KR200218653Y1

KR200218653Y1 - 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰

Info

Publication number: KR200218653Y1
Application number: KR2020000030483U
Authority: KR
Inventors: 윤두영; 박성호
Original assignee: 주식회사비에스이
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2001-04-02
Also published as: EP1332643A1; CN1381156A; JP2004510373A; US6694032B2; AU2002215232A1; EP1332643A4; WO2002037893A1; JP3801985B2; US20030007655A1

Abstract

본 고안은 전하가 충전되는 일렉트렛막과, 상기 일렉트렛막의 일측면에 형성된 도전막과, 상기 일렉트렛막에 형성된 도전막이 상기 케이스의 내면으로 부터 일정 간격(△t) 떨어져서 위치되고 일정 장력이 유지되도록 상기 도전막 하부의 테두리에 배설된 폴라링을 구비한 진동판을 설치하고, 상기 진동판상에 하부면에 오목홈이 형성되고, 상기 진동판의 상부에 설치되어 상기 진동판이 용이하게 진동하도록 오목부의 바닥면에 다수의 작은 음향홀이 형성되며, 상기 진동판에서 변환된 전기적 신호를 받아 증폭하는 집적회로가 피착된 반도체 웨이퍼를 설치하고, 상기 반도체 웨이퍼를 덮음과 동시에 케이스의 개구부를 덮으며, 한쌍의 접촉핀이 설치된 절연캡을 구비하고 있다.

따라서, 본 고안은 구성부품이 케이스, 진동판, 집적회로가 피착된 반도체 웨이퍼 및 한쌍의 접촉핀이 설치된 절연캡으로 구성되어 있어 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 조립공정이 줄어들어 제조 수율을 향상시킬 수 있으며, 또한 제조수율을 향상시킬 수 있어 제조 코스트 저감시킬 수 있다.

Description

일렉트렛 콘덴서 마이크로폰{AN ELECTRET CONDENSER MICROPHONE}

본 고안은 하이브리드(Hybrid) 방식의 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로서, 특히 IC소자 등의 전자회로을 합한 주요 구성부품을 칩화하여 소형화해서 휴대전화 또는 정보통신기기에 사용할 수 있는 이 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

마이크, 전화기, 휴대 전화기, 비디오 테이프 레코오더, 장난감 등에 부착하여 음압을 전기적 신호로 변화시키는데 사용되는 콘덴서 마이크로폰으로는 본 출원인이 1990년 12월 22일 특허출원하여 1993년 4월 17일자로 등록받은 한국 특허공보 공고번호 특1993-3063호가 있다.

동 공보에 개시되어 있는 콘덴서 마이크로 폰은 도 1에 상세히 도시되어 있는 바와 같이 하측 중앙에 통공(1)이 형성되어 있고, 그 외부에 커버(2)가 부착된 케이스(3)의 내부에 극링(4)과 진동막(5)이 재치되어 있고, 증폭소자(9)가 회로기판(12)에 납땜(13)으로 고정되고, 상기 증폭소자(9)의 출력선(11)이 회로기판(12)에 납땜으로 접속된 콘덴서 마이크로폰 카트리지에 있어서, 상기 진동막(5)의 상부에 증폭소자(9)의 입력단자(10)와 접속되어 절연링(17)으로 절연된 고정전극(16)을 배치하고, 상기 고정전극(16)의 안쪽에 정전기 물질이 도포된 유전체판(20)을 설치하며, 상기 고정전극(16)의 외주연에 다수개의 통공(21)을 형성되어 있다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 콘덴서 마이크로폰은 절연링(17)에 의하여 케이스(3)와 절연된 고정전극(16)이 진동막(5)과 바로 접속된 상태에서 고정전극(16)의 상부에 유전체판(20)이 별도로 접착되어 있기 때문에, 콘덴서 마이크로폰의 성능을 현저히 향상시킬 수는 있으나 소형화시킬 수 없다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 증폭소자(9)의 입력단자와 고정전극(16)과의 접촉면적이 좁아서 전기적 접촉불량이 발생하여 생산 수율을 향상시킬 수 없다는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기 여러가지 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 소형화시킬 수 있는 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰을 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 생산 수율을 향상시킬 수 있는 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰은 상부에 개구부가 형성되며 중앙에 음향을 수집해서 통과시키도록 다수의 음공이 형성되고 전기적으로 접지되어 있는 케이스와, 상기 케이스의 내측에 일정간극(△t)을 두고 상기 케이스의 바닥 내면에 대해 평행하게 설치되어 상기 케이스의 음공을 통해 들어 온 음압에 의해 진동되어 음향신호를 진동으로 변환하는 진동판과, 상기 진동판과 반도체 웨이퍼의 간격을 일정하게 유지하도록 하부면에 오목홈이 형성되고, 상기 진동판의 상부에 설치되어 상기 진동판이 용이하게 진동하도록 오목부의 바닥면에 다수의 작은 음향홀이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼와, 상기 반도체 웨이퍼상에 피착되어 전기적 신호를 증폭하는 집적회로와, 상기 케이스의 상부에 형성된 개구부를 덮음과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼와 케이스를 전기적으로 절연하는 절연캡과, 상기 절연캡상에 설치되어 반도체 웨이퍼상에 피착된 집적회로에서 증폭된 신호를 상기 집적회로에 리드선을 개재해서 접속된 접촉소자에서 받아 외부로 접지하도록 상기 절연캡상에 설치된 접촉핀과, 상기 절연캡상에 설치되어 반도체 웨이퍼상에 피착된 집적회로에서 증폭된 신호를 상기 집적회로에 리드선을 개재해서 접속된 접촉소자와 전기적으로 접속되며 외부와 전기적 접속이 가능하도록 상기 절연캡상에 설치된 접촉핀을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 콘덴서 마이크로폰을 개략적으로 도시한 종단면도,

도 2는 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰을 개략적으로 도시한 외관 사시도,

도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰을 절결한 일부종단면도,

도 4는 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰에 적용되는 진동판을 개략적으로 도시한 사시도,

도 5는 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰에 적용되는 IC회로가 칩화되어진 실리콘 고정판의 사시도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50:케이스 50a:바닥 내면

52:음공 70:진동판

72:일렉트렛막 74:도전막

76:폴라링 80:반도체 웨이퍼

82:오목부 82a:음향홀

84:오목홈 100:집적회로

102:접촉소자 103a:리드선

103:접촉소자 102a:리드선

110:절연캡 120,130:접촉핀

이하, 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰에 관하여 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰을 개략적으로 도시한 외관 사시도이고, 도 3은 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰을 절결한 일부종단면도이고, 도 4는 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰에 적용되는 진동판을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 5는 본 고안의 일실시예에 의한 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰에 적용되는 IC회로가 칩화되어진 실리콘 고정판의 사시도이다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이 본 고안의 일실시예에 따른 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰은 케이스(50)와, 상기 케이스(50)의 음공(52)을 통해 들어 온 음압에 의해 진동되어 음향신호를 전기적 신호로 변환하는 진동판(70)과, 상기 진동판(70)의 상부에 설치되어 상기 진동판(70)이 용이하게 진동하도록 오목부(82)의 바닥면에 다수의 작은 음향홀(82a)이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼(80)와, 상기 진동막(70)에서 변환된 전기적 신호를 받아 증폭하는 집적회로(100)와, 상기 반도체 웨이퍼(80)와 케이스(50)를 전기적으로 절연하는 절연캡(110)과, 상기 절연캡(110)상에 설치된 접촉핀(120)과, 상기 케이스(50)의 상부에 형성된 개구부를 덮음과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼(80)와 케이스(50)를 전기적으로 절연하는 절연캡(110)과, 상기 절연캡(110)상에 설치되어 반도체 웨이퍼(80)상에 피착된 집적회로(100)에서 증폭된 신호를 상기 집적회로(100)에 리드선(102b)을 개재해서 접속된 접촉소자(103)와 전기적으로 접속되며 외부와 전기적 접속이 가능하도록 상기 절연캡(110)상에 설치된 접촉핀(130)을 구비하고 있다.

다시 말하면, 본 고안의 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰의 케이스(50)는 상부에 개구부가 형성되며 중앙에 음향을 수집해서 통과시키도록 다수의 음공(52)이 형성되어 있고 전기적으로 접지되어 있다. 상기 케이스(50)의 음공(52)을 통해 들어 온 음압에 의해 진동되어 음향신호를 전기적 신호로 변환하도록 진동판(70)은 상기 케이스(50)의 내측에 일정간극(△t)을 두고 상기 케이스(50)의 바닥 내면(50a)에 대해 평행하게 설치되어 있다.

그리고, 상기 진동판(70)이 용이하게 진동하도록 오목부(82)의 바닥면에 다수의 작은 음향홀(82a)이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼(80)에는 상기 진동판(70)과 반도체 웨이퍼(80)의 간격을 일정하게 유지하도록 하부면에 깊이가 통상 5∼ 25㎛인 오목홈(90)이 형성되어 있다.

상기 반도체 웨이퍼(80)상에는 상기 진동막(70)에서 변환된 전기적 신호를 받아 증폭하는 집적회로(100)가 피착되어 있고, 상기 케이스(50)의 상부에 형성된 개구부는 상기 반도체 웨이퍼(80)와 케이스(50)를 전기적으로 절연하는 절연캡(110)이 덮여 있고, 상기 절연캡(110)상에는 반도체 웨이퍼(80)상에 피착된 집적회로(100)에서 증폭된 신호를 상기 집적회로(100)에 리드선(102a)을 개재해서 접속된 접촉소자(102)에서 받아 외부로 접지하도록 접촉핀(120)이 설치되어 있고, 또한 상기 절연캡(110)상에는 반도체 웨이퍼(80)상에 피착된 집적회로(100)에서 증폭된 신호를 상기 집적회로(100)에 리드선(102b)을 개재해서 접속된 접촉소자(103)와 전기적으로 접속되며 외부와 전기적 접속이 가능하도록 접촉핀(130)이 설치되어 있다.

상기 진동판(70)은 도 4에 상세히 도시한 바와 같이 전하가 충전되는 일렉트렛막(72)과, 상기 일렉트렛막(72)의 일측면에 금속을 스퍼터링 또는 화학기상성장(CVD;Chemical Vapor Deposition)에 의해 형성된 도전막(74)과, 상기 일렉트렛막(72)에 형성된 도전막(74)이 상기 케이스(50)의 내면(50a)으로 부터 일정 간격(△t) 떨어져서 위치되도록 상기 도전막(74) 하부의 테두리에 배설된 폴라링(76)으로 구성되어 있다.

상기 진동판(70)은 두께가 12.5-25㎛인 폴리에틸렌 프로필렌(FEP;(fluoro ethylene propylene) 또는 테프론(TEFLON)중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 집적회로(100)에는 마이크로폰용 전계효과 트랜지스터(FET)와, 증폭기 및 노이즈 필터용 캐패시터로 구성되어 있고, 상기 반도체 웨이퍼(80)는 실리콘 재질, 게르마늄재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 반도체 웨이퍼(80)의 오목부(82) 바닥면에 각각 형성되는 직경이 20∼100㎛인 다수의 음향홀(82a)은 이방성 식각을 이용하여 1차 식각 후, 바닥 면에 2차 식각하여 형성한다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 고안의 일실시예에 따른 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.

먼저, 본 고안의 일실시예에 따른 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰의 조립과정을 설명하면, 상기 케이스(50)내부에 일렉트렛막(72)과, 상기 일렉트렛막(72)의 일측면에 금속으로 형성된 도전막(74)과, 상기 일렉트렛막(72)에 형성된 도전막(74)이 상기 케이스(50)의 내면(50a)으로 부터 일정 간격(△t) 떨어져서 위치되고 일정 장력이 유지되도록 상기 도전막(74) 하부의 테두리에 배설된 폴라링(76)으로 구성된 진동판(70)을 상기 폴라링(76)이 하부에 위치(케이스(50)의 바닥 내면(50a))하도록 배치시킨다.

다음에, 상기 진동판(70)상에 집적회로(100)가 피착된 반도체 웨이퍼(80)를 재치시키면 상기 반도체 웨이퍼(80)의 하부에 형성된 오목홈((84)에 의해 상기 반도체 웨이퍼(80)에 형성된 오목부(82)의 바닥면 하부와 일정 간격(△t)이 떨어진 상태가 된다.

그 후, 상기 케이스(50)의 상부 개구부를 절연캡(110)으로 덮으면, 상기 절연캡(110)의 측벽부가 반도체 웨이퍼(80)와 케이스(50)의 측벽부 내측면에 당접되어 상기 반도체 웨이퍼(80)는 상기 케이스(50)로 부터 전기적으로 절연상태가 된다.

이 때, 상기 절연캡(110)에 설치된 접촉핀(120)은 상기 반도체 웨이퍼(80)에 피착되어 있는 접촉소자(103)와 전기적으로 접촉되고, 상기 절연캡(110)에 설치된 접촉핀(130)은 상기 반도체 웨이퍼(80)에 피착되어 있는 접촉소자(102)와 전기적으로 접촉되는 상태가 된다.

이와 같은 상태에서 상기 케이스(50)의 바닥 내면(50)상에는 폴라링(76)을 개재해서 진동판(70)이 일정 간격(△t)을 두고 설치되어 있고, 상기 진동판(70)상에는 집적회로(100)가 피착된 반도체 웨이퍼(80)가 설치되어 있으므로, 상기 반도체 웨이퍼(80)의 하부에 형성된 오목홈(84)에 의해 진동판(70)과 상기 반도체 웨이퍼(80)의 오목부(82) 바닥면에 형성된 음향홀(82a)에 의해 상기 케이스(50)의 음공(52)을 통해 들어 온 음압에 의해 진동판(70)이 용이하게 진동된다.

상기 진동판(70)이 음압에 의해 진동되면서 음향신호가 전기적 신호로 변환되며, 이 전기적 신호는 반도체 웨이퍼(80;집적회로(100)에 피착된 전계효과 트랜지스터(도시하지 않음)의 베이스 역할을 함)를 통해 집적회로(100)에 집적된 도시하지 않은 전계효과 트랜지스터의 베이스에 인가되어 상기 전계효과 트랜지스터를 스위칭 온한다.

이에 따라 상기 전계효과 트랜지스터의 접촉소자(103;전계효과 트랜지스터의 콜렉터단자에 해당)와 접촉소자(102;전계효과 트랜지스터의 에미터단자에 해당))가 도통되어 음압이 변환된 전기적 신호가 증폭되어 상기 접촉소자(102)를 통해서 전화기, 비디오 테이프 레코오더 또는 장난간의 신호로 출력된다.

상기 설명에 있어서, 케이스(50)의 형상을 사각형 형상으로 설계한 것을 특정 예로 들어서 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니며 예를 들면 원형 또는 다각형으로 형성해도 본 고안의 개념에 포함되는 것은 물론이다.

상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 고안의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 고안의 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰에 의하면, 구성부품이 케이스, 진동판, 집적회로가 피착된 반도체 웨이퍼 및 한쌍의 접촉핀이 설치된 절연캡으로 구성되어 있어 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 조립공정이 줄어들어 제조 수율을 향상시킬 수 있으며, 또한 제조수율을 향상시킬 수 있어 제조 코스트 저감시킬 수 있다

Claims

상부에 개구부가 형성되며 중앙에 음향을 수집해서 통과시키도록 다수의 음공(52)이 형성되고 전기적으로 접지되어 있는 케이스(50)와, 상기 케이스(50)의 내측에 일정간극(△t)을 두고 상기 케이스(50)의 바닥 내면(50a)에 대해 평행하게 설치되어 상기 케이스(50)의 음공(52)을 통해 들어 온 음압에 의해 진동되어 음향신호를 진동신호로 변환하는 진동판(70)과, 상기 진동판(70)과 반도체 웨이퍼(80)의 간격을 일정하게 유지하도록 하부면에 오목홈(90)이 형성되고, 상기 진동판(70)의 상부에 설치되어 상기 진동판(70)이 용이하게 진동하도록 오목부(82)의 바닥면에 다수의 작은 음향홀(82a)이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼(80)와, 상기 반도체 웨이퍼(80)상에 피착되어 전기적 신호를 증폭하는 집적회로(100)와, 상기 케이스(50)의 상부에 형성된 개구부를 덮음과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼(80)와 케이스(50)를 전기적으로 절연하는 절연캡(110)과, 상기 절연캡(110)상에 설치되어 반도체 웨이퍼(80)상에 피착된 집적회로(100)에서 증폭된 신호를 상기 집적회로(100)에 리드선(102a)을 개재해서 접속된 접촉소자(102)에서 받아 외부로 접지하도록 상기 절연캡(110)상에 설치된 접촉핀(120)과, 상기 절연캡(110)상에 설치되어 반도체 웨이퍼(80)상에 피착된 집적회로(100)에서 증폭된 신호를 상기 집적회로(100)에 리드선(103a)을 개재해서 접속된 접촉소자(103)와 전기적으로 접속되며 외부로 부터 전원을 받도록 상기 절연캡(110)상에 설치된 접촉핀(130)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 진동판(70)은 전하가 충전되는 일렉트렛막(72)과, 상기 일렉트렛막(72)의 일측면에 금속을 스퍼터링 또는 화학기상성장에 의해 형성된 도전막(74)과, 상기 일렉트렛막(72)에 형성된 도전막(72)이 상기 케이스(50)의 내면(50a)으로 부터 일정 간격(△t) 떨어져서 위치되도록 상기 도전막(74) 하부의 테두리에 배설된 폴라링(76)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 진동판(70)은 두께가 12.5-25㎛인 폴리에틸렌 프로필렌 또는 테프론(TEFLON)중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼(80)의 하부면에 형성된 오목홈(90)은 그 깊이가 통상 5∼ 25㎛인 것을 특징으로 하는 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 집적회로(100)에는 마이크로폰용 전계효과 트랜지스터와, 증폭기 및 노이즈 필터용 캐패시터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰.