WO2016080668A1 - 마이크로폰 패키지 - Google Patents

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WO2016080668A1
WO2016080668A1 PCT/KR2015/011346 KR2015011346W WO2016080668A1 WO 2016080668 A1 WO2016080668 A1 WO 2016080668A1 KR 2015011346 W KR2015011346 W KR 2015011346W WO 2016080668 A1 WO2016080668 A1 WO 2016080668A1
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WO
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package
space
base
microphone package
microphone
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/011346
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English (en)
French (fr)
Inventor
김종태
김재명
김태원
박두영
Original Assignee
(주)파트론
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones

Definitions

  • the present invention relates to a microphone package, and more particularly, to a microphone package that can accommodate a MEMS transducer and an ASIC and be mounted in an electronic device.
  • the microphone is an electronic device that receives an acoustic signal and converts the same into an electrical signal. Recently, microphones are widely used in mobile communication devices such as smartphones and tablet computers, and in electronic devices such as earphones, headsets, and handsfree.
  • MEMS Micro Electro-Mechanical System
  • ECM microphones electret condenser microphones
  • MEMS transducer microphone and 10-2014-0121081 (published October 15, 2014) having a plurality of acoustic passage holes of Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2014-0121623 (published October 16, 2014) MEMS transducer microphones with acoustic holes by downward bending of are disclosed for such MEMS microphones.
  • Another object of the present invention is to provide a microphone package capable of shielding a MEMS transducer and an ASIC from external electromagnetic noise.
  • Another object of the present invention is to provide a microphone package of a type that can maximize space utilization when the microphone package is mounted on an electronic device.
  • the microphone package of the present invention for solving the above problems, a package structure comprising a base, a first space formed on the upper surface of the base and a second space formed on the lower surface of the base, MEMS transducer mounted in the first space And an ASIC mounted in the second space and receiving and processing an electrical signal from the MEMS transducer.
  • the package structure further comprises a lead cover coupled to an opening formed by the upper sidewall portion and the upper sidewall portion protruding upward from the periphery of the base, wherein the first space is It may be formed surrounded by the upper surface of the base, the upper side wall portion and the lead cover.
  • the upper end of the upper side wall portion and the peripheral portion of the lid cover may be joined by an adhesive including a resin material.
  • the lead cover may be formed of a metal material.
  • the upper side wall portion includes a metal coupling member formed on the upper surface, the lead cover may be coupled to the metal coupling member peripheral portion.
  • the metal coupling member may be formed of an alloy containing nickel (Ni), cobalt (Co) and iron (Fe).
  • the package structure includes a ground to form a ground of the microphone package, the lead cover may be electrically connected to the ground.
  • the lead cover may be formed with at least one sound hole in communication with the outside and the first space.
  • the package structure may include a ground portion forming a ground of the microphone package, and the upper sidewall portion may include at least one via electrically connected to the ground portion.
  • the package structure may further include a shielding can coupled to the base to form the first space between the upper surface of the base.
  • the package structure includes a ground to form a ground of the microphone package, the shielding can is formed of a metallic material, it may be electrically connected to the ground.
  • the shielding can may be formed with at least one sound hole in communication with the outside and the first space.
  • a water repellent layer may be formed around and inside the sound hole.
  • the package structure further includes a support projecting downward from the periphery of the base, the second space may be formed surrounded by the lower surface and the support of the base.
  • the support portion may be formed in the form of a side wall.
  • the support may include a plurality of pillars.
  • the support is formed on the lower surface, and may further include an input and output terminal electrically connected to the ASIC.
  • the bottom surface of the base may be spaced apart from the substrate of the electronic device on which the microphone package is mounted by the support part.
  • the package structure may include a ground to form a ground of the microphone package, and the support may include at least one via electrically connected to the ground.
  • the ASIC may be mounted on the periphery of the lower surface of the base surrounding the second space.
  • the ASIC may be encapsulated by an encapsulant.
  • the package structure may further include a capacitor electrically connected to the MEMS transducer.
  • the package structure is formed of a stacked substrate in which at least a portion of the plurality of layers are stacked, the capacitor may be an embedded capacitor formed inside the stacked substrate.
  • the package structure is a multilayer ceramic substrate at least partially formed of Low Temperature Cofired Ceramic (LTCC), the capacitor may be an embedded capacitor formed inside the multilayer ceramic substrate.
  • LTCC Low Temperature Cofired Ceramic
  • the package structure may further include a through hole penetrating from the upper surface of the base to the lower surface of the base.
  • the package structure may further include a sealing member filled in or around the through hole to seal the through hole.
  • the sealing member may be a resin material injected from the lower surface side opening of the through hole.
  • the upper side opening of the through hole may be formed around the MEMS transducer.
  • the first space includes a back chamber space formed between the lower surface of the MEMS transducer and the upper surface of the base on which the MEMS transducer is mounted, and the upper opening of the through hole is It may be connected to the back chamber space.
  • the MEMS transducer and the ASIC may be accommodated in separate spaces.
  • the microphone package according to an embodiment of the present invention may shield the MEMS transducer and the ASIC from external electromagnetic noise.
  • the microphone package according to an embodiment of the present invention can maximize space utilization when the microphone package is mounted on the electronic device.
  • 1 is a cross-sectional view of a conventional microphone package.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a microphone package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view of the microphone package shown in FIG. 2 as viewed from the A direction.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a microphone package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a bottom view of the microphone package viewed from below.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a microphone package according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 5 a microphone package according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a microphone package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view of the microphone package shown in FIG. 2 as viewed from the A direction.
  • a microphone package according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 3.
  • the microphone package according to the present embodiment includes a package structure 100, a MEMS transducer 200, and an ASIC 300.
  • the package structure 100 may include a base 110, an upper sidewall 130, a support 170, and a lid cover 150.
  • the base 110, the upper side wall portion 130 and the support portion 170 may be integrally formed.
  • the package structure 100 includes a first space 191 and a second space 192 in which the MEMS transducer 200 and the ASIC 300 are accommodated.
  • the package structure 100 may be directly coupled to the mounting substrate 400 of the electronic device when the microphone package is mounted on the electronic device.
  • the base 110 may be formed of a rectangular flat substrate.
  • the base 110 includes an upper surface 111 and a lower surface 113 facing each other.
  • the upper surface 111 may be a lower surface of the first space 191 to be described later, and the lower surface 113 may be an upper surface of the second space 192 to be described later.
  • Conductive pads are formed on the upper surface 111 and the lower surface 113 of the base 110 so that the MEMS transducer 200 and the ASIC 300 may be mounted and coupled, respectively.
  • the MEMS transducer 200 and the ASIC 300 may be mounted on the base 110 through wire bonding or flip chip bonding.
  • the upper sidewall portion 130 protrudes upward from the periphery of the upper surface 111 of the base 110.
  • the upper sidewall portion 130 preferably protrudes substantially vertically from the upper surface 111 of the base 110.
  • the upper sidewall portion 130 may be formed in a ring shape surrounding the central portion of the upper surface 111 of the base 110.
  • the upper sidewall portion 130 is formed to have a constant height, so that the upper surface 131 of the upper sidewall portion 130 may be formed as a flat surface to make the thickness of the upper sidewall portion 130 wide.
  • An opening by the upper sidewall portion 130 may be formed at an upper end of the upper sidewall portion 130.
  • the metal coupling member 132 may be formed on the upper surface 131 of the upper sidewall portion 130.
  • the metal coupling member 132 may protrude upward from a top surface 131 of the upper sidewall portion 130 to a predetermined height.
  • the metal coupling member 132 may be formed in a ring shape.
  • the metal coupling member 132 may be coupled to the lead cover 150 of a metal material to be described later. Specifically, the metal coupling member 132 and the lead cover 150 may be coupled using welding or the like.
  • the metal coupling member 132 may be formed in such a manner that at least a portion of the lower end is inserted into the upper surface 131 of the upper sidewall portion 130 and at least a portion of the upper end is exposed to the upper portion of the upper surface. Specifically, the metal coupling member 132 may be formed by insert injection in the process of injection molding the upper side wall portion 130.
  • the metal coupling member 132 may be formed of an alloy including nickel (Ni), cobalt (Co), and iron (Fe).
  • the metal coupling member 132 may include a kovar alloy.
  • COVA alloys have a high coefficient of thermal expansion similar to ceramic, glass, and alumina, and can be excellent in bonding when used in a package of such materials.
  • the coba alloy may be used for sealing and bonding a metal material and a package of a material such as ceramic, glass, and alumina.
  • the lead cover 150 may be coupled to an opening formed by the upper sidewall part 130. Specifically, the lead cover 150 is coupled to the metal coupling member 132 of the upper side wall portion 130 near the edge. The metal coupling member 132 and the lead cover 150 may be joined by welding and hermetically sealed. In some cases, the upper sidewall portion 130 and the lid cover 150 may be joined by an adhesive including a resin material. For example, an epoxy resin, a silicone resin, or the like may be used as the adhesive.
  • the first space 191 surrounded by the upper surface 111, the upper sidewall portion 130, and the lead cover 150 of the base 110 may be formed.
  • the first space 191 may accommodate the MEMS transducer 200.
  • the lead cover 150 may include at least one sound hole 151.
  • the sound hole 151 communicates with the outside of the package structure 100 and the first space 191.
  • a water repellent layer 153 may be formed in and around the acoustic hole 151.
  • the water repellent layer 153 is repellent (hydrophobic) to hydrophilic liquids such as water. This means that the water repellent layer 153 has low wettability with respect to a hydrophilic liquid such as water. Specifically, hydrophilic liquid such as water may form a contact angle of 70 ° or more on the surface of the water repellent layer 153.
  • the water repellent layer 153 may be formed of, for example, one or more materials selected from PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylene), silicon carbide (SiC), or silicon resin. Accordingly, even if a hydrophilic liquid such as water is present outside the lid cover 150, it is possible to suppress the liquid from penetrating into the first space 191 as much as possible. Therefore, the first space 191 may have a waterproof function under the condition that water above a predetermined water pressure does not exist around the sound hole 151.
  • PTFE Poly Tetra Fluoro Ethylene
  • SiC silicon carbide
  • FIG. 3 is a bottom view of the microphone package shown in FIG. 2 as viewed from the A direction.
  • the support 170 is formed to protrude downward from at least a portion of the periphery of the lower surface 113 of the base 110.
  • the support unit 170 preferably protrudes substantially vertically from the lower surface 113 of the base 110.
  • the support 170 may have the form of a sidewall such as the upper sidewall 130.
  • the support unit 170 may be formed in a ring shape surrounding a central portion of the lower surface 113 of the base 110.
  • the support unit 170 is formed to have a constant height, and the lower surface 171 of the support unit 170 may be formed as a flat surface having a width of the support unit 170 in width.
  • the bottom surface 113 of the base 110 and the microphone package may be spaced apart from the mounting substrate 400 of the electronic device on which the support 170 is mounted.
  • the lower surface 171 of the support unit 170 may face the mounting substrate 400 of the electronic device when the microphone package is mounted on the electronic device.
  • An input / output terminal 173 may be formed on the bottom surface 171 of the support unit 170, which may be coupled to a terminal of the mounting board 400 of the electronic device when the microphone package is mounted on the electronic device.
  • two or more input / output terminals 173 are formed to perform functions such as signal input / output, power supply, and ground connection.
  • the second space 192 surrounded by the lower surface 113 and the support unit 170 of the base 110 may be formed.
  • the second space 192 may be in a state in which the bottom surface is open in a state in which the microphone package is not mounted, and in a state in which the bottom surface is blocked by the mounting substrate 400 after the microphone package is mounted on the mounting substrate 400.
  • the second space 192 may accommodate the ASIC 300.
  • the package structure 100 may form a first space 191 and a second space 192 that are separated from each other.
  • the first space 191 may have a shape located above the second space 192.
  • the first space 191 may be hermetically sealed to the outside except for the sound hole 151.
  • the second space 192 may be in a state in which the bottom surface is opened in a state in which the microphone package is not mounted, and in the mounted state, the bottom surface is blocked by the mounting substrate 400.
  • the second space 192 may or may not be hermetically sealed in some cases.
  • the MEMS transducer 200 may be mounted in the first space 191, and the ASIC 300 may be mounted in the second space 192.
  • the package structure 100 may be a stacked substrate in which at least a portion of the package structure is stacked.
  • the portion formed of the stacked substrate of the package structure 100 may include the base 110.
  • the plurality of layers to be stacked are oriented in the horizontal direction, and the plurality of layers are preferably stacked in the vertical direction.
  • the stacked substrate may be formed of a low temperature co-fired ceramic (LTCC).
  • LTCC low temperature co-fired ceramic
  • Typical ceramic materials have a sintering temperature of about 1350 ° C. or more.
  • LTCC is a technology that is formed by using a method of co-firing ceramics and metals at a low temperature of about 800 ° C to 1000 ° C. Glass and ceramics having a low melting point are mixed to form a sheet having a proper dielectric constant and printing a conductive paste thereon. Laminated and formed.
  • a crystalline ceramic such as Al 2 O 3 (alumina) is used as the filler.
  • the glass material may be selected and used according to the characteristics, and may have characteristics such as reactive, non-reactive or precipitation type according to the characteristics of the glass mixed with the ceramic.
  • the base 110 of the stacked substrate may include at least one passive element.
  • the passive element may be an embedded element formed inside the stacked substrate.
  • Such passive elements may, for example, generally be embedded capacitance elements or inductance elements.
  • Such an embedded capacitance element or inductance element may be electrically connected to the MEMS transducer 200 or the ASIC 300 mounted in the package structure 100 to function as part of a circuit.
  • the embedded capacitance device or inductance device may be electrically connected to a conductive pad on which the MEMS transducer 200 or the ASIC 300 may be mounted through vias or the like formed on the substrate.
  • Such an embedded capacitance element or inductance element may replace a passive element mounted on the inner and outer surfaces of the package structure 100. Therefore, the space utilization of the package structure 100 may be improved.
  • the built-in capacitance 115 may include two metal layers which are part of a plurality of layers forming the base 110. The two metal layers may be formed to face each other with a dielectric interposed therebetween, so that a capacitance 115 may be formed therebetween.
  • a separate capacitance 115 needs to be included in the package structure 100 including the MEMS transducer 200.
  • the capacitance 115 may be mounted on the package structure 100 in a chip type, or separately mounted on the mounting substrate 400 on which the package structure 100 is mounted.
  • the above-described built-in capacitance 115 may replace such a separate capacitance 115, thereby improving space utilization.
  • Package structure 100 includes a ground portion 114.
  • the ground portion 114 forms the ground of the microphone package.
  • the ground unit 114 may be electrically connected to the ground of the electronic device on which the microphone package is mounted through the input / output terminal 173 formed on the bottom surface 171 of the support unit 170.
  • the MEMS transducer 200 or the ASIC 300 mounted on the package structure 100 may be electrically connected to ground.
  • the ground portion 114 may be included in the base 110.
  • the ground portion 114 may extend to the upper sidewall portion 130 and / or the support portion 170.
  • the lead cover 150 may be electrically connected to the ground portion 114.
  • the ground portion 114 extends or electrically connects to the base 110, the upper sidewall portion 130, the support portion 170, and the lid cover 150 to form an equipotential.
  • the ground portion 114 is electrically connected to the ground portion 114 of the base 110 to extend to the upper sidewall portion 130 and the support portion 170.
  • a plurality of vias 120 may be formed. More specifically, the vias 120 may extend from the ground portion 114 of the base 110 to the upper end of the upper sidewall 130 and the lower end of the support 170.
  • the MEMS transducer 200 is accommodated in the first space 191 and mounted.
  • the MEMS transducer 200 has a lower side coupled to the upper surface 111 of the base 110. More specifically, the MEMS transducer 200 may be mounted on the surface of the upper surface 111 of the base 110 forming the lower surface of the first space 191.
  • the MEMS transducer 200 is illustrated in FIG. 2 as being coupled in a wire bonding manner, in some cases, the MEMS transducer 200 may be coupled in various ways such as flip chip bonding.
  • a back chamber space 193 may be formed.
  • the back chamber space 193 is a space formed between the lower surface of the MEMS transducer 200 and the upper surface 111 of the base 110 on which the MEMS transducer 200 is mounted.
  • the back chamber space 193 is distinguished from other first spaces 191 around the MEMS transducer 200.
  • the bottom surface of the MEMS transducer 200 coupled to the top surface 111 of the base 110 is hermetically coupled to the top surface 111 of the base 110 so that the back chamber space 193 It may be hermetically sealed with another first space 191.
  • the MEMS transducer 200 may convert an acoustic signal into an electrical signal.
  • the MEMS transducer 200 may receive an acoustic signal introduced into the first space 191 through an acoustic hole 151 of the lead cover 150 and convert the acoustic signal into an electrical signal.
  • the sound signal may be received by detecting a pressure difference according to the sound signal.
  • the pressure difference may occur between the back chamber space 193 and the first space 191 outside of the back chamber space by the acoustic signal.
  • the MEMS transducer 200 may sense a pressure difference by a diaphragm positioned between the back chamber space 193 and the first space 191 outside thereof. The sensed pressure difference may be converted into an electrical signal and output.
  • the ASIC 300 is accommodated in the second space 192 and mounted. Specifically, the ASIC 300 is coupled to the upper side opposite to the lower surface 113 of the base 110. More specifically, the ASIC 300 may be mounted on the surface of the bottom surface 113 of the base 110 forming the top surface of the second space 192. In FIG. 2, the ASIC 300 is shown to be coupled in a flip chip bonding manner. However, in some cases, the ASIC 300 may be coupled in various ways such as wire bonding.
  • the ASIC 300 may be electrically connected to the MEMS transducer 200 through the package structure 100. Through this, the ASIC 300 may receive a signal from the MEMS transducer 200. In detail, the ASIC 300 may receive and process an electrical signal obtained by the MEMS transducer 200 converting an acoustic signal. The ASIC 300 may output the processed electrical signal to the outside through the input / output terminal 173.
  • the ASIC 300 may be positioned so as to be biased in the peripheral portion of the lower surface 113 of the base 110 that forms the upper surface of the second space 192 instead of the central portion. Accordingly, the center portion of the upper surface of the second space 192 may be secured without the ASIC 300 mounted.
  • the ASIC 300 may be encapsulated by the encapsulant 310 coated around the ASIC 300. Therefore, the ASIC 300 may not be directly exposed to the outside. As described above, the second space 192 may be in an open state before the microphone package is mounted, and may not be completely sealed even after the microphone package is mounted. Therefore, there is a possibility that the ASIC (300) is damaged by foreign matter or impact introduced from the outside. Therefore, the ASIC 300 may be sealed by the encapsulant 310 to be protected from foreign matter or impact.
  • the encapsulant 310 may be formed of a material including a resin material.
  • the package structure 100 may include a through hole 116.
  • the through hole 116 penetrates from the upper surface 111 of the base 110 to the lower surface 113 of the base 110. As illustrated in FIG. 2, the through hole 116 may be formed in a vertical direction, but in some cases, may also be formed in a horizontal or inclined direction.
  • the first space 191 and the second space 192 may communicate with each other by the through hole 116.
  • the through hole 116 may be used as a vent hole in some cases. Gas generated in the process of bonding the lead cover 150 or in the process of mounting the MEMS transducer 200 may remain in the first space 191. The gas may affect the operation of the MEMS transducer 200 to cause performance degradation or failure. Therefore, the through hole 116 may function as a vent hole to extract and remove the gas to the outside through the second space 192.
  • the upper side opening of the through hole 116 may be connected to the first space 191 outside the MEMS transducer 200 instead of the back chamber space 193. Therefore, the through hole 116 may extract the gas of the first space 191 outside the back chamber space 193.
  • the through hole 116 may be sealed by the sealing member 117 again after all of the gas is extracted.
  • the sealing member 117 is filled in or around the through hole 116 to seal the through hole 116 and may be formed of a resin material or the like.
  • the sealing member 117 may be a resin material injected from the bottom side opening of the through hole 116. As a result, the through hole 116 may be hermetically sealed.
  • the microphone package of the present embodiment may include a first space 191 and a second space 192 formed separately.
  • the first space 191 and the second space 192 are stacked in a vertical direction, and the MEMS transducer 200 and the ASIC 300 are respectively disposed in the first space 191 and the second space 192.
  • Such a microphone package can minimize a mounting area occupied by the mounting substrate 400 when mounted in the electronic device.
  • the MEMS transducer 200 and the ASIC 300 may be mounted in separate spaces to improve electrical stability.
  • the MEMS transducer 200 and the acoustic hole 151 are relatively spaced apart from the mounting substrate 400, the acoustic characteristics may be improved.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a microphone package according to an embodiment of the present invention.
  • a microphone package according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
  • the microphone package according to the present embodiment will be described based on differences from the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 3.
  • the package structure 100 of the microphone package may include a base 110, a shielding can 160, and a support 170.
  • the first space 191 may be formed between the upper surface 111 of the base 110 and the shielding can 160.
  • the shielding can 160 may be combined with the base 110.
  • the shielding can 160 may include a sidewall portion extending in a substantially vertical direction from the center portion and the periphery of the center portion. The lower end of the side wall portion is coupled with the base 110.
  • the center portion of the shielding can 160 is spaced apart from the upper surface 111 of the base 110 by the height of the side wall portion.
  • a space spaced between the center portion of the shielding can 160 and the top surface 111 of the base 110 and surrounded by the sidewall portion of the shielding can 160 may correspond to the second space 192.
  • the shielding can 160 may replace the upper sidewall portion 130 and the lid cover 150 of the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 3.
  • the shielding can 160 may be formed of a metal material.
  • the shielding can 160 may be connected to the ground portion 114 of the package structure 100. Accordingly, the shielding can 160 may achieve an equipotential with the ground portion 114.
  • the ground portion 114 and the shielding can 160 equipotential to the ground portion 114 are evenly spread around the first space 191, thereby shielding the inside of the first space 191 from electromagnetic noise from the surroundings. Can achieve the effect. This has the effect of protecting the MEMS transducer 200 that may be affected by external electromagnetic noise.
  • the shielding can 160 may include at least one sound hole 161.
  • the sound hole 161 may be formed in the center portion of the shielding can 160.
  • the sound hole 161 communicates the outside of the package structure 100 with the first space 191.
  • a water repellent layer 163 may be formed in and around the acoustic hole 161.
  • FIG. 5 is a bottom view of the microphone package viewed from below.
  • a microphone package according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.
  • the microphone package according to the present embodiment will be described based on differences from the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 3.
  • the support part 171 of the microphone package may include a plurality of pillars.
  • the pillar may protrude downward from a corner of the lower surface 113 of the base 110.
  • the support part 171 may include four pillars protruding downward near each corner.
  • the second space 192 may not be completely sealed in the side portion, but may have an open space between the pillar and the pillar. Even after the microphone package is mounted, the space between the pillar and the pillar is still open.
  • the lower surface of the pillar may face the mounting substrate 400 of the electronic device when the microphone package is mounted on the electronic device.
  • an input / output terminal 173 may be formed to be coupled to a terminal of the mounting board 400 of the electronic device when the microphone package is mounted on the electronic device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a microphone package according to an embodiment of the present invention.
  • a microphone package according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6.
  • the microphone package according to the present embodiment will be described based on differences from the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 3.
  • the opening of the upper surface side of the through hole 118 is connected to the back chamber space 193. Therefore, the through hole 118 may extract the gas remaining in the back chamber space 193 to the outside.
  • the through hole 118 may be sealed by the sealing member 119 again after all of the gas is extracted.
  • the sealing member 119 is filled in or around the through hole 118 to seal the through hole 118 and may be formed of a resin material or the like.
  • the sealing member 119 may be a resin material injected from the bottom side opening of the through hole 118. As a result, the through hole 118 may be hermetically sealed.
  • two or more through-holes 118 are formed, one through-hole 118 has an upper surface opening connected to the back chamber space 193, and the other through-hole 118 has an upper surface opening having a back chamber. It may be connected to the first space 191 outside the MEMS transducer 200 instead of the space 193.

Abstract

마이크로폰 패키지가 개시된다. 본 발명의 마이크로폰 패키지는 베이스, 상기 베이스의 상면에 형성된 제1 공간 및 상기 베이스의 하면에 형성된 제2 공간을 포함하는 패키지 구조물, 상기 제1 공간에 실장되는 MEMS 트랜듀서 및 상기 제2 공간에 실장되고, 상기 MEMS 트랜듀서로부터 전기신호를 전달받아 처리하는 ASIC을 포함한다.

Description

마이크로폰 패키지
본 발명은 마이크로폰 패키지에 관한 것으로, MEMS 트랜듀서와 ASIC을 수용하고 전자 장치에 실장될 수 있는 마이크로폰 패키지에 관한 것이다.
마이크로폰은 음향신호를 수신하여 전기신호로 전환하여 출력하는 전자 장치이다. 근래에 마이크로폰은 스마트폰, 태블릿 컴퓨터와 같은 이동통신기기 및 이어폰, 헤드셋, 핸즈프리와 같은 전자 장치에 널리 사용되고 있다.
MEMS(Micro Electro-Mechanical System) 기반의 마이크로폰(MEMS 마이크로폰)은 종래의 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Micophone, ECM 마이크로폰)에 비해 전자/음향 성능, 신뢰성 및 작동성이 우수하다. 따라서 최근에는 MEMS 마이크로폰이 사용되는 추세이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0121623호(2014년 10월 16일 공개)의 복수의 음향통과홀을 구비한 MEMS 트랜듀서 마이크로폰 및 제10-2014-0121081호(2014년 10월 15일 공개)의 하향 절곡에 의한 음향홀을 구비한 MEMS 트랜듀서 마이크로폰에는 이러한 MEMS 마이크로폰에 대해 개시되어 있다.
최근의 이동통신기기 및 전자 장치는 복합적인 기능을 수행하도록 설계될 뿐만 아니라 외형이 소형화 및 박형화되는 추세에 있다. 따라서 이러한 이동통신기기 및 전자 장치에 MEMS 마이크로폰 패키지를 탑재하는 것에 있어서 공간활용성을 극대화할 수 있는 구조가 요구되고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, MEMS 트랜듀서 및 ASIC이 별개의 분리된 공간에 수용될 수 있는 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, MEMS 트랜듀서 및 ASIC을 외부의 전자기파 노이즈로부터 차페할 수 있는 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 공간활용성을 극대화할 수 있는 형태의 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 마이크로폰 패키지는, 베이스, 상기 베이스의 상면에 형성된 제1 공간 및 상기 베이스의 하면에 형성된 제2 공간을 포함하는 패키지 구조물, 상기 제1 공간에 실장되는 MEMS 트랜듀서 및 상기 제2 공간에 실장되고, 상기 MEMS 트랜듀서로부터 전기신호를 전달받아 처리하는 ASIC을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 베이스의 주변부로부터 상방으로 돌출되는 상부 측벽부 및 상기 상부 측벽부에 의해 형성된 개구부에 결합되는 리드 커버를 더 포함하고, 상기 제1 공간은 상기 베이스의 상면, 상기 상부 측벽부 및 상기 리드 커버로 둘러싸여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 측벽부의 상단과 상기 리드 커버의 주변부는 수지 재질을 포함하는 접착제에 의해 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리드 커버는 금속 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 측벽부는 상면에 형성된 금속 결합부재를 포함하고, 상기 리드 커버는 주변부가 상기 금속 결합부재와 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 결합부재는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고, 상기 리드 커버는 상기 접지부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리드 커버는 외부와 상기 제1 공간을 연통하는 적어도 하나의 음향홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고, 상기 상부 측벽부는 상기 접지부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 비아를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 베이스와 결합하여 상기 베이스의 상면 사이에 상기 제1 공간을 형성하는 쉴딩 캔을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고, 상기 쉴딩 캔은 금속 재질로 형성되고, 상기 접지부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 쉴딩 캔은 외부와 상기 제1 공간을 연통하는 적어도 하나의 음향홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 음향홀의 주변 및 내부에는 발수층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 베이스의 주변부로부터 하방으로 돌출되는 지지부를 더 포함하고, 상기 제2 공간은 상기 베이스의 하면 및 상기 지지부로 둘러싸여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지부는 측벽의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지부는 복수의 기둥을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지부는 하면에 형성되고, 상기 ASIC과 전기적으로 연결된 입출력 단자를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 베이스의 하면은 상기 지지부에 의해 상기 마이크로폰 패키지가 실장되는 전자 장치의 기판으로부터 이격될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함 하고, 상기 지지부는 상기 접지부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 비아를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 ASIC은 상기 제2 공간을 둘러싸는 상기 베이스의 하면의 주변부에 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 ASIC은 봉지재에 의해 봉지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 MEMS 트랜듀서와 전기적으로 연결되는 커패시터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 적어도 일부가 복수의 층들이 적층되어 형성되는 적층형 기판으로 형성되고, 상기 커패시터는 상기 적층형 기판의 내부에 형성된 내장형(embedded) 커패시터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은 적어도 일부가 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)으로 형성된 다층형 세라믹 기판이고, 상기 커패시터는 상기 다층형 세라믹 기판의 내부에 형성된 내장형(embedded) 커패시터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 베이스의 상면으로부터 상기 베이스의 하면까지 관통하는 관통홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 패키지 구조물은, 상기 관통홀의 내부 또는 주변에 충진되어 상기 관통홀을 밀폐하는 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 밀봉 부재는 상기 관통홀의 하면측 개구부에서 주입된 수지재일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 관통홀의 상면측 개구부는 상기 MEMS 트랜듀서 주변에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공간은 상기 MEMS 트랜듀서의 하면과 상기 MEMS 트랜듀서가 실장된 상기 베이스의 상면 사이에 형성되는 백 챔버 공간을 포함하고, 상기 관통홀의 상면측 개구부는 상기 백 챔버 공간으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 MEMS 트랜듀서 및 ASIC이 별개의 분리된 공간에 수용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 MEMS 트랜듀서 및 ASIC을 외부의 전자기파 노이즈로부터 차페할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 공간활용성을 극대화할 수 있다.
도 1은 종래의 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 마이크로폰 패키지를 A 방향에서 바라본 저면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
도 5는 마이크로폰 패키지를 하방에서 바라본 저면도다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해 설명한다.
설명의 편의성을 위해서 본 명세서 전체에서 첨부한 도면 중 단면도의 위를 상부로, 아래를 하부로 정의하여 설명하도록 한다. 구체적으로 본 발명의 마이크로폰 패키지가 전자 장치의 기판에 실장되는 경우, 전자 장치의 실장 기판은 마이크로폰 패키지의 하부에 위치하는 것을 기준으로 하여 설명하도록 한다. 그러나 이는 본 발명의 설명의 편의성을 위해 임의로 방향을 정한 것일 뿐, 본 발명의 구성 및 각 구성의 결합 관계가 본 발명에서 설명되는 특정 방향으로 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 마이크로폰 패키지를 A 방향에서 바라본 저면도이다. 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해서 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 패키지 구조물(100), MEMS 트랜듀서(200), ASIC(300)을 포함한다.
패키지 구조물(100)은 베이스(110), 상부 측벽부(130), 지지부(170) 및 리드 커버(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 베이스(110), 상부 측벽부(130) 및 지지부(170)는 일체로 형성될 수 있다. 또한, 패키지 구조물(100)은 MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)이 수용되는 제1 공간(191) 및 제2 공간(192)을 포함한다. 또한, 패키지 구조물(100)은 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장되는 경우 직접 전자 장치의 실장 기판(400)에 결합할 수 있다.
베이스(110)는 직사각형의 평판형 기판으로 형성될 수 있다. 베이스(110)는 서로 대향되는 상면(111)과 하면(113)을 포함한다. 상면(111)은 후술할 제1 공간(191)의 하면이 될 수 있고, 하면(113)은 후술할 제2 공간(192)의 상면이 될 수 있다.
베이스(110)의 상면(111) 및 하면(113)에는 각각 MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)이 실장되어 결합될 수 있도록 도전성의 패드가 형성되어 있다. MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)은 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩 등을 통해서 베이스(110)에 실장될 수 있다.
상부 측벽부(130)는 베이스(110)의 상면(111)의 주변부에서 상방으로 돌출되어 형성된다. 상부 측벽부(130)는 베이스(110)의 상면(111)에서 실질적으로 수직으로 돌출되는 것이 바람직하다. 상부 측벽부(130)는 베이스(110)의 상면(111)의 중앙부를 둘러싸는 링 형태로 형성될 수 있다. 상부 측벽부(130)는 일정한 높이를 가지도록 형성되어, 상부 측벽부(130)의 상면(131)은 상부 측벽부(130)의 두께를 폭으로 하는 평평한 면으로 형성될 수 있다. 상부 측벽부(130)의 상단에는 상부 측벽부(130)에 의한 개구부가 형성될 수 있다.
상부 측벽부(130)의 상면(131)에는 금속 결합부재(132)가 형성될 수 있다. 금속 결합부재(132)는 상부 측벽부(130)의 상면(131)에서 상방으로 소정의 높이로 돌출된 형태일 수 있다. 금속 결합부재(132)는 링 형태로 형성될 수 있다. 금속 결합부재(132)는 후술할 금속 재질의 리드 커버(150)가 결합될 수 있다. 구체적으로, 금속 결합부재(132)와 리드 커버(150)는 용접 등을 이용하여 결합될 수 있다.
금속 결합부재(132)는 하단의 적어도 일부가 상부 측벽부(130)의 상면(131)에 삽입되고, 상단의 적어도 일부가 상면의 상부로 노출되는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 금속 결합부재(132)는 상부 측벽부(130)가 사출 성형되는 과정에서 삽입 사출되어 형성될 수 있다.
금속 결합부재(132)는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 금속 결합부재(132)는 코바(kovar) 합금을 포함할 수 있다. 코바 합금은 열팽창계수가 세라믹, 글래스 및 알루미나와 유사하여 이러한 소재의 패키지에 결합되어 사용될 경우 결합성이 우수할 수 있다. 특히, 코바 합금은 세라믹, 글래스 및 알루미나와 같은 소재의 패키지와 금속 재질을 밀봉하여 결합시키는 용도로 사용될 수 있다.
리드 커버(150)는 상부 측벽부(130)에 의해 형성된 개구부에 결합될 수 있다. 구체적으로, 리드 커버(150)는 가장자리 부근이 상부 측벽부(130)의 금속 결합부재(132)와 결합한다. 금속 결합부재(132)와 리드 커버(150)는 용접에 의해 결합되어 기밀(氣密)하게 밀봉될 수 있다. 경우에 따라서, 상부 측벽부(130)와 리드 커버(150)는 수지 재질을 포함하는 접착제에 의해 결합될 수도 있다. 접착제는 예를 들어, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다.
이에 따라, 베이스(110)의 상면(111), 상부 측벽부(130) 및 리드 커버(150)에 의해 둘러싸인 제1 공간(191)이 형성될 수 있다. 제1 공간(191)은 MEMS 트랜듀서(200)를 수용할 수 있다.
리드 커버(150)는 적어도 하나의 음향홀(151)을 포함할 수 있다. 음향홀(151)은 패키지 구조물(100)의 외부와 제1 공간(191)을 연통한다. 리드 커버(150)에 있어서, 음향홀(151)의 주변 영역 및 내부에는 발수층(153)이 형성되어 있을 수 있다. 발수층(153)은 물 등의 친수성의 액체에 대해서 반발성(소수성)을 가진다. 이는 발수층(153)이 물 등의 친수성의 액체에 대해서 젖음성(wettability)이 낮음을 의미한다. 구체적으로, 물 등의 친수성의 액체는 발수층(153)의 표면에서 70°이상의 접촉각을 형성할 수 있다. 발수층(153)은 예를 들어, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene), 실리콘 카바이드(silicon carbide; SiC) 또는 규소 수지(silicone resin) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합의 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라 물 등의 친수성의 액체가 리드 커버(150) 외부에 존재하더라도 상기 액체가 제1 공간(191) 내부로 침투하는 것을 최대한 억제할 수 있다. 따라서 제1 공간(191)은 음향홀(151) 주변에 소정의 수압 이상의 물이 존재하지 않는 조건 하에서 방수 기능을 가질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 마이크로폰 패키지를 A 방향에서 바라본 저면도다. 도 2와 함께 도 3을 참조하면, 지지부(170)는 베이스(110)의 하면(113)의 주변부의 적어도 일부에서 하방으로 돌출되어 형성된다. 지지부(170)는 베이스(110)의 하면(113)에서 실질적으로 수직으로 돌출되는 것이 바람직하다. 지지부(170)는 상부 측벽부(130)와 같은 측벽의 형태를 가질 수 있다. 지지부(170)는 베이스(110)의 하면(113)의 중앙부를 둘러싸는 링 형태로 형성될 수 있다.
지지부(170)는 일정한 높이를 가지도록 형성되어, 지지부(170)의 하면(171)은 지지부(170)의 두께를 폭으로 하는 평평한 면으로 형성될 수 있다. 지지부(170)의 높이만큼 베이스(110)의 하면(113)과 마이크로폰 패키지가 실장되는 전자 장치의 실장 기판(400)과 이격될 수 있다.
지지부(170)의 하면(171)은 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 전자 장치의 실장 기판(400)과 대향될 수 있다. 지지부(170)의 하면(171)에는 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 전자 장치의 실장 기판(400)의 단자와 결합될 수 있는 입출력 단자(173)가 형성될 수 있다. 통상 입출력 단자(173)는 둘 이상이 형성되어, 신호 입출력, 전원 공급 및 접지 연결 등의 기능을 수행한다.
이에 따라, 베이스(110)의 하면(113) 및 지지부(170)에 의해 둘러싸인 제2 공간(192)이 형성될 수 있다. 제2 공간(192)은 마이크로폰 패키지가 실장되지 않은 상태에서는 하면이 개방된 상태일 수 있고, 마이크로폰 패키지가 실장 기판(400)에 실장된 후에는 하면이 실장 기판(400)에 의해 막혀있는 상태일 수 있다. 제2 공간(192)은 ASIC(300)을 수용할 수 있다.
상술한 것과 같이, 패키지 구조물(100)은 서로 구분되는 제1 공간(191) 및 제2 공간(192)을 형성할 수 있다. 제1 공간(191)은 제2 공간(192)의 상부에 위치하는 형태일 수 있다. 제1 공간(191)은 음향홀(151)을 제외하고는 외부와 기밀하게 밀봉된 상태일 수 있다. 제2 공간(192)은 마이크로폰 패키지가 실장되지 않은 상태에서는 하면이 개방된 상태이고, 실장된 상태에서는 하면이 실장 기판(400)에 의해 막혀있는 상태일 수 있다. 그러나 이러한 경우에도 제2 공간(192)은 경우에 따라서 하면이 기밀하게 밀봉될 수도 있고, 그러하지 않을 수도 있다. 제1 공간(191)에는 MEMS 트랜듀서(200)가 실장되고, 제2 공간(192)에는 ASIC(300)이 실장될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 패키지 구조물(100)은 적어도 일부가 복수의 층들이 적층되어 형성되는 적층형 기판일 수 있다. 구체적으로, 패키지 구조물(100) 중 적층형 기판으로 형성되는 부분은 베이스(110)를 포함할 수 있다. 여기서, 적층되는 복수의 층들은 수평한 방향으로 배향되고, 복수의 층들은 수직 방향으로 적층되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 적층형 기판은 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic; 저온소성세라믹)으로 형성될 수 있다. 통상의 세라믹 소재는 약 1350℃ 이상의 소결온도를 가진다. 그러나 LTCC는 800℃ 내지 1000℃ 정도의 저온에서 세라믹과 금속의 동시 소성 방법을 이용하여 형성하는 기술로서, 녹는점이 낮은 글라스와 세라믹이 혼합되어 적당한 유전율을 갖는 시트를 형성시키고 그 위에 도전성 페이스트를 인쇄 후 적층하여 형성하게 된다.
예를 들어, 세라믹으로는 Al2O3(알루미나) 등의 결정질 세라믹이 충진제로 사용된다. 글라스 재질은 특성에 따라 다양한 재질이 선택되어 사용될 수 있고, 세라믹과 혼합되는 글라스의 특성에 따라 반응성, 비반응성 또는 석출형 등의 특징을 가질 수 있다.
이러한 적층형 기판의 베이스(110)는 적어도 하나의 수동 소자를 포함할 수 있다. 수동 소자는 적층형 기판 내부에 형성된 내장형(embedded) 소자일 수 있다. 이러한 수동 소자는 예를 들어, 일반적으로 내장형(embedded) 커패시턴스 (capacitance) 소자 또는 인덕턴스(inductance) 소자일 수 있다. 이러한 내장형 커패시턴스 소자 또는 인덕턴스 소자는 패키지 구조물(100)에 실장된 MEMS 트랜듀서(200) 또는 ASIC(300)과 전기적으로 연결되어 회로의 일부로서 기능할 수 있다. 구체적으로, 내장형 커패시턴스 소자 또는 인덕턴스 소자는 기판에 형성된 비아(via) 등을 통해서 MEMS 트랜듀서(200) 또는 ASIC(300)이 실장될 수 있는 도전성 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 내장형 커패시턴스 소자 또는 인덕턴스 소자는 패키지 구조물(100)의 내외부의 표면에 실장되는 수동 소자를 대체할 수 있다. 따라서 패키지 구조물(100)의 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
이 중 내장형 커패시턴스(115)는 베이스(110)를 형성하는 복수 개의 층 중에 일부인 두 개의 금속층을 포함할 수 있다. 상기 두 개의 금속층은 유전체를 사이에 두고 대향되는 구조로 형성되어, 그 사이에서 커패시턴스(115)가 형성될 수 있다. MEMS 트랜듀서(200)를 포함하는 패키지 구조물(100)에서는 별도의 커패시턴스(115)가 포함될 필요가 있다. 이러한 경우 커패시턴스(115)는 칩 타입으로 패키지 구조물(100)에 실장되거나, 패키지 구조물(100)이 실장되는 실장 기판(400)에 별도로 실장되어야 한다. 그러나 상술한 내장형 커패시턴스(115)는 이러한 별도의 커패시턴스(115)를 대체할 수 있어, 공간 활용성을 향상시킬 수 있다.
패키지 구조물(100)은 접지부(114)를 포함한다. 여기서 접지부(114)는 마이크로폰 패키지의 접지를 형성한다. 접지부(114)는 지지부(170)의 하면(171)에 형성된 입출력 단자(173)를 통해서 마이크로폰 패키지가 실장되는 전자 장치의 접지와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 패키지 구조물(100)에 실장되는 MEMS 트랜듀서(200) 또는 ASIC(300)은 접지와도 전기적으로 연결될 수 있다.
접지부(114)의 적어도 일부는 베이스(110)에 포함될 수 있다. 그리고 접지부(114)는 상부 측벽부(130) 및/또는 지지부(170)까지 연장될 수 있다. 또한, 리드 커버(150)는 접지부(114)와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 패키지 구조물(100)에 있어서, 접지부(114)는 베이스(110), 상부 측벽부(130), 지지부(170) 및 리드 커버(150)까지 연장되거나 전기적으로 연결되어 등전위를 형성한다. 패키지 구조물(100)에 이러한 접지와 등전위인 부분이 고르게 퍼져있는 것에 의해, 패키지 구조물(100)의 내부를 주변의 전자기파 노이즈로부터 차폐하는 효과를 달성할 수 있다. 이는 외부의 전자기파 노이즈에 영향을 받을 수 있는 MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)을 보호하는 효과가 있다.
구체적으로, 적층형 기판으로 형성되는 패키지 구조물(100)에서 접지부(114)가 상부 측벽부(130) 및 지지부(170)까지 연장되기 위해 베이스(110)의 접지부(114)와 전기적으로 연결되는 복수의 비아(120)가 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 비아(120)들은 베이스(110)의 접지부(114)에서 상부 측벽부(130)의 상단부 및 지지부(170)의 하단부까지 연장되어 형성될 수 있다.
MEMS 트랜듀서(200)는 제1 공간(191)에 수용되어 실장된다. 구체적으로, MEMS 트랜듀서(200)는 하부가 베이스(110)의 상면(111)과 대향하여 결합된다. 더욱 구체적으로, MEMS 트랜듀서(200)는 제1 공간(191)의 하면을 이루는 베이스(110)의 상면(111)의 표면 상에 실장될 수 있다. 도 2에는 MEMS 트랜듀서(200)가 와이어 본딩 방식으로 결합되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서 플립칩 본딩 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.
베이스(110)의 상면(111)에 MEMS 트랜듀서(200)가 결합됨에 따라, 백 챔버 공간(193)이 형성될 수 있다. 백 챔버 공간(193)은 MEMS 트랜듀서(200)의 하면과 MEMS 트랜듀서(200)가 실장된 베이스(110)의 상면(111) 사이에 형성되는 공간이다. 백 챔버 공간(193)은 MEMS 트랜듀서(200) 주변의 다른 제1 공간(191)과 구분된다. 바람직하게는, 베이스(110)의 상면(111)과 맞닿아 결합되는 MEMS 트랜듀서(200)의 하면이 베이스(110)의 상면(111)과 기밀하게 결합되어 백 챔버 공간(193)은 주변의 다른 제1 공간(191)과 기밀하게 밀폐될 수 있다.
MEMS 트랜듀서(200)는 음향신호를 전기신호로 전환할 수 있다. 구체적으로, MEMS 트랜듀서(200)는 리드 커버(150)의 음향홀(151) 등을 통해 제1 공간(191)으로 유입된 음향신호를 수신하여 전기신호로 전환할 수 있다. 음향신호는 음향신호에 따른 압력차를 감지하여 수신될 수 있다. 음향신호에 의해 백 챔버 공간(193)과 그 외부의 제1 공간(191) 사이에 압력차가 발생할 수 있다. MEMS 트랜듀서(200)는 백 챔버 공간(193)과 그 외부의 제1 공간(191) 사이에 위치하는 다이어프램에 의해 압력차를 감지할 수 있다. 감지된 압력차는 전기적인 신호로 변환되어 출력될 수 있다.
ASIC(300)은 제2 공간(192)에 수용되어 실장된다. 구체적으로, ASIC(300)은 상부가 베이스(110)의 하면(113)에 대향되어 결합된다. 더욱 구체적으로, ASIC(300)은 제2 공간(192)의 상면을 이루는 베이스(110)의 하면(113)의 표면 상에 실장될 수 있다. 도 2에는 ASIC(300)이 플립칩 본딩 방식으로 결합되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서 와이어 본딩 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.
ASIC(300)은 패키지 구조물(100)을 통해 MEMS 트랜듀서(200)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, ASIC(300)은 MEMS 트랜듀서(200)로부터 신호를 전달받을 수 있다. 구체적으로, ASIC(300)은 MEMS 트랜듀서(200)가 음향신호를 변환한 전기신호를 전달받아 처리할 수 있다. ASIC(300)은 처리한 전기신호를 입출력 단자(173)를 통해 외부로 출력할 수 있다.
ASIC(300)은 제2 공간(192)의 상면을 이루는 베이스(110)의 하면(113) 중 중앙부가 아닌 주변부에 치우치도록 위치할 수 있다. 따라서 제2 공간(192)의 상면의 중앙부는 ASIC(300)이 실장되지 않은 상태로 공간이 확보될 수 있다.
ASIC(300)은 ASIC(300) 주변에 도포된 봉지재(310)에 의해 봉지되어 있을 수 있다. 따라서 ASIC(300)은 직접 외부로 노출되지 않을 수 있다. 제2 공간(192)은 상술한 것과 같이, 마이크로폰 패키지가 실장되기 전에는 하부가 개방된 상태이고, 마이크로폰 패키지가 실장된 이후에도 완전히 밀봉되는 것은 아닐 수 있다. 따라서 외부에서 유입되는 이물 또는 충격 등에 의해 ASIC(300)이 손상이 될 가능성이 존재한다. 따라서 ASIC(300)이 봉지재(310)에 의해 봉지됨으로써 이물 또는 충격으로부터 보호될 수 있다. 봉지재(310)는 수지재를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.
패키지 구조물(100)은 관통홀(116)을 포함할 수 있다. 관통홀(116)은 베이스(110)의 상면(111)으로부터 베이스(110)의 하면(113)까지 관통한다. 관통홀(116)은 도 2에 도시된 것과 같이, 수직한 방향으로 형성될 수 있으나, 경우에 따라서는 일부 수평하거나 경사진 방향으로도 형성될 수 있다.
관통홀(116)에 의해 제1 공간(191)과 제2 공간(192)이 연통될 수 있다. 관통홀(116)은 경우에 따라서 벤트홀로 사용될 수 있다. 제1 공간(191)에는 리드 커버(150)를 접합하는 과정에서 또는 MEMS 트랜듀서(200)를 실장하는 과정에서 생성된 가스가 잔여할 수 있다. 상기 가스는 MEMS 트랜듀서(200)의 동작에 영향을 주어 성능 저하 또는 불량을 야기할 수 있다. 따라서 관통홀(116)이 벤트홀로 기능하여 상기 가스를 제2 공간(192)을 통해 외부로 추출하여 제거할 수 있다.
관통홀(116)의 상면측 개구는 백 챔버 공간(193)이 아닌 MEMS 트랜듀서(200) 외부의 제1 공간(191)으로 연결될 수 있다. 따라서 관통홀(116)은 백 챔버 공간(193)이 아닌 그 외부의 제1 공간(191)의 가스를 추출할 수 있다.
관통홀(116)은 가스가 모두 추출된 이후에 다시 밀봉 부재(117)에 의해 밀봉될 수 있다. 밀봉 부재(117)는 관통홀(116)의 내부 또는 주변에 충진되어 관통홀(116)을 밀폐하는 것으로, 수지재 등으로 형성될 수 있다. 통상적으로, 밀봉 부재(117)는 관통홀(116)의 하면측 개구부에서 주입된 수지재일 수 있다. 이에 의해 관통홀(116)은 기밀하게 밀봉될 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 실시예의 마이크로폰 패키지는 별개로 형성되는 제1 공간(191)과 제2 공간(192)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 공간(191) 및 제2 공간(192)은 수직 방향으로 적층되어 위치하고, 제1 공간(191) 및 제2 공간(192)에 각각 MEMS 트랜듀서(200) 및 ASIC(300)이 실장될 수 있다. 이러한 마이크로폰 패키지는 전자 장치에 실장될 때 실장 기판(400)에서 차지하는 실장 면적을 최소화할 수 있다. 또한, MEMS 트랜듀서(200)와 ASIC(300)이 별개의 분리된 공간에 실장되어 전기적 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, MEMS 트랜듀서(200) 및 음향홀(151)이 실장 기판(400)으로부터 상대적으로 상부로 이격되어 위치하므로 음향 특성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다. 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해서 설명한다. 설명의 편의성을 위하여, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 패키지 구조물(100)은 베이스(110), 쉴딩 캔(160) 및 지지부(170)를 포함할 수 있다. 제1 공간(191)은 베이스(110)의 상면(111)과 쉴딩 캔(160) 사이에 형성될 수 있다.
쉴딩 캔(160)은 베이스(110)과 결합할 수 있다. 구체적으로, 쉴딩 캔(160)은 중앙부와 중앙부의 주변부에서 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 측벽부를 포함할 수 있다. 측벽부의 하단은 베이스(110)와 결합된다. 쉴딩 캔(160)의 중앙부는 측벽부의 높이만큼 베이스(110)의 상면(111)과 이격된다. 쉴딩 캔(160)의 중앙부와 베이스(110)의 상면(111) 사이에 이격되고, 쉴딩 캔(160)의 측벽부에 의해 둘러싸인 공간이 제2 공간(192)에 해당할 수 있다.
본 실시예에서 쉴딩 캔(160)은 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예의 상부 측벽부(130) 및 리드 커버(150)를 대체할 수 있다.
쉴딩 캔(160)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 그리고 쉴딩 캔(160)은 패키지 구조물(100)의 접지부(114)와 연결될 수 있다. 이에 따라 쉴딩 캔(160)은 접지부(114)와 등전위를 이룰 수 있다. 제1 공간(191) 주변에 이러한 접지부(114) 및 접지부(114)와 등전위인 쉴딩 캔(160)이 고르게 퍼져있는 것에 의해, 제1 공간(191)의 내부를 주변의 전자기파 노이즈로부터 차폐하는 효과를 달성할 수 있다. 이는 외부의 전자기파 노이즈에 영향을 받을 수 있는 MEMS 트랜듀서(200)를 보호하는 효과가 있다.
쉴딩 캔(160)은 적어도 하나의 음향홀(161)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 음향홀(161)은 쉴딩 캔(160)의 중앙부에 형성될 수 있다. 음향홀(161)은 패키지 구조물(100)의 외부와 제1 공간(191)을 연통한다. 쉴딩 캔(160)에 있어서, 음향홀(161)의 주변 영역 및 내부에는 발수층(163)이 형성되어 있을 수 있다.
도 5는 마이크로폰 패키지를 하방에서 바라본 저면도다. 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해서 설명한다. 설명의 편의성을 위하여, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 지지부(171)는 복수의 기둥을 포함할 수 있다. 구체적으로, 기둥은 베이스(110)의 하면(113)의 코너 부근에서 하방으로 돌출된 형태일 수 있다. 예를 들어, 베이스(110)가 직사각형의 평판인 경우에 지지부(171)는 각 코너 부근에서 하방으로 돌출된 4개의 기둥을 포함할 수 있다.
그리고 기둥과 기둥 사이는 개방된 형태일 수 있다. 따라서 제2 공간(192)은 측부가 완전히 밀폐된 것이 아니라 기둥과 기둥 사이의 공간이 개방되어 있을 수 있다. 마이크로폰 패키지가 실장된 이후에도 상기 기둥과 기둥 사이의 공간은 여전히 개방되어 있다.
기둥의 하면은 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 전자 장치의 실장 기판(400)과 대향될 수 있다. 기둥의 하면에는 마이크로폰 패키지가 전자 장치에 실장될 때 전자 장치의 실장 기판(400)의 단자와 결합될 수 있는 입출력 단자(173)가 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지의 단면도이다. 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰 패키지에 대해서 설명한다. 설명의 편의성을 위하여, 본 실시예에 따른 마이크로폰 패키지는 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 관통홀(118)의 상면측 개구는 백 챔버 공간(193)과 연결된다. 따라서 관통홀(118)은 백 챔버 공간(193)에 잔여되어 있는 가스를 외부로 추출할 수 있다.
관통홀(118)은 가스가 모두 추출된 이후에 다시 밀봉 부재(119)에 의해 밀봉될 수 있다. 밀봉 부재(119)는 관통홀(118)의 내부 또는 주변에 충진되어 관통홀(118)을 밀폐하는 것으로, 수지재 등으로 형성될 수 있다. 통상적으로, 밀봉 부재(119)는 관통홀(118)의 하면측 개구부에서 주입된 수지재일 수 있다. 이에 의해 관통홀(118)은 기밀하게 밀봉될 수 있다.
경우에 따라서, 관통홀(118)은 둘 이상 형성되어, 일 관통홀(118)은 상면측 개구가 백 챔버 공간(193)으로 연결되고, 다른 일 관통홀(118)은 상면측 개구가 백 챔버 공간(193)이 아닌 MEMS 트랜듀서(200) 외부의 제1 공간(191)으로 연결될 수 있다.
이상, 본 발명의 마이크로폰 패키지의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (29)

  1. 베이스, 상기 베이스의 상면에 형성된 제1 공간 및 상기 베이스의 하면에 형성된 제2 공간을 포함하는 패키지 구조물;
    상기 제1 공간에 실장되는 MEMS 트랜듀서; 및
    상기 제2 공간에 실장되고, 상기 MEMS 트랜듀서로부터 전기신호를 전달받아 처리하는 ASIC;
    을 포함하는 마이크로폰 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은,
    상기 베이스의 주변부로부터 상방으로 돌출되는 상부 측벽부; 및
    상기 상부 측벽부에 의해 형성된 개구부에 결합되는 리드 커버를 더 포함하고,
    상기 제1 공간은 상기 베이스의 상면, 상기 상부 측벽부 및 상기 리드 커버로 둘러싸여 형성되는 마이크로폰 패키지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 상부 측벽부의 상단과 상기 리드 커버의 주변부는 수지 재질을 포함하는 접착제에 의해 결합되는 마이크로폰 패키지.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 리드 커버는 금속 재질로 형성되는 마이크로폰 패키지.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 상부 측벽부는 상면에 형성된 금속 결합부재를 포함하고,
    상기 리드 커버는 주변부가 상기 금속 결합부재와 결합되는 마이크로폰 패키지.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 금속 결합부재는 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함하는 합금으로 형성되는 마이크로폰 패키지.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고,
    상기 리드 커버는 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 마이크로폰 패키지.
  8. 제2 항에 있어서,
    상기 리드 커버는 외부와 상기 제1 공간을 연통하는 적어도 하나의 음향홀이 형성되어 있는 마이크로폰 패키지.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고,
    상기 상부 측벽부는 상기 접지부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 비아를 포함하는 마이크로폰 패키지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은,
    상기 베이스와 결합하여 상기 베이스의 상면 사이에 상기 제1 공간을 형성하는 쉴딩 캔을 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고,
    상기 쉴딩 캔은 금속 재질로 형성되고, 상기 접지부와 전기적으로 연결되는 마이크로폰 패키지.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 쉴딩 캔은 외부와 상기 제1 공간을 연통하는 적어도 하나의 음향홀이 형성되어 있는 마이크로폰 패키지.
  13. 제8 항 또는 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음향홀의 주변 및 내부에는 발수층이 형성되어 있는 마이크로폰 패키지.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은 상기 베이스의 주변부로부터 하방으로 돌출되는 지지부를 더 포함하고,
    상기 제2 공간은 상기 베이스의 하면 및 상기 지지부로 둘러싸여 형성되는 마이크로폰 패키지.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 지지부는 측벽의 형태로 형성되는 마이크로폰 패키지.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 지지부는 복수의 기둥을 포함하는 마이크로폰 패키지.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 지지부는 하면에 형성되고, 상기 ASIC과 전기적으로 연결된 입출력 단자를 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 베이스의 하면은 상기 지지부에 의해 상기 마이크로폰 패키지가 실장되는 전자 장치의 기판으로부터 이격되는 마이크로폰 패키지.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은 상기 마이크로폰 패키지의 접지를 형성하는 접지부를 포함하고,
    상기 지지부는 상기 접지부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 비아를 포함하는 마이크로폰 패키지.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 ASIC은 상기 제2 공간을 둘러싸는 상기 베이스의 하면의 주변부에 실장되는 마이크로폰 패키지.
  21. 제1 항에 있어서,
    상기 ASIC은 봉지재에 의해 봉지되어 있는 마이크로폰 패키지.
  22. 제1 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은,
    상기 MEMS 트랜듀서와 전기적으로 연결되는 커패시터를 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은 적어도 일부가 복수의 층들이 적층되어 형성되는 적층형 기판으로 형성되고,
    상기 커패시터는 상기 적층형 기판의 내부에 형성된 내장형(embedded) 커패시터인 마이크로폰 패키지.
  24. 제22 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은 적어도 일부가 LTCC(Low Temperature Cofired Ceramic)으로 형성된 다층형 세라믹 기판이고,
    상기 커패시터는 상기 다층형 세라믹 기판의 내부에 형성된 내장형(embedded) 커패시터인 마이크로폰 패키지.
  25. 제1 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은,
    상기 베이스의 상면으로부터 상기 베이스의 하면까지 관통하는 관통홀을 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 패키지 구조물은,
    상기 관통홀의 내부 또는 주변에 충진되어 상기 관통홀을 밀폐하는 밀봉 부재를 더 포함하는 마이크로폰 패키지.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 상기 관통홀의 하면측 개구부에서 주입된 수지재인 마이크로폰 패키지.
  28. 제25 항에 있어서,
    상기 관통홀의 상면측 개구부는 상기 MEMS 트랜듀서 주변에 형성되는 마이크로폰 패키지.
  29. 제25 항에 있어서,
    상기 제1 공간은 상기 MEMS 트랜듀서의 하면과 상기 MEMS 트랜듀서가 실장된 상기 베이스의 상면 사이에 형성되는 백 챔버 공간을 포함하고,
    상기 관통홀의 상면측 개구부는 상기 백 챔버 공간으로 연결되는 마이크로폰 패키지.
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