KR102790144B1 - 마이크로폰 하우징 - Google Patents

Abstract

광 마이크로폰 어셈블리(2)는 미세 전기 기계 시스템(MEMS) 컴포넌트(4), 반도체 칩(6) 및 비-MEMS 지지 구조의 적어도 일부를 포함하고 개구(32)를 정의하는 외부 하우징을 포함한다. MEMS 컴포넌트는 간섭계 배열을 포함하며, 이는 멤브레인(8) 및 멤브레인(8)과 이격된 적어도 하나의 광학 요소(10)를 포함한다. 반도체 칩(6)은 적어도 하나의 광 검출기(14)를 포함하며 광원(16)이 그 위에 실장되거나 그 내부에 집적된다. MEMS 컴포넌트(4)는 비-MEMS 지지 구조 상에 실장되고, MEMS 컴포넌트(4)가 개구(32)를 닫도록 외부 하우징에 밀봉된다. 반도체 칩(6)은 MEMS 컴포넌트(4)가 멤브레인(8)의 반사 표면에 수직인 방향으로 반도체 칩(6)에 대해 변위되도록 MEMS 컴포넌트(4)와 이격 관계로 비-MEMS 지지 구조 상에 MEMS 컴포넌트(4)와 별도로 실장된다. 광원(16)은 광의 제1 부분(40)이 간섭계 배열을 통해 제1 광학 경로를 따라 전파하고 광의 제2 부분(42)이 간섭계 배열을 통해 제2의 상이한 광학 경로를 따라 전파하도록 간섭계 배열에 광(38)을 제공하도록 배열되어 제1 및 제2 부분들(40, 42) 중 적어도 하나가 멤브레인(8)의 반사 표면에 의해 반사되어, 멤브레인(8)과 광학 요소(10) 사이의 거리에 따라 달라지는 제1 및 제2 광학 경로들 사이의 광학 경로 차이를 발생시키도록 한다. 적어도 하나의 광 검출기(14)는 광학 경로 차이에 따라 달라지는 광의 상기 제1 및 제2 부분들(40, 42)에 의해 생성된 간섭 패턴의 적어도 일부를 검출하도록 배열된다.

Description

마이크로폰 하우징

본 발명은 일반적으로 광 마이크로폰 어셈블리에 관한 것으로, 특히 광 마이크로폰용 하우징 구조에 관한 것이다.

마이크로폰은 일반적으로 주변 음향 진동에 응답하여 진동하는 이동식 부재(예를 들어, 멤브레인)의 변위를 측정함으로써, 음파를 전기 신호로 변환하는 데 사용된다. 용량성 판독(일반적으로 콘덴서 마이크로폰이라고 함) 및 정전기 또는 전자기 판독 메커니즘(예를 들어, 동적 마이크로폰)을 포함하여, 이러한 이동식 부재의 변위를 측정하는 여러 방법들이 있다.

마이크로폰 멤브레인의 위치를 판독하는 다른 방법은 광학 간섭계 판독이다. 이러한 시스템의 전형적인 예들에서, 회절 격자가 멤브레인에 인접하게 제공되고, 전자기 복사가 회절 격자로 지향된다. 광의 제1 부분은 격자로부터 다시 반사된다. 제2 부분은 복사를 회절시키는 격자를 통해 투과된다. 회절된 복사는 멤브레인에 충돌하며, 이 멤브레인은 이를 격자에 반사한다. 복사는 격자를 통과하고 광의 두 부분들은 간섭하여 검출기에 의해 검출될 수 있는 간섭 패턴을 만든다. 간섭 패턴은 격자의 회절 차수와 일치하는 모양(즉, 공간 분포)을 갖지만, 이러한 회절 차수로 향하는 광의 강도는 광의 두 부분의 상대적 위상에 따라, 그리고 그에 따른 격자와 멤브레인 사이의 거리에 따라 달라진다. 따라서, 멤브레인의 위치(및 그에 따른 이동)는 검출기에서 광의 강도 변화로부터 결정될 수 있다.

이러한 시스템들의 컴포넌트들의 길이 스케일로 인해, 광 마이크로폰은 일반적으로 미세 전기 기계 시스템(Micro-Electromechanical Systems; MEMS) 컴포넌트들로 제조된다. 이러한 시스템들에서, MEMS 컴포넌트는 요구되는 간섭 패턴을 생성하기 위해 광원 및 검출기에 대해 위치된 멤브레인 및 격자와 함께, 광원 및 하나 이상의 검출기들을 포함한다.

MEMS 컴포넌트는 일반적으로 음파가 하우징으로 들어갈 수 있도록 하는 음향 포트가 있는 하우징 내부에 실장된다. 멤브레인의 한 면은 음향 포트를 통해 하우징 외부와 유체 연통하는 반면, 멤브레인의 다른 면은 하우징 내부의 밀폐된 음향 공동(일반적으로 백 볼륨(back volume)이라고 함)과 유체 연통한다. 그런 다음, 들어오는 음파는 외부와 유체 연통하는 멤브레인의 면에만 힘을 가하여, 멤브레인을 진동시키는 압력 차이를 생성한다.

이러한 마이크로폰들은 높은 신호 대 잡음비(SNR)와 높은 감도를 가지고 있다. 그러나, 이러한 마이크로폰의 성능에 대한 추가적인 개선이 바람직하다.

제1 측면에서 볼 때, 본 발명은:

간섭계 배열을 포함하는 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 컴포넌트로서, 간섭계 배열은 멤브레인 및 멤브레인으로부터 이격된 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는, 상기 MEMS 컴포넌트;

적어도 하나의 광 검출기를 포함하는 반도체 칩;

반도체 칩에 실장되거나 집적된 광원;

비-MEMS 지지 구조; 및

비-MEMS 지지 구조의 적어도 일부를 포함하는 외부 하우징으로서, 외부 하우징은 개구를 정의하는, 상기 외부 하우징을 포함하며,

MEMS 컴포넌트는 비-MEMS 지지 구조 상에 실장되고, MEMS 컴포넌트가 개구를 닫도록 외부 하우징에 밀봉되고;

반도체 칩은 MEMS 컴포넌트가 멤브레인의 반사 표면에 수직인 방향으로 반도체 칩에 대해 변위되도록 MEMS 컴포넌트와 이격 관계로 비-MEMS 지지 구조 상에 MEMS 컴포넌트와 별도로 실장되고;

광원은 광의 제1 부분이 간섭계 배열을 통해 제1 광학 경로를 따라 전파하고 광의 제2 부분이 간섭계 배열을 통해 제2의 상이한 광학 경로를 따라 전파하도록 간섭계 배열에 광을 제공하도록 배열되어 제1 및 제2 부분들 중 적어도 하나가 멤브레인의 반사 표면에 의해 반사되어, 멤브레인과 광학 요소 사이의 거리에 따라 달라지는 제1 및 제2 광학 경로들 사이의 광학 경로 차이를 발생시키도록 하고; 적어도 하나의 광 검출기는 광학 경로 차이에 따라 달라지는 광의 상기 제1 및 제2 부분들에 의해 생성된 간섭 패턴의 적어도 일부를 검출하도록 배열되는, 광 마이크로폰 어셈블리를 제공한다.

따라서, 본 발명의 적어도 실시예들에 따르면, MEMS 컴포넌트는 그가 멤브레인의 한 면에 "백 볼륨" 음향 공동을 생성하지만, 개구와 마이크로폰의 외부와 유체 연통하는 멤브레인의 면 사이의 "프론트 볼륨" 음향 공동을 생성하지 않도록 위치된다.

본 출원인은 이러한 구성이 개선된 주파수 응답을 제공하기 때문에 유리하다는 것을 인식하였다. 상기에 설명된 바와 같은 종래 기술에 따른 배열에서, 프론트 볼륨 음향 공동은 음향 포트와 하우징에 실장된 MEMS 컴포넌트의 멤브레인 사이에 생성된다. 본 출원인은 음향 공동 및 음향 포트의 형상이 특히 고주파수(예를 들어, 약 20kHz)에서 마이크로폰의 주파수 응답에서 아티팩트들(예를 들어, 피크들)을 생성한다는 것을 인식했다. 이는 특히 이러한 고주파수를 사용하는 마이크로폰 애플리케이션의 경우 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 유리하게는 높은 신호 대 잡음비뿐만 아니라 평탄한 주파수 응답을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들은 20Hz 내지 20kHz 범위에서 평탄한 주파수 응답을 제공할 수 있으며, 이는 인간 청력의 전형적인 범위에 대응하기 때문에 특히 유리할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예들은 추가 이점, 즉 개선된 제조 용이성을 제공할 수 있다. 종래 기술에 따른 광 마이크로폰에서, 검출기에서 적절한 간섭 패턴을 생성하기 위해 광원과 검출기가 서로에 대해 그리고 멤브레인과 격자에 대해 적절하게 정렬되도록 MEMS 컴포넌트를 제조하는 것은 어려울 수 있다. 본 발명에 따르면, 광원 및 광 검출기(들)는 광원, 검출기 및 멤브레인이 모두 하나의 MEMS 컴포넌트 내에 형성되는 것이 아니라, 멤브레인을 포함하는 MEMS 컴포넌트와 별도로 실장된다. 따라서, 반도체 칩과 별도로 비-MEMS 지지 구조 상에 MEMS 컴포넌트를 실장하는 것은 유리하게는 컴포넌트들이 더 쉽게 정렬될 수 있게 하여, 광 마이크로폰의 제조 용이성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 편리한 집적 솔루션을 제공할 수 있는데, 즉 광원이 반도체 칩에 실장되거나 반도체 칩에 집적되어, 제조 동안 MEMS 컴포넌트에 대한 반도체 칩의 정렬을 통해 광원의 정렬을 유리하게 허용할 수 있다. 본 출원인은 본 발명에 따른 실시예들이 ±10 ㎛의 정밀도로 다수의 컴포넌트들(즉, MEMS 컴포넌트 상의 멤브레인 및 광학 요소 및 반도체 칩 상의 광 검출기(들) 및 광원)의 정렬을 허용할 수 있음을 발견하였다.

미세 전기 기계 시스템(MEMS)이라는 용어의 의미는 당업자에 의해 잘 이해되므로, 컴포넌트가 "MEMS 컴포넌트"인 것으로 설명될 때, 이는 컴포넌트가 소형화된 기계적 및/또는 전자 기계 요소들(즉, 장치들 및 구조들)을 포함한다는 것을 의미하며, 이는 예를 들어 미세 가공 기술을 사용하여 만들어졌을 수 있으며, 여기서 소형화는 소형화된 요소들의 물리적 치수들이 마이크로미터 규모, 예를 들어 최대 밀리미터 이하인 것을 의미한다. 따라서, 이는 또한 "비-MEMS" 구조가 위에서 주어진 "MEMS"의 정의를 충족하지 않는 구조인 것으로 이해될 것이다.

반도체 칩이 적어도 하나의 광 검출기를 포함한다고 말할 때, 이는 적어도 하나의 광 검출기가 반도체 칩에 집적된다는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 광 검출기(들)는 반도체 칩에 모놀리식으로, 예를 들어, 집적 회로 또는 광전자 회로의 일부로서 집적될 수 있다. 광원이 반도체 칩에 집적된 실시예들에서, 이는 모놀리식으로 예를 들어, 광 검출기(들)와 함께, 예를 들어, 집적 회로 또는 광전자 회로의 일부로서 집적될 수 있다.

한 세트의 실시예들에서, 개구는 적어도 멤브레인의 폭 또는 직경만큼 큰 폭 또는 직경을 갖는다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 음향 포트의 폭 또는 직경은 적어도 500㎛, 또는 적어도 750㎛, 또는 적어도 1mm, 또는 적어도 2mm, 또는 적어도 3mm이다. 일부 실시예들에서, 개구는 멤브레인보다 약간 작을 수 있는데, 예를 들어, 개구는 멤브레인의 폭 또는 직경의 적어도 90% 또는 95%의 폭 또는 직경을 가질 수 있다.

이러한 특징은 공기가 통과해야 하는 마이크로폰 외부와 멤브레인 사이에 좁은 채널을 제공하기 보다는 마이크로폰 외부에 멤브레인을 노출시키는 개구로 인해 개구를 통해 멤브레인 표면으로의 공기 흐름의 제한을 유리하게 감소시킬 수 있다. 출원인은 이 특징이 특히 고주파수에서 마이크로폰의 주파수 응답을 유리하게 개선한다는 것을 발견했다.

한 세트의 실시예들에서, 개구는 개구가 광 마이크로폰 어셈블리의 내부에 인접한 내부 폭 또는 직경을 갖고 광 마이크로폰 어셈블리의 외부에 인접한 외부 폭 또는 직경을 갖도록 플레어링되며, 외부 폭 또는 직경은 내부 폭 또는 직경보다 크다.

이러한 실시예들은 개구의 플레어 형태가 마이크로폰의 외부와 멤브레인 표면 사이의 공기 흐름의 제한을 감소시킬 수 있기 때문에 특히 유리하다. 출원인은 이가 특히 고주파수에서 마이크로폰의 주파수 응답을 유리하게 개선한다는 것을 발견하였다. 이 특징은 적어도 멤브레인만큼 큰 개구와 함께 제공될 때 특히 유리하다. 따라서, 일부 실시예들에서, 플레어형 개구의 내부 폭 또는 직경은 예를 들어 적어도 1mm, 적어도 2mm, 또는 적어도 3mm와 같이, 적어도 멤브레인의 폭 또는 직경만큼 크다. 따라서, 이러한 실시예들은 멤브레인의 전체 영역이 마이크로폰의 외부에 노출될 수 있는 반면, 개구의 플레어 형태는 마이크로폰의 외부와 멤브레인 표면 사이의 공기 흐름의 임의의 제한을 추가로 감소시킨다는 이점을 제공한다.

개구에는 더스트 커버가 제공될 수 있다. 더스트 커버는 광 마이크로폰 어셈블리의 외부를 향한 개구의 측면에 배치될 수 있거나, 또는 이는 광 마이크로폰 어셈블리의 내부를 향한, 즉 MEMS 컴포넌트를 향한 개구의 측면에 배치될 수 있다.

더스트 커버는 유리하게는 마이크로폰 외부의 입자들 또는 물체들이 개구를 통해 멤브레인과 우발적으로 접촉하는 위험을 감소시킬 수 있다. 더스트 커버 또는 더스트 커버의 일부는 광학적으로 불투명하거나 실질적으로 광학적으로 불투명할 수 있다. 따라서, 더스트 커버는 개구를 통해 광 마이크로폰 어셈블리 안팎으로 광의 누출을 유리하게 감소시킬 수 있다.

상기에 언급된 바와 같이, 개구를 닫기 위한 MEMS 컴포넌트의 포지셔닝은 마이크로폰 광 마이크로폰 어셈블리의 외부와 유체 연통하는 멤브레인의 면과 개구 사이에 "프론트 볼륨" 음향 공동의 생성을 방지한다.

따라서, 더스트 커버가 멤브레인과의 우발적인 접촉을 방지하고 광 누출을 줄일 수 있지만, 마이크로폰의 음향 특성들에는 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 이해해야 한다. 특히, 마이크로폰 광 마이크로폰 어셈블리의 외부와 유체 연통하는 멤브레인 면과 개구 사이에 "프론트 볼륨" 음향 공동을 생성하지 않는다. 예를 들어, 더스트 커버는 광 마이크로폰 어셈블리의 공진 주파수에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않을 수 있는데, 이는 예를 들어, 공진 주파수를 10% 이하 또는 5% 이하로 낮출 수 있다. 더스트 커버는 홀(예를 들어, 이는 메쉬 또는 다공성 시트일 수 있음)을 포함할 수 있으며, 홀의 총 면적은 더스트 커버 면적의 최소 50%이다. 더스트 커버는 실질적으로 음향학적으로 투명할 수 있다. 음향 투명도는 더스트 커버의 두께에 의해 부분적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 50㎛, 100㎛ 또는 200㎛와 같이 충분히 얇은 더스트 커버를 제공하여 충분히 높은 음향 투명도를 얻을 수 있다. 이러한 두께는 상기에 논의된 바와 같이, 더스트 커버가 실질적으로 음향학적으로 투명한 것을 보장하기 위해 적절한 천공이 제공될 때 충분히 얇을 수 있다. 더스트 커버는 실질적으로 달성 가능한 가장 작은 두께로 제작될 수 있지만(이는 예를 들어 사용된 재료 및 제작 기술에 의해 제한될 수 있음), 더스트 커버가 멤브레인과 우발적인 접촉을 방지할 수 있을 정도로 구조적으로 충분히 견고함을 보장한다.

멤브레인의 반사 표면에 수직인 방향으로의 반도체 칩에 대한 MEMS 컴포넌트의 변위는, 예를 들어, 적어도 250㎛, 적어도 500㎛, 적어도 1mm, 또는 적어도 2mm일 수 있다. 이와 관련하여, 반도체 칩에 대한 MEMS 컴포넌트의 "변위"는 멤브레인 표면에서 반도체 칩의 광 검출기(들)까지의 수직 거리를 말한다. 상기에 주어진 예시적인 변위는 MEMS 컴포넌트와 반도체 칩의 편리한 정렬을 유리하게 허용할 수 있다. 변위는 광학 요소의 크기에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 광원이 발산하는 경우, 변위는 광학 요소에 충돌하는 광의 폭이 광학 요소의 폭과 실질적으로 일치하도록 선택될 수 있다.

광 마이크로폰 어셈블리는 예를 들어, 하나 이상의 칩을 포함할 수 있는데, 예를 들어 상기에 논의된 반도체 칩 외에 다른 칩들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 광 마이크로폰 어셈블리는 애플리케이션별 집적 회로(application-specific integrated circuit; ASIC) 칩을 포함할 수 있다. ASIC 칩은 기판에 실장될 수 있는데, 예를 들어 반도체 칩에 인접하여 칩 사이에 연결들이 제공될 수 있다. 그러나, ASIC을 위한 별도의 칩이 반드시 필요한 것은 아니다. ASIC은 추가적으로 또는 대안적으로 반도체 칩 및/또는 기판에 제공(예를 들어, 집적)될 수 있다.

외부 하우징은 원피스로 형성되거나, 별도의 피스들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 외부 하우징은 인클로저가 있는 기판, 또는 스페이서에 의해 분리된 기판과 슈퍼스트레이트를 포함할 수 있다. 일부 피스들은 다른 피스들이 부착된 상태로 일체로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 기판과 스페이서는 별도의 슈퍼스트레이트가 부착된 단일 피스로 일체로 형성될 수 있다.

모든 배열에서, 개구는 비-MEMS 지지 구조에 또는 외부 하우징의 다른 부분에 정의될 수 있다.

광학 요소는 회절 격자일 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 광학 요소는 적절한 간섭 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있는 임의의 요소, 예를 들어 회절 렌즈 또는 평면 반사 표면일 수 있다.

한 세트의 실시예들에서, 비-MEMS 지지 구조는,

기판;

개구가 그 내부에 형성된 슈퍼스트레이트; 및

기판과 슈퍼스트레이트를 분리하는 스페이서를 포함하며,

MEMS 컴포넌트는 개구를 닫기 위해 슈퍼스트레이트 상에 실장되고, 반도체 칩은 MEMS 컴포넌트와 마주하는 기판 상에 실장된다.

한 세트의 실시예들에서, 비-MEMS 지지 구조는,

개구가 그 내부에 형성된 기판;

슈퍼스트레이트; 및

기판과 슈퍼스트레이트를 분리하는 스페이서를 포함하며,

MEMS 컴포넌트는 개구를 닫기 위해 기판 상에 실장되고, 반도체 칩은 MEMS 컴포넌트와 마주하는 슈퍼스트레이트 상에 실장된다.

'기판' 및 '슈퍼스트레이트'이라는 용어들은 광 마이크로폰 어셈블리의 (예를 들어, 장착을 위해) 가능한 방향을 나타낼 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 광 마이크로폰 어셈블리가 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 마이크로폰 지지대 상에 기판을 통해 실장될 수 있도록, '기판'은 베이스 부분을 의미하는 반면, '슈퍼스트레이트'는 뚜껑 부분을 의미한다. 슈퍼스트레이트에 개구가 있는 실시예들에서, 개구는 광 마이크로폰 어셈블리의 상단에 있을 것이다. 이러한 구성을 일반적으로 '상단 포트' 배열이라고 한다. 기판에 개구가 있는 실시예들에서, 개구는 광 마이크로폰 어셈블리의 하단에 있을 것이다. 이러한 구성을 일반적으로 '하단 포트' 배열이라고 한다. 이러한 맥락에서, '상단' 및 '하단'은 반드시 중력 방향에 대한 방향을 의미하는 것은 아니지만, 각각 광 마이크로폰 어셈블리가 실장될 수 있는 마이크로폰의 지지대(예를 들어, PCB)에서 가장 먼 부분과 가장 가까운 부분들을 의미할 수 있다.

따라서, 기판은 마이크로폰 지지대 상에 실장되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 기판에는 예를 들어, PCB에 기판을 실장하기 위해, 솔더 패드들이 제공될 수 있다.

기판, 슈퍼스트레이트 및 스페이서의 일부 또는 전부는 서로 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판 및 스페이서는 상단에 부착된 별도의 슈퍼스트레이트 피스와 함께 일체로 형성된 피스일 수 있다.

한 세트의 실시예들에서, 비-MEMS 지지 구조는 벽으로 둘러싸인 리세스를 정의하는 기판을 포함하며; 반도체 칩은 리세스에 실장되고 MEMS 컴포넌트는 리세스의 적어도 일부에 걸쳐 있도록 벽의 상단에 장착되고; 광 마이크로폰 어셈블리는 인클로저와 기판이 함께 음향 공동을 정의하도록 기판에 또는 벽의 상단에 장착된 인클로저를 더 포함하며; 개구는 인클로저에 형성되고 MEMS 컴포넌트는 MEMS 컴포넌트가 개구를 닫도록 인클로저에 밀봉된다. 본원에서 벽의 상단에 장착하는 것에 대한 언급은 리세스로 향하는 벽의 주 면에 장착하는 것이 아니라 벽의 단부면에 장착하는 것으로 이해되어야 한다는 것을 알아야 한다. 특정 방향이 암시되지는 않는다.

한 세트의 실시예들에서, 비-MEMS 지지 구조는 벽으로 둘러싸인 리세스를 정의하는 기판을 포함하며; 개구는 기판에 형성되고 MEMS 컴포넌트는 개구를 닫도록 리세스에 실장되고; 반도체 칩은 리세스의 적어도 일부에 걸쳐지도록 벽의 상단에 장착되고; 광 마이크로폰 어셈블리는 인클로저와 기판이 함께 음향 공동을 정의하도록 기판에 또는 벽에 장착된 인클로저를 더 포함한다.

상기에 설명된 실시예들에서, 벽은 주변 벽일 수 있다(예를 들어, 하우징의 외부 벽도 형성함). 그 경우, 인클로저는 주변 벽에 장착된다. 벽은 내부 벽일 수 있다. 그 경우, 인클로저는 기판에 장착될 수 있다.

벽으로 둘러싸인 리세스를 포함하는 실시예들에서, 기판은 벽이 기판의 일체로 형성된 부분이 되도록 단일 피스로 형성될 수 있다. 그러나, 이는 필수적인 것은 아니며, 일부 실시예들에서, 벽과 기판은 함께 부착되는 별도의 피스들로 형성된다. 예를 들어, 기판은 베이스 피스 및 스페이서가 벽을 정의하도록 그 위에 실장된 스페이서로부터 형성될 수 있다.

반도체 칩 또는 MEMS 컴포넌트는 임의의 적절한 수단에 의해 벽의 상단에 장착될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 반도체 칩은 범프 본딩(이는 플립 칩 본딩이라고도 함)으로 벽 상단에 장착된다.

한 세트의 실시예들에서, 반도체 칩과 함께 MEMS 컴포넌트는 광 마이크로폰을 정의하고, 광 마이크로폰 어셈블리는 비-MEMS 지지 구조 상에 하나 이상의 추가 광 마이크로폰들을 포함한다. 따라서, 이러한 실시예들에서, 복수의 광 마이크로폰들은 유리하게는 동일한 기판 또는 슈퍼스트레이트 상에 제공될 수 있다. 이러한 배열들은 예를 들어 주파수 응답이 개선되고 제조 용이성이 높아지는 것과 같은 발명의 이점을 제공하는, 예를 들어 마이크로폰 어레이를 제공하는 데 유리하게 사용될 수 있다.

제2 측면에서 볼 때, 본 발명은:

간섭계 배열을 포함하는 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 컴포넌트로서, 간섭계 배열은 멤브레인 및 멤브레인으로부터 이격된 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는, 상기 MEMS 컴포넌트;

적어도 하나의 광 검출기를 포함하고 그 위에 광원이 실장된 반도체 칩;

비-MEMS 지지 구조; 및

비-MEMS 지지 구조의 적어도 일부를 포함하는 외부 하우징으로서, 외부 하우징은 개구를 정의하는, 상기 외부 하우징을 포함하며,

MEMS 컴포넌트는 비-MEMS 지지 구조 상에 실장되고, MEMS 컴포넌트가 개구를 닫도록 외부 하우징에 밀봉되고;

반도체 칩은 MEMS 컴포넌트가 멤브레인의 반사 표면에 수직인 방향으로 반도체 칩에 대해 변위되도록 MEMS 컴포넌트와 이격 관계로 비-MEMS 지지 구조 상에 MEMS 컴포넌트와 별도로 실장되고;

광원은 광의 제1 부분이 간섭계 배열을 통해 제1 광학 경로를 따라 전파하고 광의 제2 부분이 간섭계 배열을 통해 제2의 상이한 광학 경로를 따라 전파하도록 간섭계 배열에 광을 제공하도록 배열되어 제1 및 제2 부분들 중 적어도 하나가 멤브레인의 반사 표면에 의해 반사되어, 멤브레인과 광학 요소 사이의 거리에 따라 달라지는 제1 및 제2 광학 경로들 사이의 광학 경로 차이를 발생시키도록 하고; 적어도 하나의 광 검출기는 광학 경로 차이에 따라 달라지는 광의 상기 제1 및 제2 부분들에 의해 생성된 간섭 패턴의 적어도 일부를 검출하도록 배열되는, 광 마이크로폰 어셈블리를 제공한다.

제1 양태를 참조하여 상기에 논의된 바와 같은 본 발명의 선택적 특징들은 또한 제2 양태에 따른 본 발명의 특징들일 수 있다.

이제 특정 바람직한 실시예들이 단지 예로서 다음과 같은 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1a는 본 발명에 따른 광 마이크로폰 어셈블리의 제1 실시예를 도시한다;
도 1b 및 1c는 광 마이크로폰 어셈블리가 더스트 커버를 포함하는 도 1a의 실시예에 대한 변형들을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 광 마이크로폰 어셈블리의 제2 실시예를 도시한다;
도 3은 본 개시에 따른 광 마이크로폰 어셈블리의 제3 실시예를 도시한다;
도 4는 도 3에 도시된 광 마이크로폰 어셈블리의 사시도를 도시한다;
도 5는 본 개시에 따른 광 마이크로폰 어셈블리의 제4 실시예를 도시한다;
도 6은 본 발명에 따른 광 마이크로폰 어셈블리의 제5 실시예를 도시한다; 그리고
도 7은 도 1a의 실시예에 대한 추가 변형을 도시한다.

도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 마이크로폰 어셈블리(2)를 도시한다. 광 마이크로폰 어셈블리는 MEMS 컴포넌트(4) 및 반도체 칩(6)을 포함하는 다수의 내부 컴포넌트들을 포함한다. MEMS 컴포넌트(4)는 멤브레인(8) 및 광학 요소 지지대(12) 상에 제공된 광학 요소(10)를 포함한다. 이 예에서, 광학 요소는 회절 격자이지만, 다른 광학 요소들, 예를 들어, 회절 렌즈 또는 평면 반사 표면들이 사용될 수 있다.

반도체 칩(6)은 광 검출기(14)를 포함하고, 그 위에 광원(16)을 탑재하고 있으며, 이 광원은 이 예시적인 실시예에서 수직 공진 표면 발광 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser; VCSEL)이다. 광원(16)은 대신 반도체 칩(6)에 집적될 수 있다. VCSEL(16)과 반도체 칩(6) 사이에 연결들(18)이 제공되어 VCSEL에 전력이 공급되고 제어된다. 반도체 칩이 원격 전원 및/또는 컨트롤러에 의해 전력 공급 및/또는 제어될 수 있도록 연결들(20)이 제공된다. 이 예시적인 실시예에서, 단 하나의 광 검출기만 존재하지만, 일반적으로 하나 이상의 광 검출기, 예를 들어 3개 내지 6개 사이의 광 검출기들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 회절 패턴들이 측정되도록 하거나, 회절 패턴의 한 차수 이상이 측정될 수 있도록 다중 광 검출기들이 제공될 수 있다.

광 마이크로폰 어셈블리(2)는 전술한 내부 컴포넌트들을 캡슐화하는 하우징을 가지며, 광 마이크로폰 어셈블리가 마이크로폰 지지대에 장착되는 기판(24), 슈퍼스트레이트(26), 및 슈퍼스트레이트로부터 기판(24)을 분리하는 스페이서(28)를 포함한다. 기판(24), 슈퍼스트레이트(26) 및 스페이서(28)는 비-MEMS 컴포넌트들이며, 함께 음향 공동(30)을 정의한다. 슈퍼스트레이트(26)는 그 안에 형성된 개구(32)를 가지며, 따라서 멤브레인(8)의 제1 면은 개구(32)를 통해 광 마이크로폰 어셈블리의 외부(34)와 유체 연통한다. 공기 채널들(36)은 광학 요소 지지대(12)에 제공되어, 멤브레인(8)의 제2 면이 음향 공동(30)과 유체 연통하도록 한다.

기판에는 솔더 패드들(44)이 제공되어 광 마이크로폰 어셈블리가 상기에 언급된 바와 같이 PCB와 같은 마이크로폰 지지대에 장착되도록 하며, 또한 광 마이크로폰 어셈블리와 PCB 사이의 전기적 연결들을 제공할 수 있도록 한다. 개구(32)가 마이크로폰 지지대에 장착되는 기판(24)에 대해 원위인 하우징의 표면에 제공되는 도 1a에 도시된 배열은 "상단 포트" 구성으로 지칭될 수 있다.

사용 시, 광학 마이크로폰 어셈블리의 외부(34)에서 공기를 통해 전파하는 음파는 개구(32)를 통해 전파되고 멤브레인(8)의 제1 면에 충돌한다. 멤브레인(8)의 제2 면이 마이크로폰의 외부가 아니라 음향 공동(30)과만 유체 연통하기 때문에, 들어오는 음파는 압력차를 일으켜 멤브레인(8)을 진동시킨다. 멤브레인의 진동, 따라서 들어오는 음파는 아래에 설명된 바와 같이 측정된다.

광 마이크로폰이 동작 중일 때, 광원(16)은 광학 요소(10)(이 예에서는 회절 격자임)로 지향되는 복사(38)를 생성한다. 회절 격자에 충돌하는 복사 중, 제1 부분은 회절 격자를 통과(40)하여 회절된다. 이 회절된 복사는 그런 다음 회절 격자를 통해 광 검출기(14) 상으로 멤브레인(8)에 의해 반사된다. 제2 부분(42)은 광 검출기(14) 상의 회절 격자에 의해 반사된다. 제2 부분(42)은 제1 부분(40)과 간섭하여 간섭 패턴을 형성하고, 결과적으로 광 검출기(14)에서 검출된 광의 강도는 간섭 패턴, 및 그에 따른 광학 요소(10)와 멤브레인(8) 사이의 거리에 따라 달라진다. 검출기(14)에서의 광의 강도가 광학 요소(10)와 멤브레인(8) 사이의 거리에 따라 달라지기 때문에, 멤브레인(8)의 위치(및 그에 따른 이동)는 검출된 강도로부터 추론될 수 있다.

이 예에서, 광 마이크로폰 어셈블리에는 1차 회절 피크를 수신하도록 배치된 하나의 검출기만 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 검출기는 다른 회절 피크, 예를 들어, 더 높은 차수의 회절 피크를 수신하도록 위치될 수 있다. 다수의 검출기들은 둘 이상의 피크, 예를 들어 0차 및 1차 회절 차수를 검출하는 데 사용될 수 있다.

상기에 설명된 바와 같이 측정된 멤브레인(8)의 이동은 마이크로폰에 충돌하는 음파의 압력 진폭에 대응하는데, 이는 음파가 멤브레인에 진폭에 상응하는 힘을 가하여 멤브레인이 편향되게 하기 때문이다. 그러나, 본 출원인은 멤브레인이 프론트 볼륨 음향 공동 내에 배치되는 종래 기술의 광 마이크로폰 어셈블리에서, 광 마이크로폰 어셈블리에 도달하는 들어오는 음파의 음향 파형이 프론트 볼륨 음향 공동의 존재에 의해, 특히 더 높은 주파수에서 좁은 음향 포트의 제한된 공기 흐름에 의해 영향을 받는다는 점을 인식했다.

그에 반해, 도 1a로부터, 이 실시예에서, MEMS 컴포넌트(4)는 (개구를 통해 어셈블리 외부로부터 접근 가능한 공동 내에 위치되기보다는) 개구(32)를 닫도록 위치되며, 개구는 멤브레인 직경만큼 큰 직경을 갖는다는 것을 알 수 있다. 결과적으로, 실질적으로 폐쇄된 프론트 볼륨이 없고, 멤브레인으로의 공기 흐름은 좁은 개구에 의해 제한되지 않는다. 출원인은 이러한 것이 상당히 개선된 주파수 응답으로 이어진다는 것을 발견했다. 종래 기술의 광 마이크로폰 어셈블리에서, 인간의 가청 범위(예를 들어, 15kHz 내지 20kHz 범위)의 높은 주파수에서 주파수 응답에 상당한 아티팩트들(예를 들어, 피크들)이 존재한다. 그에 반해, 본 발명의 실시예들에서, 실질적으로 평탄한 주파수 응답은 20Hz 내지 20kHz 범위에서 얻어질 수 있다.

또한, 개구(32)는 광 마이크로폰 어셈블리(2)의 외부 근처의(즉, 멤브레인에서 가장 먼) 직경이 광 마이크로폰 어셈블리(2)의 내부 근처의(즉, 멤브레인에 가장 가까운) 직경보다 더 크도록, 플레어 형태를 가진다는 것을 알 수 있다. 본 출원인은 이러한 것이 개구(32)로의 공기 흐름의 제한을 추가로 감소시키기 때문에, 주파수 응답의 추가 개선을 제공한다는 것을 발견했다.

이는 또한 도 1a로부터, MEMS 컴포넌트(4)와 반도체 칩(6)이 하우징 내부에 별도로 장착되어 있음을 알 수 있다. MEMS 컴포넌트(4)는 슈퍼스트레이트(26) 상에 장착되는 반면, 반도체 칩(6)은 기판(24) 상에 장착된다. 출원인은 이러한 것이 특히 광 검출기(14)에서 적절한 간섭 패턴을 생성하기 위해 MEMS 컴포넌트의 멤브레인(8) 및 광학 요소(10)를 광원(16) 및 광 검출기(14)와 정렬하는 것이 더 쉽기 때문에, 광 마이크로폰 어셈블리(2)의 제조 용이성에 있어서 상당한 개선을 제공한다는 것을 발견하였다. 본 개시로부터, MEMS 컴포넌트를 제조하기 위해 사용되는 미세 가공 기술의 일부로서 광학 컴포넌트(10) 및 멤브레인(8)을 광원(16) 및 광 검출기(14)와 정렬할 필요가 없다는 것이 이해될 것이다. 대신에, 이 정렬은 정렬하기 더 쉬운 비-MEMS 기판(24), 슈퍼스트레이트(26) 및 스페이서(28)의 위치에 따라 달라진다.

도 1b는 개구(32) 위에 제공된 더스트 커버(45)를 갖는 도 1a의 실시예를 도시한다. 더스트 커버(45)는 이를 테면, 홀들을 포함하는 다공성 시트를 포함한다. 홀들의 총 면적은 더스트 커버(45) 면적의 적어도 50%이며, 이는 더스트 커버(45)가 광 마이크로폰 어셈블리(2)의 음향 특성들에 크게 영향을 미치지 않으며, 특히 개구(32)의 음향 특성들에 크게 영향을 미치지 않음을 의미한다. 따라서, 더스트 커버(45)는 실질적으로 음향학적으로 투명한 것으로 설명될 수 있다.

더스트 커버(45)는 광 마이크로폰 어셈블리(2) 외부의 물체들에 의해 멤브레인(8)과 우발적인 물리적 접촉을 방지하는 데 도움이 되며, 또한 개구(32)를 통해 광 마이크로폰 어셈블리(2) 안팎으로 광이 누출되는 것을 줄이는 데 도움이 된다.

도 1b에서, 더스트 커버(45)는 광 마이크로폰 어셈블리(2)의 외부와 마주하는 개구(32)의 면에 있다. 도 1c는 광 마이크로폰 어셈블리(2)가 도 1b의 더스트 커버(45)와 동일한 물리적 및 음향적 특성들을 갖는 더스트 커버(45')를 포함하는, 이 실시예에 대한 추가 변형을 도시한다. 그러나, 도 1c에서, 더스트 커버(45')는 멤브레인(8)과 마주하는 개구(32)의 면에 배치된다. 더스트 커버는 아래에 설명된 다른 실시예들에서 선택적으로 제공될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 마이크로폰 어셈블리(46)를 도시한다. 광 마이크로폰 어셈블리(46)는 MEMS 컴포넌트(48) 및 반도체 칩(50)을 포함한다. MEMS 컴포넌트(48) 및 반도체 칩(50)은 각각 제1 실시예의 MEMS 컴포넌트(4) 및 반도체 칩(6)과 동일한 구조 및 기능을 갖는다.

이 실시예에서, 광 마이크로폰 어셈블리(46)는 마이크로폰 지지대(예를 들어, PCB)에 장착하기 위한 솔더 패드들(60)을 갖는 기판(52), 슈퍼스트레이트(54), 및 스페이서(56)를 포함한다. 그러나, 제1 실시예와 달리, 본 실시예에서는, 개구(58)는 슈퍼스트레이트(54)가 아니라 기판(52)에 제공된다. 개구를 둘러싸는 솔더 링(61)은 마이크로폰 지지대에 대한 개구의 주변을 밀봉하기 위해 기판 상에 제공된다. MEMS 컴포넌트(48)는 개구(58)를 닫도록 기판(52)에 밀봉된다. 반도체 칩(50)은 MEMS 컴포넌트와 마주하는 슈퍼스트레이트 상에 실장되고, 이에 정렬되어 제1 실시예를 참조하여 상기에 설명된 바와 동일한 방식으로 멤브레인 진동에 대응하는 간섭 패턴을 생성한다.

개구(58)는 MEMS 컴포넌트(48)의 멤브레인(59)의 직경과 동일한 내경을 갖는 플레이 형태를 가지며, MEMS 컴포넌트(48)는 개구(58)를 닫도록 기판(52) 상에 장착됨을 알 수 있다. 따라서, 광 마이크로폰 어셈블리(46)는 프론트 볼륨 음향 공동을 갖지 않으며, 마이크로폰 외부로부터 멤브레인(59)으로의 공기 흐름은 개구(58)에 의해 실질적으로 제한되지 않는다. 이는 앞서 논의된 바와 같이, 광 마이크로폰의 개선된 주파수 응답을 유리하게 제공한다.

개구가 마이크로폰 지지대에 장착하기 위해 기판에 근접한 하우징의 표면에 제공되는, 도 2에 도시된 배열은 "하단 포트" 구성으로 지칭될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 마이크로폰 어셈블리(62)를 도시한다. 광 마이크로폰 어셈블리(62)는 MEMS 컴포넌트(64) 및 반도체 칩(66)을 포함한다. MEMS 컴포넌트(64) 및 반도체 칩(66)은 도 1 및 도 2를 참조하여 상기에 설명된 MEMS 컴포넌트들 및 반도체 칩들과 동일한 구조 및 기능을 갖는다.

어셈블리의 외부 하우징은 주변 벽(74)에 의해 둘러싸인 리세스(72)를 정의하는 기판(70) 및 인클로저(76)를 포함한다. 반도체 칩(66)은 기판의 리세스(72)에 탑재된다. MEMS 컴포넌트(64)는 리세스(72)에 걸쳐 있도록 주변 벽(74)의 상단에 장착된다. MEMS 컴포넌트(64)의 장착은 도 4에 도시된 광 마이크로폰 어셈블리(62)의 3차원 표현에서 더 명확하게 볼 수 있다. 도 4로부터, MEMS 컴포넌트가 기판(70)의 상단에 배치될 때, 주변 벽(74)의 상단에 안착되도록, 기판(70)의 리세스(72)보다 약간 더 큰 폭을 가져, 리세스(72)에서 반도체 칩(66)으로부터 이격되고 위의 주변 벽(74)에 의해 지지되도록 한다는 것을 알 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 인클로저(76)는 개구(78)가 그 내부에 형성된다. 인클로저는 인클로저(76)와 리세스된 기판(70)이 함께 음향 공동(80)을 형성하도록 주변 벽(74)에 장착된다. 개구(78)는 그가 MEMS 컴포넌트(64) 위에 있도록 위치된다. 개구의 에지들(82)은 무응력 접착제(84)를 사용하여 MEMS 컴포넌트(64)에 밀봉된다. 이는 마이크로폰의 외부로부터 음향 공동(80)을 밀봉하여 광 마이크로폰 어셈블리(62)에 도달하는 음파가 MEMS 컴포넌트(64)의 멤브레인(86)의 한 면, 즉 개구(78)와 마주하는 면에만 지장을 주고, 음향 공동(80)과 마주하는 멤브레인(86)의 면에는 지장을 주지 않도록 한다.

개구(78)는 멤브레인(86)의 직경과 동일한 직경을 가지며, MEMS 컴포넌트(64)는 개구(78)를 닫도록 인클로저(76)에 밀봉된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 광 마이크로폰 어셈블리(62)는 프론트 볼륨 음향 공동을 갖지 않으며, 마이크로폰 외부로부터 멤브레인(86)으로의 공기 흐름은 개구(78)에 의해 실질적으로 제한되지 않는다. 이는 앞서 논의된 바와 같이, 광 마이크로폰의 개선된 주파수 응답을 유리하게 제공한다.

이 예에서, 개구(78)는 플레어 형태로 제공되지 않지만, 플레이형 개구는 본 실시예 및 다른 실시예에 대한 변형들로 제공될 수 있다.

이전 실시예들과 마찬가지로, 광 마이크로폰 어셈블리(62)에는 기판 상에 솔더 패드들(87)이 제공되어 광 마이크로폰 어셈블리가 PCB와 같은 마이크로폰 지지대에 장착될 수 있도록 한다. 제1 실시예에서와 같이, 마이크로폰 지지대에 부착하기 위해 기판에 대해 원위인 하우징의 표면에 개구가 제공되는, 도 3에 도시된 배열은 "상단 포트" 구성이다

도 5는 도 3 및 4의 실시예에 대한 변형인 광 마이크로폰 어셈블리(88)를 도시한다. 광 마이크로폰 어셈블리(88)는 MEMS 컴포넌트(90) 및 반도체 칩(92)을 포함한다. MEMS 컴포넌트(90) 및 반도체 칩(92)은 각각 도 3 및 4의 실시예의 MEMS 컴포넌트(64) 및 반도체 칩(66)과 동일한 구조 및 기능을 갖는다.

도 5의 실시예는 기판(94) 및 인클로저(96)를 포함하는, 도 3 및 4의 실시예와 유사한 특징들을 포함한다. 그러나, 이 실시예는 기판(94)이 주변 벽 대신, 리세스(100)를 정의하는 내부 벽(98)을 포함한다는 점에서 도 3 및 도 4의 실시예와 다르다. MEMS 컴포넌트(90)는 리세스(10)에 걸쳐 있도록 주변 벽(98)의 상단에 장착된다.

인클로저(96)는 인클로저(96)와 기판(94)이 함께 음향 공동(102)을 정의하도록 기판(94) 상에 장착된다. 인클로저(96)는 개구(104)가 그 내부에 형성되며, 개구(104)는 그것이 MEMS 컴포넌트(90) 위에 있도록 위치된다. 개구의 에지들(106)은 무응력 접착제(108)를 사용하여 MEMS 컴포넌트(90)에 밀봉된다. 도 3을 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로, 이는 마이크로폰의 외부로부터 음향 공동(102)을 밀봉하여 광 마이크로폰 어셈블리(88)에 도달하는 음파가 MEMS 컴포넌트(90)의 멤브레인(110)의 한 면, 즉 개구(104)와 마주하는 면에만 지장을 주고, 음향 공동(102)과 마주하는 멤브레인(110)의 면에는 지장을 주지 않도록 한다.

개구(104)는 멤브레인(110)의 직경과 동일한 직경을 가지며, MEMS 컴포넌트(90)는 개구(104)를 닫도록 인클로저(96)에 밀봉된다. 따라서, 광 마이크로폰 어셈블리(88)는 프론트 볼륨 음향 공동을 갖지 않으며, 마이크로폰 외부로부터 멤브레인(110)으로의 공기 흐름은 개구(104)에 의해 실질적으로 제한되지 않는다. 이는 앞서 논의된 바와 같이, 광 마이크로폰의 개선된 주파수 응답을 유리하게 제공한다.

이전 실시예들과 마찬가지로, 광 마이크로폰 어셈블리(88)에는 기판 상에 솔더 패드들(112)이 제공되어 광 마이크로폰 어셈블리가 PCB와 같은 마이크로폰 지지대에 장착될 수 있도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 하단부 광 마이크로폰 어셈블리(114)의 제5 실시예를 도시한다. 광 마이크로폰 어셈블리는 MEMS 컴포넌트(116) 및 반도체 칩(118)을 포함하며, 이들은 상기 실시예들에서 설명된 MEMS 컴포넌트들 및 반도체 칩들과 동등한 구조 및 기능을 갖는다. 도 3 및 5의 실시예와 마찬가지로, 광 마이크로폰 어셈블리(114)는 PCB 및 인클로저(122)와 같은 마이크로폰 지지대에 장착하기 위한 솔더 패드들(132)을 갖는 기판(120)을 포함한다. 기판(120)은 주변 벽(126)에 의해 둘러싸인 리세스(124)를 정의한다. 개구(128)는 기판(120)의 하단에 형성된다.

MEMS 컴포넌트(120)는 개구(128)를 닫도록 리세스(124) 내에 장착된다. 반도체 칩(118)은 리세스(124)에 걸쳐 있도록 주변 벽(126) 상에 장착된다. 반도체 칩은 MEMS 컴포넌트(116)와 마주하고 그와 정렬되어 MEMS 컴포넌트(116)와 반도체 칩(118)이 함께 이전 실시예들을 참조하여 설명된 것과 동일한 방식으로 광 마이크로폰으로서 기능하도록 한다. 인클로저(114)는 음향 공동(130)을 형성하기 위해 주변 벽의 상부에 장착된다.

개구(128)는 제1 및 제2 실시예들의 개구들(32, 58)과 같이, 플레어 형태를 가지며, 이는 상기에 설명된 바와 같이, 광 마이크로폰의 주파수 응답을 향상시킨다.

도 7은 도 1a의 실시예에 대한 변형을 도시하며, 여기서 대응하는 특징들은 유사한 번호들로 표기된다. 이 실시예에서, 반도체 칩(136) 외에 ASIC 칩(134)이 제공된다. 연결들(138, 140)은 반도체 칩(136)과 ASIC 칩(134) 사이에 제공되어 ASIC 칩(134)에 의한 광 검출기(14) 및 광원(16)의 제어를 허용하고, ASIC 칩(134)과 기판(24) 사이에 제공되어 오프-칩 컴포넌트들, 예를 들어, 전원으로의 연결을 허용한다. ASIC 칩(134) 위에 불투명 "글로브탑" 커버링(142)이 제공된다. 별도의 ASIC 칩은 마찬가지로 다른 실시예들, 예를 들어, 상기에 설명된 다른 실시예들에 대한 변형들에 제공될 수 있다.

상기 설명된 실시예들은 단지 예들일 뿐이며, 청구범위의 범위 내에서 다른 실시예들 및 변형들이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (14)

1. 광 마이크로폰 어셈블리에 있어서,
   간섭계 배열을 포함하는 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 컴포넌트로서, 상기 간섭계 배열은 멤브레인 및 상기 멤브레인으로부터 이격된 적어도 하나의 광학 요소를 포함하는, 상기 MEMS 컴포넌트;
   적어도 하나의 광 검출기를 포함하는 반도체 칩;
   상기 반도체 칩에 실장되거나 집적된 광원;
   비-MEMS 지지 구조; 및
   상기 비-MEMS 지지 구조의 적어도 일부를 포함하는 외부 하우징으로서, 상기 외부 하우징은 개구를 정의하는, 상기 외부 하우징을 포함하며,
   상기 MEMS 컴포넌트는 상기 비-MEMS 지지 구조 상에 실장되고, 상기 MEMS 컴포넌트가 상기 개구를 닫도록 상기 외부 하우징에 밀봉되고, 상기 개구와 상기 광 마이크로폰 어셈블리의 외부와 유체 연통하는 상기 멤브레인의 측면과의 사이에 음향 공동을 생성하지 않고;
   상기 반도체 칩은 상기 MEMS 컴포넌트가 상기 멤브레인의 반사 표면에 수직인 방향으로 상기 반도체 칩에 대해 변위되도록 상기 MEMS 컴포넌트와 이격 관계로 상기 비-MEMS 지지 구조 상에 상기 MEMS 컴포넌트와 별도로 실장되고;
   상기 광원은 광의 제1 부분이 상기 간섭계 배열을 통해 제1 광학 경로를 따라 전파하고 상기 광의 제2 부분이 상기 간섭계 배열을 통해 제2의 상이한 광학 경로를 따라 전파하도록 상기 간섭계 배열에 상기 광을 제공하도록 배열되어 상기 제1 및 제2 부분들 중 적어도 하나가 상기 멤브레인의 상기 반사 표면에 의해 반사되어, 상기 멤브레인과 상기 광학 요소 사이의 거리에 따라 달라지는 상기 제1 및 제2 광학 경로들 사이의 광학 경로 차이를 발생시키도록 하고;
   상기 적어도 하나의 광 검출기는 상기 광학 경로 차이에 따라 달라지는 광의 상기 제1 및 제2 부분들에 의해 생성된 간섭 패턴의 적어도 일부를 검출하도록 배열되는, 광 마이크로폰 어셈블리.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 개구는 적어도 상기 멤브레인의 폭 또는 직경만큼 큰 폭 또는 직경을 갖는, 광 마이크로폰 어셈블리.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 개구의 폭 또는 직경은 적어도 500㎛인, 광 마이크로폰 어셈블리.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 개구는 상기 개구가 상기 광 마이크로폰 어셈블리의 내부에 인접한 내부 폭 또는 직경을 갖고 상기 광 마이크로폰 어셈블리의 외부에 인접한 외부 폭 또는 직경을 갖도록 플레어링되며, 상기 외부 폭 또는 직경은 상기 내부 폭 또는 직경보다 큰, 광 마이크로폰 어셈블리.
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 멤브레인의 상기 반사 표면에 수직인 상기 방향으로 상기 반도체 칩에 대한 상기 MEMS 컴포넌트의 상기 변위는 적어도 250㎛인, 광 마이크로폰 어셈블리.
6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 비-MEMS 지지 구조는,
   기판;
   상기 개구가 그 내부에 형성된 슈퍼스트레이트; 및
   상기 기판과 상기 슈퍼스트레이트를 분리하는 스페이서를 포함하며,
   상기 MEMS 컴포넌트는 상기 개구를 닫기 위해 상기 슈퍼스트레이트 상에 실장되고, 상기 반도체 칩은 상기 MEMS 컴포넌트와 마주하는 기판 상에 실장되는, 광 마이크로폰 어셈블리.
7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 비-MEMS 지지 구조는,
   상기 개구가 그 내부에 형성된 기판;
   슈퍼스트레이트; 및
   상기 기판과 상기 슈퍼스트레이트를 분리하는 스페이서를 포함하며,
   상기 MEMS 컴포넌트는 상기 개구를 닫기 위해 상기 기판 상에 실장되고, 상기 반도체 칩은 상기 MEMS 컴포넌트와 마주하는 상기 슈퍼스트레이트 상에 실장되는, 광 마이크로폰 어셈블리.
8. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 비-MEMS 지지 구조는 벽으로 둘러싸인 리세스를 정의하는 기판을 포함하고;
   상기 반도체 칩은 상기 리세스에 실장되고 상기 MEMS 컴포넌트는 상기 리세스의 적어도 일부에 걸쳐 있도록 상기 벽의 상단에 장착되고;
   상기 광 마이크로폰 어셈블리는 인클로저와 상기 기판이 함께 음향 공동을 정의하도록 상기 벽의 상단에 장착된 상기 인클로저를 더 포함하고;
   상기 개구는 상기 인클로저에 형성되고 상기 MEMS 컴포넌트는 상기 MEMS 컴포넌트가 상기 개구를 닫도록 상기 인클로저에 밀봉되는, 광 마이크로폰 어셈블리.
9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 비-MEMS 지지 구조는 벽으로 둘러싸인 리세스를 정의하는 기판을 포함하고;
   상기 개구는 상기 기판에 형성되고 상기 MEMS 컴포넌트는 상기 개구를 닫도록 상기 리세스에 실장되고;
   상기 반도체 칩은 상기 리세스의 적어도 일부에 걸쳐지도록 상기 벽의 상단에 장착되고;
   상기 광 마이크로폰 어셈블리는 인클로저와 상기 기판이 함께 음향 공동을 정의하도록 상기 기판에 또는 상기 벽의 상단에 장착된 상기 인클로저를 더 포함하는, 광 마이크로폰 어셈블리.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 기판은 상기 벽이 상기 기판의 일체로 형성된 부분이 되도록 단일 피스로 형성되는, 광 마이크로폰 어셈블리.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 기판은 베이스 피스 및 상기 베이스 피스 상에 실장된 스페이서로 형성되어, 상기 스페이서가 상기 벽을 정의하는, 광 마이크로폰 어셈블리.
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 반도체 칩은 범프 본딩에 의해 상기 벽의 상단에 장착되는, 광 마이크로폰 어셈블리.
13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 개구에는 더스트 커버가 제공되는, 광 마이크로폰 어셈블리.
14. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 반도체와 함께 상기 MEMS 컴포넌트는 광 마이크로폰을 정의하고, 상기 광 마이크로폰 어셈블리는 상기 비-MEMS 지지 구조 상에 하나 이상의 추가 광 마이크로폰들을 포함하는, 광 마이크로폰 어셈블리.