麦克风设备的制作方法

1.本发明涉及一种麦克风设备，更详细地说涉及包括mems换能器(transducer)的mems麦克风设备。


背景技术：

2.近来，移动电话、智能手机等移动通讯终端，或者平板电脑、mp3播放器、tws(true wireless stereo)耳塞式耳机(earbud)等电子设备在更加小型化。因此，电子设备的配件也随之越来越小型化。因此，可以解决配件的物理限制的微机电系统(micro electro mechanical system:mems)技术的研发正在进行当中。
3.微机电系统技术，利用一种应用了集成电路技术的微加工(micro machining)技术，应用到制作微单位的超小型传感器、驱动器(actuator)或电子机械性结构体。适用这样的微机电系统技术的微机电系统麦克风不仅能够实现微型元件，还能够在一个晶片上制作多个微机电系统麦克风，因此能够大量生产。
4.这种关于微机电系统麦克风的技术已被不同地公开。例如，大韩民国公开专利第10-2007-0053763号(公开日2007年5月25日)的“硅电容麦克风及其制作方法”，大韩民国公开专利第10-2007-0078391号(公开日2007年7月31日)的“小型麦克风用弹性聚合物防护件”，大韩民国公开专利第10-0971293号(公告日2010年7月13日)的“麦克风”等。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题
6.本发明要解决的问题是，根据制作出来的麦克风设备的特性对应的调整阻抗，从而提高麦克风设备的性能。
7.解决问题的手段
8.为了解决所述问题的根据本发明的一个特征的麦克风设备，包括：基板；盖板部，所述盖板部位于所述基板上而形成内部空间；声孔，所述声孔位于所述基板和所述盖板部中的任一个上；换能器，所述换能器位于所述内部空间内的所述基板和所述盖板部中的任一个上；信号处理模块，所述信号处理模块位于所述基板和所述盖板部中的任一个上，并与所述换能器连接；及输入输出焊盘，所述输入输出焊盘位于所述基板，所述输入输出焊盘包括：电源焊盘，所述电源焊盘输入有驱动电源；输出焊盘，所述输出焊盘输出从所述麦克风设备生成的信号；接地焊盘；及阻抗调整焊盘，所述阻抗调整焊盘输入有用于调整阻抗的阻抗调整信号并与所述信号处理模块连接，将输入的所述阻抗调整信号传送到所述信号处理模块而使得所述信号处理模块调整针对所述换能器和所述信号处理模块连接的阻抗值。
9.所述信号处理模块可以包括：处理部，所述处理部处理从所述换能器输入的信号；及阻抗选择部，所述阻抗选择部连接在所述处理部和所述换能器之间，并选择与所述阻抗调整信号对应的阻抗值。
10.所述输入输出焊盘还可以包括：虚设焊盘，所述虚设焊盘位于与所述阻抗调整焊
盘对称的位置而调节所述基板的水平平衡。
11.所述阻抗调整焊盘在所述阻抗值调整完成后可以连接到所述接地焊盘。
12.所述信号处理模块还可以包括开关部，所述开关部一侧与所述阻抗调整焊盘连接，另一侧与所述接地焊盘连接。
13.所述开关部能够根据从外部施加的控制信号来连接所述阻抗调整焊盘和所述接地焊盘。
14.所述开关部能够根据从所述处理部施加的控制信号来连接所述阻抗调整焊盘和所述接地焊盘。
15.所述声孔可以位于所述基板，所述换能器和所述信号处理模块可以位于所述基板。
16.所述声孔可以位于所述盖板部。
17.所述换能器和所述信号处理模块可以位于所述基板。
18.所述盖板部可以包括：上部盖板，所述上部盖板位于所述基板之上且具备所述声孔；及侧面盖板，所述侧面盖板位于所述基板和所述上部盖板之间而隔离所述基板和所述盖板。
19.所述换能器和所述信号处理模块可以位于所述上部盖板。
20.所述侧面盖板的内部可以包括通孔，所述阻抗调整焊盘和所述信号处理模块可以通过所述通孔相互电连接。
21.发明的效果
22.根据这样的特征，完成麦克风设备的组装作业而完成麦克风设备的制作后，根据通过阻抗调整焊盘而从外部施加的调整信号，进行适合麦克风设备的阻抗匹配(impedance matching)，从而优化信噪比(snr,signal-to-noise ratio)和灵敏度。
23.由此，提高麦克风设备的性能，提升使用者的满意度。
附图说明
24.图1是根据本发明的一实施例的麦克风设备的概略剖面图。
25.图2是示出位于图1所示的麦克风设备的基板后面的焊盘的排列状态的一例的图。
26.图3是示出根据本发明的一实施例的麦克风设备的信号处理模块结构的概略方框图。
27.图4是根据本发明的其他实施例的麦克风设备的概略剖面图。
28.图5是示出位于图4所示的麦克风设备的基板后面的焊盘的排列状态的一例的图。
29.图6是根据本发明的另一个实施例的麦克风设备的概略剖面图。
具体实施方式
30.以下，参照附图详细说明本发明的实施例。以下，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。在对本发明进行说明的过程中，如果认为对相应领域中已公知的技术或者特征附加具体的说明将混淆本发明的技术思想，则在详细的说明中省去其一部分。并且，本说明书中使用的术语是为了适当地表现本发明的实施例而使用的术语，其可以根据相应领域的相关人员或者惯例等而改变。因此，对于本术语的定义应当基于本说明书的整体范围的
内容而给出。
31.本技术中使用的专业用语只是用于涉及特定实施例，而不是限定本发明。本技术中使用的单数形态的文句包括复数形态，除非其在文中具有明确相反的含义。说明书中使用的“包括”的含义具体化特定特性、领域、定数、阶段、动作、因素及/或成分，且并非排除其他特定特性、领域、定数、阶段、动作、因素、成分及/或群体的存在或附加。
32.以下，参照附图说明根据本发明的实施例的麦克风设备。
33.首先，参考图1至图3，说明根据本发明的一实施例的麦克风设备1。
34.如图1至图3所示，本例的麦克风设备1可以具备具有声孔h100的基板100、换能器200、信号处理模块300及盖板部400。
35.基板100是构成本例的麦克风设备1的下部的构成因素，可以以板(plate)形态形成。
36.本例中，基板100可以以印刷电路基板(pcb：printed circuit board)形成。具体的，基板100具体可以以硬质印刷电路基板、半导体基板、陶瓷基板等形成。
37.而且，基板100可以是单层印刷电路基板，也可以是多层印刷电路基板，即可以是黏贴多个将环氧树脂等耐热绝缘板上的铜箔以光蚀刻方式配线的印刷电路板而具备三层以上的配线面的基板。
38.这种基板100的相关面可以安装如图1所示的换能器200和信号处理模块300等电气电子元件。此时，换能器200和信号处理模块300可以位于通过安装在基板100上的盖板部400而形成的内部空间s400内。
39.因此，基板100的上面、下面及内部中的至少一个可以印刷有信号线l11和焊盘(pad)(p11-p15,p21)而用于与安装在基板100的信号处理模块300等电气电子元件电连接。
40.在本发明中，其中信号线l11可以提供用于传送信号的传送路径，焊盘p11-p15,p21可以起到用于输入或输出信号的输入输出焊盘的作用。
41.例如，如图2所示，基板100的后面可以具备输入有驱动电源的电源焊盘p11，将麦克风设备1生成的信号(例如声频信号)输出到外部的输出焊盘p12，接地焊盘p13，输入有用于匹配麦克风设备1的阻抗的阻抗调整信号的阻抗调整焊盘p14，以及虚设焊盘(dummy pad)p15。
42.而且，基板100的前面可以具备用于与电气电子元件的各个端子电连接及物理连接的多个焊盘p21。这些焊盘p21也可以利用于输入或输出信号，输入驱动电源和接地电源。
43.这样的焊盘p11-p15可以与位于基板100的该信号线连接而进行与相应的电气电子元件的电连接。
44.例如，位于基板100后面的焊盘p11-p15可以通过位于基板100内部及前面中至少一个的信号线l11而与位于基板100前面的焊盘p21连接，且位于基板100前面的焊盘p21和该电气电子元件可以通过焊线(bonding wire))或焊锡b11等而电连接及物理连接。
45.根据这样的方式，参照图1，阻抗调整焊盘p14可以与位于基板100内部的信号线l11连接，该信号线l11可以与位于基板100上面的焊盘p21连接。而且，位于基板100上面的焊盘p21可以通过焊锡b11而与信号处理模块300的相应端子物理连接。
46.最终，阻抗调整焊盘p14与信号处理模块300的相应端子电连接，从而能够通过阻抗调整焊盘p14接收从外部输入的阻抗调整信号并传送给信号处理模块300。
47.由此，信号处理模块300能够调整针对换能器200和信号处理模块300的连接的阻抗值，例如，能够调整电连接的换能器200(例如，生成关于音响的信号的换能器200的部分)与信号处理模块300的输出端子之间的阻抗值。
48.如图2所示，这些焊盘p11-p15中，接地焊盘p13可以以围绕声孔h100的方式位于声孔h100周边，剩下的焊盘p11、p12、p14及p15可以以相互对称的方式位于基板100后面边缘，从而调节基板100的水平平衡。
49.这样的接地焊盘p13可以接收从外部施加的接地电源。
50.基板100的输入输出焊盘中的虚设焊盘p15可以是用于这样的基板100的水平平衡的焊盘。
51.因此，与只能具备焊盘p11-13的比较例的麦克风设备的基板相比，本例的基板100a增设有额外附加的阻抗调整焊盘p14，该虚设焊盘p15可以位于与阻抗调整焊盘p14对称的基板100的位置，由此，能够通过虚设焊盘p15消除增设的阻抗调整焊盘p14带来的水平不平衡。
52.在本例中，这样的虚设焊盘p15可以与位于基板100的接地线或接地焊盘p13连接而能够维持接地电源状态。
53.阻抗调整焊盘p14在利用阻抗选择部302制作的麦克风设备1完成适当的阻抗匹配作业后，与接地电源连接。
54.为此，阻抗调整焊盘p14可以与虚设焊盘p15连接，其中所述虚设焊盘p15可以与接地电源连接。
55.如此，阻抗调整焊盘p14和虚设焊盘p15与接地电源连接而被遮蔽，因此即使emi(electro magnetic interference)杂音等通过阻抗调整焊盘p14和虚设焊盘p15从外部流入麦克风设备1内也不会对麦克风设备1的信噪比产生坏影响。
56.输入到阻抗调整焊盘p14的阻抗调整信号可以是为了调整麦克风设备1的阻抗值而实现阻抗匹配的从外部施加的信号。
57.因此，阻抗调整信号输入到信号处理模块300后，信号处理模块300可以利用输入的阻抗调整信号的状态，从具有不同值的多个阻抗中选择一个阻抗。
58.如此，能够调整从外部输入的阻抗调整信号的状态而选择想要的大小的阻抗，因此能够实现符合麦克风设备1的特性的适当的阻抗匹配。
59.以下对这样的信号处理模块300进行更详细的说明。
60.声孔h100是完全贯通基板100的相关部分的贯通孔。
61.这样的声孔h100是能够使声音从基板100外部流入的孔，通过该声孔h100流入的声音可以传送到换能器200。
62.换能器200位于与声孔h100面对的位置并覆盖声孔h100。
63.因此，换能器200作为将通过声孔h100流入的声音变换为对应的电信号并输出到信号处理模块300的元件，可以是mems换能器。
64.如此，换能器200可以根据向自己传送声音的声孔h100的形成位置来决定在基板100中的安装位置。
65.换能器200内部可以具备有震动膜(membrane)，在外部发生的声压震动换能器200的震动膜时，可以由该震动产生电信号。通过这样的过程，换能器200将输入的声音变换为
相关电信号之后，可以通过相关端子(或相关焊盘)p31和焊线220等信号传送媒介输出到信号处理模块200。
66.在本例中，换能器200可以利用表面贴装技术(smt)或球栅阵列封装(bga)等安装技术而安装在基板100上。
67.信号处理模块300可以处理从换能器200施加的电信号，并可以根据通过阻抗调整焊盘p14输入的阻抗调整信号的状态来改变阻抗的大小。
68.这样的信号处理模块300可以是特定用途集成电路(asic,application specific integrated circuit)。
69.信号处理模块300作为一例，如图3所示，可以具备处理部301、阻抗选择部302及开关部303。
70.处理部301控制信号处理模块300的作业，可以是处理器(processor)。
71.这样的处理部301的各端可以分别与输出焊盘p14和阻抗调整焊盘p14连接，且可以处理从换能器200输入的信号。
72.阻抗选择部302可以在处理部301和换能器200之间连接，由此，一侧可以与处理部301连接，另一侧可以与换能器200连接。
73.为此，阻抗选择部302可以通过位于基板100的焊盘p21和位于换能器200的端子(或焊盘)p31与换能器200连接。
74.阻抗选择部302可以选择与施加到阻抗调整焊盘p14的阻抗调整信号相符的阻抗值。
75.为此，阻抗选择部302可以具备根据从处理部301施加的控制信号而电阻值变化的可变电阻。可以通过根据这样的阻抗选择部302的选择作业而决定的电阻值，决定换能器200和信号处理模块300之间的阻抗值。
76.开关部303的一侧可以与阻抗调整焊盘p14连接，另一侧可以与接地焊盘p13电连接。此时，开关部303根据从外部施加的控制信号或手动作业而运行，从而将分别连接于不同端子的阻抗调整焊盘p14和接地焊盘p13电连接，以使得阻抗调整焊盘p14与接地电源连接。
77.此时，控制信号可以通过位于基板100的除焊盘p11-p15之外的其他输入焊盘来输入到外部或从处理部301输入。此时，输入有控制信号的开关部303的控制端子可以与相应的输入焊盘或处理部301的相应端子连接。
78.作为备选的例，开关部303的一侧可以与阻抗调整焊盘p14连接，另一侧可以与虚设焊盘p15连接，也可以额外地与处理部301连接。此时，作为一例，开关部303可以是继电器开关(relay switch)，维持隔绝状态的阻抗调整焊盘p14和虚设焊盘p15可以根据从处理部301施加的信号状态相互连接。例如，开关部303处于初始状态，即非作业状态时，可以维持关闭状态，此时，阻抗调整焊盘p14与虚设焊盘p15隔绝而将从阻抗调整焊盘p14施加的阻抗调整信号正常传送到处理部301。
79.相反地，开关部303根据处理部301的控制作业时，可以维持开启状态，通过这种开关部303的开启作业，阻抗调整焊盘p14可以与虚设焊盘p15连接而维持接地状态。
80.如此地，阻抗调整焊盘p14和虚设焊盘p15可以通过开关部303的运行而相互连接。
81.根据这种结构，处理部301在通过阻抗调整焊盘p14输入阻抗调整信号后，利用保
存在存储器(未图示)等的数据，将对应于输入的阻抗调整信号的值的状态的控制信号输出到阻抗选择部302。此时，处理部301可以将开关部303控制为未启动状态，从而使通过阻抗调整焊盘p14可以正常输入阻抗调整信号。
82.因此，阻抗选择部302如上文所述，可以根据输入的控制信号的状态选择相应电阻值，从而调整针对换能器200和信号处理模块300的连接的阻抗值。
83.阻抗调整信号如上文所述，可以通过外部设备从外部输入到麦克风设备1内。
84.因此，检查人员可以通过额外的检查设备来测量制作出的麦克风设备1的当前阻抗和作业特性，从而检查阻抗匹配是否被正常执行。然后，检查人员可以利用检查设备生成符合基于检查结果的阻抗调整值的阻抗调整信号，并施加到阻抗调整焊盘p14。
85.通过这种动作，可以准确简单地进行针对麦克风设备1的阻抗匹配。
86.利用阻抗调整信号的阻抗匹配作业完成后，检查人员可以利用检查设备生成调整完毕信号，然后施加到阻抗调整焊盘p14。此时，调整完毕信号可以是与阻抗调整信号完全不同的状态，也可以是具有已确定的特定值的信号。
87.因此，输入到阻抗调整焊盘p14的信号的值和存储器中储存的调整完毕信号的值相同时，处理部301视为阻抗调整焊盘p14处于输入有调整完毕信号的状态，从而向开关部303输出驱动信号。
88.由此，开关部303从未启动状态转换为驱动状态而使阻抗调整焊盘p14与虚设焊盘p15连接。由此，阻抗调整焊盘p14可以和虚设焊盘p15一起维持接地状态。
89.与此不同地，阻抗调整完毕后，检查人员将开关部303的状态转换为手动，从而将阻抗调整焊盘p14和虚设焊盘p15相连接。
90.如此，由于本例的麦克风设备1具备阻抗调整焊盘p14而能够进行符合自己的作业特性的阻抗匹配，从而能够防止阻抗不匹配(mismatching)导致的灵敏度降低，并能够提升信噪比。
91.盖板部400可以具有向上部鼓起的形态，位于基板100上后结合而覆盖基板100的露出区域。
92.因此，基板100的露出区域和盖板部400之间可以形成换能器200和信号处理模块300等电气电子元件所在的空间s400，从而能够从外部杂质或冲击中保护电气电子元件。
93.基板100和盖板部400的结合可以通过导电黏合剂或粘结膜等粘贴部件410来实现。
94.盖板部400可以与位于基板100(例如基板100的上面)的接地端子或接地线电连接，此时，麦克风设备的电稳定性能够得到提升。
95.盖板部400可以以由金属材质等形成的罐类型构成，但不限定于此，作为其他例，可以由注塑物与基板100相同的材料等来形成。
96.在本例中，由基板100及盖板部400围绕的空间s400可以在麦克风设备1起到用于声音回响等的背音室(back chamber)的作用。
97.背音室作为用于循环换能器200所具备的震动膜震动时发生的空气的空间，可以是用于防止声阻(acoustic resistance)的空间。
98.因此，被称为背音室的空间意味着以震动膜为基准外部声音流入的一侧的对侧空间。由此，位于基板100的换能器200的内部配置有震动膜，由该换能器200所覆盖的基板100
上配置声孔h100，因此就本例而言，由基板100的上面、换能器200的上面及盖板部400的下部面所围绕的空间s400即为背音室。
99.在麦克风设备，这样的背音室的大小越大，灵敏度会提高，信噪比的值提高，因此能够提升麦克风设备的性能。
100.因此，就本例而言，由于位于下部的基板100配置有声孔h100，因此声孔h100变成前音室(front chamber)，空间s400变成背音室。与声孔位于盖板部时相比，能够额外产生增加背音室的效果。
101.下面，参照图4乃至图6，说明根据本发明的其他实施例的麦克风设备1a、1b。
102.在本例的麦克风设备1a、1b中，对于具有与图1至图3的麦克风设备1相同的结构，执行相同作业的构成因素赋予相同的附图标记，并省略对其进行详细说明。
103.首先，参照图4及图5，说明根据本发明的其他实施例的麦克风设备1a。
104.本例的麦克风设备1a可以具有与图1至图3的麦克风设备1类似的结构。
105.如图4及图5所示，本例的麦克风设备1a可以具备：在后面具有多个焊盘p11-p15的基板100a；在基板100a的上部位于与基板100a对应的位置且具备声孔h100的上部盖板410；位于基板100a和上部盖板410之间而隔离基板100a和上部盖板410的侧部盖板420；位于上部盖板410的换能器200及信号处理模块300。
106.此时，上部盖板410和侧部盖板420可以起到覆盖基板100a的盖板部的作用。
107.如此，本例的麦克风设备1a与图1至图3的麦克风设备1相比，声孔h100的位置及换能器200和信号处理模块300的安装位置不同。
108.而且，非一体制作而是具备单独制造并结合上部盖板410和侧部盖板420的盖板部也不同。
109.此时，起到盖板部的一部分的作用的上部盖板410的下面可以安装有换能器200和信号处理模块300。
110.因此，上部盖板410与基板100a一样，可以由硬质印刷电路基板、半导体基板或陶瓷基板等电路基板构成，也可以是单层印刷电路基板或多层印刷电路基板。
111.因此，不仅是基板100a，上部盖板410也可以具备用于传送信号的多个信号线l11、l21和焊盘或端子p11-p15、p21、p31。
112.此时，如图5所示，基板100a不具备声孔h100，因此位于基板100a的后面的焊盘p11-p15可以在后面的全部面对称地排列，以调节水平平衡。
113.侧部盖板420可以起到隔离基板100a和上部盖板410之间的隔离件的作用。
114.这样的侧部盖板420的内部可以具备至少一个通孔h420，所述通孔h420为了将自己置于中间而位于下部和上部的基板100a和上部盖板410之间的信号连接，沿着侧部盖板420的高度方向贯通。
115.各个通孔h420的内部可以由金属等导电性物质填满，因此，通孔h420可以起到信号传送媒介的作用。
116.与基板110a相接的通孔h420的一端可以与位于基板100a的焊盘p21物理连接及电连接，与上部盖板410相接的通孔h420的另一端可以与位于上部盖板410的焊盘p41物理连接及电连接。
117.由此，基板110a和上部盖板410可以通过侧部盖板420的通孔h420相互电连接。
118.因此，如图4所示，位于下部的基板100a的阻抗调整焊盘p14可以利用位于侧部盖板420的通孔h420，与位于上部的上部盖板410的信号处理模块300电连接，因此通过阻抗调整焊盘p14输入的阻抗调整信号和调整完毕信号能够传送到信号处理模块300。
119.在本例中，信号处理模块300和换能器200一起位于上部盖板410的下面，但与此不同地，在备选例中，信号处理模块300可以位于基板100a的上面。此时，换能器200和信号处理模块300之间的电连接如上文所述，可以通过侧部盖板420的通孔h410、位于基板100a和上部盖板410的信号线l11、l21及焊盘p21、p41来连接。
120.就这样的麦克风设备1a而言，即使换能器200安装在具备有声孔h100的盖板部，即上部盖板410，也会产生不会导致背音室s400a减小的额外效果。
121.而且，位于麦克风设备1a的上部的盖板部配置有换能器200和信号处理模块300，因此能够增加设计上的宽裕度，从而会产生能够实现麦克风设备1a的小型化的额外效果。
122.下面，参照图6，说明根据本发明的其他实施例的麦克风设备1b。
123.本例的麦克风设备1b也可以具备基板100b、换能器200、信号处理模块300及盖板部400b。
124.因此，由盖板部400b围绕的空间(s400：前音室)内的基板100b可以安装有换能器200和信号处理模块300，且基板100b可以具备用于传送信号的多个焊盘p11-p15、p12和信号线l11。
125.但是，本例的麦克风设备1b的声孔h100可以位于盖板部400b而不是位于基板100。此时，盖板部400b也可以连接到接地。
126.由此，接收由声孔h100流入的声音的换能器200可以位于在声孔h100下部与声孔h100对应的基板100b的位置。
127.如此，由于声孔h100不位于基板100b，位于基板100b的后面的焊盘p11-p15如图5所示以相互维持水平平衡的方式自由配置。
128.这种本例的麦克风设备1b除了利用阻抗调整焊盘p14的阻抗匹配作业之外，由于可以露出到外部的外壳部配置有声孔h100，因此会产生麦克风设备1b的制作及设置简单的额外效果。
129.本发明的各个实施例中公开的技术特征不限定于该实施例，除非两者不能并存，各个实施例中公开的技术特征可以并入并适用到其他实施例。
130.以上，说明了本发明的麦克风设备的实施例。本发明不限于上述的实施例以及附图，并且可以以本发明所属技术领域的技术人员的观点进行各种修改以及变形。因此，本发明的范围不仅由本说明书的权利要求范围决定，也应该由与该权利要求范围等同的技术决定。