콘(또는 다결정 실리콘) 및 질화규소의 복합층, 또는 질화규소 및 단일결정 실리콘(또는 다결정 실리콘) 및 이산화규소의 복합층일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 형상은 예를 들면 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 및 기타 다각형, 또는 기타 임의의 형상일 수 있다. 예를 들면, 도22에 표시하는 바와 같이, 상기 현수막구조(530)의 형상은 사각형일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 도23에 표시하는 바와 같이, 상기 현수막구조(530)의 형상은 원형일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 형상은 원형일 수 있으며, 현수막구조(530)의 반경은 500μm 내지 1500μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 반경은 520μm 내지 1400μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 반경은 550μm 내지 1300μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 반경은 570μm 내지 1200μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 반경은 600μm 내지 1100μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 반경은 630μm 내지 1000μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 반경은 650μm 내지 900μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 반경은 670μm 내지 850μm의 범위 내일 수 있다. 본 개시에서 상기 현수막구조(530)의 형상 및 크기(예를 들면, 반경)는 상기 두께방향(도6에서의 화살표시가 가리키는 방향)에 수직이 되는 횡단면의 형상 및 크기일 수 있음에 유의해야 한다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)은 상기 현수막구조(530)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)은 상기 음향변환유닛(520)의 둘레방향(예를 들면, 외둘레방향 및/또는 내둘레방향)을 따라 상기 음향변환유닛(520)의 중심 주위에 분포된 복수의 홀들(5300)을 포함할 수 있다. 수의 홀들(5300)을 상기 현수막구조(530)에 설치함으로써, 상이한 위치들의 상기 현수막구조(530)의 강도는 조절될 수 있으며, 따라서 복수의 홀들(5300) 부근의 구역에서 상기 현수막구조(530)의 강도는 감소될 수 있으며, 복수의 홀들(5300)로부터 멀리 떨어진 구역의 상기 현수막구조(530)의 강도는 상대적으로 클 수 있음을 이해할 수 있다. 상기 현수막구조(530)와 상기 베이스구조(510) 사이에 상대적인 이동이 발생하는 경우, 복수의 홀들(5300) 부근의 구역에서 상기 현수막구조(530)의 변형도는 상대적으로 클 수 있으며, 복수의 홀들(5300)의 구역으로부터 멀리 떨어진 구역의 상기 현수막구조(530)의 변형도는 작을 수 있다. 이 때, 상기 음향변환유닛(520)은 상기 현수막구조(530)에서 복수의 홀들(5300) 부근의 구역에 설치되어, 상기 음향변환유닛(520)에 의한 진동신호의 획득에 유리할 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(500)의 민감도를 효과적으로 개선한다. 동시에, 상기 골전도 마이크로폰(500)에서의 각 부재들의 구조는 상대적으로 간단할 수 있으며, 이는 생산 또는 조립에 편리하다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)에서 상기 홀들(5300)은 임의의 형상, 예를 들면, 원형 홀, 타원형 홀, 정사각형 홀, 또는 기타 다각형 홀들일 수 있다. 예를 들면, 도22 및 23에 나타내는 바와 같이, 상기 홀들(5300)은 정사각형 홀들일 수 있다. 예를 들면, 도24에 표시하는 바와 같이, 상기 홀들(5300)은 불규칙적인 형상의 홀들일 수 있다. 바람직하게는, 도25 및 도26에 나타내는 바와 같이, 상기 홀들(5300)은 원형 홀들일 수 있으며, 이는 국부적 응력집중을 감소시키고 상기 골전도 마이크로폰의 민감도를 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 홀들(5300)은 원형 홀들일 수 있으며, 상기 홀들(5300)의 반경들은2 0μm 내지 300μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 홀들(5300)의 반경들은 25μm 내지 250μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 홀들(5300)은 비관통홀들(예를 들면, 상기 현수막 중의 홈들)일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 홀들(5300)은 관통홀들일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 홀들(5300)의 수량은 하나 이상일 수 있다. 예를 들면, 홀들(5300)의 수량은 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 및 18을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 도 22 내지 도 24에 나타내는 바와 같이, 상기 홀들(5300)은 상기 음향변환유닛(520)의 외둘레방향에 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 도25에 표시하는 바와 같이, 상기 홀들(5300)은 상기 음향변환유닛(520)의 내둘레방향에 분포될 수도 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 홀들(5300)은 상기 음향변환유닛(520)의 외둘레방향 및/또는 내둘레방향에 균일하거나 불균일하게 분포될 수 있다. 바람직하게는, 도23 내지 도25에 나타내는 바와 같이, 상기 홀들(5300)은 상기 음향변환유닛(520)의 외둘레방향 및/또는 내둘레방향에 균일하거나 불균일하게 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 홀들(5300)은 하나, 둘, 또는 더 많은 원형들에 에워싸일 수 있다. 예를 들면, 도23 내지 도25에 나타내는 바와 같이, 상기 홀들(5300)은 하나의 원형 안에 에워싸일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도 26에 표시하는 바와 같이, 상기 홀들(5300)은 2개의 원형들 안에 에워싸일 수 있다. 바람직하게는, 상기 홀들(5300)은 하나의 원형 안에 에워싸일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 홀들(5300)에 의해 에워싸인 형상은 원형, 타원형, 정사각형, 다각형, 또는 기타 규칙적 또는 불규칙적인 형상들일 수 있다. 본 개시에서 상기 홀들(5300)에 의해 에워싸인 형상은 상기 홀들(5300)의 상기 원형(또는 중심)의 중심에 의해 에워싸인 형상일 수 있으며, 상기 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상의 크기는 상기 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상에서 2개의 가장 먼 점들의 거리일 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들면, 상기 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상은 원형일 수 있고, 상기 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상의 크기는 상기 원형의 직경일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상은 정사각형일 수 있고, 상기 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상의 크기는 상기 정사각형의 대각선의 길이일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상은 불규칙적인 형상일 수 있으며, 상기 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상의 크기는 상기 불규칙적인 형상의 2개의 가장 먼 꼭짓점들 사이의 거리일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 음향변환유닛(520)의 형상은 정사각형, 원형, 타원형, 구부러진 고리형, 다각형, 또는 기타 규칙적 또는 불규칙적인 형상들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도22에 표시하는 바와 같이, 음향변환유닛(520)의 형상은 정사각형일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도23 내지 도27에 나타내는 바와 같이, 음향변환유닛(520)의 형상은 고리형일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 음향변환유닛(520)의 형상은 하나 이상의 개구들을 가지는 고리형일 수 있다. 예를 들면, 도 27에 표시하는 바와 같이, 음향변환유닛(520)의 형상은 2개의 개구들을 가지는 고리형일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)은 원형의 닫힌 고리형일 수 있다.
본 개시의 하나 이상의 실시예들에서 음향변환유닛(520)의 형상은 상기 음향변환유닛의 두께방향(도6에서의 화살표가 가리키는 방향)에 수직이 되는 횡단면의 형상일 수 있음에 유의해야 한다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)의 관련크기(예를 들면, 상기 음향변환유닛의 내부 또는 외부 크기)는 진동시스템의 공진주파수에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛의 크기는 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 음향변환유닛의 횡단면의 외경 및/또는 내경을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)의 외경은 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 음향변환유닛(520)의 횡단면의 외경일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)의 내경은 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 음향변환유닛(520)의 횡단면의 내경일 수 있다. 상기 횡단면의 외경은 상기 횡단면의 외부 가장자리에서 2개의 가장 먼 점들 사이의 거리일 수 있다. 예를 들면, 상기 횡단면이 원형이면, 상기 횡단면의 외경은 상기 원형의 직경일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 횡단면이 타원형이면, 상기 횡단면의 외경은 상기 타원형의 장경일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 횡단면이 직사각형이면, 상기 횡단면의 외경은 상기 직사각형의 대각선의 길이일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 횡단면이 사다리꼴인 경우, 상기 횡단면의 외경은 상기 사각형의 2개의 가장 먼 꼭지점 사이의 거리일 수 있다. 상기 횡단면의 내경은 상기 횡단면의 내부 가장자리에서 2개의 가장 가까운 점들 사이의 거리일 수 있고, 상기 2개의 가장 가까운 점들을 통하는 직선은 상기 내부 가장자리의 기하학적 중심을 관통할 수 있다. 예를 들면, 상기 횡단면의 내부 가장자리의 형상이 원형이면, 상기 횡단면의 내경은 그 원형의 직경일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 횡단면의 내부 가장자리의 형상이 타원형이면, 상기 횡단면의 내경은 상기 타원형의 단경일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 횡단면의 내부 가장자리의 형상이 직사각형이면, 상기 횡단면의 내경은 상기 직사각형의 짧은 변의 길이일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)은 적어도 하나의 유효한 음향변환유닛을 포함할 수 있다. 상기 유효한 음향변환유닛은 상기 음향변환유닛의 최종적으로 전기신호를 공헌하는 일부분 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내경은 100μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내경은 130μm 내지 600μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내경은 150μm 내지 500μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내경은 200μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경은 110μm 내지 710μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경은 150μm 내지 650μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경은 200μm 내지 620μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경은 250μm 내지 600μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 형상은 상기 음향변환유닛(520)의 형상과 일치할 수 있다. 예를 들면, 도22에 표시하는 바와 같이, 음향변환유닛(520)의 형상은 정사각형일 수 있으며, 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 형상은 정사각형일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도23에 표시하는 바와 같이, 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 형상은 원형일 수 있으며, 음향변환유닛(520)의 형상은 원형일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 홀들(5300)의 형상들은 상기 음향변환유닛(520)의 형상과 일치할 수 있다. 예를 들면, 도 22에 표시하는 바와 같이, 상기 복수의 홀들(5300)의 형상들은 정사각형들일 수 있으며, 음향변환유닛(520)의 형상은 정사각형일 수 있다. 바람직하게는, 상기 복수의 홀들(5300)은 상기 음향변환유닛(520)의 외둘레방향을 따라 원형으로 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 복수의 홀들(5300)의 형상들은 일치하거나 일치하지 않을 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 홀들의 형상(5300)은 원형, 타원형, 정사각형, 다각형, 또는 불규칙적인 형상들 중의 하나일 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 홀들(5300)의 형상들은 원형, 타원형, 정사각형, 다각형, 및 불규칙적인 형상들 중의 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형의 반경은 300μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형의 반경은 350μm 내지 650μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경은 상기 복수의 홀들(5300) 각각의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상의 크기보다 작거나 같거나 또는 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내경은 상기 복수의 홀들(5300) 각각의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상의 크기보다 작거나 같거나 또는 클 수 있다. 바람직하게는, 음향변환유닛(520)의 형상은 고리형(예를 들면, 상기 음향변환유닛(520) 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 음향변환유닛(520)의 횡단면의 내측 및 외측은 원형일 수 있다)일 수 있으며, 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 형상은 원형일 수 있고, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내부 가장자리의 반경(예를 들면, 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 횡단면의 내측 반경)은 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형의 반경보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내부 가장자리의 반경은 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형의 반경보다 작을 수 있으며, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내부 가장자리의 반경과 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형의 반경 사이의 차이는 50μm 내지 300μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내부 가장자리의 반경과 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형의 반경 사이의 차이는 70μm 내지 250μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내부 가장자리의 반경과 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형의 반경 사이의 차이는 90μm 내지 230μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경은 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기보다 작거나 같거나 또는 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 내경은 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기보다 작거나 같거나 또는 클 수 있다. 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기는 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 베이스구조(510)의 횡단면의 내부 가장자리의 2개의 가장 먼 점들 사이의 거리일 수 있다. 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 베이스구조(510)의 횡단면의 내부 가장자리의 형상 및 크기는 상기 복수의 홀들(5300)의 원형의 중심에 의해 에워싸인 형상 및 상기 형상 크기오 유사할 수 있으며, 여기에서 중복하지 않는다. 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경은 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경은 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기보다 작을 수 있으며, 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기와 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경 사이의 차이는 5μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 음향변환유닛(520)의 형상과 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 형상은 같거나 다를 수 있다. 일부 실시예들에서는, 음향변환유닛(520)의 형상과 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 형상이 같은 경우, 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기와 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경 사이의 차이는 5μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다. 예를 들면, 음향변환유닛(520)의 형상은 고리형일 수 있으며, 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 형상은 원형일 수 잇으며, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 외경과 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기 사이의 차이는 5μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 최대 외경과 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 최대 크기 사이의 차이는 20μm 내지 380μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 최대 외경과 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 최대 크기 사이의 차이는 50μm 내지 350μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)의 최대 외경과 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 최대 크기 사이의 차이는 80μm 내지 320μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 실시예들에서는, 복수의 홀들(5300)의 크기, 수량, 거리, 및 위치를 변경함으로써, 상기 골전도 마이크로폰(500)의 공진주파수(상기 공진주파수를 2 kHz 내지 5 kHz의 범위 내에 있게 한다) 및 응력분포는 조절될 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(500)의 민감도를 개선한다. 상기 공진주파수는 상술한 2 kHz 내지 5 kHz의 범위에 한정되지 않을 수 있으며, 3 kHz 내지 4.5 kHz 또는 4 kHz 내지 4.5 kHz의 범위 내일 수도 있음에 유의해야 한다. 상이한 응용장면들에 따라 공진주파수의 범위는 조절될 수 있으며, 이는 여기의 기재에 한정되지 않는다.
도5 및 6에 의하면, 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)은 위로부터 아래로 차례로 배치되는 제1 전극층(521), 압전층(522), 및 제2 전극층((523))을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층(521)의 위치 및 상기 제2 전극층((523))의 위치는 서로 교환될 수 있다. 상기 압전층(522)은 압전효과에 따라 상기 진동유닛의 변형응력(예를 들면, 상기 현수막구조(530))의 작용하에서 전압(전위차)을 생성할 수 있고, 상기 제1 전극층(521)과 상기 제2 전극층((523))은 전압(전기신호)을 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 재료는 압전필름 재료를 포함할 수 있으며, 상기 압전필름 재료는 증착공정을 통해 제조되는(예를 들면, 마그네트론 스퍼터링 증착공정) 필름 재료(예를 들면, AlN 필름 재료)일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 재료들은 압전 결정 재료 및 압전 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 상기 압전 결정은 압전 단결정일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전 결정 재료는 결정, 스팔라이트, 방붕석, 토르말린, 아연산염, GaAs, 티탄산바륨 및 그 파생구조 결정체, KH2PO4, NaKC4H4O6·4H2O(로셸염), 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 상기 압전 세라믹 재료는 고체상태 반응 및 상이한 재료 분말들 사이의 소결에 의해 획득하는 미세립차들을 무작위로 수집함으로써 형성되는 압전 다결정일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전 세라믹 재료는 티탄산바륨(BT), 티탄산 지르코늄산 납(PZT), 니오븀산 바륨 리튬 납(PBLN), 변성 티탄산납, 질화 알루미늄(AIN), 산화 아연(ZnO), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층(522)은 압전고분자 재료, 예를 들면 폴리불화비닐리덴(PVDF), 등일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(521) 및 상기 제2 전극층((523))은 전도성 재료로 제조될 수 있다. 예로써, 전도성 재료는 금속, 합금 재료, 산화금속 재료, 그래핀, 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 금속 및 상기 합금 재료는 니켈, 철, 납, 백금, 티탄, 구리, 몰리브덴, 아연, 등, 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 조합를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 산화금속 재료는RuO2, MnO2, PbO2, NiO, 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛은 상기 제1 전극층(521), 상기 압전층(522), 및 상기 제2 전극층(523)의 중첩면적을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극층(521), 상기 압전층(522), 및 상기 제2 전극층(523)은 상기 동일한 형상 및 면적을 가지며, 상기 현수막구조(530)를 부분적으로 커버한다. 그리고, 상기 제1 전극층(521), 상기 압전층(522), 및 상기 제2 전극층(523)은 상기 유효한 에너지 변환유닛들일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 제1 전극층(521) 및 상기 압전층(522)은 상기 현수막구조(530)를 부분적으로 커버할 수 있으며, 상기 제2 전극층(523)은 상기 현수막구조(530)를 완전히 커버할 수 있으며, 그리고 상기 제1 전극층(521), 상기 압전층(522), 및 상기 제2 전극층(523)의 상기 두께방향을 따라 1 대 1로 대응되는 부분들은 상기 유효한 음향변환유닛을 형성할 수 있다. 상기 음향변환유닛의 크기(예를 들면, 내경, 외경) 및 상응한 파라미터들(예를 들면, 상기 음향변환유닛(520)의 내부 가장자리의 반경과 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형의 반경 사이의 차이, 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티의 크기와 상기 음향변환유닛(520)의 외경 사이의 차이의 범위, 상기 음향변환유닛(520)의 가장자리로부터각 홀(5300)의 중심까지의 반경거리)은 상기 유효한 음향변환유닛의 크기 및 상응한 파라미터들일 수 있음에 유의해야 한다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)는 종자층을 더 포함할 수 있다. 상기 종자층은 상기 종자층에 설치된 상기 제1 전극층(521), 상기 제2 전극층(523), 및 상기 압전층(522)의 격자구조를 최적화할 수 있으며, 따라서 음향변환유닛(520)의 품질을 확보하고 막의 점착력을 향상시킨다. 일부 실시예들에서는, 종자층은 물리기상증착(PVD) 방법 또는 화학기상증착(CVD) 방법에 의해 실리콘 기판에 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 종자층의 두께는 5 nm 내지 200 nm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 종자층의 두께는 8 nm 내지 150 nm의 범위 내일 수 있다. 상기 음향변환유닛(520)은 종자층을 가지지 않을 수도 있음에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 전극층(523)은 상기 PVD 방법 또는 상기 CVD 방법을 통해 상기 종자층의 상면 또는 상기 실리콘 기판의 상면에 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 전극층(523)의 두께는 80 nm 내지 250 nm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 전극층(523)의 두께는 100 nm 내지 200 nm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층(522)은 상기 PVD 방법 또는 상기 CVD 방법을 통해 상기 제2 전극층(523)의 상면에 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층(522)의 두께는 0.8μm 내지 5μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층(522)의 두께는 0.8μm 내지 4μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(521)은 상기 PVD 방법 또는 상기 CVD 방법을 통해 상기 압전층(522)의 상면에 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(521)의 두께는 80 nm 내지 250 nm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(521)의 두께는 90 nm 내지 230 nm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(521), 상기 압전층(522), 및 상기 제2 전극층(523)에 대해 순차적으로 식각을 실행할 수도 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(521), 상기 압전층(522), 및 상기 제2 전극층(523)의 식각은 건식식각 또는 습식식각을 통해 실행될 수 있다.
도 5에 표시하는 바와 같이, 일부 실시예들에서는, 복수의 홀들(5300)은 원형구역을 에워쌀 수 있다. 상기 음향변환유닛(520)의 음압출력효과를 개선하기 위해, 상기 음향변환유닛(520)은 상기 현수막구조(530)의 상기 복수의 홀들에 가까운 구역에 설치될 수 있다. 또한, 상기 음향변환유닛(520)은 고리형구조이며, 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형구역의 내측을 따라 분포될 수 있다. 도 23 내지 도 24에 나타내는 바와 같이, 상기 음향변환유닛들(520)은 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형구역의 내측을 따라 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 고리형구조에서 상기 음향변환유닛(520)은 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형구역의 외측을 따라 분포될 수도 있다. 도 25에 표시하는 바와 같이, 상기 음향변환유닛(520)은 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형구역의 외측을 따라 분포될 수도 있다. 바람직하게는, 상기 고리형구조에서 상기 음향변환유닛(520)은 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형구역의 내측을 따라 분포될 수 있고, 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 원형구역은 상기 베이스구조(510)의 내부에 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)의 압전층(522)은 압전링일 수 있고, 상기 압전링의 상면 및 하면에 위치하는 상기 제1 전극층(521) 및 상기 제2 전극층(523)은 전극링들일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 복수의 홀들(5300)의 크기, 수량, 및 분포 위치, 및 상기 음향변환유닛(520)의 형상, 크기, 및 위치를 조절함으로써 상기 골전도 마이크로폰(500)의 등가강도 및 상기 등가질량이 조절될 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(500)의 공진주파수 및 응력분포를 조절할 수 있으며, 또한 상기 골전도 마이크로폰(500)의 출력전기신호를 조절하여 상기 골전도 마이크로폰(500)의 민감도를 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)에서의 상기 홀들(5300)은 식각공정을 통해 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 식각공정은 건식식각공정 또는 습식식각공정을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)에는 리드구조(5200)가 더 설치될 수 있으며, 이는 상기 전극링들(예를 들면, 상기 제1 전극층(521) 및 상기 제2 전극층(523))에 의해 획득한 전기신호를 후속의 회로들에 전송하는데 이용된다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(521) 및 상기 제2 전극층(523)은 상기 리드구조(5200)를 통해 상기 베이스구조(510)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(5200)는 제1 리드 및 제2 리드를 포함할 수 있다. 상기 제1 리드의 일단부는 상기 제1 전극층(521)에 연결될 수 있고, 상기 제1 리드의 다른 단부는 상기 베이스구조(510)에 연결될 수 있다. 상기 제2 리드의 일단부는상기 제2 전극층(521)에 연결될 수 있고, 상기 제2 리드의 다른 단부는 상기 베이스구조(510)에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(5200)의 형상, 크기(예를 들면, 길이, 폭, 두께), 및 재료를 조절하여 상기 골전도 마이크로폰(500)의 출력전기신호를 증가시킴으로써 상기 공진주파수가 감소될 수도 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(500)의 민감도를 개선한다.
일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(5200)는 직선, 꺽은선, 또는 곡선을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 도22 내지 도 27에 나타내는 바와 같이, 상기 리드구조(5200)는 직선일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도 28에 표시하는 바와 같이, 상기 리드구조(5200)는 상기 곡선일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(5200)의 폭(도 27 및 도28에 나타내는 폭 d)은 2μm 내지 100μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(5200)의 폭은 10μm 내지 100μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(5200)의 폭은 15μm 내지 90μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(5200)의 폭은 20μm 내지 80μm의 범위 내일 수 있다.
도 29는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 리드구조를 나타내는 예시적인 개략도이다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(521)은 상기 리드구조(5200)를 통해 상기 베이스구조(510)의 상면, 상기 하면, 또는 측면에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 도 29에 표시하는 바와 같이, 상기 제1 전극층(521)은 상기 리드구조(5200)를 통해 본딩패드(5210)에 연결될 수 있다. 상기 본딩패드(5210)는 상기 베이스구조(510)의 상면, 하면, 또는 측면에 위치할 수 있다. 도29에 표시하는 바와 같이, 상기 본딩패드(5210)는 상기 베이스구조(510)의 상면에 위치하여 상기 음향변환유닛(520)과 상기 하우징 또는 상기 리드구조(5200) 등 사이의 전기신호를 도출한다. 상기 제1 전극층(521)은 상기 리드구조(5200)를 통해 상기 본딩패드(5210)에 연결되어 상기 음향변환유닛(520)와 상기 하우징 또는 상기 리드구조(5200) 사이의 전기신호를 감소시킬 수 있으며, 따라서 기생용량을 감소시키고 상기 골전도 마이크로폰(500)의 민감도를 개선한다. 일부 실시예들에서는, 본딩패드(5210)의 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 다각형, 또는 불규칙적인 형상일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 본딩패드(5210)의 최대 크기는 80μm 내지 500μm의 범위 내일 수 있다. 상기 최대 크기는 변의 길이 또는 직경일 수 있다. 예를 들면, 본딩패드(5210)의 형상은 직사각형일 수 있으며, 상기 본딩패드(5210)의 최대 변의 길이는 80μm 내지 500μm의 범위 내일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 본딩패드(5210)의 형상은 원형일 수 있으며, 상기 본딩패드(5210)의 최대 직경은 80μm 내지 500μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 본딩패드(5210)의 최대 크기는 85μm 내지 450 μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 본딩패드(5210)의 최대 크기는 90μm 내지 400 μm의 범위 내일 수 있다. 본 개시에서 상기 본딩패드(5210)의 형상 및 크기는 상기 두께방향에 수직이 되는 횡단면의 형상 및 크기일 수 있음에 유의해야 한다다. 일부 실시예들에서는, 상기 본딩패드(5210)는 쉽게 용접할 수 있는 하나 이상의 금속층들(예를 들면, Pt, Au, Ti, Cr, Ti/Au, 등.)을 증착시킴으로써 제조될 수 있다. 바람직하게는, 상기 본딩패드(5210)에 증착되는 금속은 Ti/Au 또는 Gr/Au일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 본딩패드(5210)는 금속 리프트 오프(LIFT-OFF) 공정에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 본딩패드(5210)의 점착두께는 100 nm 내지 300 nm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 본딩패드의 점착두께는 150 nm 내지 250 nm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 실리콘 기판의 뒷면에 코팅 및 광식각현상처리를 실행하여 패턴이 있는 깊은 실리콘 방출창을 얻을 수도 있다. 실리콘은 딥 실리콘 식각 공정을 이용하여 상기 실리콘 기판의 산화층에 식각할 수 있으며, 그 후, 상기 실리콘 기판의 산화층을 제거하여 상기 골전도 마이크로폰(3100)을 얻을 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰(500)의 출력전기신호를 개선하기 위해, 상기 유효한 음향변환유닛(520)(예를 들면, 고리형구조)의 가장자리로부터 각 홀(5300)의 중심까지의 반경거리는 50μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다. 상기 유효한 음향변환유닛(520)(예를 들면, 상기 고리형구조)의 가장자리는 내부 가장자리 또는 외부 가장자리일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)(예를 들면, 고리형구조)의 가장자리로부터 각 홀(5300)의 중심까지의 반경거리는 100μm 내지 350μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)(예를 들면, 고리형구조)의 가장자리로부터 각 홀(5300)의 중심까지의 반경거리는 150μm 내지 300μm의 범위 내일 수 있다. 더 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛(520)(예를 들면, 고리형구조)의 가장자리로부터 각 홀(5300)의 중심까지의 반경거리는 150μm 내지 250 μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 상이한 구역들의 두께 또는 밀도는 같을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(530)의 두께는 0.5μm 내지 10μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 현수막구조의 두께는 0.5μm 내지 5μm의 범위 내일 수 있다. 일부 대안 실시예에서, 상기 현수막구조(530)의 상이한 구역들의 두께 또는 밀도를 조절함으로써 상기 현수막구조(530)의 상이한 위치들에서의 변형응력이 변할 수도 있다. 단지 설명의 목적으로서, 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(520)은 고리형구조로 구성될 수 있으며, 상기 고리형구조의 내측에서 상기 현수막구조(530)의 두께는 상기 고리형구조의 외측의 두께보다 클 수 있다. 상기 고리형구조의 내부구역 또는 외부구역의 두께는 도6에서의 두께방향에서의 크기일 수 있다. 기타 실시예들에서, 상기 고리형구조의 내부의 구역에서 상기 현수막구조(530)의 밀도는 고리형구조의 외부의 구역의 밀도보다 클 수 있다. 상이한 위치들에서 상기 현수막구조(530)의 밀도 또는 두께를 변경시킴으로써, 상기 고리형구조의 내부구역에 위치하는 상기 현수막의 질량은 상기 고리형구조의 외부구역에 위치하는 상기 현수막의 질량보다 클 수 있거나, 또는 상기 고리형구조의 내부구역에 위치하는 상기 현수막의 강도는 상기 고리형구조의 외부구역에 위치하는 상기 현수막의 강도보다 작을 수 있다. 현수막구조(530)과 상기 베이스구조(510) 사이에 상대적인 이동이 발생하는 경우, 상기 음향변환유닛(520)의 상기 고리형구조에 가까운 상기 현수막구조(530)(예를 들면, 상기 현수막구조(530)의 내부구역)의 변형도는 상대적으로 클 수 있으며, 생성된 변형응력도 클 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(500)에 의해 출력되는 전기신호가 클 수 있으며, 상기 골전도 마이크로폰(500)의 민감도가 높을 수 있다.
복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 구역의 형상은 도5에 표시하는 원형에 한정되지 않을 수 있으며, 반원형, 1/4 원형(90°의 중심각을 가지는 부채형), 타원형, 반타원형, 삼각형, 직사각형, 또는 기타 규칙적 또는 불규칙적인 형상들일 수 있음에 유의해야 한다. 음향변환유닛(520)의 형상은 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 구역의 형상에 따라 적응되게 조절될 수 있다. 예를 들면, 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 구역의 형상이 상기 직사각형인 경우, 음향변환유닛(520)의 형상은 상기 직사각형일 수 있으며, 상기 직사각형의 상기 음향변환유닛(520)은 상기 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 상기 직사각형의 내측 또는 외측을 따라 분포될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 구역의 형상이 반원형인 경우, 음향변환유닛(520)의 형상은 반원형일 수 있으며, 상기 반원형의 음향변환유닛(520)은 복수의 홀들(5300)에 의해 에워싸인 직사각형의 내측 또는 외측을 따라 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 도5에서의 상기 현수막구조(530)는 홀을 구비하지 않을 수도 있다.
도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도 30은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 7에서의 골전도 마이크로폰에서의 일부분 구조의 단면도이다.
도7에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(700)의 구조는 실질적으로 도5에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(500)의 구조와 같다. 그 차이점은 상기 도7에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(700)의 진동유닛은 현수막구조(730) 및 질량소자(740)를 포함할 수 있다는 점이다.
도7 및 도 30에 나타내는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(700)은 베이스구조(710) 및 적층구조를 포함할 수 있으며, 적어도 일부분의 상기 적층구조는 상기 베이스구조(710)에 연결된다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(710)는 공심틀구조일 수 있으며, 상기 적층구조의 일부분은 상기 공심틀구조의 공심위치에 위치할 수 있다. 상기 틀구조는 도7에 표시하는 정육면체 형상에 한정되지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 틀구조는 규칙적 또는 불규칙적인 구조, 예를 들면 프리즘 또는 원기둥체일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 음향변환유닛(720) 및 진동유닛을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 상기 음향변환유닛(720)의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다. 도7에 표시하는 바와 같이, 상기 진동유닛은 상기 현수막구조(730) 및 상기 질량소자(740)을 포함할 수 있다. 상기 질량소자(740)는 상기 현수막구조(730)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(730)는 상기 베이스구조(710)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(730)의 둘레측은 상기 베이스구조(710)의 상기 공심위치의 내벽에 연결될 수도 있다. 여기서 상기 "연결"은 상기 현수막구조(730) 및 상기 베이스구조(710)를 각각 준비한 후, 기계적 고정수단(예를 들면, 강점착, 리벳팅, 클램핑, 상감, 등.)을 통해 상기 현수막구조(730)를 상기 베이스구조(710)의 상면 또는 하면, 또는 상기 베이스구조(710)의 상기 공심위치의 측벽에 고정하거나, 또는 제조과정에서 물리증착(예를 들면, 물리기상증착) 또는 화학증착(예를 들면, 화학기상증착)을 통해 상기 현수막구조(730)를 상기 베이스구조(710)에 증착시키는 것으로 이해할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(730)의 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 또는 기타 다각형들, 또는 임의의 기타 형상일 수 있다. 바람직하게는, 도31a 또는 도31c에 나타내는 바와 같이, 상기 현수막구조(730)의 형상은 원형일 수 잇다. 상기 현수막구조(730)에 관한 더 많은 내용에 관하여, 도5 에서의 상기 현수막구조(530)의 설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 적층구조의 질량은 상기 질량소자(740)의 질량을 포함할 수 있다. 상기 진동유닛과 상기 베이스구조(710) 사이에 상대적인 이동이 발생하는 경우, 상기 질량소자(740)의 무게와 상기 현수막구조(730)의 무게는 다를 수 있으며, 상기 현수막구조(730)의 상기 질량소자(740)에 가깝꺼나 또는 상기 질량소자(740)가 위치하는 구역의 변형도는 상기 현수막구조(730)의 상기 질량소자로부터 멀리 떨어진 구역의 변형도보다 클 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰(700)의 출력음압을 증가시키기 위해, 상기 음향변환유닛(720)은 상기 질량소자(740)의 둘레방향을 따라 분포될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 음향변환유닛(720)의 형상은 상기 질량소자(740)의 형상과 같거나 다를 수 있다. 바람직하게는, 음향변환유닛(720)의 형상은 상기 질량소자(740)의 형상과 같을 수 있으며, 따라서 각 위치의 상기 음향변환유닛(720)은 상기 질량소자(740)에 가까울 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(700)의 출력전기신호를 더 개선한다. 예를 들면, 상기 질량소자(740)는 원통형구조일 수 있고, 상기 음향변환유닛(720)은 고리형구조일 수 있으며, 상기 고리형 형상의 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 질량소자(740)의 반경보다 클 수 있으며, 따라서 상기 음향변환유닛(720)은 질량소자(740)의 둘레방향을 따라 배치될 수 있다. 본 개시에서 상기 음향변환유닛(720) 및 상기 질량소자(740)의 형상 및 크기는 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 횡단면의 형상 및 크기일 수 있음에 유의해야 한다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)은 제1 전극층(721), 제2 전극층(723), 및 상기 2개의 전극층들 사이에 위치하는 압전층(722)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층(721), 상기 압전층(722), 및 상기 제2 전극층(723)은 조합되어 질량소자(740)의 형상에 적응되는 구조를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 질량소자(740)는 원통형구조일 수 있으며, 상기 음향변환유닛(720)은 고리형구조일 수 있다. 이 때, 상기 제1 전극층(721), 상기 압전층(722), 및 상기 제2 전극층(723)은 전부 고리형구조들로서, 위로부터 아래로 차례로 배열되고 조합되어 상기 고리형구조를 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 음향변환유닛(720)의 형상은 원형 고리형, 다각형 고리형, 또는 구부러진 고리형일 수 있다. 예를 들면, 도31a 내지 도 31c에 나타내는 바와 같이, 음향변환유닛(720)의 형상은 상기 원형 고리형일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도 32a에 표시하는 바와 같이, 음향변환유닛(720)의 형상은 규칙적인 육각형 고리형일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도 32c 내지 도 32d에 나타내는 바와 같이, 음향변환유닛(720)의 형상은 규칙적인 사각형 고리형일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 음향변환유닛(720)의 형상은 닫힌 고리형, 분리된 고리형, 또는 다중 세그먼트의 고리형일 수 있다. 예를 들면, 도 32a에 표시하는 바와 같이, 음향변환유닛(720)의 형상은 상기 닫힌 고리형일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도32b에 표시하는 바와 같이, 음향변환유닛(720)의 형상은 원형의 두 세그먼트의 고리형일 수 있다. 바람직하게는, 도 31a 또는 도 31c에 나타내는 바와 같이, 음향변환유닛(720)의 형상은 원형 닫힌 고리형일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경 및 외경은 진동시스템의 공진주파수에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 100μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 외경은 110μm 내지 710 m의 범위 내일 수 있다. 상기 음향변환유닛(720)의 내경 및 외경은 상기 음향변환유닛(520)의 내경 및 외경과 유사할 수 있다. 더 상세한 내용에 관해서는, 도5의 관련 설명들을 참고 바라며, 이에 대해 여기에서 중복하지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 외경은 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면보다 작거나 같거나 또는 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면보다 작거나 같거나 또는 클 수 있다. 바람직하게는, 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면은 원형일 수 있으며, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면의 직경보다 조금 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면의 직경보다 클 수 있으며, 상기 음향변환유닛(720)의 내경과 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면의 직경 사이의 차이는 5μm 내지 200μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 질량소자의 직경보다 10μm 내지 180μm 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 질량소자의 직경보다 20μm 내지 160μm 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 질량소자의 직경보다 30μm 내지 140μm 더 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 질량소자의 직경보다40μm 내지 120μm 더 클 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 외경은 상기 베이스구조의 공심캐비티의 크기보다 작거나 같거나 또는 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 내경은 상기 베이스구조의 공심캐비티의 크기보다 작거나 같거나 또는 클 수 있다. 상기 베이스구조의 공심캐비티는 상기 베이스구조(510)의 공심캐비티와 유사할 수 있다. 더 상세한 내용에 관해서는, 도5의 관련설명을 참고 바라며, 이에 대해 여기에서 중복하지 않는다. 바람직하게는, 상기 음향변환유닛(720)의 외경은 상기 베이스구조의 공심캐비티의 크기보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)의 외경은 상기 베이스구조의 공심캐비티의 크기보다 작을 수 있으며, 상기 베이스구조의 공심캐비티의 크기와 상기 음향변환유닛(720)의 외경의 사이의 차이는 5μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다. 상기 음향변환유닛의 크기(720) 및 상기 받의침대구조의 공심캐비티의 크기에 관하여, 도5의 설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자들(740 )의 수량은 하나 이상일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 복수의 질량소자들(740 )은 상기 음향변환유닛(720)의 내측을 따라 균일하게 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 질량소자(740)의 형상은 원통형, 다각형, 구형, 또는 불규칙적인 형상일 수 있다. 예를 들면, 도32a에 표시하는 바와 같이, 질량소자(740)의 형상은 규칙적인 육각형 프리즘일 수 있다. 예를 들면, 도32b에 표시하는 바와 같이, 질량소자(740)의 형상은 원통형일 수 있다. 예를 들면, 도 32c 내지 도 32d에 나타내는 바와 같이, 질량소자(740)의 형상은 사각형 프리즘일 수 있다. 본 명세서에서 상기 골전도 마이크로폰에서의 각 부재의 형상에 관한 설명은 각 부재의 외형, 또는 상기 두께방향에 수직이 되는 각 부재의 횡단면의 형상에 대한 설명일 수 있음에 유의해야 한다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)의 형상은 원통형일 수 있으며, 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면의 반경은 100μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면의 반경은 120μm 내지 600μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면의 반경은 140μm 내지 500μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면의 반경은 160μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자(740)의 횡단면의 반경은 200μm 내지 350μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)의 상기 축방향 두께(또는 상기 두께방향에서의 두께라고 부른다)는 20μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 축방향 두께는 25μm 내지 300μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 축방향 두께는 30μm 내지 200μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 축방향 두께는 35μm 내지 150μm의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)는 단일 층구조 또는 다층구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)가 단일 층구조인 경우, 상기 질량소자(740)는 단일 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 단일 재료는 실리콘 기반의 재료들, 예를 들면 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 또는 탄화규소 중의 임의의 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 상기 질량소자(740)는 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)가 상기 다층구조인 경우, 상기 질량소자(740)는 여러가지 재료들로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 여러가지 재료들은 실리콘 기반의 재료들, 예를 들면 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 또는 탄화규소 중의 2개 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720) 및 상기 질량소자(740)는 상기 현수막구조(730)의 상이한 측면에 위치할 수 있거나, 또는 현수막구조(730)의 동일한 측에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 음향변환유닛(720)와 상기 질량소자(740)의 양자는 상기 현수막구조(730)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 상기 음향변환유닛(720)은 상기 질량소자(740)의 둘레방향을 따라 분포될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 음향변환유닛(720)은 상기 현수막구조(730)의 상면에 위치할 수 있다. 상기 질량소자(740)는 상기 현수막구조(730)의 하면에 위치할 수 있다. 이 때, 상기 질량소자(740)의 상기 현수막구조(730)에서의 투영은 상기 음향변환유닛(720)의 구역 내에 있을 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 음향변환유닛(720)은 상기 현수막구조(730)의 하면에 위치할 수 있다. 상기 질량소자(740)는 상기 현수막구조(730)의 상면에 위치할 수 있다. 이 때, 상기 질량소자(740)의 상기 현수막구조(730)에서의 투영은 상기 음향변환유닛(720)의 구역내에 있을 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)는 상기 음향변환유닛(720) 또는 상기 베이스구조(710)의 공심캐비티와 동축으로 배치될 수 있다. 예를 들면, 도31a 내지 도 31b에 나타내는 바와 같이, 상기 질량소자(740)는 상기 음향변환유닛(720)와 동축으로 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)는 상기 음향변환유닛(720) 또는 상기 베이스구조(710)의 공심캐비티와 동축으로 배치되지 않을 수도 있다. 예를 들면, 도31c에 표시하는 바와 같이, 상기 질량소자(740)는 상기 음향변환유닛(720)와 동축으로 배치되지 않을 수도 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)와 상기 음향변환유닛(720) 사이의 축 편차는 0μm 내지 50μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)와 상기 음향변환유닛(720) 사이의 축 편차는 5μm 내지 45μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 축 편차는 10μm 내지 40μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 축 편차는 15μm 내지 35μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 축 편차는 20μm 내지 30μm의 범위 내일 수 있다. 상기 질량소자(740)와 상기 음향변환유닛(720)은 동축이 아니기 때문에, 상기 출력전압과 상기 출력전기신호는 증가될 수 있다. 바람직하게는, 상기 질량소자(740)와 상기 음향변환유닛(720) 사이의 축 편차는 0μm일 수 있으며, 예를 들면, 상기 질량소자(740)와 상기 음향변환유닛(720)은 동축으로 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)는 광식각술, 식각, 또는 기타 공정들을 통해 상기 기판재료(상기 베이스구조(710)의 재료와 같은 재료) 위에 제조될 수 있다. 또한, 상기 질량소자(740)를 구비하여 제조된 기판재료 및 상기 현수막구조(730) 및 상기 베이스구조(710)를 구비하여 제조된 기판재료에 웨이퍼 수준 본딩을 실행할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 본딩구역은 상기 질량소자(740)의 구역일 수 있다. 일부 기타 실시예들에서, 상기 본딩구역은 상기 질량소자(740)의 구역과 상기 베이스구조(710)의 일부분을 포함할 수 있다. 상기 베이스구조(710) 위의 상기 음향변환유닛 및 상기 본딩패드구역에 홀들이 있어야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(710) 위의 본딩구역의 면적은 상기 베이스구조(710)의 상기 두께방향에 수직이 되는 횡단면에서의 면적의 10% 내지 90%를 차지할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 웨이퍼 박화공정은 상기 질량소자(740)가 위치하는 상기 기판재료 위의 상기 질량소자(740)를 제외한 여분의 재료들을 제거하는데 이용될 수 있다. 기타 실시예들에서,상기 음향변환유닛(720)의 상기 기판재료 위에 상기 질량소자(740)도 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 음향변환유닛(720)의 상기 기판재료의 다른 측(상기 음향변환유닛(720)의 반대측)에는, 코팅, 광식각 및 현상과 같은 절차들을 실행할 수 있으며, 그 후, 딥 실리콘 식각공정을 이용하여 일정한 깊이로 식각될 수 있다. 그 후, 상기 질량소자(740)는 상기 딥 실리콘 식각공정을 이용하여 식각될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 식각장벽층은 상기 기판재료에 제조될 수 있다. 상기 식각장벽층은 상기 전극층(예를 들면, 상기 제1 전극층 또는 상기 제2 전극층)의 크기의 정확한 제어를 쉽게 할 수 있으며, 상기 식각장벽층은 후속의 식각공정에서 상기 기판재료에 손상을 주는 것을 방지할 수도 있다. 구체적으로, 상기 기판재료에 화학기상증착(CVD) 또는 열산화의 방식으로 상기 식각장벽층을 제조할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 식각장벽층의 두께는 100 nm 내지 2μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 식각장벽층의 두께는 300 nm 내지 1μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 광식각 및 식각공정들을 통해 상기 식각장벽층을 제거하여 상기 골전도 마이크로폰을 얻을 수도 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(740)의 크기, 형상, 및 위치 및 상기 압전층의 위치, 형상, 및 크기를 변경함으로써, 상기 골전도 마이크로폰(700)의 출력전기신호가 개선될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(730)의 형상, 재료, 및 크기를 변경시킴으로써 상기 골전도 마이크로폰(700)의 음압출력효과가 개선될 수도 있다. 여기서, 상기 음향변환유닛(720)의 상기 제1 전극층(721), 상기 제2 전극층(723), 및 상기 압전층(722)의 구조들 및 파라미터들은 도5에서의 상기 음향변환유닛(520)의 상기 제1 전극층(521), 상기 제2 전극층(523), 및 압전층(522)의 구조들 및 파라미터들과 유사할 수 있다. 상기 현수막구조(730)의 구조들 및 파라미터들은 상기 현수막구조(530)의 구조들 및 파라미터들과 유사하다. 상기 리드구조(7200)의 구조는 상기 리드구조(5200)의 구조와 유사할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(720)에는 상기 리드구조(7200)가 더 설치될 수 있다. 상기 리드구조(7200)는 상기 전극링들(예를 들면, 상기 제1 전극층(721) 및 상기 제2 전극층(723))에 의해 획득한 전기신호를 후속의 회로들에 전송하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 전극층(721) 및 상기 제2 전극층(723)은 상기 리드구조(7200)를 통해 상기 베이스구조(710)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 리드구조(7200)는 제1 리드 및 제2 리드를 포함할 수 있다. 상기 제1 리드의 일단부는 상기 제1 전극층(721)에 연결될 수 있고, 상기 제1 리드의 다른 단부는 상기 베이스구조에 연결될 수 있고, 상기 제2 리드의 일단부는 상기 제2 전극층(721)에 연결될 수 있으며, 상기 제2 리드의 다른 단부는 상기 베이스구조에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(7200)의 형상, 크기(예를 들면, 길이, 폭, 및 두께), 및 재료를 조절함으로써 상기 골전도 마이크로폰(500)의 등가강도 및 상기 등가질량이 조절되어 상기 골전도 마이크로폰(700)의 출력전기신호를 개선할 수도 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰(500)의 민감도를 개선한다.
일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(7200)는 직선, 꺽은선, 또는 곡선을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 31a 내지 도 31c에 나타내는 바와 같이, 상기 리드구조(7200)는 직선일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도33a에 표시하는 바와 같이, 상기 리드구조(7200)는 상기 곡선일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도33b에 표시하는 바와 같이, 상기 리드구조(7200)는 꺽은선일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(7200)의 폭은 10μm 내지 100μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 리드구조(7200)의 폭은 15μm 내지 90μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 폭은 20μm 내지 80μm의 범위 내일 수 있다.
도 34는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰에서의 리드구조를 나타내는 예시적인 개략도이다. 일부 실시예들에서는, 도34에 표시하는 바와 같이, 상기 제1 전극층(721)은 상기 리드구조(7200)를 통해 본딩패드(7210)에 연결될 수 있다. 상기 본딩패드(7210)는 상기 베이스구조(710)의 상면, 하면, 또는 측면에 위치할 수 있다. 도34에 표시하는 바와 같이, 상기 본딩패드(7210)는 상기 베이스구조(710)의 상면에 위치하여 상기 음향변환유닛(720)와 상기 하우징 또는 상기 리드구조(7200) 사이의 전기신호를 도출한다. 상기 리드구조(7200)를 통해 상기 제1 전극층(721)을 상기 본딩패드(7210)에 연결함으로써, 상기 음향변환유닛(720)와 상기 하우징 또는 상기 리드구조(7200) 사이의 전기신호가 감소될 수 있으며, 따라서 기생용량을 감소시키고 상기 골전도 마이크로폰(700)의 민감도를 개선한다. 일부 실시예들에서는, 본딩패드(7210)의 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 다각형, 또는 불규칙적인 형상일 수 있다. 상기 본딩패드(7210)에 관한 더 많은 설명은, 도5에서의 상기 본딩패드(5210)의 설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
도7에서의 상기 음향변환유닛(720)의 상기 제1 전극층(721), 상기 제2 전극층(723), 및 상기 압전층(722)의 구조들 및 파라미터은 도 5에서의 상기 음향변환유닛(520)의 상기 제1 전극층(521), 상기 제2 전극층(523), 및 압전층(522)의 구조들 및 파라미터들과 유사할 수 있다. 상기 현수막구조(730)의 구조들 및 파라미터들은 상기 현수막구조(530)의 구조들 및 파라미터들과 유사할 수 있다. 상기 리드구조(7200)의 구조 상기 리드구조(5200)의 구조와 유사할 수 있다. 더 상세한 내용에 관해서는, 도5에서의 관련설명을 참고 바라며, 이에 대해 여기에서 중복하지 않는다.
상기 실시예들 중의 하나 이상에서의 구조들은 서로 조합될 수 있다. 예를 들면, 상기 진동유닛은 상기 현수막구조 및 상기 질량유닛을 포함할 수 있으며, 상기 현수막구조는 적어도 하나의 홀을 포함할 수 있다. 상세하게는, 도35 및 도 36의 설명을 참고 바란다.
도 35는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도 36은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 35에서의 골전도 마이크로폰의 일부분 구조를 나타내는 단면도이다. 도35 및 도 36에 나타내는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(3500)은 베이스구조(3510) 및 적층구조를 포함할 수 있으며, 적어도 일부분의 상기 적층구조는 상기 베이스구조(3510)에 연결된다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(3510)는 공심틀구조일 수 있으며, 상기 적층구조의 일부분은 상기 공심틀구조의 공심위치에 위치할 수 있다. 상기 틀구조는 도35에 표시하는 정육면체 형상에 한정되지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 일부 실시예들에서는, 상기 틀구조는 규칙적 또는 불규칙적인 구조, 예를 들면, 프리즘 또는 원기둥체일 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 적층구조는 음향변환유닛(3520) 및 진동유닛을 포함할 수 있다. 도35에 표시하는 바와 같이, 상기 진동유닛은 현수막구조(3530)을 포함할 수 있다. 상기 현수막구조(3530)는 둘레측을 상기 베이스구조(3510)에 연결함으로써 상기 베이스구조(3510)에 고정될 수 있다. 상기 현수막구조(3530)의 중심구역은 상기 베이스구조(3510)의 상기 공심위치에 현수될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(3530)는 상기 베이스구조(3510)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(3530)의 둘레측은 상기 베이스구조(3510)의 상기 공심위치의 내벽에 연결될 수도 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(3530)는 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있다. 상기 탄성층은 반도체 재료로 제조된 막모양 구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 이산화규소, 질화규소, 질화갈륨, 산화 아연, 탄화규소, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 현수막구조(3530)는 상기 음향변환유닛(3520)의 둘레방향(예를 들면, 외둘레방향 및/또는 내둘레방향)을 따라 상기 음향변환유닛(3520)의 중심 주위에 분포되는 복수의 홀들(35300)을 포함할 수 있다. 상기 현수막구조(3530)와 상기 현수막구조(530)의 구조 및 파라미터들은 유사할 수 있다. 상세하게는, 도5에서의 관련설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(3520)은 상기 현수막구조(3530)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 예를 들면, 도35 및 도 36에 나타내는 바와 같이, 상기 음향변환유닛(3520)은 상기 현수막구조(3530)의 상면에 위치할 수 있다. 도35 및 도 36에 의하면, 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(3520)은 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층(3521), 압전층(3522), 및 제2 전극층(3523)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층의 위치와 상기 제2 전극층(3523)의 위치는 서로 교환될 수 있다. 상기 음향변환유닛(3520)의 구조 및 파라미터들은 상기 음향변환유닛(520)의 구조 및 파라미터들 또는 상기 음향변환유닛(720)의 구조 및 파라미터들과 유사할 수 있다. 상세하게는, 도5 또는 도 7에서의 관련설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 질량소자(3540)(도35에 미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 질량소자(3540)는 상기 현수막구조(3530)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다. 예를 들면, 도36에 표시하는 바와 같이, 상기 질량소자(3540)는 상기 현수막구조(3530)의 하면에 위치할 수 있다. 상기 질량소자(3540)의 구조 및 파라미터들은 상기 질량소자(740)의 구조 및 파라미터들와 유사할 수 있다. 상세하게는, 도7에서의 관련설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
상술한 실시예들 중 하나 이상에 의하면, 상기 현수막구조에 복수의 원형 홀들을 구비하는 상기 골전도 마이크로폰 및 상기 현수막구조 아래에 상기 질량소자를 구비하는 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수곡선들은 각각 도37 및 도38을 통해 설명될 수 있다. 도37 및 도38에 대응되는 상기 골전도 마이크로폰의 구조적 설치는 단지 상기 현수막구조에 상기 홀들 및 상기 질량소자를 설치함으로써 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수가 조절될 수 있음을 설명하며, 본 개시의 보호범위를 한정하지 않음에 유의해야 한다.
도 37은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰의 공진주파수곡선이다. 도 38은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 다른 하나의 골전도 마이크로폰의 공진주파수곡선이다. 상기 공진주파수곡선은 주파수응답곡선일 수 있음에 유의해야 한다. 도37에서의 공진주파수곡선에 대응되는 상기 골전도 마이크로폰은 도28에서의 원형 현수막구조이며 복수의 원형 관통홀들에 에워싸인 원형 구조일 수 있다. 홀들의 수량은 2-18일 수 있으며, 상기 홀들은 하나 또는 2개의 원형들로 에워싸여 원형으로 분포된다. 상기 홀들의 반경들은 20μm 내지 300μm의 범위 내일 수 있으며, 홀들에 의해 에워싸인 상기 원형의 반경들은 300μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있다. 상기 현수막구조의 두께는 0.5μm 내지 10μm의 범위 내일 수 있다. 상기 현수막구조의 형상은 원형일 수 있으며, 상기 현수막구조의 반경은 500μm 내지 1500μm의 범위 내일 수 있다. 상기 음향변환유닛은 100μm 내지 700μm의 내경 및 110μm 내지 710μm의 외경을 가지는 원형의 닫힌 고리형일 수 있다. 도38에서의 상기 공진주파수곡선에 대응되는 상기 골전도 마이크로폰은 도 31a에서의 상기 원형 현수막구조 및 상기 원형 질량소자의 구조일 수 있다. 질량소자들의 수량은 1개 내지 3개일 수 있으며, 질량소자의 형상은 원통형일 수 있다. 상기 질량소자의 두께는 20μm 내지 400μm의 범위 내일 수 있으며, 상기 두께방향에 수직이 되는 상기 질량소자의 횡단면의 반경은 100μm 내지 700μm의 범위 내일 수 있으며, 상기 질량소자 및 상기 음향변환유닛는 동축으로 배치될 수 있다. 상기 현수막구조의 두께는 0.5μm 내지 10μm의 범위 내일 수 있다. 상기 현수막구조의 형상은 원형일 수 있다. 상기 현수막구조의 반경은 500μm 내지 1500μm의 범위 내일 수 있다. 상기 음향변환유닛은 100μm 내지 700μm의 내경 및 110μm 내지 710μm의 외경을 가지는 원형의 닫힌 고리형일 수 있다.
도 37에서 상기 공진주파수 범위는 2 kHZ 내지 5 kHZ(상기 공진주파수의 피크는 3.8 kHz에 있다)의 범위 내일 수 있음을 알 수 있다. 도 38에서 상기 공진주파수는3 kHZ -5.5 kHZ(상기 공진주파수의 피크may be at 4.5 kHz)의 범위 내일 수 있음을 알 수 있다. 상기 홀들의 수량, 크기, 분포위치, 및 상기 질량소자의 크기, 형상, 위치, 무게, 등을 조절함으로써 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 3 kHz 내지 4.5 kHz의 범위 내로 조절될 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰의 출력전기신호가 조절되고, 상기 골전도 마이크로폰의 민감도를 개선한다.
도 8은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도 9는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 도 8에서의 C-C축을 따른 골전도 마이크로폰의 단면도이다. 도8에 표시하는 바와 같이, 베이스구조(810)는 장방체 틀구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(810)의 내부에는 음향변환유닛(820) 및 진동유닛을 설치하도록 구성되는 공심위치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 공심위치의 형상은 원형, 사각형(예를 들면, 직사각형, 평행사변형), 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 및 기타 규칙적 또는 불규칙적인 형상들일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 직사각형 캐비티의 하나의 변의 크기는 0.8 mm 내지 2 mm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 직사각형 캐비티의 하나의 변의 크기는 1 mm 내지 1.5 mm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 4개의 지지팔들(830) 및 질량소자(840)을 포함할 수 있다. 상기 4개의 지지팔들(830)의 각 지지팔의 일단부는 상기 베이스구조(810)의 상면 또는 하면, 또는 상기 베이스구조(810)의 공심위치가 위치하는 측벽에 연결될 수 있다. 상기 4개의 지지팔들(830)의 각 지지팔의 다른 단부는 상기 질량소자(840)의 상면, 하면, 또는 둘레측벽에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(840)는 상기 지지팔들(830)에 상대적으로 위 및/또는 아래를 향해 돌출할 수 있다. 예를 들면, 상기 4개의 지지팔들(830)의 단부들이 상기 질량소자(840)의 상면에 연결되는 경우, 상기 질량소자(840)는 상기 지지팔들(830)에 상대적으로 아래를 향해 돌출할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 4개의 지지팔들(830)의 단부들이 상기 질량소자(840)의 하면에 연결되는 경우, 상기 질량소자(840)는 상기 지지팔들(830)에 상대적으로 위를 향해 돌출할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 4개의 지지팔들(830)의 단부들이 상기 질량소자(840)의 둘레측벽에 연결되는 경우, 상기 질량소자(840)는 상기 지지팔들(830)에 상대적으로 위 및/또는 아래를 향해 돌출할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지팔들(830)의 형상들은 사다리꼴일 수 있다. 각 상기 지지팔들(830)의 비교적 작은 폭을 가지는 단부는 상기 질량소자(840)에 연결될 수 있으며, 각 상기 지지팔들(830)의 비교적 큰 폭을 가지는 단부는 상기 베이스구조(810)에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 지지팔들(830)의 각 지지팔은 적어도 하나의 탄성층을 포함할 수 있다. 상기 탄성층은 반도체 재료로 제조된 판형구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 반도체 재료는 실리콘, 이산화규소, 질화규소, 질화갈륨, 산화아연, 탄화규소, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지팔들(830)의 상이한 탄성층들의 재료들은 같거나 다를 수 있다. 또한, 상기 골전도 마이크로폰(800)는 음향변환유닛(820)를 포함할 수 있다. 상기 음향변환유닛(820)은 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층(821), 압전층(822), 및 제2 전극층(823)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층(821) 또는 상기 제2 전극층(823)은 상기 지지팔들(830)(예를 들면, 상기 탄성층)의 상면 또는 하면에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지팔들(830)이 복수의 탄성층들을 포함하는 경우, 상기 음향변환유닛(820)은 복수의 탄성층들 사이에 위치할 수도 있다. 상기 압전층(822)은 압전효과에 따라 상기 진동유닛의 변형응력(예를 들면, 상기 지지팔들(830) 및 상기 질량소자(840))하에 전압(전위차)을 생성할 수 있으며, 상기 제1 전극층(821) 및 상기 제2 전극층(823)은 전압(전기신호)를 출력할 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰(800)의 공진주파수가 특정된 주파수 범위(예를 들면, 2000 Hz 내지 5000 Hz) 내에 있게 하기 위해, 상기 음향변환유닛(820)(예를 들면, 상기 제1 전극층(821), 상기 제2 전극층(823), 및 상기 압전층(822)), 상기 진동유닛(예를 들면, 상기 지지팔들(830)) 의 재료들 및 두께가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(820)은 상기 제1 전극층(821) 및 상기 제2 전극층(823)에 위치하는 배선전극층(PAD층)을 포함할 수도 있다. 상기 제1 전극층(821) 및 상기 제2 전극층(823)은 외부 와이어(예를 들면, 금선, 알루미늄선, 등)를 통해 외부회로에 연결될 수 있으며, 따라서 상기 제1 전극층(821)와 상기 제2 전극층(823) 사이의 전압신호를 백엔드 처리회로로 도출한다. 일부 실시예들에서는, 상기 배선전극층의 재료는 동박, 티탄, 구리, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 배선전극층의 두께는 100 nm 내지 200 nm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 배선전극층의 두께는 150 nm 내지 200 nm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(820)은 종자층을 더 포함할 수 있다. 상기 종자층은 상기 제2 전극층(823)과 상기 지지팔들(830) 사이에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 종자층의 재료는 상기 압전층(822)의 재료와 같을 수 있다. 예를 들면, 상기 압전층(822)의 재료가 AlN인 경우, 상기 종자층의 재료도 AlN일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 종자층의 재료는 상기 압전층(822)의 재료와 다를 수 있다. 상술한 골전도 마이크로폰(800)의 공진주파수의 특정된 주파수는 2000 Hz 내지 5000 Hz의 범위에 한정되지 않을 수 있으며, 4000 Hz 내지 5000 Hz, 또는 2300 Hz 내지 3300 Hz, 등 범위내일 수도 있음에 유의해야 한다. 상기 특정된 주파수 범위는 실제 상황에 따라 조절될 수 있다. 그리고, 상기 질량소자(840)가 상기 지지팔들(830)에 상대적으로 위로 돌출하는 경우, 상기 음향변환유닛(820)은 상기 지지팔들(830)의 하면에 위치할 수 있으며, 상기 종자층은 상기 질량소자(840)와 상기 지지팔들(830) 사이에 위치할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(840)는 단일층구조 또는 다층구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(840)는 다층구조일 수 있다. 상기 질량소자(840)의 층들의 수량, 각 층구조에 대응되는 재료 및 파라미터들은 상기 지지팔들(830)의 상기 탄성층과 상기 음향변환유닛(820)의 층들의 수량, 각 층구조에 대응되는 재료들 및 파라미터들과 같거나 다를 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(840)의 형상은 원형, 반원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 또는 기타 규칙적 또는 불규칙적인 형상들일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(840)의 두께는 상기 지지팔들(830) 및 상기 음향변환유닛(820)의 총 두께와 같거나 다를 수 있다. 상기 질량소자(840)가 다층구조인 경우의 상기 질량소자(840)의 재료 및 크기에 관하여, 상기 지지팔들(830)의 상기 탄성층과 상기 음향변환유닛(820)에 대한 설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다. 그리고, 상기 탄성층 및 상기 음향변환유닛(820)의 각 층구조의 재료들 및 파라미터들은 도 1, 3, 5, 및 7에서의 상기 골전도 마이크로폰에 응용될수도 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(820)은 적어도 유효한 음향변환유닛을 포함할 수 있다. 상기 유효한 음향변환유닛은 상기 음향변환유닛의 나중에 전기신호를 공헌하는 일부분 구조일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극층(821), 상기 압전층(822), 및 상기 제2 전극층(823)은 동일한 형상 및 면적을 가지고, 상기 지지팔들(830)(상기 탄성층)을 부분적으로 커버하며, 그리고, 상기 제1 전극층(821), 상기 압전층(822), 및 상기 제2 전극층은 유효한 음향변환유닛들일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 제1 전극층(821) 및 상기 압전층(822)은 상기 지지팔들(830)을 부분적으로 커버할 수 있으며, 상기 제2 전극층(823)은 상기 지지팔들(830)을 전부 커버할 수 있고, 그리고, 상기 제1 전극층(821), 상기 압전층(822), 및 상기 제2 전극층(823)의 상기 제1 전극층(821)에 대응되는 일부분은 상기 유효한 음향변환유닛을 구성할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 제1 전극층(821)은 상기 지지팔들(830)을 부분적으로 커버할 수 있고, 상기 압전층(822) 및 상기 제2 전극층(823)은 상기 지지팔들(830)을 전부 커버할 수 있으며, 그리고, 상기 제1 전극층(821), 상기 압전층(822)의 상기 제1 전극층(821)에 대응되는 부분, 및 상기 제2 전극층(823)의 상기 제1 전극층(821)에 대응되는 부분은 유효한 변환유닛을 구성할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 제1 전극층(821), 상기 압전층(822), 및 상기 제2 전극층(823)은 상기 지지팔들(830)를 전부 커버하지만, 절연트렌치들(예를 들면, 전극절연트렌치들(8200))을 배치함으로써 상기 제1 전극층(821)은 복수의 독립된 전극들로 나뉠 수 있으며, 그리고, 상기 제1 전극층(821)의 전기신호를 도출해내는 독립적인 전극부, 상응한 상기 압전층(822), 상기 제2 전극층(823)의 일부분은 효과적인 변환유닛들을 구성할 수 있다. 상기 제1 전극층(821)에서 전기신호를 도출해내지 않는 독립적인 전극구역, 상기 압전층(822)에서 전기신호를 도출해내지 않는 상기 제1 전극층(821) 중의 상기 독립적인 전극, 및 상기 절연트렌치들에 대응되는 압전층(822), 및 상기 제2 전극층(823)의 구역은 전기신호를 제공하지 않을 수 있고, 주로 기계적 효과를 제공할 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰(800)의 SNR을 개선하기 위해, 상기 유효한 음향변환유닛은 상기 지지팔들(830)의 상기 질량소자(840) 부근 또는 상기 지지팔들(830)과 상기 베이스구조(810) 사이의 연결부 부근의 위치에 배치될 수도 있다. 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛은 상기 지지팔(830)에서의 상기 질량소자(840)에 가까운 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛이 상기 지지팔들(830)에서의 상기 질량소자(840)에 가깝거나 또는 상기 지지팔들(830)과 상기 베이스구조(810) 사이의 연결부에 가까운 위치에 배치된 경우, 상기 유효한 음향변환유닛의 상기 지지팔들(830)에서의 커버면적 대 상기 지지팔들(830)의 면적의 비율은 5% 내지 40%의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛의 상기 지지팔들(830)에서의 커버면적 대 상기 지지팔들(830)의 면적의 비율은 10% 내지 35%의 범위 내일 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛의 상기 지지팔들(830)에서의 커버면적 대 상기 지지팔들(830)의 면적의 비율은 15% 내지 20%의 범위 내일 수 있다.
상기 골전도 마이크로폰(800)의 SNR은 출력전기신호의 강도와 양의 관계를 가질 수 있다. 상기 적층구조가 상기 베이스구조에 상대적으로 움직이는 경우, 상기 지지팔들(830)과 상기 질량소자(840) 사이의 연결부의 변형응력 및 상기 지지팔들(830)과 상기 베이스구조(810) 사이의 연결부의 변형응력은 상기 지지팔들의 연결부의 중간구역(830)에서의 변형응력에 상대적으로 클 수 있다. 상응하게, 상기 지지팔들(830)과 상기 질량소자(840) 사이의 연결부 및 상기 지지팔들(830)과 상기 베이스구조(810) 사이의 연결부에서의 출력전압의 강도는 상기 지지팔들(830)의 중간구역에서의 출력전압의 강도보다 상대적으로 높을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛(820)이 상기 지지팔들(830)의 상면 또는 하면을 완전히 또는 거의 완전히 덮는 경우, 상기 골전도 마이크로폰(800)의 SNR을 개선하기 위해, 상기 전극절연트렌치(8200)는 상기 제1 전극층(821)에 배치될 수 있다. 상기 전극절연트렌치(8200)는 상기 제1 전극층(821)을 2개의 부분으로 나눌 수 있으며, 따라서 상기 제1 전극층(821)의 일부분은 상기 질량소자(840)에 가까울 수 있으며, 상기 제1 전극층(821)의 기타 부분은 상기 지지팔들(830)과 상기 베이스구조(810) 사이의 연결부에 가까울 수 있다. 상기 제1 전극층(821) 및 상응한 압전층(822), 및 제2 전극층(823) 중의 상기 전극절연트렌치(8200)에 의해 분할되는2개의 부분 중의 전기신호가 도출되는 부분은 상기 유효한 음향변환유닛이다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극절연트렌치(8200)는 상기 지지팔들(830)의 폭방향에 따라 연장되는 직선일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극절연트렌치(8200)의 폭은 2 μm 내지 20 μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극절연트렌치(8200)의 폭은 4 μm 내지 10 μm의 범위 내일 수 있다.
상기 전극절연트렌치(8200)는 상기 지지팔들(830)의 폭방향에 따라 연장되는 직선에 한정되지 않을 수 있으며, 곡선, 구부러진 선, 파선, 등일 수도 있음에 유의해야 한다. 그리고, 상기 전극절연트렌치(8200)는 예를 들면 도10에서의 전극절연트렌치(8201)와 같이 상기 지지팔들(830)의 폭방향을 따라 연장될 수 있다. 상기 전극절연트렌치(8200)는 단지 상기 음향변환유닛(820)를 복수의 부분들로 나누는데 이용될 수 있으며, 이는 여기의 기재에 한정되지 않는다.
도 10에 표시하는 바와 같이, 상기 음향변환유닛(820)의 일부분 구조(예를 들면, 도10에서의 상기 전극절연트렌치들(8201)과 상기 질량소자(840) 사이의 상기 음향변환유닛이 상기 지지팔들(830)의 상기 질량소자(840)에 가까운 위치에 배치되는 경우, 상기 제1 전극층(821) 및/또는 상기 제2 전극층(823)은 전극리드를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층(821)을 예로 들면, 상기 전극절연트렌치(8201)은 상기 제1 전극층(821)을 2개의 부분들로 나눈다. 상기 제1 전극층(821)의 일부분은 상기 질량소자(840)에 연결되거나 또는 상기 질량소자(840)에 가까울 수 있으며, 상기 제1 전극층의 기타 부분(821)은 상기 지지팔들(830)과 상기 베이스구조(810) 사이의 연결부에 가까울 수 있다. 상기 질량소자(840)에 가까운 상기 음향변환유닛(820)의 전압을 출력하기 위해, 상기 지지팔들(830)과 상기 베이스구조(810) 사이의 연결부에 가까운 상기 제1 전극층으로부터 일부분의 구역(제1 전극층(821)이 도면에 표시하는 상기 지지팔(830)에 위치하는 구역)이 나뉠 수 있다. 상기 부분구역은 상기 질량소자(840)에 연결되거나 또는 상기 질량소자(840)에 가까운 상기 음향변환유닛(820)의 일부분을 골전도 마이크로폰 장치(800)의 처리유닛에 전기연결시킨다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극리드의 폭은 4 μm 내지 20 μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극리드의 폭은 4 μm 내지 10 μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극리드는 상기 지지팔들(830)의 폭방향에서 임의의 위치에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 전극리드는 상기 지지팔(830)의 중심 또는 상기 지지팔(830)의 폭방향에서 가장자리에 가까운 위치에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극리드는 폭방향에서 상기 지지팔들(830)의 가장자리 부근에 위치할 수 있다. 상기 전극리드들(8211)을 배치함으로써, 상기 음향변환유닛(820)에서 전도선들의 사용을 피할 수 있고, 상기 구조는 상대적으로 간단할 수 있으며, 이는 후속의 생산과 조립에 편리하다.
상기 압전층의 압전재료(822)가 에칭에 의해 상기 지지팔(830)의 가장자리 부근의 구역에서 거칠 수 있음을 고려하면, 상기 압전재료의 품질은 악화될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층(822)의 면적이 상기 제2 전극층(823)의 면적과 같은 경우, 상기 제1 전극층(821)이 좋은 압전재료를 구비하는 상기 압전재료 구역에 위치하게 하기 위해, 상기 압전층(822)의 면적은 상기 제1 전극층(821)의 면적보다 작을 수 있으며, 따라서 상기 제1 전극층(821)의 가장자리구역은 상기 압전층(822)의 가장자리구역를 피할 수 있으며, 전극수축트렌치(미도시)은 상기 제1 전극층(821)과 상기 압전층(822) 사이에 형성될 수 있다. 상기 전극수축트렌치을 배치함으로써, 상기 제1 전극층(821)와 상기 제2 전극층(823)에서는 상기 압전층(822)의 나쁜 가장자리 품질을 가지는 구역을 피할 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰의 출력신호의 SNR를 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극수축트렌치의 폭은 2 μm 내지 20 μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극수축트렌치의 폭은 2 μm 내지 10 μm의 범위 내일 수 있다.
도 10에 표시하는 바와 같이, 상기 질량소자(840)가 상기 지지팔들(830)에 상대적으로 아래를 향해 돌출하는 것을 예로 들면, 상기 음향변환유닛(820)은 상기 지지팔들(830)의 길이방향에 따라 연장되는 연장구역(8210)를 더 포함할 수 있다. 상기 연장구역(8210)은 상기 질량소자(840)의 상면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극절연트렌치(8201)은 상기 질량소자(840)의 상면에 위치하는 상기 연장구역(8210)의 상면의 가장자리에 배치되어 상기 지지팔(830)의 과도한 응력집중을 방지할 수 있으며, 따라서 상기 지지팔들(830)의 안정성을 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 연장구역(8210)의 길이는 상기 지지팔들(830)의 폭보다 클 수 있다. 여기서, 상기 연장구역(8210)의 길이는 상기 지지팔들(830)의 폭에 대응될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 연장구역(8210)의 길이는 4 μm 내지 30 μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 연장구역(8210)의 길이는 4 μm 내지 15 μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(840) 위의 상기 연장구역(8210)의 길이는 상기 지지팔(830)과 상기 질량소자(840)의 가장자리 사이의 연결부의 폭의 1.2배 내지 2배일 수 있다. 바람직하게는, 상기 질량소자(840) 위의 상기 연장구역(8210)의 길이는 상기 지지팔(830)과 상기 질량소자(840)의 가장자리 사이의 연결부의 폭의 1.2배 내지 1.5배일 수 있다.
도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도 11에서 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(1000)의 전체적 구조는 도 8에서의 상기 골전도 마이크로폰(800)의 전체적 구조와 실질적으로 같을 수 있다. 차이점은 상기 지지팔들의 형상들이 다를 수 있는 것이다. 도 11에 표시하는 바와 같이, 베이스구조(1010)는 장방체 틀구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(1010)의 내부에는 음향변환유닛 및 진동유닛이 현수되도록 구성되는 공심위치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 공심위치의 형상은 원형, 사각형(예를 들면, 직사각형, 및 평행사변형), 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 또는 기타 규칙적 또는 불규칙적인 형상들일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 4개의 지지팔들(1030) 및 질량소자(1040)을 포함할 수 있다. 상기 4개의 지지팔들(1030)의 각 지지팔의 일단부는 상기 베이스구조(1010)의 상면 또는 하면, 또는 상기 베이스구조(1010)의 공심위치가 위치하는 측벽에 연결될 수 있으며, 상기 4개의 지지팔들(1030)의 각 지지팔의 다른 단부는 상기 질량소자(1040)의 상면, 하면, 또는 둘레측벽에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(1040)는 상기 지지팔들(1030)에 상대적으로 위 및/또는 아래를 향해 돌출할 수 있다. 예를 들면, 상기 4개의 지지팔들(1030)의 단부들이 상기 질량소자(1040)의 상면에 연결되는 경우, 상기 질량소자(1040)는 상기 지지팔들(1030)에 상대적으로 아래를 향해 돌출할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 4개의 지지팔들(1030)의 단부들이 상기 질량소자(1040)의 하면에 연결되는 경우, 상기 질량소자(1040)는 상기 지지팔들(1030)에 상대적으로 위를 향해 돌출할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 4개의 지지팔들(1030)의 단부들이 상기 질량소자(1040)의 둘레측벽들에 연결되는 경우, 상기 질량소자(1040)는 상기 지지팔들(1030)에 상대적으로 위 및/또는 아래를 향해 돌출할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 지지팔들(1030)의 형상들은 직사각형일 수 있다. 각 상기 지지팔들(1030)의 일단부는 상기 질량소자(1040)에 연결될 수 있으며, 각 상기 지지팔들(1030)의 다른 단부는 상기 베이스구조(1010)에 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰(1000)의 SNR을 개선하기 위해, 유효한 음향변환유닛은 상기 질량소자(1040)에 가깝거나 또는 상기 지지팔들(1030)과 상기 베이스구조(1010) 사이의 연결부에 가까운 상기 지지팔(1030)의 위치에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛은 상기 질량소자(1040)에 가까운 상기 지지팔들(1030)의 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 유효한 음향변환유닛이 상기 질량소자(1040)에 가깝거나 또는 상기 지지팔들(1030)과 상기 베이스구조(1010) 사이의 연결부에 가까운 상기 지지팔들(1030)의 위치에 배치되는 경우, 상기 유효한 음향변환유닛의 상기 지지팔들(1030)에서의 커버면적 대 상기 지지팔들(1030)의 면적의 비율은 5% 내지 40%의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛의 상기 지지팔들(1030)에서의 커버면적 대 상기 지지팔들(1030)의 면적의 비율은 10% 내지 35%의 범위 내일 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 유효한 음향변환유닛의 상기 지지팔들(1030)에서의 커버면적 대 상기 지지팔들(1030)의 면적의 비율은 15% 내지 20%의 범위 내일 수 있다.
상기 골전도 마이크로폰(1000)의 SNR은 출력전기신호의 강도와 양의 관계를 가질 수 있다. 상기 적층구조가 상기 베이스구조에 상대적으로 움직이는 경우, 상기 지지팔들(1030)와 상기 질량소자(1040) 사이의 연결부 및 상기 지지팔들(1030)과 상기 베이스구조(1010) 사이의 연결부에서의 변형응력은 상기 지지팔들(1030)의 중간구역에서의 변형응력보다 상대적으로 클 수 있다. 또한, 상기 지지팔들(1030)와 상기 질량소자(1040) 사이의 연결부 및 상기 지지팔들(1030)과 상기 베이스구조(1010) 사이의 연결부의 출력전압의 강도는 상기 지지팔들(1030)의 중간구역의 출력전압의 강도보다 상대적으로 클 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛이 상기 지지팔들(1030)의 상면 또는 하면을 완전히 또는 거의 완전히 덮는 경우, 상기 골전도 마이크로폰(1000)의 SNR를 개선하기 위해, 전극절연트렌치(1050)는 상기 제1 전극층에 배치될 수 있다. 상기 전극절연트렌치(1050)는 상기 제1 전극층을 2개의 부분들로 나눌 수 있으며, 따라서 상기 제1 전극층의 일부분은 상기 질량소자(1040)에 가까울 수 있으며, 상기 제1 전극층의 기타 부분은 상기 지지팔들(1030)과 상기 베이스구조(1010) 사이의 연결부에 가까울 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극절연트렌치(1050)는 상기 지지팔들(1030)의 폭방향에 따라 연장되는 직선일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극절연트렌치의 폭은 2 μm 내지 20 μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극절연트렌치(1050)의 폭은 4 μm 내지 10 μm의 범위 내일 수 있다.
상기 전극절연트렌치(1050)는 상기 지지팔(1030)의 폭방향에 따라 연장되는 직선에 한정되지 않을 수 있으며, 곡선, 구부러진 선, 파선, 등일 수 있음에 유의해야 한다. 그리고, 상기 전극절연트렌치(1050)는 예를 들면, 도12에 표시하는 전극절연트렌치(11200)와 같이, 상기 지지팔들(1030)의 폭방향을 따라 연장되지 않을 수 있다. 상기 전극절연트렌치은 단지 상기 음향변환유닛을 복수의 부분으로 나누는 데 이용될 수 있으며, 이는 여기의 기재에 한정되지 않는다.
도 12에 표시하는 바와 같이, 상기 음향변환유닛의 일부분 구조(예를 들면, 도12에서의 상기 전극절연트렌치(11200)과 상기 질량소자(1140) 사이의 상기 음향변환유닛)가 상기 지지팔들(1130)의 상기 질량소자(1140)에 가까운 위치에 배치된 경우, 상기 제1 전극층(1121) 및/또는 상기 제2 전극층은 전극리드도 포함할 수 있다. 상기 제1 전극층(1121)를 예로 들면, 상기 전극절연트렌치(11200)는 상기 제1 전극층(1121)를 2개의 부부으로 나눌 수 있다. 상기 제1 전극층(1121)의 일부분은 상기 질량소자(1140)에 연결되거나 또는 상기 질량소자(1140)에 가까울 수 있으며, 상기 제1 전극층(1121)의 기타 부분은 상기 지지팔들(1130)과 상기 베이스구조(1110) 사이의 연결부에 가까울 수 있다. 상기 질량소자(1140)에 가까운 상기 음향변환유닛의 전압을 출력하기 위해, 일부분 구역(도면에 표시하는 상기 지지팔들(1130)의 가장자리에 위치하는 제1 전극층(1120)의 구역)은 상기 전극절연트렌치(11200)을 통해 상기 지지팔들(1130)과 상기 베이스구조(1110) 사이의 연결부에 가까운 상기 제1 전극층(1121)으로부터 분할될 수 있다. 이 구역부분은 상기 질량소자(1140)에 연결되거나 또는 상기 질량소자(1140)에 가까운 상기 음향변환유닛의 일부분을 상기 골전도 마이크로폰의 처리유닛에 전기연결할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극리드의 폭은 4 μm 내지 20 μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극리드의 폭은 4 μm 내지 10 μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극리드는 상기 지지팔들(1130)의 폭방향에서 임의의 위치에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 전극리드는 상기 지지팔들(1130)의 중심 또는 상기 지지팔들(1130)의 폭방향에서 가장자리에 가까운 위치에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극리드는 상기 지지팔들(1130)의 폭방향에서 가장자리에 가까운 위치에 위치할 수 있다. 상기 전극리드들을 배치함으로써, 상기 음향변환유닛에서 전도선의 사용을 피할 수 있으며, 상기 음향변환유닛의 구조는 상대적으로 간단하고, 이는 후속의 생산과 조립에 편리하다.
도 13에 표시하는 바와 같이, 상기 압전층의 상기 지지팔들의 가장자리에 가까운 상기 압전재료 구역이 식각에 의해 거칠 수 있기 때문에, 상기 압전재료의 품질은 악화될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전층의 면적이 상기 제2 전극층의 면적과 같은 경우, 상기 제1 전극층(1121)이 좋은 품질을 구비하는 상기 압전재료 구역에 위치하게 하기 위해, 상기 압전층의 면적은 상기 제1 전극층의 면적보다 작을 수 있으며, 따라서 상기 제1 전극층의 가장자리구역은 상기 압전층의 가장자리구역을 피할 수 있으며, 전극수축트렌치(11212)는 상기 제1 전극층(1121)과 상기 압전층 사이에 형성될 수 있다. 상기 전극수축트렌치(11212)을 배치함으로써, 상기 압전층의 나쁜 가장자리 품질을 구비하는 구역은 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 피할 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰의 출력신호의 SNR를 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 전극수축트렌치(11212)의 폭은 2 μm 내지 20 μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극수축트렌치(11212)의 폭은 2 μm 내지 10 μm의 범위 내일 수 있다.
도 14에 표시하는 바와 같이, 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(1140)가 상기 지지팔들(1130)에 상대적으로 아래를 향해 돌출하는 경우를 예로 들면, 상기 음향변환유닛은 상기 지지팔들(1130)의 길이방향을 따라 연장되는 연장구역(11210)을 더 포함할 수 있다. 상기 연장구역(11210)은 상기 질량소자(1140)의 상면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 전극절연트렌치(11200)는 상기 질량소자(1140)의 상면에 위치하는 상기 연장구역(11210)의 위치의 가장자리에 배치되어 상기 지지팔들(1130)의 지나친 응력집중을 방지할 수 있으며, 따라서 상기 지지팔들(1130)의 안정성을 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 연장구역(11210)의 길이는 상기 지지팔들(1130)의 폭보다 클 수 있다. 여기서, 상기 연장구역(11210)의 길이는 상기 지지팔들(1130)의 폭에 대응될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 연장구역(11210)의 길이는 4 μm 내지 30 μm의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 상기 연장구역(11210)의 길이는 4 μm 내지 15 μm의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(1140) 위의 상기 연장구역(11210)의 길이는 상기 지지팔들(1130)과 상기 질량소자(1140)의 가장자리 사이의 연결부의 폭의 1.2배 내지 2 배일 수 있다. 바람직하게는, 상기 질량소자(1140) 위의 상기 연장구역(11210)의 길이는 상기 지지팔들(1130)과 상기 질량소자(1140)의 가장자리 사이의 연결부의 폭의 1.2배 내지 1.5배일 수 있다. 이 실시예에서 상기 음향변환유닛, 상기 제1 전극층, 상기 제2 전극층, 상기 압전층, 상기 진동유닛, 및 상기 질량소자(1140)의 재료들, 크기들, 및 기타 파라미터들에 관하여, 도 8 내지 도 10의 설명을 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 기타 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도15에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(1500)의 구조는 도 8에서의 상기 골전도 마이크로폰(800)의 구조와 실질적으로 같을 수 있다. 그 차이점은 상기 지지팔들과 상기 베이스구조 사이의 연결방식이 다르다는 점일 수 있다. 도 15에 표시하는 바와 같이, 상기 베이스구조(1510)는 장방체 틀구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조(1510)의 내부는 음향변환유닛 및 진동유닛을 현수하도록 구성되는 공심위치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 4개의지 지팔들(1530) 및 질량소자(1540)를 포함할 수 있다. 상기 4개의 지지팔들(1530)의 각 지지팔의 일단부는 상기 베이스구조(1510)의 상면 또는 하면, 또는 상기 베이스구조(1510)의 공심위치가 위치하는 측벽에 연결될 수 있으며, 상기 4개의 지지팔들(1530)의 각 지지팔의 다른 단부는 상기 질량소자(1540)의 상면, 하면, 또는 둘레측벽에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(1540)는 지지팔들(1530)에 상대적으로 위 및/또는 아래를 향해 돌출할 수 있다. 예를 들면, 상기 4개의 지지팔들(1530)의 단부들이 상기 질량소자(1540)의 상면에 연결되는 경우, 상기 질량소자(1540)는 상기 지지팔들(1530)에 상대적으로 아래를 향해 돌출할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 4개의 지지팔들(1530)의 단부들이 상기 질량소자(1540)의 하면에 연결되는 경우, 상기 질량소자(1540)는 상기 지지팔들(1530)에 상대적으로 위를 향해 돌출할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 4개의 지지팔들(1530)의 단부들이 상기 질량소자(1540)의 둘레측벽에 연결되는 경우, 상기 질량소자(1540)는 상기 지지팔들(1530)에 상대적으로 위 및/또는 아래를 향해 돌출할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 각 상기 지지팔들(1530)의 형상들은 사다리꼴일 수 있다. 각 상기 지지팔들(1530)의 비교적 큰 폭을 가지는 단부는 상기 질량소자(1540)에 연결될 수 있고, 각 상기 지지팔들(1530)의 비교적 작은 폭을 가지는 단부는 상기 베이스구조(1510)에 연결될 수 있다. 도 8 내지 도 10에서 상기 음향변환유닛(820), 상기 제1 전극층(821), 상기 제2 전극층(823), 상기 압전층(822), 상기 진동유닛, 상기 질량소자(840), 상기 연장구역(8210), 상기 전극절연트렌치(8201), 상기 전극수축트렌치, 상기 전극절연트렌치(8200), 및 다른 부재들의 구조, 크기, 두께, 및 다른 파라미터들은 상기 골전도 마이크로폰(1500)에 응용될 수 있으며, 여기서는 더 설명하지 않음에 유의해야 한다.
도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 마이크로폰을 나타내는 구조개략도이다. 도 16에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(1600)의 구조는 도 8에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(800)의 구조와 실질적으로 같을 수 있다. 그 차이점은 상기 골전도 마이크로폰(1600)의 각 상기 지지팔들(1630)의 구조들이 상기 골전도 마이크로폰(800)의 각 상기 지지팔들(830)의 구조들과 다를 수 있다는 것이다. 일부 실시예들에서는, 베이스구조(1610)의 내부에는 음향변환유닛 및 진동유닛을 현수하도록 구성된 공심위치를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동유닛은 4개의 지지팔들(1630) 및 질량소자(1640)를 포함할 수 있다. 상기 4개의 지지팔들(1630) 중의 각 지지팔의 일단부는 상기 베이스구조(1610)의 상면 또는 하면, 또는 상기 베이스구조(1610)의 공심위치가 위치하는 측벽에 연결될 수 있으며, 상기 4개의 지지팔들(1630)의 각각의 다른 단부는 상기 질량소자(1640)의 상면, 하면 또는 둘레측벽에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(1640)는 상기 지지팔들(1630)에 상대적으로 위 및/또는 아래를 향해 돌출할 수 있다. 예를 들면, 상기 4개의 지지팔들(1630)의 단부들이 상기 질량소자(1640)의 상면에 연결되는 경우, 상기 질량소자(1640)는 상기 지지팔들(1630)에 상대적으로 아래로 돌출할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 4개의 지지팔들(1630)의 단부들이 상기 질량소자(1640)의 하면에 연결되는 경우, 상기 질량소자(1640)는 상기 지지팔들(1630)에 상대적으로 위로 돌출할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 4개의 지지팔들(1630)의 단부들이 상기 질량소자(1640)의 둘레측벽에 연결되는 경우, 상기 질량소자(840)는 상기 지지팔들(1630)에 상대적으로 위 및/또는 아래를 향해 돌출할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량소자(1640)의 상면 및 상기 지지팔들(1630)의 상면은 동일한 수평면에 위치할 수 있으며, 및/또는 상기 질량소자(1640)의 하면 및 상기 지지팔들(1630)의 하면은 동일한 수평면에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 각 상기 지지팔들(1630)의 형상은 대체로 L형 구조일 수 있다. 도 16에 표시하는 바와 같이, 상기 지지팔들(1630)은 제1 지지팔(1631) 및 제2 지지팔(1632)를 포함할 수 있다. 상기 제1 지지팔(1631)의 일단부는 상기 제2 지지팔(1632)의 일단부에 연결될 수 있다. 상기 제1 지지팔(1631)과 상기 제2 지지팔(1632) 사이에 일정한 협각이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 협각은 75° 내지 105°의 범위 내일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 지지팔(1631)와 상기 제2 지지팔(1632) 사이의 연결부로부터 멀리 떨어진 제1 지지팔(1631)의 일단부는 상기 베이스구조(1610)에 연결될 수 있고, 상기 제1 지지팔(1631)와 상기 제2 지지팔(1632) 사이의 연결부로부터 멀리 떨어진 제2 지지팔(1632)의 일단부는 상기 질량소자(1640)의 상면, 하면, 또는 둘레측벽에 연결될 수 있으며, 따라서 상기 질량소자(1640)는 상기 베이스구조(1610)의 공심위치 내에 현수될 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 음향변환유닛은 다층구조일 수 있다. 상기 음향변환유닛은 제1 전극층, 제2 전극층, 압전층, 탄성층, 종자층, 전극절연트렌치, 전극절연연결, 또는 기타 구조들을 포함할 수 있다. 상기 음향변환유닛의 각 층, 상기 질량소자(1640), 등의 구조에 관하여, 상기 음향변환유닛(820), 상기 제1 전극층(821), 상기 제2 전극층(823), 상기 압전층(822), 상기 진동유닛, 상기 질량소자(840) , 상기 연장구역(8210), 상기 전극절연트렌치(8201) , 상기 전극수축트렌치, 및 상기 전극절연트렌치(8200)에 관한 설명을 참고 바라며, 여기서는 더 설명하지 않는다.
일부 실시예들에서는, 상기 실시예들 중의 임의의 하나에 기재되는 상기 골전도 마이크로폰은 한정구조(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 한정구조는 판형구조일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 한정구조는 상기 베이스구조의 공심위치에 위치할 수 있다. 상기 한정구조는 상기 적층구조의 위 또는 아래에 위치하거며 적층구조의 반대편에 설치될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 베이스구조가 수직관통구조인 경우, 상기 한정구조는 상기 베이스구조의 꼭대기 또는 밑면에 위치할 수 있다. 상기 적층구조의 상기 한정구조와 상기 질량유닛들은 간격을 두고 배치될 수 있다. 큰 영향을 받을 때 상기 한정구조는 상기 적층구조 내의 질량유닛들의 진폭을 한정할 수 있으며, 따라서 심한 진동에 의한 장치에 대한 손상을 방지한다. 일부 실시예들에서는, 상기 한정구조는 강성구조(예를 들면, 한정블록), 또는 일정한 탄성을 가지는 구조(예를 들면, 탄성큐션, 완충외팔보, 또는 완충지지팔과 한정블록, 등)일 수 있다.
상기 적층구조는 고유주파수를 가질 수 있다. 외부 진동신호의 주파수가 상기 고유주파수에 접근하는 경우, 상기 적층구조는 큰 진폭을 생성할 수 있으며, 따라서 큰 전기신호를 출력한다. 그러므로, 상기 골전도 마이크로폰의 상기 외부 진동에 대한 응답은 상기 고유주파수 부근에 포먼트를 나타내는 것으로 표현될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 적층구조의 파라미터들을 변경함으로써, 상기 적층구조의 고유주파수는 음성 주파수대역 범위로 이동할 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰의 포먼트는 음성 범위에 위치할 수 있으며, 따라서 상기 음성대역(예를 들면, 포먼트 앞의 주파수 범위)에서의 진동에 응답하는 상기 골전도 마이크로폰의 민감도를 개선한다. 도 17에 표시하는 바와 같이, 상기 적층구조의 앞당긴 고유주파수의 주파수응답곡선(도17에서의 실선)에서의 포먼트(1701)에 대응되는 주파수는 상기 적층구조의 변하지 않은 고유주파수의 주파수응답곡선(도17에서의 점선)에서의 포먼트(1702)에 대응되는 주파수에 상대적으로 비교하여 작을 수 있다. 주파수가 포먼트(1701)의 주파수보다 작은 외부 진동신에 있어서, 상기 실선곡선에 대응되는 상기 골전도 마이크로폰 높은 민감도를 가질 수 있다.
상기 적층구조의 변위출력공식은 아래와 같을 수 있다.
상기 포먼트가 앞당겨짐와 같이, 상기 음성대역에는 피크가 나타날 수 있다. 상기 골전도 마이크로폰가 신호를 수집하는 경우, 포먼트 주파수대역에는 너무 많은 신호가 있을 수 있으며, 이는 나쁜 통신효과를 초래할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰에 의해 수집되는 소리신호의 품질을 개선하기 위해, 댐핑구조층은 상기 적층구조로 배치될 수 있다. 상기 댐핑구조층은 상기 진동 과정에서 상기 적층구조의 에너지 손실을 증가시킬 수 있으며, 특히 공진주파수에서의 손실을 증가시킬 수 있다. 여기서, 기계적 품질계수의 역수 1/Q는 상기 감쇠계수를 설명하는 데 아래와 같이 이용될 수 있다.
상기 적층구조의 손실계수 η와 상기 댐핑재료의 손실계수tan δ 사이의 관계는 아래와 같을 수 있다.
X는 전단 파라미터이며, 이는 상기 적층구조의 각 층의 두께 및 재료 성질과 관련된다. Y는 강성 파라미터이며, 이는 상기 적층구조의 각 층의 두께 및 영률과 관련된다.
공식(6) 및 공식(7)에 의하면, 상기 댐핑구조층의 재료 및 각 상기 적층구조층의 재료들을 조절함으로써, 상기 적층구조의 손실계수 η는 적당한 범위 내로 조절될 수 있음을 알 수 있다. 상기 적층구조의 댐핑구조층의 댐핑이 증가되기 때문에, 기계적 품질계수 Q는 감소될 수 있며, 상응한 3 dB 대역이 증가될 수 있다다. 상기 댐핑구조층의 댐핑은 상이한 응력(변형) 상태하에서 다를 수 있다. 예를 들면, 높은 응력 또는 큰 진폭에서 댐핑은 더 크다. 그러므로, 상기 적층구조의 비공진구역에서 작은 진폭 및 공진구역에서 큰 진폭의 특성을 이용하여, 상기 댐핑구조층을 추가함으로써, 상기 골전도 마이크로폰의 민감도가 비공진구역에서 감소되는 것을 확보하는 동시에 상기 Q값이 공진구역에서 감소될 수 있으며, 따라서 상기 골전도 마이크로폰의 주파수응답은 전체 주파수대역에서 상대적으로 평탄할 수 있다. 도 18은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 댐핑구조층을 구비하거나 구비하지 않는 골전도 마이크로폰을 나타내는 주파수응답곡선이다. 도 18에 표시하는 바와 같이, 댐핑구조층을 구비하는 상기 골전도 마이크로폰에 의해 출력되는 전기신호의 주파수응답곡선(1802)은 댐핑구조층을 구비하지 않는 상기 골전도 마이크로폰에 의해 출력되는 전기신호의 주파수응답곡선(1801)에 상대적으로 평탄할 수 있다.
일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰은 적어도 하나의 댐핑구조층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 댐핑구조층의 둘레측은 상기 베이스구조에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 적어도 하나의 댐핑구조층은 상기 적층구조의 상면 및/또는 하면 또는 상기 적층구조의 다층구조들 사이에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 대형 적층구조 및 상기 베이스구조에 있어서, 상기 댐핑구조층은 상기 베이스구조 또는 상기 적층구조의 표면에 직접 점착될 수 있다. 일부 실시예들에서는, MEMS장치에 있어서, 상기 댐핑구조층은 반도체공정을 통해, 예를 들면 증발, 스핀 코팅, 미세 조립, 등을 통해 상기 적층구조 및 상기 베이스구조에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 댐핑구조층의 형상은 규칙적 또는 불규칙적인 형상, 예를 들면 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 육각형, 팔각형, 등일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 골전도 마이크로폰의 전기신호 출력효과는 상기 댐핑막의 재료, 크기, 두께 등을 선택함으로써 개선될 수 있다.
상기 댐핑구조층을 더 명확하게 설명하기 위해, 외팔보(예를 들면, 도1에서의 상기 골전도 마이크로폰(100), 도3에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(300), 도4에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰(400)) 형식의 상기 골전도 마이크로폰은 예시적인 설명으로써 이용될 수 있다. 도 19는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 소리전달장의 단면도이다. 도 19에 표시하는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(1900)은 베이스구조(1910), 적층구조(1920), 및 댐핑구조층(1930)을 포함할 수 있다. 또한, 적층구조(1920)의 일단부는 상기 베이스구조(1910)의 상면에 연결될 수 있고, 상기 적층구조(1920)의 다른 단부는 베이스구조(1910)의 공심위치 내에 현수될 수 있다. 상기 댐핑구조층(1930)은 상기 적층구조(1920)의 상면에 위치할 수 있다. 상기 댐핑구조층(1930)의 면적은 상기 적층구조(1920)의 면적보다 클 수 있으며, 예를 들면, 상기 댐핑구조층(1930)은 상기 적층구조(1920)의 상면만을 덮는 것이 아닐 수 있으며, 상기 적층구조(1920)와 상기 베이스구조(1910) 사이의 틈을 더 덮을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 댐핑구조층(1930)의 변두리측의 적어도 일부분은 상기 베이스구조(1910)에 고정될 수 있다.
도 20은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 소리전달장의 단면도이다. 도 20에 표시하는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(2000)은 베이스구조(2010), 적층구조(2020), 및 2개의 댐핑구조층들을 포함할 수 있다. 상기 2개의 댐핑구조층들은 제1 댐핑구조층(2030) 및 제2 댐핑구조층(2040)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 댐핑구조층(2040)은 상기 베이스구조(2010)의 상면에 연결될 수 있다. 상기 적층구조(2020)의 하면은 상기 제2 댐핑구조층(2030)의 상면에 연결될 수 있다. 적층구조(2020)의 일단부는a 베이스구조010)의 공심위치 내에 현수될 수 있다. 상기 제1 댐핑구조층(2030)은 상기 적층구조(2020)의 상면에 위치할 수 있다. 상기 제1 댐핑구조층(2030) 및/또는 상기 제2 댐핑구조층(2040)의 면적은 상기 적층구조(2020)의 면적보다 클 수 있다.
도 21은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 골전도 소리전달장의 단면도이다. 도21에 표시하는 바와 같이, 상기 골전도 마이크로폰(2100)은 베이스구조(2110), 적층구조(2120), 및 댐핑구조층(2130)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 댐핑구조층(2130)은 상기 베이스구조(2110)의 하면에 위치할 수 있다. 상기 적층구조(2120)의 하면은 상기 댐핑구조층(2130)의 상면에 연결될 수 있다. 적층구조(2120)의 일단부는 베이스구조(2110)의 공심위치 내에 현수될 수 있다.
상기 댐핑구조층(예를 들면, 상기 댐핑구조층(1930))은 도19 내지 도 21에서의 상술한 적층구조의 상면 및/또는 하면에 한정되지 않을 수 있으며, 상기 적층구조의 다층구조들 사이에 위치할 수도 있음에 유의해야 한다. 예를 들면, 상기 댐핑구조층은 탄성층과 제1 전극층 사이에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 댐핑구조층은 제1 탄성층과 제2 탄성층 사이에 위치할 수 있다. 그리고, 상기 댐핑구조층은 외팔보의 형식으로 상술한 골전도 마이크로폰에 한정되지 않을 수 있으며, 도 5, 7, 8, 11, 15, 및 16에 표시하는 상기 골전도 마이크로폰에 응용될 수도 있으며, 여기에서 중복하지 않는다.
이상에서 기본 원리를 설명하였으나, 물론, 본 분야의 통상의 기술자들에 있어서 상기의 상세설명은 하나의 실시예 뿐이고 본 개시에 대한 한정이 아니다. 여기에서 명백하게 해석하지 않았지만, 본 분야의 통상의 기술자들에 있어서, 본 개시에 대해 다양한 변형, 개량 및 수정을 할 수 있다. 이러한 변화, 개진, 또는 수정은 본 개시의 제시를 받았으며, 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 실시예들"은 본 개시의 적어도 하나의 실시예에 관련된 특정된 특징, 구조 또는 특성들을 가리킬 수 있다. 그러므로, 본 개시의 상이한 부분에서의 "하나의 실시예" 또는 "일 실시예" 또는 "대안 실시예" 중의 2개 이상은 동일한 실시예를 가리킨다고 생각할 필요가 없음을 강조하고 주의를 준다. 그리고 본 출원의 하나 이상의 실시예들의 특정된 특징들, 구조들 또는 특성들은 적당히 조합될 수 있다.
그리고, 본 분야의 통상의 기술자들에 있어서, 본 개시의 다양한 양태는 임의의 새롭고 유용한 처리들, 기계들, 제품들, 또는 재료들의 조합, 또는 임의의 새롭로 유용한 개선들을 포함한 여러가지 특허가능한 종류들 또는 상황들을 통해 설명되고 기재될 수 있다. 상응하게 본 개시의 각 방면은 전체적으로 하드웨어, 전체적으로 소프트웨어(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등) 또는 소프트웨어와 하드웨어를 조합하여 구현될 수 있다. 여기에서 상기 하드웨어 또는 소프트웨어는 “블록”, “모듈”, “엔진”, “유닛”, “부재”, 또는 “시스템”으로 표시할 수 있다. 그리고, 본 개시의 각 방면들은 컴퓨터 판독가능한 프로그램 코드를 내장한 하나 또는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체로 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품의 형식을 취할 수 있다.
그리고, 청구범위에 명시된 경우를 제외하고 본 개시에서 기재한 처리요소와 서열의 순서, 문자 또는 기타 명칭의 사용은 본 개시의 흐름과 방법을 제한하는데 이용되는 것이 아니다. 상기 개시는 상기 개시의 여러 다양한 유용한 실시예를 통해 현재 본 개시의 다양한 유용한 실시예로 간주되는 것이 무엇인지를 논의하지만, 이러한 상세내용은 오로지 그 목적을 위한 것이며, 첨부된 청구범위들은 개시된 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 그 반대로, 수정과 공개된 실시예들의 요지와 범위내에 있는 수정안과 동등한 방안을 포괄하기 위한 것임을 이해하여야 한다. 예를 들면, 상술한 시스템 부재들은 하드웨어로써 실행될 수 있으며, 또한 소프웨어만의 해결안으로써 실행될 수도 있으며, 예를 들면, 상술한 시스템을 기존의 처리장치거나 또는 이동장치에 장착하여 실행될 수 있다.
유사하게, 본 개시의 실시예에 대한 상기 설명에서, 다양한 실시예들 중 하나 이상의 이해를 돕는 공개를 간단화하기 위한 목적으로 어떤 경우 다양한 특징들이 하나의 실시예, 도면 또는 설명에 집중되어 있음을 이해해야 한다. 그러나 이러한 개시는 각 청구항들에서 언급된 특징보다 더 많은 특징을 요구한다는 의미가 아니다. 사실상, 상기 실시예들의 특징들은 상술한 단일 실시예의 특징들보다 적다.
일부 실시예들에서, 성분들 및 속성들의 수량을 묘사하는 수자들을 사용한다. 실시예들의 설명에서 사용되는 이러한 수자들은 일부 예들에서 "약", "대체로", 또는 "기본상"의 수식어들을 이용함을 이해해야 한다. 별도로 성명하지 아니한 한, "약", "대체로", 또는 "기본상"은 주장하는 수자가 ±20%의 변화를 허용함을 의미한다. 상응하게, 일부 실시예들에서, 명세서와 청구범위에 설명되는 수치 파라미터는 각 실시예들의 바람직한 특성들에 따라 변할 수 있는 유사치이다. 일부 실시예에서 수치 계수는 보고된 유효 숫자를 고려하고 일반적인 반올림 기술을 채택해야 한다. 본 개시의 일부 실시예들에서 수치 영역 및 파라미터들을 사용하여 확정하는 범위의 넓이가 유사치이지만, 구체적인 실시예들에서, 이러한 수치값은 가능한 한 정확하게 설정된다.
본 개시에서 인용되는 각 특허, 특허공개, 특허 공보, 및 기타 논문, 서적, 설명서, 공보, 서류 등과 같은 기타 자료의 전부의 내용들은 참고로 본 개시에 포함된다. 본 개시와 일치하지 않거나 충돌되는 출원이력서류들은 본 개시의 청구항들의 최대 범위를 제한하는 서류들(현재 또는 이후에 본 개시에 첨부되어)로써 제외된다. 본 개시의 첨부 자료들 및 본 개시의 내용들에 사용되는 설명들, 정의들, 및/또는 용어들과의 사이에 임의의 불일치 또는 충돌이 있는 경우, 본 개시에서 사용하는 설명들, 정의들, 및/또는 용어들들을 기준으로 함에 유의해야 한다.
상술한 바와 같이 본 공개에서 공개한 실시예들은 단지 본 개시의 실시예들의 원칙들을 설명하는 것임을 이해해야 한다. 기타 수정은 본 개시의 범위내에서 응용될 수 있다. 따라서 예를 들어 본 개시의 실시예들의 비한정적인 대안 형태는 여기에서 주는 암시에 따라 이용될 수 있다. 따라서 예를 들어 본 개시의 실시예들의 비한정적인 대안 형태는 여기에서 주는 암시에 따라 이용될 수 있다. 상응하게, 본 개시의 실시예들은 본 개시에서 명시적으로 소개하고 기재한 실시예들에 한정되지 않는다.
Claims (47)
- 골전도 마이크로폰으로서,
진동유닛 및 음향변환유닛에 의해 형성되는 적층구조; 및
상기 적층구조를 탑재하도록 구성되고, 상기 적층구조의 적어도 일측이 상기 베이스구조에 물리적으로 연결되는 베이스구조를 포함하며,
상기 베이스구조는 외부 진동신호에 따라 진동하고, 상기 진동유닛은 상기 베이스구조의 진동에 응답하여 변형되고, 상기 음향변환유닛은 상기 진동유닛의 변형에 따라 전기신호를 생성하며, 상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 2.5 kHz 내지 4.5 kHz의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 2.5 kHz 내지 3.5 kHz의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 베이스구조는 공심틀구조를 포함하고, 상기 적층구조의 일단부는 상기 베이스구조에 연결되고, 상기 적층구조의 다른 단부는 공심틀구조의 공심위치에 현수되는,
골전도 마이크로폰. - 제3항에 있어서,
상기 진동유닛은 적어도 하나의 탄성층을 포함하고, 상기 음향변환유닛은 적어도 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층, 압전층, 및 제2 전극층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 제1 전극층의 상면 또는 상기 제2 전극층의 하면에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제4항에 있어서,
상기 음향변환유닛은 종자층을 더 포함하고, 상기 종자층은 상기 제2 전극층의 하면에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제4항에 있어서,
상기 제1 전극층, 상기 압전층, 또는 상기 제2 전극층의 커버면적은 상기 적층구조의 면적 이하이고, 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 또는 상기 제2 전극층은 상기 적층구조와 상기 베이스구조 사이의 연결부에 가까운,
골전도 마이크로폰. - 제3항에 있어서,
상기 진동유닛은 적어도 하나의 탄성층을 포함하고, 상기 음향변환유닛은 적어도 전극층과 압전층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 전극층의 표면에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제7항에 있어서,
상기 전극층은 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은 제1 빗살형 구조로 구부러지고, 상기 제2 전극은 제2 빗살형 구조로 구부러지고, 상기 제1 빗살형 구조는 상기 제2 빗살형 구조와 맞춰져서 상기 전극층을 형성하며, 상기 전극층은 상기 압전층의 상면 또는 하면에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제8항에 있어서,
상기 제1 빗살형 구조 및 상기 제2 빗살형 구조는 상기 적층구조의 길이방향을 따라 연장되는,
골전도 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 상기 진동유닛의 강도와 양의 관계를 가지는,
골전도 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 골전도 마이크로폰의 공진주파수는 상기 적층구조의 질량과 음의 관계를 가지는,
골전도 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 진동유닛은 현수막구조를 포함하고, 상기 음향변환유닛은 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층, 압전층, 및 제2 전극층을 포함하고, 상기 현수막구조는 상기 현수막구조의 둘레측을 통해 상기 베이스구조에 연결되고, 상기 음향변환유닛은 상기 현수막구조의 상면 또는 하면에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 현수막구조는 복수의 홀들을 포함하고, 상기 복수의 홀들은 상기 음향변환유닛의 외둘레방향 또는 내둘레방향을 따라 분포되는,
골전도 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 홀들은 원형 홀들이고, 상기 원형 홀들의 반경들은 20μm 내지 300μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
복수의 홀들에 의해 에워싸인 형상은 상기 음향변환유닛의 형상과 일치하는,
골전도 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 홀들의 형상은 상기 음향변환유닛의 형상과 일치하는,
골전도 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 홀들은 상기 음향변환유닛의 외둘레방향 또는 내둘레방향을 따르는 원형으로 분포되는,
골전도 마이크로폰. - 제17항에 있어서,
상기 원형의 반경은 300μm 내지 700μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 음향변환유닛은 적어도 유효한 음향변환유닛을 포함하고, 상기 유효한 음향변환유닛의 가장자리로부터 상기 복수의 홀들의 중심들까지의 반경거리는 50 μm 내지 400 μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제19항에 있어서,
상기 음향변환유닛은 고리형구조이고, 상기 유효한 음향변환유닛의 내경은 100μm 내지 700μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제19항에 있어서,
상기 음향변환유닛은 고리형구조이고, 상기 유효한 음향변환유닛의 외경은 110μm 내지 710μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 음향변환유닛은 고리형구조이고, 상기 고리형구조의 내부구역에 위치하는 상기 현수막구조의 두께는 상기 고리형구조의 외부구역에 위치하는 상기 현수막구조의 두께보다 큰,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 음향변환유닛은 고리형구조이고, 상기 고리형구조의 내부구역에 위치하는 상기 현수막구조의 밀도는 상기 고리형구조의 외부구역에 위치하는 현수막구조의 밀도보다 큰,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 현수막구조의 두께는 0.5μm 내지 10μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 현수막구조의 형상은 원형, 타원형, 다각형 또는 불규칙적인,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 현수막구조의 형상은 원형이고, 상기 현수막구조의 반경은 500μm 내지 1500μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 제1 전극층의 두께는 80 nm 내지 250 nm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 압전층의 두께는 0.8μm 내지 5μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 제2 전극층의 두께는 80 nm 내지 250 nm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 진동유닛은 질량소자를 더 포함하고, 상기 질량소자는 상기 현수막구조의 상면 또는 하면에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제30항에 있어서,
상기 음향변환유닛과 상기 질량소자는 상기 현수막구조의 동일한 측에 위치하고, 상기 음향변환유닛은 고리형구조일 수 있고, 상기 고리형구조는 상기 질량소자의 둘레방향을 따라 분포되는,
골전도 마이크로폰. - 제30항에 있어서,
상기 질량소자는 원기둥체이고, 상기 질량소자의 두께방향에 수직이 되는 횡단면의 반경은 100μm 내지 700μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제30항에 있어서,
상기 질량소자는 원기둥체이고, 상기 질량소자의 두께는 20μm 내지 400μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 현수막구조에 리드구조가 배치되고, 상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 리드구조를 통해 상기 베이스구조에 연결되는,
골전도 마이크로폰. - 제34항에 있어서,
상기 리드구조의 폭은 2μm 내지 100μm의 범위 내인,
골전도 마이크로폰. - 제34항에 있어서,
상기 리드구조는 제1 리드 및 제2 리드를 포함하고, 상기 제1 리드의 일단부는 상기 제1 전극층에 연결되고, 상기 제1 리드의 다른 단부는 상기 베이스구조에 연결되고, 상기 제2 리드의 일단부는 상기 제2 전극층에 연결되고, 상기 제2 리드의 다른 단부는 상기 베이스구조에 연결되는,
골전도 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 진동유닛은 질량소자를 더 포함하고, 상기 질량소자는 상기 현수막구조의 상면 또는 하면에 위치하고, 상기 현수막구조는 복수의 홀들을 포함하고, 상기 복수의 홀들은 상기 음향변환유닛의 둘레방향을 따라 분포되는,
골전도 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 골전도 마이크로폰의 전기신호 강도 대 소음 강도의 비율은 최대 전기신호 강도 대 상기 소음 강도의 비율의 50% 내지 100%인,
골전도 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 진동유닛은 적어도 하나의 지지팔 및 질량소자를 포함하고, 상기 질량소자는 상기 적어도 하나의 지지팔을 통해 상기 베이스구조에 연결되는,
골전도 마이크로폰. - 제39항에 있어서,
상기 음향변환유닛은 적어도 하나의 지지팔의 상면, 하면, 또는 내부에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제40항에 있어서,
상기 음향변환유닛은 위로부터 아래로 차례로 배치된 제1 전극층, 압전층, 및 제2 전극층을 포함하고, 상기 제1 전극층 또는 상기 제2 전극층은 상기 적어도 하나의 지지팔의 상면 또는 하면에 연결되는,
골전도 마이크로폰. - 제41항에 있어서,
상기 질량소자는 상기 제1 전극층 또는 상기 제2 전극층의 상면 또는 하면에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제42항에 있어서,
상기 제1 전극층, 상기 압전층, 또는 상기 제2 전극층의 면적은 상기 지지팔의 면적 이하이고, 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 또는 상기 제2 전극층의 일부분 또는 전부는 상기 적어도 하나의 지지팔의 상면 또는 하면을 커버하는,
골전도 마이크로폰. - 제43항에 있어서,
상기 음향변환유닛의 상기 제1 전극층, 상기 압전층, 및 상기 제2 전극층은 상기 질량소자 또는 상기 지지팔과 상기 베이스구조 사이의 연결부에 가까운,
골전도 마이크로폰. - 제44항에 있어서,
상기 적어도 하나의 지지팔은 적어도 하나의 탄성층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 탄성층은 상기 제1 전극층 또는 상기 제2 전극층의 상면 또는 하면에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제39항에 있어서,
상기 베이스구조의 상기 공심위치에 위치하는 한정구조를 더 포함하고, 상기 한정구조는 상기 베이스구조에 연결되며, 상기 한정구조는 상기 질량소자의 위 또는 아래에 위치하는,
골전도 마이크로폰. - 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 댐핑구조층을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 댐핑구조층은 상기 적층구조의 상면, 하면, 또는 내부를 커버하는,
골전도 마이크로폰.
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