WO2022055206A1 - 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 mems 마이크로폰용 백플레이트 - Google Patents

음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 mems 마이크로폰용 백플레이트 Download PDF

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WO2022055206A1
WO2022055206A1 PCT/KR2021/012063 KR2021012063W WO2022055206A1 WO 2022055206 A1 WO2022055206 A1 WO 2022055206A1 KR 2021012063 W KR2021012063 W KR 2021012063W WO 2022055206 A1 WO2022055206 A1 WO 2022055206A1
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WO
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space
center point
space portion
hole structure
disposed
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Application number
PCT/KR2021/012063
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English (en)
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Inventor
신금재
장홍석
김차영
Original Assignee
한국생산기술연구원
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    • 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
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor

Definitions

  • the present invention relates to a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure that improves acoustic characteristics.
  • MEMS micro-mechanical sensors, actuators, and electromechanical structures in the micrometer ( ⁇ m) unit by using micromachining technology that applies semiconductor processing, particularly integrated circuit technology.
  • MEMS microphones manufactured using such micromachining technology can be miniaturized, high-performance, multifunctional, and integrated through ultra-precise microfabrication.
  • stability and reliability can be improved.
  • the MEMS microphone has a sensitive structure that measures the change in capacitance between the sensitive plate and the backplate by the acoustic pressure signal. Therefore, it is most important to design the structure of the backplate so that the sensitive plate can be shaken by external acoustic pressure.
  • MEMS microphone receives resistance by the structure and package of the backplate at the same time when acoustic pressure is applied to the sensitive plate. At this time, the resistance can be adjusted by the structure of the acoustic hole formed in the back plate.
  • the MEMS microphone has a structure in which the backplate and the sensing plate face each other. Therefore, when considering the behavior of the sensitive plate, the central portion of the sensitive plate has the greatest displacement. Therefore, the highest negative pressure is applied to the sensitive plate by the air in the back plate area located in the center of the sensitive plate. In order to reduce the acoustic resistance due to this, there is a method for improving by forming a hole having a large area in the central portion of the back plate, but in this case, there is a problem in that the capacitance is reduced.
  • an embodiment of the present invention is to provide a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure that improves acoustic characteristics that can improve acoustic characteristics by improving the acoustic hole structure do.
  • a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics is a backplate installed in the MEMS microphone and having an acoustic hole structure, the acoustic hole structure is, a circular part that is spaced apart from each other and includes at least two or more circular space parts formed therein; and a connection space part disposed between the space parts to connect the space part, and the acoustic characteristics may be improved by adjusting at least one of the size, shape, and arrangement of the acoustic hole structure.
  • the back plate is divided into a first region formed in the center and a second region formed outside the first region, and the acoustic hole structure is larger in size than the first acoustic hole structure and the first acoustic hole structure.
  • a second acoustic hole structure may be included, wherein a first acoustic hole structure may be formed in the first region, and a second acoustic hole structure may be formed in the second region.
  • the circular part includes a first circular part
  • the space part includes a first space part and a second space part
  • the first circular part includes a first space part and a second space part
  • the connection space part includes a first It is formed between the space portion and the second space portion and may be formed in an arc shape.
  • the circular part includes a second circular part, the space part further includes a third space part, the second circular part includes a first space part, a second space part, and a third space part, and the first space part ,
  • the second space part and the third space part are spaced apart by the same distance from each other to form an imaginary triangle, and the connection space part is between the first space part and the second space part, and between the first space part and the third space part , formed between the second space portion and the third space portion and may be formed in an arc shape.
  • the circular part includes a third circular part, the space part further includes a fourth space part, and the third circular part includes a first space part, a second space part, a third space part, and a fourth space part;
  • the first space part, the second space part, the third space part, and the fourth space part are arranged to form a virtual rhombus, and the connection space part is a first space part between the first space part and the second space part and between the third space part, between the first space part and the fourth space part, and between the second space part and the fourth space part, and may be formed in an arc shape.
  • the space parts adjacent to each other may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • a center plate may be provided at the center of the back plate, and the acoustic hole structure may be formed at a periphery of the center plate.
  • the acoustic hole structure may be formed radially with respect to the center of the back plate.
  • a plurality of through-holes may be radially formed with respect to the center of the back plate, and the acoustic hole structure may be formed between the plurality of through-holes.
  • the first acoustic hole structure may include the first circular part, and the second acoustic hole structure may include the second circular part.
  • the first acoustic hole structure may include the first circular part, and the second acoustic hole structure may include the third circular part.
  • the first acoustic hole structure may include the second circular part, and the second acoustic hole structure may include the third circular part.
  • the second space portion is disposed on the right side of the first space portion, the first center point of the first space portion and the second center point of the second space portion are spaced apart by 2r+d, and the acoustic hole structure may be any Centering on the point, the outer surface is formed as an arc of a circle with a radius of r + d, and the inner surface is formed as an arc of a circle with a radius of r, the width is d, and the first center point and the second center point are respectively disposed as the center.
  • the inner length of the first structure is and the outer length of the first structure is and the inner length of the second structure is and the outer length of the second structure is can be
  • the second space portion is disposed on the right side of the first space portion
  • the third space portion is disposed on the upper right side of the first space portion
  • the first central point of the first space portion and the second space portion of the second space portion The center point and the third center point of the third space are spaced apart by 2r+d from each other
  • the acoustic hole structure is formed in an arc of a circle with a radius of r+d on the outer surface around an arbitrary point
  • the inner surface has a radius a third structure part formed in an arc of a circle of r, having a width of d, and being respectively disposed around the first central point, the second central point, and the third central point; and an arc of a circle with a radius of r+d on the outer surface of the arbitrary point, and an arc on the inner surface of a circle with a radius of r, with a width of d, 2r+ from the first center point and the second center point, respectively.
  • a twenty-first virtual center point spaced apart by d and disposed on the lower side, a twenty-second virtual center point spaced apart from the second and third center points by 2r+d, respectively, and disposed to the right of the third center point, the first center point and It may include a second structure part spaced apart from the third central point by 2r+d, respectively, arranged around a 23rd virtual central point disposed to the left of the third central point, and connecting the third structural parts.
  • the inner length of the third structure is and the outer length of the third structure is and the inner length of the second structure is and the outer length of the second structure is can be
  • the second space part is disposed on the right side of the first space part
  • the third space part is disposed on the upper right side of the first space part
  • the fourth space part is disposed on the lower right side of the first space part
  • the The first center point of the first space, the second center point of the second space, and the third center point of the third space are spaced apart from each other by 2r+d
  • the second central point and the fourth central point of the fourth space part are spaced apart from each other by 2r + d
  • the acoustic hole structure has an outer surface formed as an arc of a circle with a radius of r + d around an arbitrary point
  • the inner surface is a fourth structure portion formed in an arc of a circle having a radius of r, a width of d, and disposed around the first central point and the second central point, respectively; Centering on an arbitrary point, the outer surface is formed as an arc of a circle with
  • a third structure to be; and an arc of a circle with a radius of r+d on the outer side around an arbitrary point, and an arc on the inner side of a circle with a radius of r, with a width of d, 2r+ from the first center point and the fourth center point, respectively.
  • the third It may include a second structure portion which is respectively disposed around a 34th virtual center point disposed on the left side of the center point and connects the third structure portion and the fourth structure portion.
  • the inner length of the fourth structure is and the outer length of the fourth structure is and the inner length of the third structure is and the outer length of the third structure is and the inner length of the second structure is and the outer length of the second structure is can be
  • the backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure that improves acoustic characteristics can optimize acoustic resistance and capacitance by changing the acoustic hole structure.
  • FIG. 1 shows the acoustic hole structure of a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the acoustic hole structure of a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view showing the acoustic hole structure of a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing the acoustic hole structure of a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing the acoustic hole structure of a backplate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing the acoustic hole structure of a back plate for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention.
  • the back plate 10 for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics according to an embodiment of the present invention is installed in the MEMS microphone and the acoustic hole structure 100 is formed.
  • a circular part 100h and a connection space part B may be formed.
  • the circular part 100h may include at least two circular space parts A which are spaced apart from each other and formed.
  • the space portion A may be formed as an empty space in the shape of a cylinder having a radius of r.
  • the space portion (A) may be disposed to be spaced apart from each other by d.
  • r may be 6 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or less.
  • r may be 6.75um.
  • d may be 2um or more and 3um or less. and d can be 2.5um.
  • connection space portion (B) may be disposed between the space portions (A) to connect the space portions (A). And, the connection space (B) may be formed as an empty space.
  • the circular part 100h may include a first circular part 100ha.
  • the space portion A may include a first space portion A1 and a second space portion A2 .
  • the first circular part 100ha may include a first space part A1 and a second space part A2 .
  • the connection space (B) is formed between the first space (A1) and the second space (A2) may be formed in an arc shape.
  • space portions (A) adjacent to each other may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance (d).
  • the acoustic hole structure 100 may be formed radially with respect to the center of the back plate 10 .
  • center plate 11 may be provided at the center of the back plate 10 .
  • acoustic hole structure 100 may be formed in the peripheral portion of the center plate 11 .
  • the second space A2 may be disposed on the right side of the first space A1 .
  • the first center point C1 of the first space A1 and the second center point C2 of the second space A2 may be spaced apart by 2r+d.
  • the acoustic hole structure 100 including the first circular part 100ha may include a first structural part K1 and a second structural part K2.
  • the first structure K1 may have an outer surface formed as an arc of a circle having a radius of r+d around an arbitrary point, and an inner surface may be formed as an arc of a circle having a radius of r, and may have a width of d.
  • the first structure part K1 may be respectively disposed with respect to the first central point C1 and the second central point C2 .
  • the opening direction of the first structure part K1 disposed at the first central point C1 may be toward the second central point C2 .
  • the opening direction of the first structure part K1 disposed at the second central point C2 may be toward the first central point C1 .
  • the inner length of the first structure (K1) is And, the outer length of the first structure (K1) is can be
  • the second structure part K2 may have an outer surface formed as an arc of a circle having a radius of r+d around an arbitrary point, and an inner surface thereof may be formed as an arc of a circle having a radius of r, and may have a width of d.
  • the second structure part K2 may be arranged around the eleventh virtual center point O1 and the twelfth virtual center point O2, respectively.
  • the eleventh virtual center point O1 is spaced apart from the first center point C1 and the second center point C2 by 2r+d, respectively, and may be disposed below the first center point C1 and the second center point C2. there is.
  • the twelfth virtual center point O2 is spaced apart by 2r+d from the first center point C1 and the second center point C2, respectively, and may be disposed above the first center point C1 and the second center point C2. there is.
  • the second structure part K2 may connect the first structure parts K1 to each other.
  • the inner length of the second structure (K2) is and the outer length of the second structure part K2 is can be
  • the first structural part K1 and the second structural part K2 form an external shape, and the first circular part 100ha and the connection space part on the inside A sound hole made of (B) may be formed.
  • the first structural part K1 and the second structural part K2 are provided with the same width d, a stable structure may be achieved.
  • the size of the acoustic hole can be formed larger than the conventional circular acoustic hole compared to the same area, it is possible to reduce the acoustic resistance.
  • the circular part 100h may include a second circular part 100hb.
  • the space portion A may further include a third space portion A3 .
  • the second circular part 100hb may include a first space part A1 , a second space part A2 , and a third space part A3 .
  • the first space portion A1 , the second space portion A2 , and the third space portion A3 may be spaced apart from each other by the same distance d to form an imaginary triangle.
  • connection space part B is between the first space part A1 and the second space part A2, between the first space part A1 and the third space part A3, the second space part A2 and the second space part A2. It is formed between the three space portions A3, and may be formed in an arc shape.
  • space portions (A) adjacent to each other may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance (d).
  • center plate 11 may be provided at the center of the back plate 10 .
  • acoustic hole structure 100 may be formed in the peripheral portion of the center plate 11 .
  • the second space portion A2 may be disposed on the right side of the first space portion A1 .
  • the third space portion A3 may be disposed on the upper right side of the first space portion A1 .
  • the first center point C1 of the first space A1, the second center point C2 of the second space A2, and the third center point C3 of the third space A3 are 2r from each other It can be spaced apart by +d.
  • the acoustic hole structure 100 including the second circular portion 100hb may include a third structure portion K3 and a second structure portion K2 .
  • the third structure part K3 may have an outer surface formed as an arc of a circle having a radius of r+d around an arbitrary point, and an inner surface may be formed as an arc of a circle having a radius of r, and may have a width of d.
  • the third structure part K3 may be respectively disposed with respect to the first central point C1 , the second central point C2 , and the third central point C3 .
  • the opening direction of the third structure portion K3 disposed at the first center point C1, the second center point C2, and the third center point C3 is the first center point C1, the second center point C2 and It may face the central side of the third central point C3.
  • the second structure part K2 may have an outer surface formed as an arc of a circle having a radius of r+d around an arbitrary point, and an inner surface thereof may be formed as an arc of a circle having a radius of r, and may have a width of d.
  • the second structure part K2 may be disposed around the twenty-first virtual center point P1 , the twenty-second virtual center point P2 , and the twenty-third virtual center point P3 , respectively.
  • the twenty-first virtual center point P1 is spaced apart from the first center point C1 and the second center point C2 by 2r+d, respectively, and may be disposed below the first center point C1 and the second center point C2.
  • the 22nd virtual center point P2 may be spaced apart from the second center point C2 and the third center point C3 by 2r+d, respectively, and may be disposed on the right side of the third center point C3 .
  • the twenty-third virtual center point P3 may be spaced apart from the first center point C1 and the third center point C3 by 2r+d, respectively, and may be disposed to the left of the third center point C3 .
  • the second structure part K2 may connect the third structure parts K3 to each other.
  • the inner length of the second structure (K2) is and the outer length of the second structure part K2 is can be
  • the third structural part K3 and the second structural part K2 form an external shape, and the second circular part 100hb and the connection space part on the inside are formed.
  • a sound hole made of (B) may be formed.
  • the third structure portion K3 and the second structure portion K2 are provided with the same width d, a stable structure may be achieved.
  • the size of the acoustic hole can be formed larger than the conventional circular acoustic hole compared to the same area, it is possible to reduce the acoustic resistance.
  • the circular part 100h may include a third circular part 100hc.
  • the space portion A may further include a fourth space portion A4 .
  • the third circular part 100hc may include a first space part A1 , a second space part A2 , a third space part A3 , and a fourth space part A4 .
  • the first space portion A1 , the second space portion A2 , the third space portion A3 , and the fourth space portion A4 may be arranged to form a virtual rhombus.
  • connection space part B is between the first space part A1 and the second space part A2, between the first space part A1 and the third space part A3, the first space part A1 and the second space part A2. It may be formed between the fourth space part A4 and between the second space part A2 and the fourth space part A4 and may be formed in an arc shape.
  • space portions (A) adjacent to each other may be disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance (d).
  • a plurality of through-holes 10g may be formed radially with respect to the center of the back plate 10 , and the acoustic hole structure 100 may be formed between the plurality of through-holes 10g.
  • the second space A2 may be disposed on the right side of the first space A1 .
  • the third space portion A3 may be disposed on the upper right side of the first space portion A1 .
  • the fourth space portion A4 may be disposed at a lower right side of the first space portion A1 .
  • first center point C1 of the first space A1, the second center point C2 of the second space A2, and the third center point C3 of the third space A3 are 2r from each other It can be spaced apart by +d.
  • first center point C1 of the first space A1, the second center point C2 of the second space A2, and the fourth center point C4 of the fourth space A4 are 2r from each other It can be spaced apart by +d.
  • the acoustic hole structure 100 including the third circular portion 100hc may include a fourth structure portion K4 , a third structure portion K3 , and a second structure portion K2 .
  • the fourth structure portion K4 may have an outer surface formed as an arc of a circle having a radius of r+d around an arbitrary point, and an inner surface may be formed as an arc of a circle having a radius of r, and may have a width of d.
  • the fourth structure part K4 may be disposed around the first central point C1 and the second central point C2, respectively.
  • the opening direction of the fourth structure part K4 disposed at the first central point C1 may be toward the second central point C2 .
  • the opening direction of the fourth structure part K4 disposed at the second central point C2 may be toward the first central point C1 .
  • the third structure part K3 may have an outer surface formed as an arc of a circle having a radius of r+d around an arbitrary point, and an inner surface may be formed as an arc of a circle having a radius of r, and may have a width of d.
  • the third structure part K3 may be disposed around the third central point C3 and the fourth central point C4 , respectively.
  • the opening direction of the third structure part K3 disposed at the third central point C3 may be toward the fourth central point C4 .
  • the opening direction of the third structure part K3 disposed at the fourth central point C4 may be toward the third central point C3 .
  • the second structure part K2 may have an outer surface formed as an arc of a circle having a radius of r+d around an arbitrary point, and an inner surface thereof may be formed as an arc of a circle having a radius of r, and may have a width of d.
  • the second structure part K2 may be disposed around the 31st virtual center point Q1 , the 32nd virtual center point Q2 , the 33rd virtual center point Q3 , and the 34th virtual center point Q4 as centers.
  • the 31st virtual center point Q1 may be spaced apart from the first center point C1 and the fourth center point C4 by 2r+d, respectively, and may be disposed to the left of the fourth center point C4 .
  • the thirty-second virtual center point Q2 may be spaced apart from the second center point C2 and the fourth center point C4 by 2r+d, respectively, and may be disposed on the right side of the fourth center point C4 .
  • the thirty-third virtual center point Q3 may be spaced apart from the second center point C2 and the third center point C3 by 2r+d, respectively, and may be disposed on the right side of the third center point C3 .
  • the thirty-fourth virtual center point Q4 may be spaced apart from the first center point C1 and the third center point C3 by 2r+d, respectively, and may be disposed to the left of the third center point C3 .
  • the second structure portion K2 may connect the third structure portion K3 and the fourth structure portion K4 to each other.
  • the inner length of the second structure (K2) is and the outer length of the second structure part K2 is can be
  • the fourth structural part K4, the third structural part K3, and the second structural part K2 form an external shape, and the third circular part on the inside (100hc) and a sound hole made of the connection space (B) may be formed.
  • the fourth structure portion K4, the third structure portion K3, and the second structure portion K2 are provided with the same width d, a stable structure may be achieved.
  • the size of the acoustic hole can be formed larger than the conventional circular acoustic hole compared to the same area, it is possible to reduce the acoustic resistance.
  • the acoustic hole structure 100 including the second circular part 100hb can further reduce the acoustic resistance than the acoustic hole structure 100 including the first circular part 100ha, and the third circular part ( The acoustic hole structure 100 including 100hc) may further reduce acoustic resistance than the acoustic hole structure 100 including the second circular part 100hb.
  • the backplate 10 for a MEMS microphone having an acoustic hole structure for improving acoustic characteristics includes a first area Y1 located at the center and a second area Y1 located at the edge. It may be divided into two regions Y2.
  • the acoustic hole structure 100 may include a first acoustic hole structure and a second acoustic hole structure.
  • the size of the second acoustic hole structure may be larger than that of the first acoustic hole structure.
  • a first acoustic hole structure may be formed in the first region Y1
  • a second acoustic hole structure may be formed in the second region Y2 .
  • a first circular part 100ha may be formed in the first acoustic hole structure, and a second circular part 100hb may be formed in the second acoustic hole structure.
  • the first acoustic hole structure may have a first circular portion 100ha, and the second acoustic hole structure may include a third circular portion 100hc.
  • the first acoustic hole structure may include a second circular portion 100hb, and the second acoustic hole structure may include a third circular portion 100hc.
  • the second acoustic hole structure is provided to be larger in size than the first acoustic hole structure, when the first acoustic hole structure is provided as the acoustic hole structure 100 including the first circular part 100ha, the second The acoustic hole structure may be provided as the acoustic hole structure 100 including the second circular part 100hb or the acoustic hole structure 100 including the third circular part 100hc. And, when the first acoustic hole structure is provided as the acoustic hole structure 100 including the second circular part 100hb, the second acoustic hole structure is the acoustic hole structure 100 including the third circular part 100hc. ) can be provided.
  • the edge of the back plate 10 can reduce the acoustic resistance by increasing the size of the acoustic hole.
  • the central side of the back plate 10 can be formed to have a narrower empty space compared to the same area compared to the edge side, thereby increasing the capacitance. there is.
  • the backplate 10 for a MEMS microphone having an acoustic hole structure that improves acoustic characteristics can optimize acoustic resistance and capacitance by changing the acoustic hole structure 100 .
  • A1 1st space part
  • A2 2nd space part
  • connection space part 11 center plate
  • K2 second structural part
  • K3 third structural part

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트는 MEMS 마이크로폰에 설치되고 음향홀 구조가 형성된 백플레이트로, 상기 음향홀 구조는, 적어도 2개 이상 형성된 원형공간부; 및 상기 원형공간부 사이에 배치되어 상기 원형공간부를 연결시키는 연결공간부가 형성될 수 있다.

Description

음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트
본 발명은 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트에 관한 것이다.
전기 통신의 급속한 발전에 따라 음성을 전기적인 신호로 변환하는 마이크로폰은 점점 소형화되어 가고 있다. 최근 들어 미세 장치의 집적화를 위해 사용되는 기술로서 마이크로 머시닝을 이용한 반도체 가공기술이 있다. MEMS라고 불리는 이러한 기술은 반도체 공정 특히 집적회로 기술을 응용한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 마이크로미터(㎛)단위의 초소형 센서나 액츄에이터 및 전기기계적 구조물을 제조할 수 있다. 이러한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 제조하는 MEMS 마이크로폰은 초정밀 미세 가공을 통하여 소형화, 고성능화, 다기능화 및 집적화가 가능하다. 또한, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이와 같은 종래의 MEMS 마이크로폰에는 대한민국 등록특허공보 제10-0685092호의 "ＭＥＭＳ 공정을 이용한 마이크로폰 및 그 제조 방법"(이하, 종래기술이라 칭함)가 있다.
MEMS 마이크로폰은 음향 압력 신호에 의한 감응판과 백플레이트(Backplate) 사이의 정전용량의 변화를 측정하는 감응 구조를 가지고 있다. 따라서 외부 음향 압력에 의해 감응판을 잘 떨 수 있게 백플레이트의 구조를 설계하는 것이 가장 중요하다.
MEMS 마이크로폰은 음향 압력이 감응판에 가해질 때, 동시에 백플레이트의 구조와 패키지에 의한 저항력을 받는다. 이때 백플레이트에 형성된 음향홀(acoustic hole) 구조에 의해 저항력을 조절할 수 있다.
MEMS 마이크로폰은 백플레이트와 감응판이 마주 보고 있는 구조를 취하고 있다. 따라서, 감응판의 거동을 고려할 때, 감응판의 중앙부가 가장 큰 변위 거동을 한다. 따라서, 감응판의 중앙부에 위치하는 백플레이트 영역의 공기에 의해 가장 높은 음압이 감응판에 가해지게 된다. 이에 의한 음향 저항을 줄이기 위해, 백플레이트의 중앙부에 큰 면적의 홀을 형성하여 개선하는 방법이 있으나, 이 경우, 정전용량이 감소되는 문제점이 있다.
상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는 음향홀 구조를 개선하여 음향특성을 향상시킬 수 있는 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트는 MEMS 마이크로폰에 설치되고 음향홀 구조가 형성된 백플레이트로, 상기 음향홀 구조는, 서로 이격되게 배치되고, 적어도 2개 이상 형성된 원형상의 공간부를 포함하는 원형부; 및 상기 공간부 사이에 배치되어 상기 공간부를 연결시키는 연결공간부가 형성되되, 상기 음향홀 구조의 크기, 형상 및 배치 중 적어도 하나를 조절하여 음향특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 백플레이트는 중심부에 형성된 제1 영역 및 상기 제1 영역의 외부에 형성되는 제2 영역으로 구분되고, 상기 음향홀 구조는 제1 음향홀 구조 및 상기 제1 음향홀 구조보다 크기가 큰 제2 음향홀 구조를 포함하며, 상기 제1 영역에는 제1 음향홀 구조가 형성되고, 상기 제2 영역에는 제2 음향홀 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 원형부는 제1 원형부를 포함하고, 상기 공간부는 제1 공간부 및 제2 공간부를 포함하고, 상기 제1 원형부는 제1 공간부 및 제2 공간부를 포함하고, 상기 연결공간부는 제1 공간부 및 제2 공간부 사이에 형성되고 호 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 원형부는 제2 원형부를 포함하고, 상기 공간부는 제3 공간부를 더 포함하며, 상기 제2 원형부는 제1 공간부, 제2 공간부 및 제3 공간부를 포함하고, 상기 제1 공간부, 상기 제2 공간부 및 상기 제3 공간부는 서로 동일거리 이격되어 가상의 삼각형을 이루며 배치되고, 상기 연결공간부는 제1 공간부 및 제2 공간부 사이, 제1 공간부 및 제3 공간부 사이, 제2 공간부 및 제3 공간부 사이에 형성되고 호 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 원형부는 제3 원형부를 포함하고, 상기 공간부는 제4 공간부를 더 포함하며, 상기 제3 원형부는 제1 공간부, 제2 공간부, 제3 공간부 및 제4 공간부를 포함하고, 상기 제1 공간부, 상기 제2 공간부, 상기 제3 공간부 및 상기 제4 공간부는 가상의 마름모를 이루며 배치되고, 상기 연결공간부는 제1 공간부 및 제2 공간부 사이, 제1 공간부 및 제3 공간부 사이, 제1 공간부 및 제4 공간부 사이, 제2 공간부 및 제4 공간부 사이에 형성되고 호 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 서로 근접한 상기 공간부들은 서로 일정간격 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 백플레이트의 중심에는 중심판이 마련되고, 상기 중심판의 주변부에는 상기 음향홀 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 음향홀 구조는 상기 백플레이트의 중심을 기준으로 방사상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 백플레이트의 중심을 기준으로 방사상으로 복수개의 관통홀이 형성되고, 상기 복수개의 관통홀 사이에는 상기 음향홀 구조가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀 구조는 상기 제1 원형부가 형성되고, 상기 제2 음향홀 구조는 상기 제2 원형부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀 구조는 상기 제1 원형부가 형성되고, 상기 제2 음향홀 구조는 상기 제3 원형부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀 구조는 상기 제2 원형부가 형성되고, 상기 제2 음향홀 구조는 상기 제3 원형부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 공간부는 상기 제1 공간부의 우측에 배치되고, 상기 제1 공간부의 제1 중심점과 상기 제2 공간부의 제2 중심점은 2r+d만큼 이격되며, 상기 음향홀 구조는, 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점을 중심으로 각각 배치되는 제1 구조부; 및 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 하측에 배치되는 제11 가상중심점과, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상측에 배치되는 제12 가상중심점을 중심으로 각각 배치되고 상기 제1 구조부들을 연결시키는 제2 구조부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 구조부의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000001
이고, 상기 제1 구조부의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000002
이며, 상기 제2 구조부의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000003
이고, 상기 제2 구조부의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000004
일 수 있다.
또한, 상기 제2 공간부는 상기 제1 공간부의 우측에 배치되고, 상기 제3 공간부는 상기 제1 공간부의 우측 상부에 배치되며, 상기 제1 공간부의 제1 중심점과, 상기 제2 공간부의 제2 중심점과 상기 제3 공간부의 제3 중심점은 서로 2r+d만큼 이격되고, 상기 음향홀 구조는, 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점, 제2 중심점 및 제3 중심점을 중심으로 각각 배치되는 제3 구조부; 및 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 하측에 배치되는 제21 가상중심점과, 상기 제2 중심점 및 제3 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제3 중심점의 우측에 배치되는 제22 가상중심점과, 상기 제1 중심점 및 제3 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제3 중심점의 좌측에 배치되는 제23 가상중심점을 중심으로 각각 배치되고 상기 제3 구조부들을 연결시키는 제2 구조부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 구조부의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000005
이고, 상기 제3 구조부의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000006
이며, 상기 제2 구조부의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000007
이고, 상기 제2 구조부의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000008
일 수 있다.
또한, 상기 제2 공간부는 상기 제1 공간부의 우측에 배치되고, 상기 제3 공간부는 상기 제1 공간부의 우측 상부에 배치되며, 상기 제4 공간부는 상기 제1 공간부의 우측 하부에 배치되고, 상기 제1 공간부의 제1 중심점과, 상기 제2 공간부의 제2 중심점과 상기 제3 공간부의 제3 중심점은 서로 2r+d만큼 이격되며, 상기 제1 공간부의 제1 중심점과, 상기 제2 공간부의 제2 중심점과 상기 제4 공간부의 제4 중심점은 서로 2r+d만큼 이격되고, 상기 음향홀 구조는, 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점을 중심으로 각각 배치되는 제4 구조부; 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제3 중심점 및 제4 중심점을 중심으로 각각 배치되는 제3 구조부; 및 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제4 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제4 중심점의 좌측에 배치되는 제31 가상중심점과, 상기 제2 중심점 및 제4 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제4 중심점의 우측에 배치되는 제32 가상중심점과, 상기 제2 중심점 및 제3 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제3 중심점의 우측에 배치되는 제33 가상중심점과, 상기 제1 중심점 및 제3 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제3 중심점의 좌측에 배치되는 제34 가상중심점을 중심으로 각각 배치되고 상기 제3 구조부 및 제4 구조부들을 연결시키는 제2 구조부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제4 구조부의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000009
이고, 상기 제4 구조부의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000010
이며, 상기 제3 구조부의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000011
이고, 상기 제3 구조부의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000012
이며, 상기 제2 구조부의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000013
이고, 상기 제2 구조부의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000014
일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트는 음향홀 구조를 변경하여 음향 저항과 정전용량을 최적화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트의 음향홀 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트의 음향홀 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트의 음향홀 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트의 음향홀 구조를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트의 음향홀 구조를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트의 음향홀 구조를 나타낸 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 내지 도 12를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트(10)는 MEMS 마이크로폰에 설치되고 음향홀 구조(100)가 형성될 수 있다.
음향홀 구조(100)는 원형부(100h) 및 연결공간부(B)가 형성될 수 있다.
원형부(100h)는 서로 이격되게 배치되고 적어도 2개 이상 형성된 원형상의 공간부(A)를 포함할 수 있다. 그리고, 공간부(A)는 반지름이 r인 원기둥 형상의 빈 공간으로 형성될 수 있다. 또한, 공간부(A)는 서로 d만큼 이격되도록 배치될 수 있다. 여기서, r은 6um 이상 7.5um 이하일 수 있다. 그리고, r은 6.75um 일 수 있다. d는 2um 이상 3um 이하일 수 있다. 그리고 d는 2.5um 일 수 있다.
연결공간부(B)는 공간부(A) 사이에 배치되어 공간부(A)를 연결시킬 수 있다. 그리고, 연결공간부(B)는 빈 공간으로 형성될 수 있다.
도1, 도4 및 도10을 참고하면, 원형부(100h)는 제1 원형부(100ha)를 포함할 수 있다. 그리고, 공간부(A)는 제1 공간부(A1) 및 제2 공간부(A2)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 원형부(100ha)는 제1 공간부(A1) 및 제2 공간부(A2)를 포함할 수 있다. 그리고, 연결공간부(B)는 제1 공간부(A1) 및 제2 공간부(A2) 사이에 형성되고 호 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 서로 근접한 공간부(A)들은 서로 일정간격(d) 이격되게 배치될 수 있다.
그리고, 음향홀 구조(100)는 백플레이트(10)의 중심을 기준으로 방사상으로 형성될 수 있다.
또한, 백플레이트(10)의 중심에는 중심판(11)이 마련될 수 있다. 또한, 중심판(11)의 주변부에는 음향홀 구조(100)가 형성될 수 있다.
도10을 참고하면, 제2 공간부(A2)는 제1 공간부(A1)의 우측에 배치될 수 있다. 그리고, 제1 공간부(A1)의 제1 중심점(C1)과 제2 공간부(A2)의 제2 중심점(C2)은 2r+d만큼 이격될 수 있다.
또한, 제1 원형부(100ha)를 포함하는 음향홀 구조(100)는 제1 구조부(K1) 및 제2 구조부(K2)를 포함할 수 있다.
제1 구조부(K1)는 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d일 수 있다. 그리고, 제1 구조부(K1)는 제1 중심점(C1) 및 제2 중심점(C2)을 중심으로 각각 배치될 수 있다.
또한, 제1 중심점(C1)에 배치되는 제1 구조부(K1)는 개구된 방향이 제2 중심점(C2)을 향할 수 있다. 그리고, 제2 중심점(C2)에 배치되는 제1 구조부(K1)는 개구된 방향이 제1 중심점(C1)을 향할 수 있다.
그리고, 제1 구조부(K1)의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000015
이고, 제1 구조부(K1)의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000016
일 수 있다.
제2 구조부(K2)는 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d일 수 있다. 그리고, 제2 구조부(K2)는 제11 가상중심점(O1)과 제12 가상중심점(O2)을 중심으로 각각 배치될 수 있다.
여기서, 제11 가상중심점(O1)은 제1 중심점(C1) 및 제2 중심점(C2)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제1 중심점(C1) 및 제2 중심점(C2)의 하측에 배치될 수 있다. 그리고, 제12 가상중심점(O2)은 제1 중심점(C1) 및 제2 중심점(C2)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제1 중심점(C1) 및 제2 중심점(C2)의 상측에 배치될 수 있다.
또한, 제2 구조부(K2)는 제1 구조부(K1)들을 연결시킬 수 있다. 그리고, 제2 구조부(K2)의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000017
이고, 제2 구조부(K2)의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000018
일 수 있다.
따라서, 제1 원형부(100ha)를 포함하는 음향홀 구조(100)는 제1 구조부(K1)와 제2 구조부(K2)가 외형을 이루고, 내측에 제1 원형부(100ha) 및 연결공간부(B)로 이루어지는 음향홀이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 구조부(K1)와 제2 구조부(K2)가 동일한 폭(d)으로 마련되므로, 안정적인 구조를 이룰 수 있다. 또한, 종래 원형 음향홀에 비해 동일면적 대비 음향홀의 크기가 크게 형성될 수 있어, 음향 저항을 저감시킬 수 있다.
도2, 도7 및 도11을 참고하면, 원형부(100h)는 제2 원형부(100hb)를 포함할 수 있다. 그리고, 공간부(A)는 제3 공간부(A3)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 원형부(100hb)는 제1 공간부(A1), 제2 공간부(A2) 및 제3 공간부(A3)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 공간부(A1), 제2 공간부(A2) 및 제3 공간부(A3)는 서로 동일거리(d) 이격되어 가상의 삼각형을 이루며 배치될 수 있다.
연결공간부(B)는 제1 공간부(A1) 및 제2 공간부(A2) 사이, 제1 공간부(A1) 및 제3 공간부(A3) 사이, 제2 공간부(A2) 및 제3 공간부(A3) 사이에 형성되고, 호 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 서로 근접한 공간부(A)들은 서로 일정간격(d) 이격되게 배치될 수 있다.
그리고, 백플레이트(10)의 중심에는 중심판(11)이 마련될 수 있다. 또한, 중심판(11)의 주변부에는 음향홀 구조(100)가 형성될 수 있다.
도11을 참고하면, 제2 공간부(A2)는 제1 공간부(A1)의 우측에 배치될 수 있다. 그리고, 제3 공간부(A3)는 제1 공간부(A1)의 우측 상부에 배치될 수 있다. 또한, 제1 공간부(A1)의 제1 중심점(C1)과, 제2 공간부(A2)의 제2 중심점(C2)과 제3 공간부(A3)의 제3 중심점(C3)은 서로 2r+d만큼 이격될 수 있다.
또한, 제2 원형부(100hb)를 포함하는 음향홀 구조(100)는 제3 구조부(K3) 및 제2 구조부(K2)를 포함할 수 있다.
제3 구조부(K3)는 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d일 수 있다. 그리고, 제3 구조부(K3)는 제1 중심점(C1), 제2 중심점(C2) 및 제3 중심점(C3)을 중심으로 각각 배치될 수 있다.
또한, 제1 중심점(C1), 제2 중심점(C2) 및 제3 중심점(C3)에 배치되는 제3 구조부(K3)는 개구된 방향이 제1 중심점(C1), 제2 중심점(C2) 및 제3 중심점(C3)의 중앙 측을 향할 수 있다.
그리고, 제3 구조부(K3)의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000019
이고, 제3 구조부(K3)의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000020
일 수 있다.
제2 구조부(K2)는 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d일 수 있다. 그리고, 제2 구조부(K2)는 제21 가상중심점(P1), 제22 가상중심점(P2) 및 제23 가상중심점(P3)을 중심으로 각각 배치될 수 있다.
여기서, 제21 가상중심점(P1)은 제1 중심점(C1) 및 제2 중심점(C2)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제1 중심점(C1) 및 제2 중심점(C2)의 하측에 배치될 수 있다. 그리고, 제22 가상중심점(P2)은 제2 중심점(C2) 및 제3 중심점(C3)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제3 중심점(C3)의 우측에 배치될 수 있다. 또한, 제23 가상중심점(P3)은 제1 중심점(C1) 및 제3 중심점(C3)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제3 중심점(C3)의 좌측에 배치될 수 있다.
그리고, 제2 구조부(K2)는 제3 구조부(K3)들을 연결시킬 수 있다. 또한, 제2 구조부(K2)의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000021
이고, 제2 구조부(K2)의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000022
일 수 있다.
따라서, 제2 원형부(100hb)를 포함하는 음향홀 구조(100)는 제3 구조부(K3)와 제2 구조부(K2)가 외형을 이루고, 내측에 제2 원형부(100hb) 및 연결공간부(B)로 이루어지는 음향홀이 형성될 수 있다. 그리고, 제3 구조부(K3)와 제2 구조부(K2)가 동일한 폭(d)으로 마련되므로, 안정적인 구조를 이룰 수 있다. 또한, 종래 원형 음향홀에 비해 동일면적 대비 음향홀의 크기가 크게 형성될 수 있어, 음향 저항을 저감시킬 수 있다.
도3, 도5, 도6, 도8 및 도12를 참고하면, 원형부(100h)는 제3 원형부(100hc)를 포함할 수 있다. 그리고, 공간부(A)는 제4 공간부(A4)를 더 포함할 수 있다. 또한, 제3 원형부(100hc)는 제1 공간부(A1), 제2 공간부(A2), 제3 공간부(A3) 및 제4 공간부(A4)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 공간부(A1), 제2 공간부(A2), 제3 공간부(A3) 및 제4 공간부(A4)는 가상의 마름모를 이루며 배치될 수 있다.
연결공간부(B)는 제1 공간부(A1) 및 제2 공간부(A2) 사이, 제1 공간부(A1) 및 제3 공간부(A3) 사이, 제1 공간부(A1) 및 제4 공간부(A4) 사이, 제2 공간부(A2) 및 제4 공간부(A4) 사이에 형성되고 호 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 서로 근접한 공간부(A)들은 서로 일정간격(d) 이격되게 배치될 수 있다.
그리고, 백플레이트(10)의 중심을 기준으로 방사상으로 복수개의 관통홀(10g)이 형성되고, 복수개의 관통홀(10g) 사이에는 음향홀 구조(100)가 형성될 수 있다.
도12를 참고하면, 제2 공간부(A2)는 제1 공간부(A1)의 우측에 배치될 수 있다. 그리고, 제3 공간부(A3)는 제1 공간부(A1)의 우측 상부에 배치될 수 있다. 또한, 제4 공간부(A4)는 제1 공간부(A1)의 우측 하부에 배치될 수 있다.
그리고, 제1 공간부(A1)의 제1 중심점(C1)과, 제2 공간부(A2)의 제2 중심점(C2)과 제3 공간부(A3)의 제3 중심점(C3)은 서로 2r+d만큼 이격될 수 있다. 또한, 제1 공간부(A1)의 제1 중심점(C1)과, 제2 공간부(A2)의 제2 중심점(C2)과 제4 공간부(A4)의 제4 중심점(C4)은 서로 2r+d만큼 이격될 수 있다.
또한, 제3 원형부(100hc)를 포함하는 음향홀 구조(100)는 제4 구조부(K4), 제3 구조부(K3) 및 제2 구조부(K2)를 포함할 수 있다.
제4 구조부(K4)는 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d일 수 있다. 그리고, 제4 구조부(K4)는 제1 중심점(C1) 및 제2 중심점(C2)을 중심으로 각각 배치될 수 있다.
또한, 제1 중심점(C1)에 배치되는 제4 구조부(K4)는 개구된 방향이 제2 중심점(C2)을 향할 수 있다. 그리고, 제2 중심점(C2)에 배치되는 제4 구조부(K4)는 개구된 방향이 제1 중심점(C1)을 향할 수 있다.
그리고, 제4 구조부(K4)의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000023
이고, 제4 구조부(K4)의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000024
일 수 있다.
제3 구조부(K3)는 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d일 수 있다. 그리고, 제3 구조부(K3)는 제3 중심점(C3) 및 제4 중심점(C4)을 중심으로 각각 배치될 수 있다.
또한, 제3 중심점(C3)에 배치되는 제3 구조부(K3)는 개구된 방향이 제4 중심점(C4)을 향할 수 있다. 그리고, 제4 중심점(C4)에 배치되는 제3 구조부(K3)는 개구된 방향이 제3 중심점(C3)을 향할 수 있다.
그리고, 제3 구조부(K3)의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000025
이고, 제3 구조부(K3)의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000026
일 수 있다.
제2 구조부(K2)는 임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d일 수 있다. 그리고, 제2 구조부(K2)는 제31 가상중심점(Q1), 제32 가상중심점(Q2), 제33 가상중심점(Q3) 및 제34 가상중심점(Q4)을 중심으로 각각 배치될 수 있다.
여기서, 제31 가상중심점(Q1)은 제1 중심점(C1) 및 제4 중심점(C4)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제4 중심점(C4)의 좌측에 배치될 수 있다. 그리고, 제32 가상중심점(Q2)은 제2 중심점(C2) 및 제4 중심점(C4)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제4 중심점(C4)의 우측에 배치될 수 있다.
또한, 제33 가상중심점(Q3)은 제2 중심점(C2) 및 제3 중심점(C3)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제3 중심점(C3)의 우측에 배치될 수 있다. 그리고, 제34 가상중심점(Q4)은 제1 중심점(C1) 및 제3 중심점(C3)으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 제3 중심점(C3)의 좌측에 배치될 수 있다.
그리고, 제2 구조부(K2)는 제3 구조부(K3) 및 제4 구조부(K4)들을 연결시킬 수 있다. 또한, 제2 구조부(K2)의 내측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000027
이고, 제2 구조부(K2)의 외측 길이는
Figure PCTKR2021012063-appb-I000028
일 수 있다.
따라서, 제3 원형부(100hc)를 포함하는 음향홀 구조(100)는 제4 구조부(K4)와 제3 구조부(K3)와 제2 구조부(K2)가 외형을 이루고, 내측에 제3 원형부(100hc) 및 연결공간부(B)로 이루어지는 음향홀이 형성될 수 있다. 그리고, 제4 구조부(K4)와 제3 구조부(K3)와 제2 구조부(K2)가 동일한 폭(d)으로 마련되므로, 안정적인 구조를 이룰 수 있다. 또한, 종래 원형 음향홀에 비해 동일면적 대비 음향홀의 크기가 크게 형성될 수 있어, 음향 저항을 저감시킬 수 있다.
그리고, 제2 원형부(100hb)를 포함하는 음향홀 구조(100)는 제1 원형부(100ha)를 포함하는 음향홀 구조(100)보다 음향 저항을 더 저감시킬 수 있고, 제3 원형부(100hc)를 포함하는 음향홀 구조(100)는 제2 원형부(100hb)를 포함하는 음향홀 구조(100)보다 음향 저항을 더 저감시킬 수 있다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트(10)는 중심부에 위치하는 제1 영역(Y1) 및 가장자리부에 위치하는 제2 영역(Y2)으로 구분될 수 있다.
그리고, 음향홀 구조(100)는 제1 음향홀 구조 및 제2 음향홀 구조를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 음향홀 구조는 제1 음향홀 구조보다 크기가 크게 마련될 수 있다.
또한, 제1 영역(Y1)에는 제1 음향홀 구조가 형성되고, 제2 영역(Y2)에는 제2 음향홀 구조가 형성될 수 있다.
좀 더 자세히 말하자면, 제1 음향홀 구조는 제1 원형부(100ha)가 형성되고, 제2 음향홀 구조는 제2 원형부(100hb)가 형성될 수 있다. 또는, 제1 음향홀 구조는 제1 원형부(100ha)가 형성되고, 제2 음향홀 구조는 제3 원형부(100hc)가 형성될 수 있다. 또는, 제1 음향홀 구조는 제2 원형부(100hb)가 형성되고, 제2 음향홀 구조는 제3 원형부(100hc)가 형성될 수 있다.
정리하면, 제2 음향홀 구조는 제1 음향홀 구조보다 크기가 크게 마련되므로, 제1 음향홀 구조가 제1 원형부(100ha)를 포함하는 음향홀 구조(100)로 마련되는 경우, 제2 음향홀 구조는 제2 원형부(100hb)를 포함하는 음향홀 구조(100) 또는 제3 원형부(100hc)를 포함하는 음향홀 구조(100)로 마련될 수 있다. 그리고, 제1 음향홀 구조가 제2 원형부(100hb)를 포함하는 음향홀 구조(100)로 마련되는 경우, 제2 음향홀 구조는 제3 원형부(100hc)를 포함하는 음향홀 구조(100)로 마련될 수 있다.
따라서, 백플레이트(10)의 가장자리부 측은 음향홀의 크기를 크게 하여 음향 저항을 감소시킬 수 있다. 또한, 중심부 측은 가장자리부 측에 비해 음향홀의 크기가 작게 형성되므로, 백플레이트(10)의 중심부 측은 가장자리부 측에 비해 동일면적 대비 빈 공간의 넓이가 좁게 형성될 수 있어, 정전용량을 증대시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향특성을 향상시키는 음향홀 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트(10)는 음향홀 구조(100)를 변경하여 음향 저항과 정전용량을 최적화시킬 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
[부호의 설명]
10 : 백플레이트
100 : 음향홀 구조 100h : 원형부
100ha : 제1 원형부 100hb : 제2 원형부
100hc : 제3 원형부 A : 공간부
A1 : 제1 공간부 A2 : 제2 공간부
A3 : 제3 공간부 A4 : 제4 공간부
B : 연결공간부 11 : 중심판
10g : 관통홀 Y1 : 제1 영역
Y2 : 제2 영역 K1 : 제1 구조부
K2 : 제2 구조부 K3 : 제3 구조부
K4 : 제4 구조부 C1 : 제1 중심점
C2 : 제2 중심점 C3 : 제3 중심점
C4 : 제4 중심점 O1 : 제11 가상중심점
O2 : 제12 가상중심점 P1 : 제21 가상중심점
P2 : 제22 가상중심점 P3 : 제23 가상중심점
Q1 : 제31 가상중심점 Q2 : 제32 가상중심점
Q3 : 제33 가상중심점 Q4 : 제34 가상중심점

Claims (18)

  1. MEMS 마이크로폰에 설치되고 음향홀 구조가 형성된 백플레이트로서,
    상기 음향홀 구조는,
    서로 이격되게 배치되고, 적어도 2개 이상 형성된 원형상의 공간부를 포함하는 원형부; 및
    상기 공간부 사이에 배치되어 상기 공간부를 연결시키는 연결공간부가 형성되되, 상기 음향홀 구조의 크기, 형상 및 배치 중 적어도 하나를 조절하여 음향특성을 향상시키는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 백플레이트는 중심부에 형성된 제1 영역 및 상기 제1 영역의 외부에 형성되는 제2 영역으로 구분되고,
    상기 음향홀 구조는 제1 음향홀 구조 및 상기 제1 음향홀 구조보다 크기가 큰 제2 음향홀 구조를 포함하며,
    상기 제1 영역에는 제1 음향홀 구조가 형성되고,
    상기 제2 영역에는 제2 음향홀 구조가 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 원형부는 제1 원형부를 포함하고,
    상기 공간부는 제1 공간부 및 제2 공간부를 포함하고,
    상기 제1 원형부는 제1 공간부 및 제2 공간부를 포함하고,
    상기 연결공간부는 제1 공간부 및 제2 공간부 사이에 형성되고 호 형상으로 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 원형부는 제2 원형부를 포함하고,
    상기 공간부는 제3 공간부를 더 포함하며,
    상기 제2 원형부는 제1 공간부, 제2 공간부 및 제3 공간부를 포함하고,
    상기 제1 공간부, 상기 제2 공간부 및 상기 제3 공간부는 서로 동일거리 이격되어 가상의 삼각형을 이루며 배치되고,
    상기 연결공간부는 제1 공간부 및 제2 공간부 사이, 제1 공간부 및 제3 공간부 사이, 제2 공간부 및 제3 공간부 사이에 형성되고 호 형상으로 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 원형부는 제3 원형부를 포함하고,
    상기 공간부는 제4 공간부를 더 포함하며,
    상기 제3 원형부는 제1 공간부, 제2 공간부, 제3 공간부 및 제4 공간부를 포함하고,
    상기 제1 공간부, 상기 제2 공간부, 상기 제3 공간부 및 상기 제4 공간부는 가상의 마름모를 이루며 배치되고,
    상기 연결공간부는 제1 공간부 및 제2 공간부 사이, 제1 공간부 및 제3 공간부 사이, 제1 공간부 및 제4 공간부 사이, 제2 공간부 및 제4 공간부 사이에 형성되고 호 형상으로 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  6. 제5 항에 있어서,
    서로 근접한 상기 공간부들은 서로 일정간격 이격되게 배치되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 백플레이트의 중심에는 중심판이 마련되고,
    상기 중심판의 주변부에는 상기 음향홀 구조가 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 음향홀 구조는 상기 백플레이트의 중심을 기준으로 방사상으로 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 백플레이트의 중심을 기준으로 방사상으로 복수개의 관통홀이 형성되고,
    상기 복수개의 관통홀 사이에는 상기 음향홀 구조가 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 음향홀 구조는 상기 제1 원형부가 형성되고,
    상기 제2 음향홀 구조는 상기 제2 원형부가 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 음향홀 구조는 상기 제1 원형부가 형성되고,
    상기 제2 음향홀 구조는 상기 제3 원형부가 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  12. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 음향홀 구조는 상기 제2 원형부가 형성되고,
    상기 제2 음향홀 구조는 상기 제3 원형부가 형성되는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 공간부는 상기 제1 공간부의 우측에 배치되고,
    상기 제1 공간부의 제1 중심점과 상기 제2 공간부의 제2 중심점은 2r+d만큼 이격되며,
    상기 음향홀 구조는,
    임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점을 중심으로 각각 배치되는 제1 구조부; 및
    임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 하측에 배치되는 제11 가상중심점과, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상측에 배치되는 제12 가상중심점을 중심으로 각각 배치되고 상기 제1 구조부들을 연결시키는 제2 구조부를 포함하는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 구조부의 내측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000029
    이고,
    상기 제1 구조부의 외측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000030
    이며,
    상기 제2 구조부의 내측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000031
    이고,
    상기 제2 구조부의 외측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000032
    인 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  15. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 공간부는 상기 제1 공간부의 우측에 배치되고,
    상기 제3 공간부는 상기 제1 공간부의 우측 상부에 배치되며,
    상기 제1 공간부의 제1 중심점과, 상기 제2 공간부의 제2 중심점과 상기 제3 공간부의 제3 중심점은 서로 2r+d만큼 이격되고,
    상기 음향홀 구조는,
    임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점, 제2 중심점 및 제3 중심점을 중심으로 각각 배치되는 제3 구조부; 및
    임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 하측에 배치되는 제21 가상중심점과, 상기 제2 중심점 및 제3 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제3 중심점의 우측에 배치되는 제22 가상중심점과, 상기 제1 중심점 및 제3 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제3 중심점의 좌측에 배치되는 제23 가상중심점을 중심으로 각각 배치되고 상기 제3 구조부들을 연결시키는 제2 구조부를 포함하는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제3 구조부의 내측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000033
    이고,
    상기 제3 구조부의 외측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000034
    이며,
    상기 제2 구조부의 내측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000035
    이고,
    상기 제2 구조부의 외측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000036
    인 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  17. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 공간부는 상기 제1 공간부의 우측에 배치되고,
    상기 제3 공간부는 상기 제1 공간부의 우측 상부에 배치되며,
    상기 제4 공간부는 상기 제1 공간부의 우측 하부에 배치되고,
    상기 제1 공간부의 제1 중심점과, 상기 제2 공간부의 제2 중심점과 상기 제3 공간부의 제3 중심점은 서로 2r+d만큼 이격되며,
    상기 제1 공간부의 제1 중심점과, 상기 제2 공간부의 제2 중심점과 상기 제4 공간부의 제4 중심점은 서로 2r+d만큼 이격되고,
    상기 음향홀 구조는,
    임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제2 중심점을 중심으로 각각 배치되는 제4 구조부;
    임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제3 중심점 및 제4 중심점을 중심으로 각각 배치되는 제3 구조부; 및
    임의의 점을 중심으로 외측면은 반지름이 r+d인 원의 호로 형성되고 내측면은 반지름이 r인 원의 호로 형성되며 폭이 d이고, 상기 제1 중심점 및 제4 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제4 중심점의 좌측에 배치되는 제31 가상중심점과, 상기 제2 중심점 및 제4 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제4 중심점의 우측에 배치되는 제32 가상중심점과, 상기 제2 중심점 및 제3 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제3 중심점의 우측에 배치되는 제33 가상중심점과, 상기 제1 중심점 및 제3 중심점으로부터 각각 2r+d만큼 이격되고 상기 제3 중심점의 좌측에 배치되는 제34 가상중심점을 중심으로 각각 배치되고 상기 제3 구조부 및 제4 구조부들을 연결시키는 제2 구조부를 포함하는 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제4 구조부의 내측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000037
    이고,
    상기 제4 구조부의 외측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000038
    이며,
    상기 제3 구조부의 내측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000039
    이고,
    상기 제3 구조부의 외측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000040
    이며,
    상기 제2 구조부의 내측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000041
    이고,
    상기 제2 구조부의 외측 길이는
    Figure PCTKR2021012063-appb-I000042
    인 MEMS 마이크로폰용 백플레이트.
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