KR100925558B1

KR100925558B1 - Mems microphone package

Info

Publication number: KR100925558B1
Application number: KR1020070104981A
Authority: KR
Inventors: 송청담
Original assignee: 주식회사 비에스이
Priority date: 2007-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-11-05
Also published as: JP4777406B2; MY150111A; CN201195694Y; KR20090039375A; JP2009100471A; TWM345339U; WO2009051317A1; SG152176A1; EP2051539A1

Abstract

본 발명은 금속 케이스 안에 멤스(MEMS)마이크로폰칩이 실장된 PCB기판을 삽입한 후 금속 케이스의 단부를 절곡하여 클램핑(clamping)하는 조립공정을 이용하여 케이스를 메인보드에 접지시킴으로써 멤스(MEMS) 마이크로폰칩을 외부 노이즈로부터 차폐시켜 음질을 크게 향상시키고 제조원가를 줄인 멤스(MEMS) 마이크로폰 패키지에 관한 것이다. 본 발명의 멤스 마이크로폰 패키지는멤스 마이크로폰칩과 특수목적형반도체칩이 실장되어 있는 PCB기판과, PCB기판과 연결됨과 더불어 PCB기판에 실장된 부품을 보호하기 위한 수용공간이 형성된 금속케이스로 이루어지는 멤스 마이크로폰 패키지에서, 금속케이스는 일면이 개구된 사각통이고, 개방측 단부의 모서리가 모따기(chamfering)되어 있으며, PCB기판은 금속케이스의 개방부에 삽입될 수 있는 크기로 되어 있고, 지지부재는 양면이 개구된 사각통 형상이고 금속케이스에 내장된 후 PCB기판이 금속케이스 내에 실장되면 PCB기판을 지지함과 아울러 금속케이스와 PCB기판 사이에 멤스 마이크로폰칩과 특수목적형반도체칩을 수용하기 위한 공간을 형성하여 컬링시 케이스 각 면의 단부가 인접면의 단부와 서로 겹치는 것을 방지할 수 있도록 된 것이다.According to the present invention, a MEMS microphone is grounded by inserting a PCB substrate on which a MEMS microphone chip is mounted in a metal case, and then grounding the case to the main board using an assembly process of bending and clamping the end of the metal case. The present invention relates to a MEMS microphone package that shields the chip from external noise to greatly improve sound quality and reduce manufacturing costs. MEMS microphone package of the present invention is a MEMS microphone package consisting of a MEMS microphone chip and a PCB board mounted with a special purpose-type semiconductor chip, and a metal case connected to the PCB board and a receiving space for protecting the components mounted on the PCB board. In the case, the metal case is a rectangular tube with one side open, the edge of the open end is chamfered, the PCB substrate is sized to be inserted into the opening of the metal case, the support member is open on both sides When the PCB board is mounted in the metal case, the PCB board is supported and curled by forming a space for accommodating MEMS microphone chip and special purpose semiconductor chip between the metal case and PCB board. The end of each side of the case case is to prevent the overlap of the end of the adjacent surface.

마이크로폰, MEMS, 실리콘, 컬링, 차폐, 케이스, 지지부재Microphone, MEMS, silicone, curling, shielding, case, support

Description

MEMS microphone package {MEMS MICROPHONE PACKAGE}

본 발명은 멤스(MEMS) 마이크로폰 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 케이스의 단부를 절곡하여 클램핑하는 조립공정을 이용하여 케이스를 메인보드에 접지시킴으로써 멤스(MEMS) 마이크로폰칩을 노이즈로부터 차폐시켜 음질을 크게 향상시키고 제조비용을 줄일 수 있는 멤스(MEMS) 마이크로폰 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a MEMS microphone package. More particularly, the MEMS microphone chip is shielded from noise by grounding the case to a main board using an assembly process of bending and clamping an end of a metal case. A MEMS microphone package can be greatly improved and the manufacturing cost can be reduced.

전형적인 콘덴서 마이크로폰은 일측 전극에 유연한 막(membrane)이 부착되어 음압(acoustic pressure)에 의해 진동하는 다이어프램(diaphragm)과, 스페이서에 의해 다이어프램과 간격을 두고 서로 대향하는 배극판(back plate)을 포함한다. 다이어프램과 배극판은 콘덴서의 평행한 전극판을 형성하고 있는데, 양 전극판에 DC 전압을 인가하거나 어느 한 전극판에 일렉트릿을 형성하여 양 전극판 사이에 전하를 갖게 한다. 이러한 전형적인 콘덴서 마이크로폰은 원통형 케이스에 다이어프램과 스페이서, 베이스1, 배극판, 베이스2, 전자회로가 실장된 PCB를 순차적으로 적 층한 후 케이스의 단부를 PCB측으로 절곡시켜 클램핑하는 컬링방식으로 조립된다.Typical condenser microphones include a diaphragm with a flexible membrane attached to one electrode and vibrated by acoustic pressure, and a back plate facing each other at a distance from the diaphragm by a spacer. . The diaphragm and the bipolar plate form a parallel electrode plate of the condenser. The DC voltage is applied to both electrode plates or the electret is formed on either electrode plate to allow electric charge between the two electrode plates. Such a typical condenser microphone is assembled by a curling method in which a diaphragm, a spacer, a base 1, a bipolar plate, a base 2, and a PCB mounted with an electronic circuit are sequentially stacked on a cylindrical case, and then the end of the case is bent to the PCB side and clamped.

조립 완성된 콘덴서 마이크로폰 조립체는 외부의 음압에 의해 다이어프램과 배극판 사이의 거리가 변동되면 콘덴서의 커패시턴스가 변화되고, 이 커패시턴스의 변화는 전자회로에 의해 처리되어 음압의 변화에 따른 전기적인 신호를 제공한다.In the assembled condenser microphone assembly, the capacitance of the capacitor changes when the distance between the diaphragm and the bipolar plate is changed by external sound pressure, and the change in capacitance is processed by an electronic circuit to provide an electrical signal according to the change of sound pressure. do.

통신 제품에 사용되는 콘덴서 마이크로폰은 고분자막을 이용하여 배극판에 일렉트릿을 형성한 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰인데, 이러한 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 저가라는 장점이 있지만 소형화에는 한계가 있다. 따라서 마이크로폰의 초소형화를 위해 실리콘 웨이퍼상에 반도체 제조 기술과 마이크로머시닝(micromachining) 기술을 적용하여 전기 용량 구조를 다이(die)형태로 구현한 것을 실리콘 콘덴서 마이크로폰 칩(sylicon condenser microphone chip) 혹은 멤스(MEMS:Micro Electro Mechanical System) 마이크로폰 칩(microphone chip)이라 한다. 이러한 멤스 마이크로폰 칩(MEMS microphone chip)은 외부 간섭으로부터 보호를 위해 패키징되어야 한다.A condenser microphone used in a communication product is an electret condenser microphone in which electrets are formed on a bipolar plate by using a polymer film. Such electret condenser microphones have a low cost but have limitations in miniaturization. Therefore, in order to miniaturize the microphone, a semiconductor capacitor and a micromachining technique are applied to a silicon wafer to form a die structure of a silicon condenser microphone chip or a MEMS (die). MEMS (Micro Electro Mechanical System) is called a microphone chip. Such MEMS microphone chips must be packaged for protection from external interference.

멤스(MEMS) 마이크로폰 칩을 패키징하는 기술로는 미국특허 6,781,231호로 2004년 8월 24일 발행된 "환경과 간섭이 차단된 MEMS 패키지(MICROELECTROMECHANICAL SYSTEM PACKAGE WITH ENVIRONMENTAL AND INTERFERENCE SHIELD)"가 알려져 있다. 이러한 MEMS 마이크로폰 패키지는 도 1에 도시된 바와 같이, 도전층을 갖거나 도체로 된 케이스(34)를 PCB 기판(32)상에 도전성 접착제(36)로 부착하여 하우징을 형성하는 방식이다. 도 1을 참조하면, PCB 기판(32)에는 멤스 마이크로폰 칩(10)과, 멤스 마이크로폰 칩(10)을 전기적으로 구동하고 신호처리 를 하기 위한 특수목적형반도체(ASIC: Application Specific Integrated Circuit) 칩(20)이 실장되어 있고, 음향홀(34a)이 형성된 케이스(34)가 접착제(36)로 PCB 기판(32)에 접착되어 내부의 멤스 마이크로폰 칩(10)을 보호하도록 되어 있다.A technology for packaging MEMS microphone chips is known as "MICROELECTROMECHANICAL SYSTEM PACKAGE WITH ENVIRONMENTAL AND INTERFERENCE SHIELD," issued August 24, 2004, to US Pat. No. 6,781,231. As shown in FIG. 1, the MEMS microphone package attaches a case 34 having a conductive layer or a conductor to the PCB substrate 32 with a conductive adhesive 36 to form a housing. Referring to FIG. 1, a PCB substrate 32 includes a MEMS microphone chip 10 and an application specific integrated circuit (ASIC) chip 20 for electrically driving and processing a MEMS microphone chip 10. ) Is mounted, and a case 34 having an acoustic hole 34a is attached to the PCB substrate 32 with an adhesive 36 to protect the MEMS microphone chip 10 therein.

종래에 멤스(MEMS) 마이크로폰 칩을 패키징하여 멤스(MEMS) 마이크로폰 패키지를 제조함에 있어서 PCB 기판에 케이스를 접착제로 부착하거나 용접하는 방식은 마이크로폰 패키지를 메인보드에 실장할 경우 케이스와 메인보드 사이에 유전체인 PCB로 외부 노이즈가 유입되어 외부 노이즈를 차단하는 차폐효과가 미흡한 문제점이 있다. 특히, 최근에 인기가 있는 안테나 내장형 핸드폰의 경우 기구적인 여건상 안테나의 위치가 마이크로폰의 위치와 매우 가까워 안테나의 RF 잡음이 마이크로폰으로 유입되기 쉬우므로 마이크로폰의 RF 노이즈 차폐가 더욱 중요한데, 종래의 멤스 마이크로폰 패키지는 이러한 요구조건을 충족시키기 어려운 문제점이 있다.Conventionally, in manufacturing a MEMS microphone package by packaging MEMS microphone chips, a method of attaching or welding a case to a PCB substrate with an adhesive is a dielectric between the case and the motherboard when the microphone package is mounted on the main board. Since external noise flows into the PCB, the shielding effect of blocking external noise is insufficient. In particular, in the case of the recently popular antenna-embedded cellular phone, due to mechanical conditions, the position of the antenna is very close to the position of the microphone, so that the RF noise of the antenna is easily introduced into the microphone, so that the RF noise shielding of the microphone is more important. Packages have a problem that is difficult to meet these requirements.

또한 PCB 기판에 케이스를 접착제로 부착하거나 용접하는 멤스 마이크로폰 패키징 방식은 금속 케이스를 절곡하여 부품을 금속 케이스 내에 고정시켜 마이크로폰을 조립하는 저가의 컬링공정과 다르므로 접착이나 용접을 위한 새로운 기계설비가 필요하여 새로운 제조 라인 구축에 비용이 많이 드는 문제점이 있다.In addition, the MEMS microphone packaging method of attaching or welding the case to the PCB substrate with adhesive is different from the low-cost curling process of assembling the microphone by bending the metal case to fix the component in the metal case, requiring new mechanical equipment for bonding or welding. Therefore, there is a problem that the cost of building a new manufacturing line is expensive.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 콘덴서 마이크로폰 조립공정에서 금속 케이스의 단부를 절곡하여 클램핑하는 컬링공정을 사용하여 메인보드에 실장시 멤스 마이크로폰 패키지의 케이스를 메인보드에 직접 부착하여 노이즈 차폐 특성을 향상시키고, 제조설비의 추가가 필요 없어 저비용으로 제조할 수 있는 멤스 마이크로폰 패키지를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention is to mount the case of the MEMS microphone package when mounted on the motherboard using a curling process to bend and clamp the end of the metal case in the condenser microphone assembly process The MEMS microphone package can be manufactured at low cost by directly attaching to the main board, improving noise shielding properties and eliminating the need for additional manufacturing equipment.

전형적인 콘덴서 마이크로폰의 형상은 원형으로 되어 있음에 반해 멤스 마이크로폰 패키지의 형상은 SMT 등을 적용하여 메인기판에 실장하는 과정에서 방향성을 인식하기 용이하도록 사각형 구조가 널리 사용된다. 원형 마이크로폰의 경우 케이스에 부품들을 삽입한 후 케이스의 단부를 절곡시켜 클램핑하는 컬링공정이 용이하나 사각형 마이크로폰의 경우 모서리 부분에서 절곡하기 어렵고, 따라서 종래의 멤스 마이크로폰 패키지는 PCB 기판에 케이스를 접착제로 부착하거나 용접하는 방식을 채택할 수밖에 없었다.While the shape of a typical condenser microphone is circular, the shape of the MEMS microphone package is widely used in a rectangular structure so that the orientation can be easily recognized in the process of mounting on a main board by applying SMT. In the case of the round microphone, the curling process of inserting the components into the case and bending the end of the case is easy, but in the case of the square microphone, it is difficult to bend the corners. Therefore, the conventional MEMS microphone package attaches the case to the PCB substrate with adhesive. Or welding was inevitable.

본 발명의 멤스 마이크로폰 패키지는 사각형 마이크로폰에서도 컬링이 가능하도록 마이크로폰의 사각형 케이스 단부에 모따기를 적용하고, 멤스 마이크로폰이 실장된 PCB와 사각형 케이스 사이에 공간을 형성하도록 지지 부재를 사용한 것이다. 이러한 본 발명의 멤스 마이크로폰 패키지는 멤스 마이크로폰칩과 특수목적형반도체칩이 실장되어 있는 PCB기판과, 상기 PCB기판과 연결됨과 더불어 PCB기판에 실장된 부품을 보호하기 위한 수용공간이 형성된 금속케이스로 이루어지는 멤스 마이크로폰 패키지에 있어서,
상기 금속케이스는 일면이 개구된 사각통이고, 개방측 단부의 모서리가 모따기(chamfering)되어 있으며, 상기 PCB기판은 상기 금속케이스의 개방부에 삽입될 수 있는 크기로 되어 있고,
양면이 개구된 사각통 형상이고 상기 금속케이스에 내장된 후 상기 PCB기판이 상기 금속케이스 내에 실장되면 상기 PCB기판을 지지함과 아울러 상기 금속케이스와 상기 PCB기판 사이에 상기 멤스 마이크로폰칩과 상기 특수목적형반도체칩을 수용하기 위한 공간을 형성하는 지지부재를 더 구비하여
상기 금속케이스에 상기 지지부재와 상기 PCB기판을 실장한 후 상기 금속케이스의 단부를 구부리는 컬링시 케이스 각 면의 단부가 인접면의 단부와 서로 겹치는 것을 방지함으로써 멤스 마이크로폰의 조립에 컬링방식을 적용할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.The MEMS microphone package of the present invention applies a chamfer to the end of the rectangular case of the microphone so that curling is possible even in the rectangular microphone, and uses a support member to form a space between the PCB and the rectangular case in which the MEMS microphone is mounted. The MEMS microphone package of the present invention includes a MEMS microphone chip and a PCB board on which a special-purpose semiconductor chip is mounted, and a MEMS case connected to the PCB board and a metal case having an accommodation space for protecting a component mounted on the PCB board. In the microphone package,
The metal case is a rectangular tube having one side opened, the edge of the open end is chamfered (chamfering), the PCB substrate is sized to be inserted into the opening of the metal case,
When the PCB board is mounted in the metal case after the rectangular cylindrical shape having both sides opened and embedded in the metal case, the PCB board is supported and the MEMS microphone chip and the special purpose type between the metal case and the PCB board. Further comprising a support member for forming a space for accommodating the semiconductor chip
When the support member and the PCB board are mounted on the metal case, the curling method is applied to the assembly of the MEMS microphone by preventing the end of each side of the case from overlapping with the end of the adjacent surface when curling the end of the metal case. It is characterized by being able to.

상기 케이스는 일면이 개방된 사각통 형상으로서 개방면의 4 모서리를 모따기하여 컬링시 각 면의 단부가 인접면의 케이스 단부와 서로 겹치는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다. 그리고 외부 음의 유입을 위하여 상기 케이스의 바닥면이나 상기 PCB 기판 중 적어도 하나에는 음향홀이 형성되어 있다.The case has a rectangular cylindrical shape in which one side is open to chamfer the four corners of the open side to prevent the end of each side from overlapping with the case end of the adjacent side during curling. A sound hole is formed on at least one of the bottom surface of the case and the PCB board to introduce external sound.

그리고 상기 PCB기판은 일면에 MEMS 마이크로폰 칩과 ASIC칩 등이 실장되어 있고, 타면의 테두리 부분에는 상기 케이스와 접속을 위한 도전패턴이 형성됨과 아울러 타면의 가운데에는 전원(Vdd)단자, 출력(OUTPUT)단자, 접지(GND)단자 등의 접속단자들이 형성되어 있다.In addition, the PCB board is equipped with a MEMS microphone chip and an ASIC chip on one surface, and a conductive pattern for connection with the case is formed at the edge of the other surface, and a power supply (Vdd) terminal and an output (OUTPUT) at the center of the other surface. Connection terminals such as a terminal and a ground (GND) terminal are formed.

또한, 상기 멤스 마이크로폰 패키지는 상기 케이스의 음향홀을 통해 내부로 이물질이 삽입되는 것을 방지하고 노이즈의 유입을 차단하기 위한 금속메쉬를 더 구비할 수 있다.In addition, the MEMS microphone package may further include a metal mesh for preventing foreign matter from being inserted into the inside of the case through the sound hole of the case and blocking the inflow of noise.

본 발명에 따라 금속 케이스의 단부를 절곡시켜 클램핑하는 컬링방식으로 제조된 멤스(MEMS) 마이크로폰 패키지는 마이크로폰 패키지를 메인보드에 실장할 경우에 케이스의 절곡된 단부를 메인보드에 직접 연결하여 일종의 패러데이 컵 구조를 형성함으로써 내부의 멤스 마이크로폰칩을 외부의 노이즈로부터 차폐시켜 음질을 크게 개선할 수 있다. According to the present invention, a MEMS microphone package manufactured by a curling method of bending and clamping an end of a metal case is a type of Faraday cup by directly connecting the bent end of the case to the motherboard when the microphone package is mounted on the motherboard. By forming the structure, the internal MEMS microphone chip may be shielded from external noise, thereby greatly improving sound quality.

특히, 본 발명의 MEMS 마이크로폰 패키지를 통신 응용에 사용할 경우에 노이즈 차폐 성능이 향상되어 안테나와 마이크가 근접하더라도 안테나의 RF 노이즈가 안테나로 유입되는 것을 차단하여 음질 특성을 양호하게 유지시킬 수 있다.In particular, when the MEMS microphone package of the present invention is used in a communication application, noise shielding performance is improved, so that even when the antenna and the microphone are in close proximity, the RF noise of the antenna is prevented from flowing into the antenna, thereby maintaining sound quality characteristics.

또한 본 발명에 따르면 멤스 마이크로폰칩을 패키징함에 있어서 제조설비의 추가가 필요 없어 저비용으로 제조할 수 있고, 컬링시 사각통형 케이스의 단부가 인접한 면의 단부와 겹치지 않아 컬링 작업이 용이함과 아울러 지지부재에 의해 컬 링 작업 중에 케이스의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다In addition, according to the present invention, the packaging of MEMS microphone chips does not require the addition of manufacturing equipment, and can be manufactured at low cost. When curling, the end of the rectangular cylindrical case does not overlap with the end of the adjacent surface, which facilitates curling operation and is supported on the support member. This can prevent the shape of the case from being deformed during the curling operation.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. The technical problems achieved by the present invention and the practice of the present invention will be more clearly understood by the preferred embodiments of the present invention described below. The following examples are merely illustrated to illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 일면을 절개한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 측단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 저면도이다.2 is a perspective view showing a cut side of the MEMS microphone package according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a side cross-sectional view of the MEMS microphone package according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a MEMS according to an embodiment of the present invention Bottom view of the microphone package.

본 발명에 따른 사각통 형상의 콘덴서 마이크로폰은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 부품들을 수용할 수 있도록 일면이 개구된 사각통 형상의 케이스(102)에서 컬링이 용이하도록 개방측 단부(102c)의 모서리(도5의 102b)를 모따기(chamfering)한 금속 케이스(102)와, MEMS 마이크로폰 칩(10)과 ASIC 칩(20)이 실장되고 케이스(102)에 삽입되는 PCB 기판(106)과, PCB 기판(106)을 지지하여 케이스(102)와 PCB 기판(106) 사이에 공간을 형성하기 위한 지지 부재(104)로 구성된다. 이때 PCB 기판(106)의 크기는 금속케이스(102)의 개방부에 삽입될 수 있는 크기로 되어 있다.2 to 4, the condenser microphone according to the present invention has an open end portion to facilitate curling in a case having a rectangular cylindrical shape having one surface opened to accommodate components therein, as shown in FIGS. A PCB substrate 106 on which a metal case 102 chamfering the edge of 102c (102b in FIG. 5), a MEMS microphone chip 10 and an ASIC chip 20 are mounted and inserted into the case 102. ) And a support member 104 for supporting the PCB substrate 106 to form a space between the case 102 and the PCB substrate 106. At this time, the size of the PCB substrate 106 is a size that can be inserted into the opening of the metal case (102).

본 발명의 마이크로폰 패키지에 사용되는 금속 케이스(102)는 도 5에 도시된 바와 같이 일면이 개방된 사각통 형상으로서, 개방면의 4 모서리(102b)를 모따기하여 컬링시 각 면의 단부(102c)가 인접면의 케이스 단부(102c)와 서로 겹치는 것을 방지할 수 있도록 되어 있고, 케이스의 바닥면에는 음향홀(102a)이 형성되어 있다. 이때 음향홀(102a)은 콘덴서 마이크로폰의 음 유입구조에 따라 케이스(102)가 아닌 PCB기판(106)에 형성될 수도 있다.The metal case 102 used in the microphone package of the present invention has a rectangular cylinder shape of which one side is open as shown in FIG. 5, and chamfers the four edges 102b of the open side, and ends 102c of each side when curling. Is prevented from overlapping with the case end 102c of the adjacent surface, and the sound hole 102a is formed in the bottom surface of the case. At this time, the sound hole 102a may be formed in the PCB substrate 106 instead of the case 102 according to the sound inflow structure of the condenser microphone.

또한 본 발명의 마이크로폰 패키지에 사용되는 지지 부재(104)는 도 6에 도시된 바와 같이, 사각 링 형상으로서 케이스(102)의 바닥면과 PCB기판(106) 사이에 위치하여 케이스의 단부(102c)를 컬링할 때 PCB기판(106)을 받쳐주고, 내부 공간을 형성한다. 즉, 본 발명에 따른 마이크로폰 패키지(100)는 컬링시 케이스의 단부(102c)가 인접한 면의 단부(102c)와 겹치지 않아 컬링작업이 용이함과 아울러 지지부재(104)에 의해 컬링 작업 중에 케이스(102)의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the support member 104 used in the microphone package of the present invention has a rectangular ring shape, as shown in FIG. 6, positioned between the bottom surface of the case 102 and the PCB substrate 106 to form an end portion 102c of the case. Supporting the PCB substrate 106 when curling, to form an internal space. That is, in the microphone package 100 according to the present invention, the end 102c of the case does not overlap with the end 102c of the adjacent surface when curling, and thus the case 102 is easily curled by the support member 104. ) Shape can be prevented from being deformed.

또한 본 발명의 MEMS 마이크로폰 패키지(100)에 사용되는 PCB기판(106)은 일면에 MEMS 마이크로폰 칩(10)과 ASIC칩(20) 등이 실장되어 있고, 타면의 테두리 부분에는 케이스(102)와 접속을 위한 도전패턴이 형성됨과 아울러 타면의 중앙 부근에는 전원(Vdd)단자, 출력(OUTPUT)단자, 접지(GND)단자 등의 접속단자들(108)이 형성되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 4개의 접속단자(108)가 형성된 예를 들었으나 접속단자의 수는 응용에 따라 2개 이상 다수 개로 형성될 수 있다. 멤스(MEMS) 마이크로폰 칩(10)은 실리콘 웨이퍼 위에 MEMS 기술을 이용하여 백플레이트를 형성한 후 스페이서를 사이에 두고 다이어프램이 형성된 구조이고, 특수목적형 반도체(ASIC)칩(20)은 MEMS 마이크로폰 칩(10)과 연결되어 전기적 신호를 처리하는 부분으로서 MEMS 마이크로폰 칩(10)이 콘덴서 마이크로폰으로 동작하도록 바이어스 전압을 제공하는 전압펌프와, MEMS 마이크로폰 칩(10)을 통해 감지된 전기적인 음향신호를 증폭 또는 임피던스 정합시켜 접속단자(108)를 통해 외부로 제공하기 위한 버퍼 증폭기로 구성된다. 그리고 접속단자(108)는 돌출되어 메인기판(도3의 200)에 표면실장이 용이한 구조로 되어 있다.In addition, the PCB substrate 106 used in the MEMS microphone package 100 of the present invention has a MEMS microphone chip 10 and an ASIC chip 20 mounted on one surface thereof, and the case 102 is connected to the edge of the other surface. A conductive pattern for the power supply is formed, and connection terminals 108 such as a power supply Vdd terminal, an output terminal, and a ground GND terminal are formed near the center of the other surface. In the exemplary embodiment of the present invention, four connection terminals 108 are provided, but the number of connection terminals may be two or more, depending on the application. The MEMS microphone chip 10 is a structure in which a back plate is formed on a silicon wafer by using MEMS technology, and then a diaphragm is formed with a spacer interposed therebetween, and the special purpose semiconductor (ASIC) chip 20 is a MEMS microphone chip ( 10) is connected to the electrical signal processing part to provide a bias voltage for the MEMS microphone chip 10 to operate as a condenser microphone, and amplifies or amplifies the electrical sound signal detected through the MEMS microphone chip (10) It is composed of a buffer amplifier for providing impedance matching to the outside through the connection terminal 108. The connecting terminal 108 is protruded to have a surface mounting structure easily on the main substrate 200 (Fig. 3).

본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰 패키지(100)는 일면이 개구된 사각통 형상의 금속 케이스(102)에 사각 링 형상의 지지 부재(104)를 삽입하고, MEMS 마이크로폰 칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장된 PCB기판(106)을 지지 부재(104) 위에 삽입한 후 케이스의 단부(102c)를 PCB기판(106)측으로 절곡시켜 도전패턴과 밀착시키는 컬링공정에 의해 조립 완료된다.The MEMS microphone package 100 according to the present invention inserts a square ring-shaped support member 104 into a metal case 102 having an open side, and has a MEMS microphone chip 10 and an ASIC chip 20. After the mounted PCB substrate 106 is inserted onto the support member 104, the assembly is completed by a curling process of bending the end portion 102c of the case to the PCB substrate 106 side and bringing it into close contact with the conductive pattern.

이와 같은 방식에 따라 조립 완성된 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰 패키지(100)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 케이스(102) 안에 지지 부재(104)가 삽입되어 있고, 지지 부재(104)가 회로부품이 실장된 PCB기판(106)을 지지하여 내부 공간을 형성하며, 케이스의 단부(102c)가 컬링에 의해 PCB기판(106)에 밀착되어 있다.In the MEMS microphone package 100 according to the present invention assembled in this manner, as shown in FIGS. 2 to 4, the support member 104 is inserted into the case 102, and the support member 104 is provided. An internal space is formed by supporting the PCB substrate 106 on which the temporary circuit component is mounted, and the end portion 102c of the case is closely attached to the PCB substrate 106 by curling.

그리고 본 발명에 따른 MEMS 마이크로폰 패키지(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 메인기판(200)에 표면실장기술(SMT) 혹은 솔더링 방식 등으로 실장되어 PCB기판(106)의 접속단자(108)가 대응하는 메인기판(200)의 패드들(204)과 접속되고 케이스의 절곡된 단부(102c)가 메인기판(200)의 접지패턴(202)과 접속되어 마이크로폰 전체를 전기적으로 차폐시켜 일종의 페러데이 컵을 형성하고, 이에 따라 외부의 노이즈가 마이크로폰 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 마이크로폰 패키지(100)를 핸드폰에 사용할 경우에는 안테나와 마이크가 근접하더라도 안테나의 RF 노이즈가 안테나로 유입되는 것을 차단하여 제품의 음질 특성을 양호하게 유지시킬 수 있다.The MEMS microphone package 100 according to the present invention is mounted on the main board 200 by surface mount technology (SMT) or a soldering method, as shown in FIG. 3, and the connection terminal 108 of the PCB board 106. Is connected to the pads 204 of the corresponding main board 200 and the bent end 102c of the case is connected to the ground pattern 202 of the main board 200 to electrically shield the entire microphone to form a type of Faraday cup. To form, thereby preventing external noise from flowing into the microphone. Therefore, when the microphone package 100 according to the present invention is used in a mobile phone, even if the antenna and the microphone are close to each other, the RF noise of the antenna can be prevented from being introduced into the antenna to maintain sound quality characteristics of the product.

도 3을 참조하면, 메인기판(200)에 실장된 마이크로폰 패키지(100)는 메인기판(200)으로부터 전원단자와 접지단자를 통해 전력이 공급되면 ASIC칩(20)의 전압펌프에 의해 생성된 적정한 바이어스 전압이 멤스 마이크로폰 칩(10)에 인가되어 멤스 마이크로폰 칩(10)의 다이어프램과 백플레이트 사이에 전하를 형성하게 된다. Referring to FIG. 3, when the microphone package 100 mounted on the main board 200 is supplied with power through the power terminal and the ground terminal from the main board 200, the microphone package 100 may be properly generated by the voltage pump of the ASIC chip 20. A bias voltage is applied to the MEMS microphone chip 10 to form a charge between the diaphragm and the back plate of the MEMS microphone chip 10.

케이스의 음향홀(102a)을 통해 외부 음압이 마이크로폰(100) 내부로 유입되면 멤스 마이크로폰 칩(10)의 다이어프램이 진동하면서 다이어프램과 백플레이트 사이의 커패시턴스가 변동되고, 이러한 커패시턴스의 변동은 ASIC칩(20)의 버퍼 증폭기에서 전기적인 신호로 증폭되어 출력단자를 통해 메인기판(200)으로 출력된다.When the external sound pressure flows into the microphone 100 through the acoustic hole 102a of the case, the diaphragm of the MEMS microphone chip 10 vibrates and the capacitance between the diaphragm and the back plate changes, and the variation of the capacitance is caused by the ASIC chip ( Amplified by an electrical signal from the buffer amplifier of 20) is output to the main board 200 through the output terminal.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 일면을 절개한 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 측단면도이다.FIG. 7 is a perspective view of one side of a MEMS microphone package according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a side cross-sectional view of the MEMS microphone package according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 내부에 부품들을 수용할 수 있도록 일면이 개구된 사각통 형상의 케이스(102)에서 컬링이 용이하도록 개방측 단부(102c)의 모서리(102b)가 모따기(chamfering)되어 있고 바닥면에 음향홀(102a)이 형성된 금속 케이스(102)와, 음향홀(102a)을 통해 이물질이 내부로 유입되는 것을 차단하기 위한 금속메쉬(110)와, PCB 기판(106)을 지지하여 케이스(102)와 PCB기판(106) 사이에 공간을 형성하기 위한 지지 부재(104), MEMS 마이크로폰 칩(10)과 ASIC칩(20)이 실장되고 케이스(102)에 삽입되는 PCB기판(106)으로 구성된다.As shown in FIGS. 7 and 8, the MEMS microphone package according to another embodiment of the present invention has an open side to facilitate curling in a case having a rectangular cylindrical shape having one surface open to accommodate components therein. The metal case 102 having the edge 102b of the end 102c chamfered and the sound hole 102a formed on the bottom surface, and to block foreign matter from entering through the sound hole 102a A support member 104, a MEMS microphone chip 10, and an ASIC chip 20 for supporting the metal mesh 110 and the PCB substrate 106 to form a space between the case 102 and the PCB substrate 106. It is composed of a PCB substrate 106 is mounted and inserted into the case (102).

본 발명의 다른 실시예의 MEMS 마이크로폰 패키지는 도 2에 도시된 실시예의 구조에서 음향홀(102a)을 통해 내부로 이물질이 삽입되는 것을 방지하고, 외부의 노이즈가 유입되는 것을 차폐하기 위한 금속메쉬(110)를 부가함으로써 차폐 성능을 더욱 향상시켜 이물질뿐만 아니라 RF 노이즈가 음향홀(102a)을 통해 내부로 유입되는 것을 차단하여 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.MEMS microphone package of another embodiment of the present invention in the structure of the embodiment shown in Figure 2 to prevent the foreign matter is inserted into the interior through the sound hole (102a), the metal mesh 110 for shielding the inflow of external noise In addition, the shielding performance may be further improved to prevent the RF noise from being introduced into the inside through the acoustic hole 102a as well as foreign matters, thereby further improving the characteristics.

다른 실시예의 마이크로폰 패키지는 금속메쉬(110)를 부가하여 음향홀(102a)을 통해 이물질이나 RF 노이즈가 유입되는 것을 차단하는 것을 제외하고는 앞서의 실시예와 동일하므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.The microphone package of another embodiment is the same as the above embodiment except that the foreign matter or RF noise is not introduced through the sound hole 102a by adding the metal mesh 110, and thus, further description thereof will be omitted. .

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The present invention has been described above with reference to one embodiment shown in the drawings, but those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

도 1은 종래의 멤스 마이크로폰 패키지를 도시한 측단면도,1 is a side cross-sectional view showing a conventional MEMS microphone package;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 일면을 절개한 사시도,Figure 2 is a perspective view of a cut away one side of the MEMS microphone package according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 측단면도,3 is a side cross-sectional view of a MEMS microphone package according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 저면도,4 is a bottom view of a MEMS microphone package according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지에 사용되는 케이스의 사시도,5 is a perspective view of a case used in the MEMS microphone package according to an embodiment of the present invention;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지에 사용되는 지지부재의 사시도,6 is a perspective view of a support member used in a MEMS microphone package according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 일면을 절개한 사시도,7 is a perspective view of a cut away one side of the MEMS microphone package according to another embodiment of the present invention,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 패키지의 측단면도이다.8 is a side cross-sectional view of a MEMS microphone package according to another embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

102: 케이스 104: 지지 부재102: case 104: support member

106: PCB 기판 10: MEMS 마이크로폰 칩106: PCB substrate 10: MEMS microphone chip

20: ASIC 칩 110: 금속메쉬20: ASIC chip 110: metal mesh

Claims

In a MEMS microphone package consisting of a PCB substrate on which a MEMS microphone chip and a special purpose semiconductor chip are mounted, and a metal case formed with a connection space to the PCB board and a receiving space for protecting a component mounted on the PCB board,

The metal case is a rectangular tube having one side opened, the edge of the open end is chamfered (chamfering), the PCB substrate is sized to be inserted into the opening of the metal case,

When the PCB board is mounted in the metal case after the rectangular cylindrical shape having both sides opened and embedded in the metal case, the PCB board is supported and the MEMS microphone chip and the special purpose type between the metal case and the PCB board. Further comprising a support member for forming a space for accommodating the semiconductor chip

When the support member and the PCB board are mounted on the metal case, the curling method is applied to the assembly of the MEMS microphone by preventing the end of each side of the case from overlapping with the end of the adjacent surface when curling the end of the metal case. MEMS microphone package, characterized in that can be.

The method of claim 1, wherein the metal case

MEMS microphone package, characterized in that the four sides of the open surface is chamfered as one side of the open cylindrical shape, the bottom surface of the case is formed with a sound hole.

The microphone package of claim 2, wherein the MEMS microphone package comprises:

MEMS microphone package, characterized in that it further comprises a metal mesh to block the foreign matter is introduced into the interior through the acoustic hole of the case and the electromagnetic wave is introduced.

The method of claim 1, wherein the PCB substrate

The MEMS microphone chip and the ASIC chip are mounted on one surface, and a conductive pattern for connection with the metal case is formed on the edge of the other surface, and a power supply (Vdd) near the center of the other surface. MEMS microphone package, characterized in that the terminal, the output (OUTPUT) terminal, the ground (GND) terminal is formed.

The method of claim 4, wherein the MEMS microphone chip

After the back plate is formed on the silicon wafer by using MEMS technology, the diaphragm is formed with the spacers interposed therebetween.

The special purpose semiconductor (ASIC) chip

A voltage pump providing a bias voltage for the MEMS microphone chip to operate as a condenser microphone, and amplifying or impedance matching an electric sound signal sensed through the MEMS microphone chip to be provided to the outside through a connection terminal. MEMS microphone package, characterized in that consisting of a buffer amplifier for.