KR20080071340A

KR20080071340A - 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰

Info

Publication number: KR20080071340A
Application number: KR1020070009457A
Authority: KR
Inventors: 박성호; 추윤재
Original assignee: 주식회사 비에스이
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-08-04
Also published as: TWM331728U; CN201094163Y; KR100870991B1

Abstract

본 발명은 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰을 개시한다.

본 발명의 세라믹 패키지 마이크로폰은 일면이 개구된 통 형상으로서 멤스 마이크로폰칩을 실장하기 위한 제1 공간과 집적회로 반도체칩을 실장하기 위한 제2 공간이 구비된 세라믹 패키지; 상기 멤스 마이크로폰으로 외부 음향을 유입하기 위한 음향홀이 형성되어 있고, 상기 세라믹 패키지의 개구면을 닫아 밀봉하는 뚜껑; 상기 세라믹 패키지의 상기 제1 공간에 실장되어 외부에서 유입된 음향에 의해 전기적인 신호를 생성하는 멤스(MEMS) 마이크로폰칩; 및 상기 세라믹 패키지의 상기 제2 공간에 실장되고, 상기 멤스(MEMS) 마이크로폰칩과 접속되어 상기 멤스 마이크로폰칩의 전기적인 신호를 증폭하여 외부로 출력하는 집적회로 반도체칩을 포함하여 구성된다.

따라서, 본 발명에 따른 세라믹 패키지 마이크로폰은 커링과정이 필요없으므로 전통적인 구조의 마이크로폰에서 커링으로 인해 발생되는 문제점들을 해결할 수 있고, 세라믹 패키지의 고온 특성에 의해 SMD 타입에 적합하며, 따라서 안정적인 특성을 제공할 수 있다.

세라믹 패키지, 마이크로폰, 콘덴서, 패턴, MEMS 마이크로폰, IC칩

Description

세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰{ CONDENSER MICROPHONE USING CERAMIC PACKAGE }

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰을 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰을 도시한 절개 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지를 도시한 삼면도,

도 4는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제1 계층 패턴도,

도 5는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제2 계층 패턴도,

도 6은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제3 계층 패턴도,

도 7은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제4 계층 패턴도,

도 8은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제5 계층 패턴도,

도 9는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제6 계층 패턴도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 세라믹 패키지 10a: 제1 실장공간

10b: 제2 실장공간 11: 제1 세라믹 패키지 플레이트

12: 제2 세라믹 패키지 플레이트 13: 제3 세라믹 패키지 플레이트

14: 제4 세라믹 패키지 플레이트 15: 제5 세라믹 패키지 플레이트

18: 격벽 20: 뚜껑

20a: 음향홀 30: 멤스 마이크로폰칩

40: 반도체칩 A,B,C,D: 외부 접속전극

C,C2,C3: 상측 도전패턴 B1,B2,B3: 바닥면 도전패턴

H1~H6: 쓰루홀

본 발명은 콘덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

일반적으로, 이동통신 단말기나 오디오 등에 널리 사용되는 콘덴서 마이크로폰은 전압 바이어스 요소와, 음압(sound pressure)에 대응하여 변화하는 커패시터(C)를 형성하는 다이어프램/백플레이트 쌍, 그리고 출력신호를 버퍼링하기 위한 전계효과 트랜지스터(JFET)로 이루어진다. 이러한 전형적인 방식의 콘덴서 마이크로폰은 하나의 케이스 안에 진동판과, 스페이서링, 절연링, 백플레이트, 통전링, PCB를 일체로 조립한 후 케이스의 끝단을 커링하는 방식으로 제조된다.

그런데 이러한 전형적인 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 케이스의 끝단을 구부리는 커링 과정에서 불량이 발생하여 음질이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 최근 들어 미세장치의 집적화를 위해 사용되는 기술로서 마이크로머시닝을 이용한 반도체 가공기술이 있다. 멤스(MEMS:Micro Electro Mechanical System)라고 불리는 이러한 기술은 반도체공정 특히 집적회로 기술을 응용한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 ㎛단위의 초소형센서나 액츄에이터 및 전기기계적 구조물을 제작할 수 있다. 이러한 마이크로머시닝 기술을 이용하여 제작된 MEMS 칩 마이크로폰은 초정밀 미세 가공을 통하여 소형화, 고성능화, 다기능화, 집적화가 가능하며, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

그런데 이와 같이 마이크로머시닝 기술을 이용하여 제작된 MEMS 칩 마이크로폰은 전기적 구동과 신호처리를 하여야 하므로 다른 집적회로(IC) 반도체칩 디바이스와 함께 패키지화할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족시키기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일면이 개구된 통 형상으로서 멤스 마이크로폰칩을 실장하기 위한 제1 공간과 집적회로 반도체칩을 실장하기 위한 제2 공간이 구비된 세라믹 패키지; 상기 멤스 마이크로폰으로 외부 음향을 유입하기 위한 음향홀이 형성되어 있고, 상기 세라믹 패키지의 개구면을 닫아 밀봉하는 뚜껑; 상기 세라믹 패키지의 상기 제1 공간에 실장되어 외부에서 유입된 음향에 의해 전기적인 신호를 생성하는 멤스(MEMS) 마이크로폰칩; 및 상기 세라믹 패키지의 상기 제2 공간에 실장되고, 상기 멤스(MEMS) 마이크로폰칩과 접속되어 상기 멤스 마이크로폰칩의 전기적인 신호를 증폭하여 외부로 출력하는 집적회로 반도체칩을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹 패키지는 상기 제1 공간과 상기 제2 공간이 격벽에 의해 구분될 수 있고, 제1 내지 제5 세라믹 패키지 플레이트의 결합으로 구성되어, 상기 각 플레이트의 결합면에는 소정의 패턴이 형성되어 전기적인 신호경로를 구성할 수 있다.

특히, 상기 멤스 마이크로폰칩과, 상기 집적회로 반도체칩이 단일칩 혹은 중첩된 칩으로 되어 있어, 상기 세라믹 패키지의 상기 제1 공간과 상기 제2 공간도 하나로 되어 단일 공간에 실장될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰을 도시한 절개 사시도이다.

본 발명에 따른 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일면이 개구된 직사각통 형상으로서 격벽(18)에 의해 멤스 마이크로폰칩(30)을 실장하기 위한 제1 공간(10a)과 집적회로 반도체칩(40)을 실장하기 위한 제2 공간(10b)이 구분된 세라믹 패키지(10)와, 상기 세라믹 패키지(10)의 제1 공간(10a)에 실장되어 외부에서 유입된 물리적인 음향에 의해 전기적인 신호를 생성하는 멤스 마이크로폰칩(30)과, 상기 세라믹 패키지의 제2 공간(10b)에 실장되어 상기 멤스 마이크로폰칩(30)의 전기적인 신호를 증폭하여 외부로 출력하는 집적회로 반도체칩(40)과, 상기 세라믹 패키지의 개구면을 닫음과 동시에 상기 멤스 마이크로폰(30)으로 외부 음향을 유입하기 위한 음향홀(20a)이 형성된 뚜껑(20)으로 구성된다.

본 발명에 따른 세라믹 패키지(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제5 세라믹 패키지 플레이트(11~15)의 결합으로 구성되는데, 각 플레이트(11~15)의 결합면(MP1~MP6)에는 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같은 패턴이 형성되어 전기적인 신호경로를 구성하고 있다.

도 3에서 (a)는 본 발명에 따른 세라믹 패키지(10)의 평면도이고, (b)는 일부를 절개한 정면도이며, (c)는 일부를 절개한 측면도이다. 도 3에 도시된 세라믹 패키지(10)는 직사각통 형상에서 4모서리에 오목홈이 형성되어 있고, 격벽(18)의 상단에는 C1, C2, C3 도전패턴이 형성되어 있으며, 집적회로(IC) 반도체칩이 실장되는 바닥면에는 B1,B2,B3 도전패턴이 형성되어 있다. 그리고 세라믹 패키지(10)의 저면에는 도 9에 도시된 바와 같이, 외부로 전원을 공급받고 신호를 전달하기 위한 A,B,C,D 접속패턴이 형성되어 있다.

각 층(MP1~MP6)에 형성된 도전패턴들은 쓰루홀(H1~H6)을 통해 상호 접속되는데, 본 발명의 실시예에서 접속패턴 A는 B1 도전패턴 및 C2 도전패턴과 접속되어 있고, 접속패턴 D는 B2 도전패턴과 접속되어 있으며, 접속패턴 B 및 C는 도전패턴 C1, C3, B3 및 쓰루홀(H1, H2)을 통해 메탈 뚜껑(20)과 접속되어 있다.

도 4는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제1 계층(MP1) 패턴도로서, 메탈 뚜껑(20)과 접속하기 위한 쓰루홀(H1,H2)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 도 5는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제2 계층(MP2) 패턴도이다.

그리고 도 6은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제3 계층(MP3) 패턴도이고, 도 7은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제4 계층(MP4) 패턴도이며, 도 8은 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제5 계층(MP5) 패턴도이고, 도 9는 본 발명에 따른 콘덴서 마이크로폰의 세라믹 패키지의 제6 계층(MP6) 패턴도이다.

제3 계층(MP3)의 패턴은 세라믹 패키지의 내부 격벽(18)의 상단에 해당하는 부분으로서, 반도체칩이 위치하는 부분의 격벽의 상단에 C1, C2, C3 패턴이 형성되어 있고, 제4 계층(MP4)의 패턴은 실장공간의 바닥면에 해당하는 부분의 패턴으로서 B1, B2, B3 패턴이 형성되어 있으며, 제6 계층(MP6)은 세라믹 패키지의 저면으로서 외부신호와 접속하기 위한 접속패턴 A,B,C,D가 형성되어 있다.

제3 계층(MP3)의 각 패턴은 해당 쓰루홀(H3,H4,H5)을 통해 하층의 패턴과 접속된다. 즉, C1 패턴은 쓰루홀(H3)을 통해 제4 계층(MP4)의 B3 패턴과 연결되고, C2 패턴은 쓰루홀(H4)을 통해 제5 계층(MP5)에서 A접속패턴과 접속되며, C3 패턴은 제5 계층(MP5)에서 C 및 D 접속패턴과 접속된다. 그리고 각 A 및 D 접속패턴은 사각통형의 모서리에 형성된 오목홈을 따라 제5 계층(MP5)으로 연결되고, B 및 C 접속패턴은 사각통형의 모서리에 형성된 오목홈을 따라 제5 계층(MP5) 및 제4 계층(MP4)으로 연결된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 패키지는 접속패턴 A는 B1 패턴 및 C2 패턴과 접속되어 있고, 접속패턴 D는 B2 패턴과 접속되어 있으며, 접속패턴 B 및 C는 도전패턴 C1, C3, B3 및 쓰루홀 H1, H2를 통해 메탈 뚜껑(20)과 접속되어 있다. 따라서 본 발명에 따른 세라믹 패키지(10)는 뚜껑(20)과 제5 계층에 형성된 접지판 패턴에 의해 접지패턴(B,C)으로 연결되어 외부의 전자파를 차단하여 노이즈를 줄일 수 있다.

본 발명의 실시예에서 이러한 패턴의 구체적인 접속구조는 하나의 실시예에 불과한 것이고, 실장하는 부품의 접속단자 등에 따라 다양한 구조로 접속될 수 있 다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서는 집적회로 반도체칩(40)과 멤스 마이크로폰칩(30)이 와이어 본딩(W)되는 구조로 되어 있으나 도전패턴을 형성하여 접속할 수도 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 뚜껑(20)은 음향홀(20a)이 형성되어 있는 세라믹 패키지(10)에 대응하는 직사각형 판으로서, 도전성의 금속이나 PCB, 프라스틱 등으로 되어 있고, 세라믹 패키지의 개방면 상부에 접합된다. 접합방식은 솔더링, 도전성 접착제 사용등 다양한 방식이 가능하고, 금속재질의 뚜껑(20)은 세라믹 패키지(10)에 형성된 쓰루홀 패턴을 통해 접지전극과 접속된다.

또한 세라믹 패키지의 제1 공간(10a)에는 MEMS 마이크로폰 칩(30)이 실장되고, 제2 공간(10b)에는 집적회로(IC) 반도체칩(40)이 실장되며, 격벽 상부의 패턴에는 커패시터나 저항 등 다른 소자들이 실장될 수 있다. 그리고 제1 공간(10a)에 실장된 멤스 마이크로폰칩(30)과 집적회로(IC) 반도체칩(40)은 와이어 본딩(W)이나 SMD 등에 의해 접속된다.

통상, 멤스(MEMS) 마이크로폰칩(30)은 실리콘 웨이퍼 위에 MEMS 기술을 이용하여 백플레이트를 형성한 후 스페이서를 사이에 두고 진동막이 형성된 구조로 되어 있고, 집적회로(IC) 반도체칩(40)은 MEMS 마이크로폰칩(30)과 연결되어 전기적 신호를 처리하는 부분으로서, MEMS 마이크로폰칩(30)이 콘덴서 마이크로폰으로 동작하도록 전압을 제공하는 전압펌프와 MEMS 마이크로폰칩을 통해 감지된 전기적인 음향신호를 증폭 또는 임피던스 정합시켜 접속단자를 통해 외부로 제공하기 위한 버퍼IC 등으로 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 세라믹 패키지 마이크로폰은 조립 완료된 후 전자제품의 메인회로기판 상에 SMD방식으로 실장되어 접속패턴(A,B,C,D)을 통해 메인보드로부터 전원을 공급받아 동작하게 된다. 뚜껑(20)에 형성된 음향홀(20a)을 통해 유입된 외부 음압은 MEMS 마이크로폰칩(30)에 형성된 진동판의 진동을 유도하여 정전용량의 변화로 나타나게 되고, 이러한 전기적인 신호는 와이어 본딩(W)을 통해 IC칩(40)으로 전달되어 증폭된 후 세라믹 패키지(10)의 저면부에 형성된 접속패턴(A,B,C,D)을 통해 메인보드측으로 전달된다.

이상의 실시예에서는 세라믹 패키지가 2개의 실장공간으로 구분된 것을 예로 들어 설명하였으나 상기 멤스 마이크로폰칩(30)과 상기 집적회로 반도체칩(40)이 단일칩 혹은 중첩된 칩으로 되어 있을 경우에는 상기 세라믹 패키지의 상기 제1 공간과 상기 제2 공간도 하나로 되어 단일 공간에 실장될 수 있다.

이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 기술적 사상이 허용되는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 세라믹 패키지 마이크로폰은 커링과정이 필요없으므로 전통적인 구조의 마이크로폰에서 커링으로 인해 발생되는 문제점들을 해결할 수 있고, 세라믹 패키지의 고온 특성에 의해 SMD 타입에 적합하며, 따라서 안정적인 특성을 제공할 수 있다.

Claims

일면이 개구된 통 형상으로서 멤스 마이크로폰칩을 실장하기 위한 제1 공간과 집적회로 반도체칩을 실장하기 위한 제2 공간이 구비된 세라믹 패키지;

상기 멤스 마이크로폰으로 외부 음향을 유입하기 위한 음향홀이 형성되어 있고, 상기 세라믹 패키지의 개구면을 닫아 밀봉하는 뚜껑;

상기 세라믹 패키지의 상기 제1 공간에 실장되어 외부에서 유입된 음향에 의해 전기적인 신호를 생성하는 멤스(MEMS) 마이크로폰칩; 및

상기 세라믹 패키지의 상기 제2 공간에 실장되고, 상기 멤스(MEMS) 마이크로폰칩과 접속되어 상기 멤스 마이크로폰칩의 전기적인 신호를 증폭하여 외부로 출력하는 집적회로 반도체칩을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 세라믹 패키지는

상기 제1 공간과 상기 제2 공간이 격벽에 의해 구분된 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰.
제2항에 있어서, 상기 세라믹 패키지는,

제1 내지 제5 세라믹 패키지 플레이트의 결합으로 구성되고, 상기 각 플레이트의 결합면에는 소정의 패턴이 형성되어 전기적인 신호경로를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰.
제3항에 있어서, 상기 세라믹 패키지는

직사각통 형상에서 4모서리에 오목홈이 형성되어 있고, 격벽의 상단에는 C1, C2, C3 패턴이 형성되어 있으며, 집적회로 반도체칩이 실장되는 바닥면에는 B1, B2, B3 도전패턴이 형성되어 있고, 상기 세라믹 패키지의 저면에는 외부로 전원을 공급받고 신호를 전달하기 위한 A,B,C,D 접속패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰.
제4항에 있어서, 상기 각 층에 형성된 도전패턴들은

쓰루홀을 통해 상호 접속되는데, 상기 접속패턴 A는 B1패턴 및 C2 패턴과 접속되어 있고, 상기 접속패턴 D는 B2패턴과 접속되어 있으며, 상기 접속패턴 B 및 C는 패턴 C1, C3, B3 및 쓰루홀(H1, H2)을 통해 상기 뚜껑과 접속되는 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 뚜껑은

금속, PCB, 혹은 프라스틱 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 멤스(MEMS) 마이크로폰칩과 상기 집적회로 반도체칩 은,

와이어 본딩 혹은 SMD 방식으로 접속된 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서, 상기 멤스 마이크로폰칩과, 상기 집적회로 반도체칩이 단일칩 혹은 중첩된 칩으로 되어 있어, 상기 세라믹 패키지의 상기 제1 공간과 상기 제2 공간도 하나로 되어 단일 공간에 실장된 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지를 이용한 콘덴서 마이크로폰.