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KR101893056B1 - Mems microphone chip structure and microphone package - Google Patents

Mems microphone chip structure and microphone package Download PDF

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KR101893056B1
KR101893056B1 KR1020160152059A KR20160152059A KR101893056B1 KR 101893056 B1 KR101893056 B1 KR 101893056B1 KR 1020160152059 A KR1020160152059 A KR 1020160152059A KR 20160152059 A KR20160152059 A KR 20160152059A KR 101893056 B1 KR101893056 B1 KR 101893056B1
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South Korea
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diaphragm
substrate
insulating film
insulating layer
chip structure
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이제형
김민호
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소스트 주식회사
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Abstract

본 발명은 멤스 마이크로폰 칩 구조체 및 패키지에 관한 것으로, PCB 기판에 실장되는 것으로, 중심 하부에 백 챔버가 형성된 기판; 상기 기판 상부에 형성되고, 수평 방향으로 적어도 하나의 배기홀을 형성하는 제1 절연막; 상기 절연막 상부에 형성되는 진동판; 상기 제1 절연막과 외측으로 이격되어 상기 진동판의 높이보다 높게 상기 기판에 형성되는 제2 절연막; 및 상기 제2 절연막 상부에 형성되고, 다수개의 관통홀을 형성되는 백 플레이트를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MEMS microphone chip structure and a package, the MEMS microphone chip structure and the package being mounted on a PCB substrate, A first insulating layer formed on the substrate and forming at least one exhaust hole in a horizontal direction; A diaphragm formed on the insulating film; A second insulating layer spaced apart from the first insulating layer and formed on the substrate higher than the height of the diaphragm; And a back plate formed on the second insulating film and having a plurality of through holes.

Description

멤스 마이크로폰 칩 구조체 및 마이크로폰 패키지{MEMS MICROPHONE CHIP STRUCTURE AND MICROPHONE PACKAGE}[0001] MEMS MICROPHONE CHIP STRUCTURE AND MICROPHONE PACKAGE [0002]

본 발명은 마이크로폰 칩 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감도와 음향 특성을 향상시킬 수 있는 개선된 멤스 마이크로폰 칩 구조체 및 이를 이용한 마이크로폰 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a microphone chip structure, and more particularly, to an improved MEMS microphone chip structure capable of improving sensitivity and acoustic characteristics and a microphone package using the same.

마이크로폰은 음향 신호를 전기신호로 변환하는 장치로써, 음향기기, 통신기기 또는 의료기기 등에 내장되어 사용되고 있다. 마이크로폰이 내장되는 다양한 기기들이 소형화되어 감에 따라 마이크로폰의 초소형화가 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 멤스 마이크로폰의 개발이 활발히 이루어지고 있다. A microphone is a device that converts an acoustic signal into an electric signal, and is used in an acoustic device, a communication device, a medical device, or the like. As the various devices with built-in microphones become smaller in size, miniaturization of microphones is required. In response to these demands, the development of MEMS microphones is being actively pursued.

멤스 마이크로폰은 초소형화가 가능하고 부품 간의 분리된 생산공정을 일괄화할 수 있어 성능과 생산효율에 있어서 크게 각광을 받고 있다. 멤스 마이크로폰은 표면실장기술(SMT: Surface Mount Technology)과 전자 기계 시스템(MEMS) 기술을 이용한 반도체 가공기술 등을 적용하여 제작된다. MEMS microphones have become very popular for their performance and production efficiency because they can be miniaturized and can be separated into separate production processes. MEMS microphones are fabricated using surface mount technology (SMT) and semiconductor processing technology using electromechanical systems (MEMS) technology.

멤스(MEMS: micro electro machining systems) 공정은 반도체 공정기술을 바탕으로 안정적이며 조절 가능한 물성을 갖는 박막을 제조할 수 있고 일괄공정이 가능하여 소형이면서도 저렴한 고성능 마이크로폰 칩을 구현할 수 있다. 또한 기존의 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 비하여 높은 온도에서 조립 및 동작이 가능하므로 기존에 사용하고 있는 표면실장(SMD)장비 및 기술을 이용하여 MEMS 마이크로폰 패키지를 조립할 수 있는 장점이 있다.The micro electro machining systems (MEMS) process can produce thin films with stable and adjustable physical properties based on semiconductor process technology, and it is possible to realize compact and inexpensive, high performance microphone chips by batch process. Also, since it can be assembled and operated at a higher temperature than a conventional electret condenser microphone, there is an advantage that a MEMS microphone package can be assembled by using a surface mount (SMD) equipment and technology which are used in the past.

도 1은 종래의 멤스 마이크로폰 칩 구조체의 구성을 나타내는 측면 단면도이고, 도 2는 종래의 멤스 마이크로폰 칩 구조체에 사용되는 백 플레이트(도 2의 (a) 참조) 및 진동판(도 2의 (b) 참조)의 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a side sectional view showing the structure of a conventional MEMS microphone chip structure. FIG. 2 is a plan view of a back plate (see FIG. 2A) and a diaphragm (FIG. Fig.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래의 멤스 마이크로폰 칩 구조는 패키지 하단의 PCB 기판에 중심부에 백 챔버가 형성된 마이크로폰 칩 기판과, 절연막 및 절연막 상부에 중심부에 배기홀(vent hole)이 형성된 진동판 및 다수개의 관통홀이 형성된 백 플레이트로 구성된다.As shown in FIGS. 1 and 2, a conventional MEMS microphone chip structure includes a microphone chip substrate having a back chamber formed at a central portion of a PCB substrate at a lower end of a package, a diaphragm having a vent hole formed at an upper portion of the insulating film and the insulating film, And a back plate having a plurality of through holes.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 종래의 멤스 마이크로폰 칩 구조는 패키지 하단의 PCB 기판에 중심부에 백 챔버가 형성된 마이크로폰 칩 기판과, 절연막 및 절연막 상부에 중심부 또는 원주 방향으로 다수의 배기홀(vent hole)이 형성된 진동판 및 다수개의 관통홀이 형성된 백 플레이트로 구성된다.As shown in FIGS. 1 and 2, a conventional MEMS microphone chip structure includes a microphone chip substrate having a back chamber formed at a central portion of a PCB substrate at a lower portion of a package, a microphone chip substrate having a plurality of vent holes vent hole formed therein and a back plate having a plurality of through holes.

이와 같이, 종래의 멤스 마이크로폰 칩 구조체는 백 챔버 내외부로 공기(air)를 왕래시켜 공기압 평형을 이루도록 진동판 자체에 다수개의 배기홀(vent hole)을 형성하고 있으나, 이와 같은 배기홀은 그 숫자 또는 홀싸이즈에 따른 음압에 따른 진동 면적을 충분히 확보하지 못하고 있다는 점에서, 노이즈 등이 발생할 여지가 있고 감도가 떨어지는 문제점이 있었다.As described above, the conventional MEMS microphone chip structure has a plurality of vent holes formed in the diaphragm itself so that the air passes through the inside and the outside of the back chamber to form an air pressure balance. However, The vibration area due to the sound pressure due to the size can not be sufficiently secured, and there is a possibility that noise or the like is likely to occur and the sensitivity is low.

즉, 진동막 상의 배기 홀의 수가 많거나 직경이 클 경우에는 백 플레이트와 진동막의 면적에 의하여 형성되는 전기용량이 작아짐으로써 감도가 저하되어 저주파대역의 특성이 열화되는 문제점이 있고, 진동막 상의 배기 홀의 수가 적거나 직경이 작을 경우에는 진동막의 감도는 높아지나 공기압 평형(Air equilibrium)이 미흡하여 백 챔버에 공기 저항이 발생함으로 인해 반응속도 및 감도에 이상 현상이 발생되는 문제점이 있다.That is, when the number of the exhaust holes on the diaphragm is large or the diameter is large, the electric capacity formed by the area of the back plate and the diaphragm becomes small, which lowers the sensitivity and deteriorates the characteristics of the low frequency band. When the number is small or the diameter is small, the sensitivity of the diaphragm becomes high, but the air equilibrium is insufficient and an air resistance is generated in the back chamber, resulting in an abnormal reaction speed and sensitivity.

대한민국 등록특허공보 제10-1496192호(등록일자: 2015년02월17일)Korean Registered Patent No. 10-1496192 (Registered Date: February 17, 2015) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0025697호(공개일자: 2011년03월10일)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0025697 (public date: March 10, 2011)

본 발명에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체 및 마이크로폰 패키지는 다음과 같은 해결과제를 가진다.The MEMS microphone chip structure and the microphone package according to the present invention have the following problems.

첫째, 본 발명은 감도와 음향 특성을 향상시킬 수 있는 멤스 마이크로폰 칩 구조체 및 이를 이용한 마이크로폰 패키지를 제공하고자 함이다.First, the present invention provides a MEMS microphone chip structure capable of improving sensitivity and acoustic characteristics, and a microphone package using the same.

둘째, 본 발명은 노이즈 등의 발생을 줄이고, 감도 특성 및 안정성을 높일 수 있는 양질의 멤스 마이크로폰을 제공하고자 함이다.Second, the present invention is to provide a MEMS microphone of good quality that can reduce the occurrence of noise and improve sensitivity characteristics and stability.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling the same.

상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 제1 특징은, 멤스 마이크로폰 칩 구조체로서, PCB 기판에 실장되는 것으로, 중심 하부에 백 챔버가 형성된 기판; 상기 기판 상부에 형성되고, 수평 방향으로 내외측을 관통하는 적어도 하나의 배기홀을 형성하는 제1 절연막; 상기 절연막 상부에 형성되는 진동판; 상기 제1 절연막과 외측으로 이격되어 상기 진동판의 높이보다 높게 상기 기판에 형성되는 제2 절연막; 및 상기 제2 절연막 상부에 형성되고, 다수개의 관통홀을 형성되는 백 플레이트를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a MEMS microphone chip structure, comprising: a substrate mounted on a PCB substrate and having a back chamber formed at a lower center thereof; A first insulating layer formed on the substrate to form at least one exhaust hole penetrating the inside and the outside in a horizontal direction; A diaphragm formed on the insulating film; A second insulating layer spaced apart from the first insulating layer and formed on the substrate higher than the height of the diaphragm; And a back plate formed on the second insulating film and having a plurality of through holes.

여기서, 상기 진동판은, 배기홀을 구비하지 않는 것이 바람직하고, 상기 제1 절연막 및 제2 절연막은, 산화규소, 질화규소 또는 질화알루미늄 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 상기 진동판은, 실리콘(Si)을 포함하는 질화막, 산화막 또는 폴리 실리콘(Poly Si)막 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.It is preferable that the diaphragm does not have an exhaust hole and that the first insulating film and the second insulating film are made of silicon oxide, silicon nitride, or aluminum nitride, and the diaphragm is made of silicon (Si) An oxide film, or a polysilicon (Poly Si) film.

또한,상기 배기홀은, 적어도 한쌍이 중심을 대칭으로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 배기홀은, 내측 또는 외측으로 갈수록 개구 직경이 커지는 것이 바람직하며, 상기 진동판 외곽 단부 둘레 및 제1 절연막 상부에 형성되는 것으로, 상기 진동판을 고정하기 위한 제3 절연막을 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that at least one of the exhaust holes is formed symmetrically with respect to the center of the exhaust hole and that the diameter of the exhaust hole increases toward the inner side or the outer side of the exhaust hole, And a third insulating layer for fixing the diaphragm.

그리고, 본 발명의 제2 특징은, 멤스 마이크로폰 패키지로서, PCB 기판; 상기 PCB 기판에 접착되는 것으로, 중심 하부에 백 챔버가 형성된 기판; 상기 기판 상부에 형성되고, 수평 방향으로 내외측을 관통하는 적어도 하나의 배기홀을 형성하는 제1 절연막과, 상기 절연막 상부에 형성되는 진동판과, 상기 제1 절연막과 외측으로 이격되어 상기 진동판의 높이보다 높게 상기 기판에 형성되는 제2 절연막과, 및 상기 제2 절연막 상부에 형성되고, 다수개의 관통홀을 형성되는 백 플레이트를 포함하여 구비된 멤스 마이크로폰 칩 구조체; 및 상기 PCB 기판과 접합되어 상기 멤스 마이크로폰 칩 구조체를 수용하기 위한 공간을 형성하는 케이스를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a MEMS microphone package comprising: a PCB substrate; A substrate adhered to the PCB substrate and having a back chamber formed at a lower center thereof; A first insulating layer formed on the substrate and forming at least one exhaust hole penetrating the inside and the outside in a horizontal direction; a diaphragm formed on the insulating layer; And a back plate formed on the second insulating film and having a plurality of through holes, the MEMS microphone chip structure comprising: And a case bonded to the PCB substrate to form a space for receiving the MEMS microphone chip structure.

여기서, 상기 진동판은, 배기홀을 구비하지 않는 것이 바람직하고, 상기 제1 절연막 및 제2 절연막은, 산화규소, 질화규소 또는 질화알루미늄 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 상기 배기홀은, 적어도 한쌍이 중심을 대칭으로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the diaphragm does not have an exhaust hole and that the first insulating film and the second insulating film are any one of silicon oxide, silicon nitride, and aluminum nitride, Are formed symmetrically.

또한, 상기 배기홀은, 내측 또는 외측으로 갈수록 개구 직경이 커지는 것이 바람직하고, 상기 진동판 외곽 단부 둘레 및 제1 절연막 상부에 형성되는 것으로, 상기 진동판을 고정하기 위한 제3 절연막을 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the exhaust hole has a larger opening diameter toward the inner side or the outer side and further includes a third insulating film formed around the outer edge of the diaphragm and above the first insulating film and for fixing the diaphragm Do.

본 발명에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체 및 마이크로폰 패키지는 다음과 같은 효과를 가진다.The MEMS microphone chip structure and the microphone package according to the present invention have the following effects.

첫째, 본 발명은 진동판과 기판을 연결하는 절연막에 음향 챔버 외측으로 연결되는 통로 또는 배기홀을 형성함으로써, 종래의 진동판 중심부에 형성된 배기홀로 인한 노이즈 등의 발생을 줄이고, 감도 및 음향 특성이 좋은 양질의 멤스 마이크로폰 칩 구조체 및 이를 이용한 마이크로폰 패키지를 제공한다.First, the present invention forms a passageway or an exhaust hole connected to the outside of the acoustic chamber in the insulating film connecting the diaphragm and the substrate, thereby reducing the occurrence of noise due to the exhaust hole formed in the center portion of the conventional diaphragm, And a microphone package using the same.

둘째, 본 발명은 절연막에 배기홀을 형성하고, 진동판을 고정하는 절연막을 증착하여 백 챔버의 내외부 공기압의 평형을 쉽게 이룰 수 있게 하여, 안정성을 높이고 감도 및 음향 특성을 향상시킬 수 있는 개선된 멤스 마이크로폰을 제공한다. Second, the present invention provides an improved MEMS device capable of enhancing stability and improving sensitivity and acoustic characteristics by forming an exhaust hole in an insulating film and depositing an insulating film for fixing the diaphragm, thereby easily balancing the internal and external air pressures of the back chamber, Provides a microphone.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 멤스 마이크로폰 칩 구조체의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 2는 종래의 멤스 마이크로폰 칩 구조체에 사용되는 백 플레이트 및 진동판의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체의 측면 구성을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 멤스 마이크로폰 칩 구조체의 배기홀이 형성된 진동판 및 제1 절연막이 적층 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 멤스 마이크로폰 칩 구조체의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
1 is a side sectional view showing the structure of a conventional MEMS microphone chip structure.
FIG. 2 is a view showing a configuration of a back plate and a diaphragm used in a conventional MEMS microphone chip structure.
3 is a side view of a MEMS microphone chip structure according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4 and 5 are schematic views illustrating a lamination structure of a diaphragm and a first insulating film in which an exhaust hole of a MEMS microphone chip structure is formed, according to another embodiment of the present invention.
6 is a side sectional view showing the structure of a MEMS microphone chip structure as another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.

본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / It does not exclude the existence or addition of a group.

본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체의 측면 구성을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 멤스(MEMS) 마이크로폰 칩 구조체는, PCB 기판에 상부 부착 형성되고 중심부에 백 챔버(back chamber)를 형성하는 실리콘(Si) 재질의 기판(100)과, 기판(100) 상부에 형성되는 절연막으로서, 수평 방향으로 내외측을 관통하는 적어도 하나의 배기홀(250)이 형성된 제1 절연막(200)과, 제1 절연막(200) 상부에 배기홀(250)을 구비하지 않는 진동판(300)과, 제1 절연막(200)과 외측으로 이격되어 형성된 제2 절연막(400) 및 제2 절연막(400) 상부에 형성된 다수개의 관통홀(550)을 구비하는 백 플레이트(500)(back plate)를 포함하여 구성된다.3 is a side view of a MEMS microphone chip structure according to an embodiment of the present invention. 3, a MEMS microphone chip structure according to an embodiment of the present invention includes a substrate 100 made of a silicon (Si) material, which is formed on an upper surface of a PCB substrate and forms a back chamber at a central portion thereof, A first insulating layer 200 formed on the substrate 100 and having at least one exhaust hole 250 penetrating the inside and the outside in the horizontal direction; And a plurality of through holes 550 formed on the second insulating film 400 and the second insulating film 400 formed apart from the first insulating film 200 by the diaphragm 300 And a back plate 500 (back plate).

이처럼 본 발명의 실시예는 진동판(300)과 기판(100)을 연결하는 절연막에 수평방향의 음향 챔버 외측으로 연결되는 통로 또는 배기홀(250)을 형성함으로써, 종래의 진동판(300) 중심부에 형성된 배기홀(250)로 인한 노이즈 등의 발생을 줄이고, 왜곡없이 음향을 진동판(300)의 진동으로 변환하고, 진동을 전기신호로 변환함으로써, 양질의 멤스 마이크로폰 제공할 수 있는 칩 구조체를 제공한다.As described above, in the embodiment of the present invention, the passage or exhaust hole 250 connected to the outside of the acoustic chamber in the horizontal direction is formed in the insulating film connecting the diaphragm 300 and the substrate 100, Provided is a chip structure capable of reducing the occurrence of noise due to the exhaust hole (250), converting sound into vibration of the diaphragm (300) without distortion, and converting the vibration into an electric signal to provide a high quality MEMS microphone.

이와 같은, 배기홀(250)은 백 챔버 내부의 공기와 외부 공기가 자유롭게 왕래되어 진동판(300)의 진동에 따른 음압 변동을 신속하게 평형상태로 도달하게 할 수 있는 기능을 수행하게 됨으로 감도와 음향 특성을 향상시킬 수 있게 된다.Since the air in the back chamber is freely moved in and out of the back chamber and the sound pressure fluctuation due to the vibration of the diaphragm 300 can be rapidly reached in the equilibrium state, The characteristics can be improved.

여기서, 기판(100)은 실리콘(Si) 재질로 하는 것이 바람직하고, 상기 제1 절연막(200) 및 제2 절연막(400)은 산화규소(SiO), 질화규소(SiN) 또는 질화알루미늄(AlN) 중 어느 하나를 재질로 하는 것이 바람직하다.Here, the substrate 100 is a silicon (Si), preferably a material, and the first insulating film 200 and the second insulating film 400 is a silicon oxide (S i O), silicon nitride (SiN) or aluminum nitride (AlN ) Is preferably made of a material.

그리고 진동판(300)은, 실리콘(Si)을 포함하는 질화막, 산화막 및 폴리 실리콘(Poly Si)막 중 적어도 어느 하나를 재질로 하는 것이 바람직한데, 이는 탄성력을 갖는 재질을 사용함으로써, 음압에 의한 진동을 원활하게 하여 마이크로폰의 감도를 높이기 위함이다.It is preferable that the diaphragm 300 is made of at least one of a nitride film including silicon (Si), an oxide film, and a polysilicon film. By using a material having an elastic force, So as to enhance the sensitivity of the microphone.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체에 사용되는 진동판(300)은 배기홀(250)을 구비하지 않는 진동판(300)을 사용한다. In addition, the diaphragm 300 used in the MEMS microphone chip structure according to the embodiment of the present invention uses the diaphragm 300 without the exhaust hole 250.

종래의 멤스 마이크로폰 칩에서 사용되는 진동판 또는 진동막은 중심부에 배기홀을 형성하거나 둘레 주변에 다수개의 배기홀을 사용함으로써, 외측 공기압과 내측 공기압의 평형을 이루도록 한다. The diaphragm or diaphragm used in the conventional MEMS microphone chip forms an exhaust hole in the center portion or a plurality of exhaust holes around the periphery so as to balance the outside air pressure and the inside air pressure.

그러나, 상술한 바와 같이, 진동판 상의 배기 홀의 수가 많거나 직경이 클 경우에는 백 플레이트와 진동판의 면적에 의하여 형성되는 전기용량이 작아지고, 감도가 저하되어 저주파대역의 특성이 열화되는 문제점이 있다는 점에서, 본 발명의 실시예에서는 진동판(300)에 배기홀(250)을 형성 또는 구비하지 않고, 기판(100)과 진동판(300) 사이에 형성된 절연막에 적어도 하나의 통로 또는 배기홀(250)을 형성하게 하여 내외측 공기압 평형을 이루게 한다.However, as described above, when the number of the exhaust holes on the diaphragm is large or the diameter is large, there is a problem that the electric capacity formed by the area of the back plate and the diaphragm becomes small, the sensitivity decreases and the characteristic of the low frequency band deteriorates In the embodiment of the present invention, at least one passageway or exhaust hole 250 is formed in the insulating film formed between the substrate 100 and the diaphragm 300 without forming the exhaust hole 250 in the diaphragm 300 So as to form the inner and outer air pressure equilibrium.

이와 같이, 배기홀(250)을 구비하지 않는 진동판(300)을 사용하는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체는 종래의 진동판(300)에 형성된 배기홀(250)에 의해 발생되는 노이즈 등을 제거하고, 배기홀(250)에 의해 음압 진동을 수용 면적이 줄어들어 감도가 떨어지는 문제점을 원천적으로 제거하여 높은 감도의 개선된 멤스 마이크로폰을 제공할 수 있게 된다.As described above, the MEMS microphone structure according to the embodiment of the present invention using the diaphragm 300 without the exhaust hole 250 can reduce the noise generated by the exhaust hole 250 formed in the conventional diaphragm 300 It is possible to provide an improved MEMS microphone with high sensitivity by eliminating the problem that the receiving area is reduced by the exhaust hole 250 and the sensitivity is lowered.

그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체는 기판(100)과 진동판(300) 사이에 형성된 제1 절연막(200)이 백 챔버 내측에서 외측으로 연결하는 수평방향의 통로 또는 배기홀(250)이 적어도 하나 이상 형성하는 것이 바람직한데, 이는 종래의 진동판(300)에 형성 되었던 배기홀(250)이 기능을 수행하게 된다.3, the MEMS microphone chip structure according to the embodiment of the present invention has a structure in which a first insulating layer 200 formed between a substrate 100 and a diaphragm 300 extends in a horizontal direction It is preferable that the exhaust hole 250 formed in the conventional diaphragm 300 performs a function.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체는 진동판(300)과 기판(100)사이에 형성된 제1 절연막(200)과 측면 외곽으로 이격되어 제2 절연막(400)을 형성하고, 진동판(300) 상부에에 이격되어 위치하는 백 플레이트(500)의 받침 구조를 형성한다. 이와 같이 제2 절연막(400)은 백 플레이트(500)의 받침구조의 기능과 함께, 제1 절연막(200)과 외측 방향으로 이격되어 형성되기 때문에, 제1 절연막(200) 상에 형성된 배기홀(250)을 통해 이동되는 공기가 백 플레이트(500)를 통과하여 외부로 빠져나갈 수 있는 공간을 확보할 수 있는 구조를 형성함으로써, 내외측으로 공기가 왕래하면서 공기압 평형(Air equilibrium)을 이룰 수 있게 된다.The MEMS microphone chip structure according to an embodiment of the present invention includes a first insulating layer 200 formed between the diaphragm 300 and the substrate 100 and a second insulating layer 400 spaced apart from the side surface of the diaphragm 300, 300 to form a backing structure of the back plate 500 spaced apart therefrom. Since the second insulating layer 400 is formed apart from the first insulating layer 200 in the outward direction with the function of the backing layer of the back plate 500, 250 are formed to have a structure capable of securing a space through which the air moves through the back plate 500 to the outside, air can be equally passed through the inside and outside of the back plate 500 and air equilibrium can be achieved .

도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 멤스 마이크로폰 칩 구조체의 배기홀(250)이 형성된 진동판(300) 및 제1 절연막(200)이 적층 모식도이다.4 and 5 are schematic views showing a laminated structure of a diaphragm 300 and a first insulating film 200 in which an exhaust hole 250 of a MEMS microphone chip structure is formed, according to another embodiment of the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체에 적용되는 제1 절연막(200)은 백 챔버 내외부로 공기를 왕래시켜 공기압 평형을 이루기 위한 배기홀(250)이 적어도 하나를 내외측으로 평행하게 형성한다. 배기홀(250)의 적어도 하나 이상으로, 복수개로 형성할 수 있고, 백 챔버 내외측으로 균일하고 안정적인 흐름을 유도하기 위해, 중심에서 대칭으로 적어도 하나의 쌍을 이루는 구조가 바람직하다.4, the first insulating layer 200 applied to the MEMS microphone chip structure according to the embodiment of the present invention includes at least one exhaust hole 250 for allowing air to flow in and out of the back chamber, It is formed parallel to the inside and outside. At least one or more of the exhaust holes 250 may be formed. In order to induce a uniform and stable flow to the inside and the outside of the back chamber, it is preferable to construct at least one pair symmetrically from the center.

그리고, 제1 절연막(200)은 내외측을 연결하는 4개의 통로 또는 배기홀(250)이 형성되고, 각 배기홀(250)은 중심에 대칭인 위치에 놓일 수 있다. 그 밖에도 제1 절연막은 다양한 형상이 가능하고, 비대칭 형상이 가능하며, 배기홀도 제1 절연막의 형상에 알맞게 비 대칭 형상으로 배치되어 형성할 수 있음은 물론이다. 공기의 흐름을 원활하게 하는 배기홀이 배치 구조이면 모두 가능하다.The first insulating layer 200 is formed with four passageways or exhaust holes 250 connecting the inside and the outside of the first insulating layer 200, and each of the exhaust holes 250 may be positioned at a symmetrical position with respect to the center. In addition, it is needless to say that the first insulating film can be formed in various shapes, asymmetrical shapes, and exhaust holes arranged in an asymmetrical shape corresponding to the shape of the first insulating film. It is possible to arrange all of the exhaust holes that facilitate the flow of air.

이와 같은 통로 또는 배기홀(250)은 수평 방향으로 백 챔버 내측과 외측을 연결하는 공기 이동 통로의 기능을 수행하게 되고, 단면 형상은 다양한 모양으로 형성될 수 있다.The passage or exhaust hole 250 functions as an air passage connecting the inside and the outside of the back chamber in a horizontal direction, and the sectional shape may be formed in various shapes.

그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 또 다른 실시예로서, 제1 절연막(200)에 형성된 통로 또는 배기홀(250)의 모양은 백 챔버 중심방향이나 외측방향 갈수록 단면 직경이 커지는 테이퍼 구조가 바람직하다. 이는 백 챔버 내외부로 공기가 원활하게 왕래할 수 있어서 보다 안정적으로 공기압 평형(Air equilibrium)을 이룰 수 있기 때문이다.5, as another embodiment, the shape of the passage or exhaust hole 250 formed in the first insulating film 200 is preferably a tapered structure in which the diameter of the end surface increases toward the center of the back chamber or toward the outer side . This is because the air can flow smoothly to the inside and the outside of the back chamber, so that air equilibrium can be achieved more stably.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 멤스 마이크로폰 칩 구조체의 구성을 나타내는 측면 단면도이다. 6 is a side sectional view showing the structure of a MEMS microphone chip structure as another embodiment of the present invention.

도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체는, PCB 기판에 실장되는 것으로, 중심 하부에 백 챔버가 형성된 기판(100)과, 상기 기판(100) 상부에 형성되고, 수평 방향으로 내외측을 관통하는 적어도 하나의 배기홀(250)을 형성하는 제1 절연막(200)과, 상기 절연막 상부에 형성되는 진동판(300)과, 상기 제1 절연막(200)과 외측으로 이격되어 상기 진동판(300)의 높이보다 높게 상기 기판(100)에 형성되는 제2 절연막(400)과, 상기 진동판(300) 외곽 단부 둘레 및 제1 절연막(200) 상부에 형성되는 것으로, 상기 진동판(300)을 고정하기 위한 제3 절연막(600)과, 상기 제2 절연막(400) 상부에 형성되고, 다수개의 관통홀(550)을 형성되는 백 플레이트(500)를 포함하여 구성된다.6, a MEMS microphone chip structure according to an embodiment of the present invention is mounted on a PCB substrate. The MEMS microphone chip structure includes a substrate 100 having a back chamber formed at a lower center of the substrate 100, (300) formed on the insulating film (200), and a second insulating film (300) formed on the first insulating film (200) and spaced apart from the first insulating film A second insulating layer 400 formed on the substrate 100 higher than the height of the diaphragm 300 and a second insulating layer 400 formed on the periphery of the outer edge of the diaphragm 300 and on the first insulating layer 200, And a back plate 500 formed on the second insulating layer 400 and having a plurality of through holes 550 formed therein.

도 6에 나타낸 실시예는 도 3의 실시예와 다른 구성은 모두 동일하고, 제1 절연막(200)과 진동판(300)의 끝 단부에 형성하여 진동판(300)을 고정하는 제3 절연막(600)을 포함한다는 점에서 차이가 있고, 이와 같은 제3 절연막(600)의 구성은 진동판(300)의 끝 단부와 제1 절연막(200)을 덮어 증착된 구조로서, 진동판(300)을 고정하여 구조적 안정성 및 내구성을 높일 수 있다. 6 is the same as that of the embodiment of FIG. 3 except that the first insulating layer 200 and the third insulating layer 600 are formed at the ends of the diaphragm 300 to fix the diaphragm 300, The third insulating layer 600 has a structure in which the end portion of the diaphragm 300 and the first insulating layer 200 are deposited and deposited. The diaphragm 300 is fixed, And durability can be improved.

그리고, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 멤스 마이크로폰 패키지는 PCB 기판; 상기 PCB 기판(100)에 접착되는 것으로, 중심 하부에 백 챔버가 형성된 기판(100); 상기 기판(100) 상부에 형성되고, 수평 방향으로 내외측을 관통하는 적어도 하나의 배기홀(250)을 형성하는 제1 절연막(200)과, 상기 절연막 상부에 형성되는 진동판(300)과, 상기 제1 절연막(200)과 외측으로 이격되어 상기 진동판(300)의 높이보다 높게 상기 기판(100)에 형성되는 제2 절연막(400)과, 및 상기 제2 절연막(400) 상부에 형성되고, 다수개의 관통홀(550)을 형성되는 백 플레이트(500)를 포함하여 구비된 멤스 마이크로폰 칩 구조체; 및 상기 PCB 기판과 접합되어 상기 멤스 마이크로폰 칩 구조체를 수용하기 위한 공간을 형성하는 케이스를 포함하여 구성된다.(도시하지 않음) 이와 같은, 본 발명의 실시예는 도 3 또는 도 6의 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 칩 구조체를 PCB 기판에 접착하고, 케이스를 씌우는 멤스 마이크로폰 패키지를 예시한다.As another embodiment of the present invention, the MEMS microphone package includes a PCB substrate; A substrate 100 bonded to the PCB 100 and having a back chamber formed at a lower center thereof; A first insulating layer 200 formed on the substrate 100 to form at least one exhaust hole 250 penetrating the inside and the outside in the horizontal direction, a diaphragm 300 formed on the insulating layer, A second insulating layer 400 spaced apart from the first insulating layer 200 and formed on the substrate 100 higher than a height of the diaphragm 300 and a second insulating layer 400 formed on the second insulating layer 400 A MEMS microphone chip structure including a back plate (500) having through holes (550) formed therein; And a case connected to the PCB substrate to form a space for accommodating the MEMS microphone chip structure (not shown). [0030] The embodiment of the present invention as described above is similar to the embodiment of FIG. 3 or 6 And a MEMS microphone package for attaching the MEMS microphone chip structure to the PCB substrate and covering the case.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are for the purpose of describing rather than limiting the technical spirit of the present invention, and it is apparent that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 기판 200: 제1 절연막
250: 배기홀 300: 진동판
400: 제2 절연막 500: 백 플레이트
100: substrate 200: first insulating film
250: exhaust hole 300: diaphragm
400: second insulating film 500: back plate

Claims (13)

PCB 기판에 실장되는 것으로, 중심 하부에 백 챔버가 형성된 기판;
상기 기판 상부에 형성되고, 수평 방향으로 내외측을 관통하며 중심을 대칭으로 상호 쌍을 이루는 4개 이상의 짝수 배기홀을 형성하는 제1 절연막;
상기 제1 절연막 상부에 형성되며, 배기홀을 구비하지 않는 진동판;
상기 제1 절연막과 외측으로 이격되어 상기 진동판의 높이보다 높게 상기 기판에 형성되는 제2 절연막; 및
상기 제2 절연막 상부에 형성되고, 다수개의 관통홀을 형성되는 백 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 칩 구조
상기 배기홀은,
내측 또는 외측으로 갈수록 개구 직경이 커지는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 칩 구조체.
A substrate mounted on the PCB substrate, the substrate having a back chamber formed at a lower center thereof;
A first insulating layer formed on the substrate and forming at least four even-numbered exhaust holes symmetrically paired with the center passing through the inside and the outside in the horizontal direction;
A diaphragm formed on the first insulating film and not including an exhaust hole;
A second insulating layer spaced apart from the first insulating layer and formed on the substrate higher than the height of the diaphragm; And
And a back plate formed on the second insulating film and having a plurality of through holes.
The exhaust hole
And the opening diameter increases toward the inner side or the outer side.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제1 절연막은 질화규소 또는 질화알루미늄이고,
상기 제2 절연막은 산화규소인 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 칩 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the first insulating film is silicon nitride or aluminum nitride,
Wherein the second insulating film is silicon oxide.
청구항 1에 있어서,
상기 진동판은,
폴리 실리콘(Poly Si)인 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 칩 구조체.
The method according to claim 1,
The diaphragm includes:
Wherein the microstructure is poly-silicon (Poly-Si).
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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