KR101493335B1 - Unidirectional MEMS microphone and MEMS device - Google Patents

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KR101493335B1 KR20130058397A KR20130058397A KR101493335B1 KR 101493335 B1 KR101493335 B1 KR 101493335B1 KR 20130058397 A KR20130058397 A KR 20130058397A KR 20130058397 A KR20130058397 A KR 20130058397A KR 101493335 B1 KR101493335 B1 KR 101493335B1
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Abstract

단일지향성 멤스 마이크로폰 및 멤스 소자가 제공된다. 상기 단일지향성 멤스 마이크로폰은 제1 음향홀을 포함하는 기판;　제2 음향홀을 포함하고, 상기 기판을 커버하는 하우징; 및 상기 기판 상에,　상기 하우징 내에 형성되는 멤스 소자를 포함하되, 상기 멤스 소자는 음향 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 백플레이트(back plate)과 진동판(diaphragm)과, 상기 진동판보다 상기 제1 음향홀에 가깝게 배치되거나, 상기 진동판보다 상기 제2 음향홀에 가깝게 배치되고, 노이즈 신호를 줄이기 위한 지연 유닛을 포함한다.A unidirectional MEMS microphone and a MEMS device are provided. The unidirectional MEMS microphone comprising: a substrate including a first acoustic hole; A housing including a second acoustic hole and covering the substrate; And a MEMS element formed in the housing on the substrate, wherein the MEMS element includes a back plate and a diaphragm for converting an acoustic signal into an electric signal, And a delay unit disposed closer to the hole or closer to the second acoustic hole than the diaphragm, for reducing the noise signal.

Description

단일지향성 멤스 마이크로폰 및 멤스 소자{Unidirectional MEMS microphone and MEMS device}[0001] Unidirectional MEMS microphone and MEMS device [0002]

본 발명은 멤스 마이크로폰 및 멤스 소자에 관한 것으로, 보다 자세하게는 단일지향성 멤스 마이크로폰 및 멤스 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a MEMS microphone and a MEMS element, and more particularly, to a unidirectional MEMS microphone and a MEMS element.

최근, 휴대폰, 스마트폰 등의 이동 통신용 단말기나, 태블릿PC, MP3 플레이어 등과 같은 전자 장치는 보다 소형화되고 있다. 이에 따라, 전자 장치의 부품 또한 더욱 소형화되고 있다. 따라서, 부품의 물리적 한계를 해결할 수 있는 멤스(Micro Electro Mechanical System: MEMS) 기술 개발이 진행되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as mobile communication terminals such as mobile phones and smart phones, tablet PCs, and MP3 players have become smaller. As a result, parts of electronic devices are becoming smaller. Therefore, development of a MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology capable of solving physical limitations of parts is underway.

멤스 기술은, 집적 회로 기술을 응용한 마이크로 머시닝(micro machining) 기술을 이용하여 마이크로 단위의 초소형 센서, 액츄에이터 또는 전기 기계적 구조체를 제작하는데 응용될 수 있다. 이와 같은 멤스 기술이 적용된 멤스 마이크로폰은 초소형의 소자를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 하나의 웨이퍼 상에 다수의 멤스 마이크로폰을 제조할 수 있어 대량 생산이 가능하다. MEMS technology can be applied to micro-scale micro-sensors, actuators, or electromechanical structures using micro-machining techniques based on integrated circuit technology. The MEMS microphone with such a MEMS technology not only can realize a very small device, but also can manufacture a large number of MEMS microphones on one wafer, thereby enabling mass production.

이러한 멤스 마이크로폰에 대한 기술은 다양하게 공지되어 있다. 예를 들어, 대한민국공개특허 제10-2007-0053763호(공개일 2007년 5월 25일)의 '실리콘 콘덴서 마이크로폰과 그 제작 방법', 대한민국공개특허 제10-2007-0078391호(공개일 2007년 7월 31일)의 '소형 마이크로폰용 탄성 중합체 실드', 대한민국공개특허 제10-0971293호(공고일 2010년 7월 13일)의 '마이크로폰' 등이 있다.A variety of techniques for such MEMS microphones are known. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2007-0053763 (published May 25, 2007) entitled " Silicon condenser microphone and its manufacturing method ", Korean Patent Publication No. 10-2007-0078391 July 31, 2010), and a microphone of Korean Patent Laid-Open No. 10-0971293 (published on July 13, 2010).

본 발명이 해결하려는 과제는, 단일지향성을 갖는 멤스 마이크로폰을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a MEMS microphone having unidirectionality.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 단일지향성을 갖는 멤스 소자를 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide a MEMS element having unidirectionality.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 단일지향성 멤스 마이크로폰의 일 면(aspect)은 제1 음향홀을 포함하는 기판;　제2 음향홀을 포함하고, 상기 기판을 커버하는 하우징; 및 상기 기판 상에,　상기 하우징 내에 형성되는 멤스 소자를 포함하되, 상기 멤스 소자는 음향 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 백플레이트(back plate)과 진동판(diaphragm)과, 상기 진동판보다 상기 제1 음향홀에 가깝게 배치되거나, 상기 진동판보다 상기 제2 음향홀에 가깝게 배치되고, 노이즈 신호를 줄이기 위한 지연 유닛을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a unidirectional MEMS microphone comprising: a substrate including a first acoustic hole; A housing including a second acoustic hole and covering the substrate; And a MEMS element formed in the housing on the substrate, wherein the MEMS element includes a back plate and a diaphragm for converting an acoustic signal into an electric signal, And a delay unit disposed closer to the hole or closer to the second acoustic hole than the diaphragm, for reducing the noise signal.

상기 지연 유닛은 미세천공을 포함하는 플레이트(plate)을 포함할 수 있다.The delay unit may include a plate including micro-perforations.

상기 미세 천공의 개수 또는 상기 미세 천공의 크기에 따라, 상기 지연 유닛의 지연 정도가 조절될 수 있다.Depending on the number of micro-perforations or the size of the micro-perforations, the degree of delay of the delay unit can be adjusted.

상기 백플레이트, 상기 진동판 및 상기 지연 유닛은 바디 내에 배치될 수 있다.The back plate, the diaphragm, and the delay unit may be disposed in the body.

상기 제1 음향홀, 상기 제2 음향홀 및 상기 멤스 소자는 서로 오버랩될 수 있다.The first acoustic hole, the second acoustic hole, and the MEMS element may overlap each other.

상기 멤스 소자와 전기적으로 연결되고, 상기 전기 신호를 증폭하는 증폭 소자를 더 포함할 수 있다.And an amplification element electrically connected to the MEMS element and amplifying the electrical signal.

상기 제1 음향홀이 전방을 향하고, 상기 제2 음향홀이 후방을 향하고, 상기 지연 유닛은 상기 진동판보다 상기 제2 음향홀에 가깝게 배치된 경우, 상기 후방에서 발생된 노이즈 신호가, 상기 제1 음향홀을 통해서 상기 멤스 소자의 진동판(diaphragm)에 도달하는 제1 시간과, 상기 제2 음향홀 및 상기 지연 유닛을 통해서 상기 멤스 소자의 진동판에 도달하는 제2 시간은 서로 동일할 수 있다.Wherein when the first acoustic hole is forward, the second acoustic hole is rearward, and the delay unit is disposed closer to the second acoustic hole than the diaphragm, a noise signal generated at the rear is transmitted to the first A first time to reach the diaphragm of the MEMS element through the acoustic hole and a second time to reach the diaphragm of the MEMS element through the second acoustic hole and the delay unit may be equal to each other.

상기 제1 음향홀이 후방을 향하고, 상기 제2 음향홀이 전방을 향하고, 상기 지연 유닛은 상기 진동판보다 상기 제1 음향홀에 가깝게 배치된 경우, 상기 후방에서 발생된 노이즈 신호가, 상기 제1 음향홀 및 상기 지연 유닛을 통해서 상기 멤스 소자의 진동판(diaphragm)에 도달하는 제3 시간과, 상기 제2 음향홀을 통해서 상기 멤스 소자의 진동판에 도달하는 제4 시간은 서로 동일할 수 있다.Wherein when the first acoustic hole is rearward, the second acoustic hole is forward, and the delay unit is disposed closer to the first acoustic hole than the diaphragm, a noise signal generated at the rear is transmitted to the first A third time to reach the diaphragm of the MEMS element through the acoustic hole and the delay unit and a fourth time to reach the diaphragm of the MEMS element through the second acoustic hole may be equal to each other.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 단일지향성 멤스 소자의 일 면은 바디; 상기 바디에 설치된 백플레이트; 상기 바디에 설치되고, 음향 신호에 응답하여 진동하는 진동판; 및 상기 바디에 설치되고, 상기 진동판의 일측에 배치되어, 노이즈 신호를 지연시키는 지연 유닛을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a unidirectional MEMS element comprising: a body; A back plate installed on the body; A diaphragm installed on the body and vibrating in response to an acoustic signal; And a delay unit disposed on the body and disposed on one side of the diaphragm to delay a noise signal.

상기 지연 유닛은 미세천공을 포함하는 플레이트(plate)을 포함할 수 있다.The delay unit may include a plate including micro-perforations.

상기 미세 천공의 개수 또는 상기 미세 천공의 크기에 따라, 상기 지연 유닛의 지연 정도가 조절될 수 있다.Depending on the number of micro-perforations or the size of the micro-perforations, the degree of delay of the delay unit can be adjusted.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰을 위에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰을 아래에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰의 일부 절개 사시도이다.
도 4는 도 1의 A-A를 따라서 절단한 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 멤스 소자의 예시적 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰에 사용되는 멤스 소자의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰에 사용되는 멤스 소자의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰에 사용되는 멤스 소자의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰의 효과를 설명하기 위한 폴라 패턴(polar pattern)이다.1 is a perspective view of a unidirectional MEMS microphone according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a unidirectional MEMS microphone according to an embodiment of the present invention as viewed from below.
3 is a partially cutaway perspective view of a unidirectional MEMS microphone in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig.
5 is an exemplary cross-sectional view of the MEMS element shown in FIG.
6 is a view for explaining operation characteristics of a unidirectional MEMS microphone according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of a MEMS element used in a unidirectional MEMS microphone according to another embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining operational characteristics of a unidirectional MEMS microphone according to another embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a MEMS element used in a uni-directional MEMS microphone according to another embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of a MEMS element used in a uni-directional MEMS microphone according to another embodiment of the present invention.
Figure 11 is a polar pattern to illustrate the effect of a unidirectional MEMS microphone in accordance with some embodiments of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. One element is referred to as being "connected to " or" coupled to "another element, either directly connected or coupled to another element, One case. On the other hand, when one element is referred to as being "directly connected to" or "directly coupled to " another element, it does not intervene another element in the middle. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. "And / or" include each and every combination of one or more of the mentioned items.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰을 위에서 바라본 사시도이고, 도 2는 아래에서 바라본 사시도이고, 도 3은 일부 절개 사시도이고, 도 4는 도 1의 A-A를 따라서 절단한 단면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 멤스 소자의 예시적 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a perspective view of a unidirectional MEMS microphone according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view seen from below, FIG. 3 is a partially cutaway perspective view, to be. 5 is an exemplary cross-sectional view of the MEMS element shown in FIG. 6 is a view for explaining operation characteristics of a unidirectional MEMS microphone according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 6에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰은, 예시적으로 리어 타입(rear type)을 도시하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다.1 to 6, a unidirectional MEMS microphone according to an embodiment of the present invention is illustratively a rear type, but the scope of the present invention is not limited thereto.

우선, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰(1)은 기판(110), 하우징(120), 멤스 소자(140), 증폭 소자(150) 등을 포함한다.1 to 4, a uni-directional MEMS microphone 1 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 110, a housing 120, a MEMS element 140, an amplification element 150, .

기판(110)은 예를 들어, 인쇄회로기판, 반도체 기판, 세라믹 기판 등일 수 있고, 제1 음향홀(112)를 포함한다.The substrate 110 can be, for example, a printed circuit board, a semiconductor substrate, a ceramic substrate, or the like, and includes a first acoustic hole 112.

하우징(120)은 기판(110)을 커버하도록 형성된다. 하우징(120)은 예컨대, 금속 재질 등을 이용하여 단일층으로 형성되는 캔(can) 타입일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도시된 것과 같이, 하우징의 상부면은 대체로 평평한 형상일 수 있고, 하우징(120)의 하부면이 개방된다. 상부면에는 제2 음향홀(122)이 형성될 수 있다.The housing 120 is formed to cover the substrate 110. The housing 120 may be of a can type formed of a single layer using, for example, a metal material, but is not limited thereto. As shown, the top surface of the housing may be generally flat and the bottom surface of the housing 120 is open. And a second acoustic hole 122 may be formed on the upper surface.

도시된 것과 같이, 상면에서 바라볼 때, 제1 음향홀(112), 제2 음향홀(122), 및 멤스 소자(140)는 서로 오버랩될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. As shown, the first acoustic hole 112, the second acoustic hole 122, and the MEMS element 140 may overlap each other when viewed from the top, but are not limited thereto.

하우징(120)의 측벽과, 기판(110)의 가장자리가 고정된다. 하우징(120)과 기판(110)은 실링부재(112)에 의해 결합 밀폐된다. 기판(110) 상의 하우징(120) 내부 공간에는 멤스 소자(140), 증폭 소자(150), 지연 유닛(141) 등이 배치된다.The side wall of the housing 120 and the edge of the substrate 110 are fixed. The housing 120 and the substrate 110 are coupled and sealed by a sealing member 112. A MEMS element 140, an amplification element 150, a delay unit 141, and the like are disposed in a space inside the housing 120 on the substrate 110.

멤스 소자(140)는 음향 신호를 전기 신호로 변환한다. 또한, 멤스 소자(140)와 증폭 소자(150)는 예를 들어, 와이어(142)를 통해서 전기적으로 연결된다. 멤스 소자(140)는 변환된 전기 신호를 증폭 소자(150)로 제공한다. The MEMS device 140 converts the acoustic signal into an electric signal. In addition, the MEMS element 140 and the amplification element 150 are electrically connected through a wire 142, for example. The MEMS element 140 provides the converted electric signal to the amplification element 150. [

멤스 소자(140)는 예를 들어, 도 5에 도시된 것과 같이, 바디(149), 백플레이트(back plate)(146), 진동판(diaphragm)(148), 지연 유닛(141)을 포함할 수 있다. 백플레이트(146)와 진동판(148)은 음향 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 것이다. 백플레이트(146)와 진동판(148)은 서로 이격되어 있고(즉, 백플레이트(146)와 진동판(148) 사이에는 캐비티(cavity)가 위치), 진동판(148)이 음압(즉, 음향 신호)에 의해 진동하면, 백플레이트(146)와의 커패시턴스를 측정하여 음향 신호를 센싱한다. 도면에서는, 백플레이트(146)가 진동판(148)의 위쪽에 배치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 백플레이트(146)가 진동판(148)의 아래쪽에 배치되어도 무방하다. MEMS element 140 may include a body 149, a back plate 146, a diaphragm 148, and a delay unit 141, for example, as shown in FIG. have. The back plate 146 and the diaphragm 148 are for converting an acoustic signal into an electric signal. The back plate 146 and the diaphragm 148 are spaced from each other (that is, a cavity is located between the back plate 146 and the diaphragm 148), and the diaphragm 148 is a negative pressure The capacitance of the back plate 146 is measured and the acoustic signal is sensed. Although the back plate 146 is shown above the diaphragm 148 in the figure, it is not limited thereto. That is, the back plate 146 may be disposed below the diaphragm 148.

멤스 소자(140)는 바디(149)를 포함하고, 백플레이트(146), 진동판(148)은 바디(149) 내에 배치될 수 있다.The MEMS element 140 may include a body 149 and the back plate 146 and the diaphragm 148 may be disposed in the body 149.

지연 유닛(141)은 진동판(148)보다 제1 음향홀(112)에 가깝게 배치되거나, 진동판(148)보다 제2 음향홀(122)에 가깝게 배치될 수 있다. 단일지향성 멤스 마이크로폰(1)이 리어 타입(rear type)인 경우에, 지연 유닛(141)은 제2 음향홀(122)에 가깝게 배치될 수 있고, 프런트 타입(front type)인 경우에, 지연 유닛(141)은 제1 음향홀(112)에 가깝게 배치될 수 있다. 달리 설명하면, 지연 유닛(141)은 진동판(148)의 양측에 배치되지 않고, 진동판(148)의 일측에 배치되거나 진동판(148)의 타측에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰(1)에서, 지연 유닛(141)은 백플레이트(146) 상에, 바디(149)의 최상면에 배치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The delay unit 141 may be disposed closer to the first acoustic hole 112 than the diaphragm 148 or may be disposed closer to the second acoustic hole 122 than the diaphragm 148. [ In the case where the unidirectional MEMS microphone 1 is a rear type, the delay unit 141 can be disposed close to the second acoustic hole 122, and in the case of the front type, (141) may be disposed close to the first acoustic hole (112). The delay unit 141 is not disposed on both sides of the diaphragm 148 but may be disposed on one side of the diaphragm 148 or on the other side of the diaphragm 148. [ In the unidirectional MEMS microphone 1 according to the embodiment of the present invention, the delay unit 141 is disposed on the top surface of the body 149 on the back plate 146, but is not limited thereto.

지연 유닛(141)은 미세천공을 포함하는 플레이트(plate)일 수 있다. 플레이트는 예를 들어, 금속 또는, 실리콘과 같은 반도체일 수도 있다. 금속이나 실리콘은 내열 온도가 상대적으로 높아서, 멤스 마이크로폰의 동작 온도에서 용이하게 견딜 수 있다. The delay unit 141 may be a plate including micro-perforations. The plate may be, for example, a metal or a semiconductor such as silicon. The metal or silicon has a relatively high heat-resistant temperature, and can easily withstand the operating temperature of the MEMS microphone.

또한, 플레이트에는 하나 이상의 미세 천공이 있을 수 있다. 미세 천공의 개수 또는 상기 미세 천공의 크기에 따라, 지연 유닛(141)의 지연 정도가 조절될 수 있다. 즉, 미세 천공의 개수가 많고 크기가 크면, 지연 정도가 적다. 반대로, 미세 천공의 개수가 적고 크기가 작으면, 지연 정도가 크다. Also, the plate may have one or more micropores. Depending on the number of micro-perforations or the size of the micro-perforations, the degree of delay of the delay unit 141 can be adjusted. That is, if the number of microperforations is large and the size is large, the degree of delay is small. Conversely, if the number of microperforations is small and the size is small, the degree of delay is large.

지연 유닛(141)은 노이즈 신호를 줄이기 위한 것이다. 이는 도 6을 이용하여 설명한다. The delay unit 141 is for reducing the noise signal. This will be described with reference to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰(1)은 리어 타입이기 때문에, 제1 음향홀(112)이 전방을 향하고, 제2 음향홀(122)이 후방을 향한다. 여기서, 전방이 주된 음향 신호가 들어오는 방향이다. 예를 들어, 휴대폰 내에 단일지향성 멤스 마이크로폰(1)이 설치되어 있다면, 휴대폰 사용자의 목소리가 들어오는 방향(또는 휴대폰 사용자가 위치하는 방향)이 전방이다. 후방은 전방과 다른 방향이고, 예를 들어, 반대방향일 수 있다. 후방에서는 노이즈 신호(S1)(즉, 주변 노이즈(noise))가 들어올 수 있다. Since the unidirectional MEMS microphone 1 according to the embodiment of the present invention is the rear type, the first acoustic hole 112 faces forward and the second acoustic hole 122 faces backward. Here, the forward direction is the direction in which the main acoustic signal enters. For example, if the unidirectional MEMS microphone 1 is installed in the mobile phone, the direction in which the voice of the mobile phone user is received (or the direction in which the mobile phone user is located) is forward. The rear may be different from the front direction, for example, the opposite direction. At the rear, a noise signal S1 (i.e., ambient noise) may be input.

후방에서 발생된 노이즈 신호(S1)가, 제1 음향홀(112)을 통해서 멤스 소자(140)의 진동판(148)에 도달하는 제1 시간(P1)과, 제2 음향홀(122) 및 지연 유닛(141)을 통해서 멤스 소자(140)의 진동판(148)에 도달하는 제2 시간(P2)은 서로 동일할 수 있다. 여기서, "제1 시간(P1)과 제2 시간(P2)이 동일하다"는 의미는, 제1 시간(P1)과 제2 시간(P2)이 완전히 동일한 것과, 제조공정상 발생할 수 있는 오차를 포함하는 개념이다.The noise signal S1 generated at the rear is transmitted through the first acoustic hole 112 to the diaphragm 148 of the MEMS element 140 for a first time P1 and the second acoustic hole 122 and the delay The second time P2 reaching the diaphragm 148 of the MEMS element 140 through the unit 141 can be equal to each other. Here, the expression "the first time P1 and the second time P2 are the same" means that the first time P1 and the second time P2 are completely equal to each other, .

제1 시간(P1)과 제2 시간(P2)이 동일하면, 결국 제1 음향홀(112) 및 제2 음향홀(122)을 통해서 도달하는 노이즈 신호(S1)는 서로 다른 방향에서 동시에 진동판(148)에 영향을 주게 된다. 따라서, 서로 간섭되어, 멤스 소자(140)는 노이즈 신호(S1)에 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, 멤스 소자(140)는 전방에서 발생된 주된 음향 신호만을 인식하고, 노이즈 신호는 인식하지 않게 된다. 이와 같은 방식으로, 단일지향성(unidirectional) 특성을 구현할 수 있다.If the first time P1 and the second time P2 are the same, the noise signal S1 arriving through the first acoustic hole 112 and the second acoustic hole 122 is transmitted to the diaphragm 148). Therefore, they are interfered with each other, so that the MEMS element 140 is hardly affected by the noise signal S1. Therefore, the MEMS element 140 recognizes only the main acoustic signal generated in front, and does not recognize the noise signal. In this way, a unidirectional characteristic can be realized.

뿐만 아니라, 지연 유닛(141)은 멤스 소자(140) 내에 반도체 공정을 통해서 만들어 진다. 따라서, 지연 유닛(141)이 안정적인 특성을 보여줄 수 있고, 신뢰도가 향상될 수 있다. 또한, 지연 유닛(141)이 멤스 소자(140) 내에 위치하는 것은, 지연 유닛(141)을 멤스 소자(140) 밖에 별도로 설치하는 것과 비교할 때, 단일지향성 멤스 마이크로폰(1)을 제조하는 공정수를 줄일 수 있다. In addition, the delay unit 141 is fabricated in the MEMS device 140 through a semiconductor process. Therefore, the delay unit 141 can exhibit stable characteristics, and reliability can be improved. The reason why the delay unit 141 is located within the MEMS element 140 is that the number of steps for manufacturing the unidirectional MEMS microphone 1 is reduced compared with the case where the delay unit 141 is separately provided outside the MEMS element 140 Can be reduced.

한편, 증폭 소자(150)는 멤스 소자(140)로부터 전달된 전기 신호를 증폭한다. 증폭 소자(150)는 예를 들어, 주문형 반도체 집적 회로(ASIC, Application-Specific Integrated Circuit)로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 증폭 소자(150)는 기판(110)의 상면에 다이 본딩(die bonding)(152)에 의해 고정되고, 몰딩 부재(molding)(154)에 의해 표면 실장될 수 있다.Meanwhile, the amplification element 150 amplifies the electric signal transmitted from the MEMS element 140. The amplifying device 150 may be, but is not limited to, an application-specific integrated circuit (ASIC), for example. The amplification device 150 is fixed to the upper surface of the substrate 110 by die bonding 152 and can be surface-mounted by a molding 154.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰에 사용되는 멤스 소자의 단면도이다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 멤스 소자는 프런트 타입(front type)에 적용되는 형상이다.7 is a cross-sectional view of a MEMS element used in a unidirectional MEMS microphone according to another embodiment of the present invention. 8 is a view for explaining operational characteristics of a unidirectional MEMS microphone according to another embodiment of the present invention. The MEMS element of Fig. 7 is a shape applied to a front type.

도 7 및 도 8을 참조하면, 멤스 소자(140_2)는 서로 이격되어 배치된 바디(149)를 포함하고, 백플레이트(146), 진동판(148)은 바디(149) 내에 배치될 수 있다. 지연 유닛(141)은 진동판(148) 아래에, 바디(149)의 아래부분에 배치될 수 있다. 7 and 8, the MEMS element 140_2 includes a body 149 disposed apart from each other, and the back plate 146 and the diaphragm 148 can be disposed in the body 149. The delay unit 141 may be disposed below the diaphragm 148, and below the body 149.

멤스 소자(140_2)는 도 3에 도시된 단일지향성 멤스마이크로폰에 장착될 수 있다. 여기서, 멤스 소자(140_2)는 프런트 타입의 단일지향성 멤스마이크로폰에 적용되는 소자이기 때문에, 제1 음향홀(112)이 후방을 향하고, 제2 음향홀(122)이 전방을 향한다. 여기서, 전방이 주된 음향 신호가 들어오는 방향이고, 후방에서는 노이즈 신호(S2)(즉, 주변 노이즈(noise))가 들어올 수 있다. The MEMS element 140_2 may be mounted on the unidirectional MEMS microphone shown in Fig. Here, since the MEMS element 140_2 is an element applied to the front type unidirectional MEMS microphone, the first acoustic hole 112 faces backward and the second acoustic hole 122 faces forward. Here, the forward direction is a direction in which the main acoustic signal is received, and the noise signal S2 (i.e., ambient noise) may be introduced in the rear direction.

후방에서 발생된 노이즈 신호(S2)가, 제1 음향홀(112) 및 지연 유닛(141a)을 통해서 멤스 소자(140)의 진동판(148)에 도달하는 제3 시간(P3)과, 제2 음향홀(122)을 통해서 멤스 소자(140)의 진동판(148)에 도달하는 제4 시간(P4)은 서로 동일할 수 있다.The third time P3 at which the noise signal S2 generated at the rear reaches the diaphragm 148 of the MEMS element 140 through the first acoustic hole 112 and the delay unit 141a, The fourth time P4 reaching the diaphragm 148 of the MEMS element 140 through the hole 122 may be equal to each other.

제3 시간(P3)과 제4 시간(P4)이 동일하면, 결국 제1 음향홀(112) 및 제2 음향홀(122)을 통해서 도달하는 노이즈 신호(S2)는 서로 다른 방향에서 동시에 진동판(148)에 영향을 주게 된다. 따라서, 서로 간섭되어, 멤스 소자(140)는 노이즈 신호(S2)에 영향을 거의 받지 않는다. 따라서, 멤스 소자(140)는 전방에서 발생된 주된 음향 신호만을 인식하고, 노이즈 신호는 인식하지 않게 된다. 이와 같은 방식으로, 단일지향성(unidirectional) 특성을 구현할 수 있다.If the third time P3 and the fourth time P4 are the same, the noise signal S2 arriving through the first acoustic hole 112 and the second acoustic hole 122 is transmitted to the diaphragm 148). Therefore, they are interfered with each other, and the MEMS element 140 is hardly affected by the noise signal S2. Therefore, the MEMS element 140 recognizes only the main acoustic signal generated in front, and does not recognize the noise signal. In this way, a unidirectional characteristic can be realized.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰에 사용되는 멤스 소자의 단면도이다. 도 5에 도시된 멤스 소자와 다른 점을 위주로 설명한다.9 is a cross-sectional view of a MEMS element used in a uni-directional MEMS microphone according to another embodiment of the present invention. The difference from the MEMS element shown in FIG. 5 will be mainly described.

도 9를 참조하면, 멤스 소자(140_3)는 서로 이격되어 배치된 바디(149)를 포함하고, 지연 유닛(141b)은 바디(149)의 최상면 전체에 형성되지 않고, 바디(149) 내에 배치될 수 있다. 지연 유닛(141b)은 백플레이트(146) 상에 배치될 수 있다. 9, the MEMS element 140_3 includes a body 149 disposed apart from each other, and the delay unit 141b is not formed on the entire uppermost surface of the body 149, but is disposed within the body 149 . The delay unit 141b may be disposed on the back plate 146. [

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰에 사용되는 멤스 소자의 단면도이다. 도 7에 도시된 멤스 소자와 다른 점을 위주로 설명한다. 도 10을 참조하면, 지연 유닛(141c)은 바디(149) 내에 배치될 수 있다. 지연 유닛(141c)은 진동판(148) 아래에 배치될 수 있다.10 is a cross-sectional view of a MEMS element used in a uni-directional MEMS microphone according to another embodiment of the present invention. The difference from the MEMS element shown in FIG. 7 will be mainly described. Referring to Fig. 10, a delay unit 141c may be disposed in the body 149. Fig. The delay unit 141c may be disposed below the diaphragm 148. [

도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰의 효과를 설명하기 위한 폴라 패턴(polar pattern)이다.Figure 11 is a polar pattern to illustrate the effect of a unidirectional MEMS microphone in accordance with some embodiments of the present invention.

도 11을 참조하면, 0° 는 전방을 나타내고, 180°는 후방을 나타내고, 90°, 180°는 양 측면을 나타낸다. 즉, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 단일지향성 멤스 마이크로폰 및 멤스 소자는 0°에서 들어오는 소리에 대해서는 민감하게 반응하고, 180°에서 들어오는 소리에 대해서는 거의 반응하지 않음을 알 수 있다. 도시된 것과 같이, 지연 소자를 이용하여 노이즈 신호를 상쇄시킴으로써 단일지향성 특성을 구현하였다. Referring to FIG. 11, 0 ° indicates the front, 180 ° indicates the rear, and 90 ° and 180 ° indicate both sides. That is, it can be seen that the unidirectional MEMS microphone and the MEMS device according to some embodiments of the present invention are sensitive to the sound coming in at 0 ° and hardly respond to the sound coming in at 180 °. As shown, a unidirectional characteristic is realized by canceling the noise signal using a delay element.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

1: 단일지향성 멤스 마이크로폰
110: 기판 120: 하우징
140, 140_2, 140_3, 140_4: 멤스 소자
141, 141a, 141b, 141c: 지연유닛
150: 증폭 소자1: Unidirectional MEMS microphone
110: substrate 120: housing
140, 140_2, 140_3, 140_4: MEMS element
141, 141a, 141b, 141c:
150: amplification element

Claims (11)

제1 음향홀을 포함하는 기판;　
제2 음향홀을 포함하고, 상기 기판을 커버하는 하우징; 및
상기 기판 상에,　상기 하우징 내에 형성되는 멤스 소자를 포함하되, 상기 멤스 소자는
음향 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 백플레이트(back plate)과 진동판(diaphragm)과,
상기 진동판보다 상기 제1 음향홀에 가깝게 배치되거나, 상기 진동판보다 상기 제2 음향홀에 가깝게 배치되고, 노이즈 신호를 줄이기 위한 지연 유닛을 포함하는 단일지향성 멤스 마이크로폰.A substrate comprising a first acoustic hole;
A housing including a second acoustic hole and covering the substrate; And
And a MEMS element formed on the substrate, the MEMS element being formed in the housing,
A back plate and a diaphragm for converting an acoustic signal into an electric signal,
And a delay unit disposed closer to the first acoustic hole than the diaphragm or closer to the second acoustic hole than the diaphragm, for reducing a noise signal. 제 1항에 있어서,
상기 지연 유닛은 미세천공을 포함하는 플레이트(plate)을 포함하는 단일지향성 멤스 마이크로폰.The method according to claim 1,
Wherein the delay unit comprises a plate comprising micro-perforations. 제 2항에 있어서,
상기 미세 천공의 개수 또는 상기 미세 천공의 크기에 따라, 상기 지연 유닛의 지연 정도가 조절되는 단일지향성 멤스 마이크로폰.3. The method of claim 2,
Wherein the degree of delay of the delay unit is adjusted according to the number of the micro-perforations or the size of the micro-perforations. 제 1항에 있어서,
상기 멤스 소자는 상기 백플레이트, 상기 진동판 및 상기 지연 유닛은 바디 내에 배치되는 단일지향성 멤스 마이크로폰.The method according to claim 1,
Wherein the back plate, the diaphragm, and the delay unit are disposed within the body. 제 1항에 있어서,
상기 제1 음향홀, 상기 제2 음향홀 및 상기 멤스 소자는 서로 오버랩되는 단일지향성 멤스 마이크로폰.The method according to claim 1,
Wherein the first sound hole, the second sound hole and the MEMS element overlap each other. 제 1항에 있어서,
상기 멤스 소자와 전기적으로 연결되고, 상기 전기 신호를 증폭하는 증폭 소자를 더 포함하는 단일지향성 멤스 마이크로폰.The method according to claim 1,
Further comprising an amplifying element electrically connected to the MEMS element and amplifying the electrical signal. 제 1항에 있어서,
상기 제1 음향홀이 전방을 향하고, 상기 제2 음향홀이 후방을 향하고, 상기 지연 유닛은 상기 진동판보다 상기 제2 음향홀에 가깝게 배치된 경우,
상기 후방에서 발생된 노이즈 신호가, 상기 제1 음향홀을 통해서 상기 멤스 소자의 진동판(diaphragm)에 도달하는 제1 시간과, 상기 제2 음향홀 및 상기 지연 유닛을 통해서 상기 멤스 소자의 진동판에 도달하는 제2 시간은 서로 동일한 단일지향성 멤스 마이크로폰.The method according to claim 1,
When the first acoustic hole is directed forward, the second acoustic hole is directed backward, and the delay unit is disposed closer to the second acoustic hole than the diaphragm,
A noise signal generated at the rear reaches a diaphragm of the MEMS element through the first acoustic hole and a first time at which the noise signal reaches the diaphragm of the MEMS element through the second acoustic hole and the delay unit, The second time is the same unidirectional MEMS microphone with each other. 제 1항에 있어서,
상기 제1 음향홀이 후방을 향하고, 상기 제2 음향홀이 전방을 향하고, 상기 지연 유닛은 상기 진동판보다 상기 제1 음향홀에 가깝게 배치된 경우,
상기 후방에서 발생된 노이즈 신호가, 상기 제1 음향홀 및 상기 지연 유닛을 통해서 상기 멤스 소자의 진동판(diaphragm)에 도달하는 제3 시간과, 상기 제2 음향홀을 통해서 상기 멤스 소자의 진동판에 도달하는 제4 시간은 서로 동일한 단일지향성 멤스 마이크로폰.The method according to claim 1,
When the first acoustic hole is rearward, the second acoustic hole is forward, and the delay unit is disposed closer to the first acoustic hole than the diaphragm,
A third time when the noise signal generated at the rear reaches the diaphragm of the MEMS element via the first acoustic hole and the delay unit and a third time when the noise signal reaches the diaphragm of the MEMS element through the second acoustic hole The fourth time is the same unidirectional MEMS microphone with each other. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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