MEMS마이크

전자부품
1. 마이크
  1. MEMS마이크 - 이 페이지
2. 참조 부품
  1. 압전체
  2. 커패시터
3. 참조 기술
  1. 캐비티 유기물기판
기술자료
1. 자료
  1. ECM에 비해, 작고 디지털출력이 가능하다. 낮은 출력 임피던스로 잡음에 강하다. 외부 진동에 강하다. 온도안정성 좋다.
  2. 10/10/00 - 10p, ETRI
  3. 09/10/19 - 8p, Justin Lee
  4. 09/04/21 - 8p, Epcos
  5. 09/04/21 - 18p, QinetiQ
2. Application Note
  1. STMicronics
    1. Tutorial for MEMS microphones - 20p
    2. Gasket design for optimal acoustic performance - 19p
    3. Best practices in the manufacturing process - 18p
  2. 바닥에 구멍을 갖는 MEMS 마이크 실링방법
3. 규격서
  1. ACC
    1. 승인원 규격서
      1. 11/04/13 - 74p, PCB에 구멍
      2. 11/03/07 - 74p, 메탈캡에 구멍
        
        위 두 모델모두, E2002B MEMS + Amp. chip: M1727A16, Infineon 0.25um tech. 이용
  2. Infineon
    1. 07/06/26 - 2p
  3. STMicroelectronics
    1. 16/01/01 MP45DT02 - 15p
  4. https://vespermems.com/
    1. VM2020 - 9p
실장 위치에 따라 3가지 구조가 있다.
1. bottom, top, reverse top 타입
  - reverse top 형태로 만드는 이유
샘플
1. Partron 샘플 키트에서 5종
  1. top 타입
  2. bottom 타입
2. 공정도용 - 제조회사 알 수 없음.
  1. 2016/01/18 샘플키트에서
    - PCB
    - 뚜껑
    - IC
    - MEMS
    - IC 다이본딩
    - MEMS 본딩
    - 와이어본딩
    - 솔더도포
    - 리플로우
    - 뒷면 구멍
    - 마킹면
3. 제조회사 알 수 없음.
  1. 내부 MEMS 칩. 두 plate 사이 거리에 따른 C값 변화로 신호처리한다.
    - 그물망(back-plate라고 한다. holed rigid and fixed plate)) 뒤에 매우 얇은 진동판(membrane이라고 한다. movable and conductive plate)이 있다.
  2. 형광액 넣은 후
    - 그물망과 진동판 사이 공간에 형광액이 존재할 때
    - MEMS 구조를 파괴했을 때
  3. 질산에 넣은 후, 내부 구조
    - 질산이 진동판을 녹였다. 구멍이 존재한다.
    - 측면 다이싱 관찰
    - 구멍 관찰
  4. 측면 레이저 다이싱. 인기 레이저 다이싱 장비를 조사하니, 실리콘에 흡수율이 좋은 IR 파장에 전력은 10W.
    - 레이저 4회
    - 천공 간격 약 3um, Q-rate 100kHz 레이저를 사용했다면 300mm/sec 전진 속도. 4회 반복하므로 약 70mm/sec 절삭속도가 나올 것으로 예상.
  5. 질산에 넣은 후 - 진동판은 녹아 없어져 그물망만 남았다. 빛이 통과하는 사진
4. 제조회사 알 수 없음. - 그물망 반대쪽에서 (개기름이 함유한)음파가 들어와도 되는가? 그물망의 역할은 무엇인가?
  1. 구멍뚫은 세라믹 시트 패키지
    - 금속 뚜껑 솔더링 접합
    - 뚜껑 뜯으면1 - MEMS 칩 밑에서 진동한다.
    - 뚜껑 뜯으면2
    - MEMS 칩, KFD3002
  2. 다이 접착제
    - MEMS 칩 다이본딩을 위한 접착제
  3. 솔더링면 캐비티에 플립본딩된 신호처리 IC
    - 사용하려면 메인 PCB에 구멍이 뚫여있어야 한다.
세트에서
1. Goertek, Infineon
  1. 2019.10 출시된 애플 AirPods Pro
    1. 스피커 앞에 있는 MEMS마이크-3, 크기: 3.6x2.4mm
      1. 장착된 곳
      2. 외관
        
        고정방법
        
        마킹
        
        공기통로 및 구멍
      3. 마이크 제조업체는 Goertek. 2019년에 개발된 Infineon SDM XENSIV 기술(밀봉된 이중 멤브레인)이라고 함.
2. Knowles
  1. 6.4x3.8mm 크기, S926 마킹
    1. 2005.05 출시 Motorola MS500 폴더 피처폰
      1. S926 6.4x3.8mm
      2. 사진촬영을 위해 비눗물 세척으로 MEMS 다이 표면이 오염됨.
        
        MLCC 두 개. 내부 캐비티 확보를 위해, 구멍뚤린 PCB 프레임을 붙임.
        
        프레임 내부에 전극이 발라져(?)있고, 여기와 연결하기 위해 바닥면에 도전성 접착제가 도포되어 있음.
        
        마이크 베이스를 이루고 있는 PCB에는 큰 동박이 있다.
      3. MEMS 마이크 다이 - Knowles S3.15 590E
        
        초음파 세척기의 물진동 때문에 MEMS 진동판은 깨져, 정사각형 검은 그림자가 보임.
  2. 6.4x3.8mm 크기, S104 마킹
    1. 2007.12 출시 LG-LB3300 슬라이드 피처폰
      1. S104 마킹, 6.4x3.8mm
        
        측면. 상하 검정층은 도전성 접착제층이다.
      2. MEMS 진동판, Knowles S3.15 590 E
        
        진동판이 모두 깨지면
        
        MEMS 구조체 뒷면. 피라미드 형태로 가공된다. 뒷면 빈 공간은 막혀 있다.
      3. 도전성 접착제(가열하면 고무 타는 냄새가 난다.)
        
        캐비티 유기물기판 뚜껑은 실드 코팅되어 있기 때문에, 검정 (저항이 수백Ω) 도전성 접착제이 있다.
        
        접착제가 붙는 동박 형태. 굴곡을 두었다.
      4. 뚜껑
        
        위면 금속막은 접지와 연결되어 있지 않다. floating 상태이다.
        내면(에서 볼 때 측면 및 위면 등 5군데) 실드되어 있다. 측면은 도금, 위면은 PCB 동박, 측면과 위면은 도전성 접착제로 연결.
        프레임에는 via가 없다.
      5. PCB 커패시터
        
        맨 위가 1층이라면 4층 동박이다. 2,3층 사이에 하양 유전체가 있다.
        
        1,2층 사이 유전체는 유리섬유이다.
        
        2층 동박을 벗기면, 하양 유전체가 보인다.
        
        3층 동박
        
        맨아래 4층 동박
  3. 4.72x3.76mm 크기, 09/03/25 - 10p
  4. 4.72x3.76mm 크기, PCB 뚜껑, S124, S150 마킹
    1. SPM0208HE5 규격서 - 10p
    2. 2008.04 출시 Motorola Z8m 슬라이드 피처폰
      1. 통화용
        
        세트에서
        
        마이크를 위한 키패드에 있는 통로 구멍
        
        Knowles S150, SPM0208HE5, 4.72x3.76mm
        
        내부 캐비티 구조
        
        PCB 동박
        
        캐비티 프레임을 붙이기 위한 검정색, 리드 붙이는 검정색 두 층은 도전성 접착수지
        
        PCB 구조
        
        아래쪽에도 도전성 가스켓이 있다.
        
        검정 도전성 가스켓
        
        표면 동박
        
        중간 동박
        
        하양 유전체 수지 위아래 동박이 있어 embedded capacitor PCB 커패시터 (추정 약 50pF)를 형성했다.
        
        MEMS
        
        Knowles S4.10 다이마킹
      2. 소음제거용으로 폰 위쪽에 있는 리시버용 스피커 옆에 있다.
        
        Knowles S124
        
        Knowles S4.10 다이마킹
  5. 4.8x3.8mm 크기, 금속 캔 뚜껑, S1104 마킹
    1. 2013년 12월 출시 노트북, LG 15N53에서
      1. 패키지 마킹 S1104, 크기 4.8x3.8mm
      2. 다이 ID, Knowles S4.10
  6. 4.8x3.8mm 크기(??), 금속 캔 뚜껑, S1259 마킹
    1. 2014.07 제조 LG-F460S LG G3 Cat.6 스마트폰
      1. 핸드폰 위쪽에 2개, 아래쪽에 1개 있다.
      2. 디캡핑(decapping)하여 내부관찰
      3. MEMS 다이
        
        K0612
      4. 진동판 하나를 깨뜨려보면, 바닥 PCB에 구멍이 뚫려있음을 확인할 수 있다.
      5. MEMS 구조체가 두 개인 이유 *** 추측이므로 이유를 파악할 것 ***
        
        하나의 구조체에서 진동하는 (구멍이 뚫려 있지 않는) 다이아프램(diaphragm)을 중간층으로하여 (구멍이 뚫려 있는) 위면 및 아랫면으로 backplate 전극면이 있다면
        
        밸런스 신호(차동신호가 나온다.)
        
        이 구조를 병렬로 두면, 4개로 이루어진 일종의 wheatstone bridge 회로가 되므로, (온도변화에 무관한)순수한 진동 신호만 선형적으로 추출할 수 있다.
  7. 3.8x3.0 (규격서에서는 3.76x2.95mm) 크기
    1. 2009.12 출시 삼성 SPH-M8400 옴니아2 스마트폰
      1. 두 개 모두, 내부 다이 마킹은 Knowles S4.10, N 590 E
        
        음성용 S179 마킹, 잡음제거용 S184 마킹
    2. 2010.07 출시 삼성 GT-B7722 피처폰
      1. 마킹은 다르지만, 내부 MEMS 칩은 동일하다.
      2. 핸드폰 아래쪽에 위치한, 음성 입력용, 마킹 S182
        
        구멍뚫린 고무마개을 뽑아내면
        
        그물망이 붙어 있다.
        
        그물망을 뜯으면 마킹 S182
      3. 핸드폰 위에 위치하고 있는 리시버 옆에 있는, 잡음 제거용, 마킹 S190
        
        센서
        
        외관
        
        3.76x2.95x1.1mm, MEMS 위에 구멍을 뚫지 않는다. (반대편에 위치한다.)
        
        PCB 동박에 납땜으로 붙이는 금속뚜껑을 벗기면
        
        뾰족한 바늘 형상은 아마 다이본딩 기준위치 표시일 듯
        
        멤스 마이크 다이
        
        KNOWLES S4.10 590 E
        
        형광체 침투로 뚫린 빈공간 확인
        
        다이본딩된 다이 뜯어서,
        
        뒤쪽 빈공간 확인
        
        측면을 보니, 레이저로 다이싱 5회 하였다.
        
        PCB 기판
        
        Au 볼 와이어본딩 방법
        
        PCB에 Au 볼 와이어본딩을 할 때는 Ball Stitch On Ball(BSOB) 방식
        
        PCB 커패시터
        
        동박은 4층, 그러므로 유전체는 3층, 가운데 유전체는 C값을 키우기 위해 유전율이 크고 매우 얇다.
        
        1층: 납땜면
        
        2층: C 형성
        
        3층: C 형성
        
        4층: 본딩면
    3. 2011.02 출시 삼성 와이즈 SHW-A240S 폴더 피처폰
      1. 소음제거용
        
        위치: 폴더 접히는 곳(회전하는 곳)에 있다. 화면을 뜯어내야 작은 구멍이 보인다.
        
        Knowles, 3.8x3.0mm, 마킹 S497, 다이 마킹 S4.10 590E N
      2. 통화용
        
        위치: 맨 밑에 스피커 옆에 있다.
        Knowles, 3.8x3.0mm, 마킹 S454, 다이 마킹 S4.10 590A E N
    4. 2012.09 출시 삼성 갤럭시 노트2 스마트폰
      1. 소음제거용, S997 3219 마킹
      2. 통화용, S1002 9944 마킹
    5. 2013.11 출시 삼성 SHW-A305D 폴더 피처폰
      1. 소음제거용으로 사용한다. 깡통 마킹 S1206, 다이 마킹 Knowles S4.10 N 590E
      2. 참고로 통화용은 일렉트릿 마이크를 사용한다.
    6. 2017.06 출시 LG 폴더 LM-Y110S 피처폰
      1. 통화용
        
        주기판에서
        
        S1789
        
        bottom 타입이다.
        
        외관
        
        PCB 충간층에 있는 하양 C 유전체층이 얇다.
        
        내부 구조
        
        MEMS 패턴
        
        K0416
        
        Au 볼 와이어본딩
        
        Ball Stitch On Ball(BSOB)
        
        PCB 충간층에 있는 하양 C 유전체층으로 만든 PCB 커패시터 구조
        
        C값을 높이기 위해 얇다. 동박은 4층
        
        수직 원통형 MEMS 캐비티 구조
  8. 3.3x2.5mm 크기, S2220, S2235 마킹
    1. 모두 bottom 타입(밑 PCB에 구멍 형성)
    2. 2018.10 출시 샤오미 Redmi Note 6 Pro 스마트폰
      1. 아래쪽 통화용 마이크, 마킹 S2220
        
        Knowles S6.13
      2. 위쪽 소음제거용 마이크, 마킹 S2235
        
        Knowles S6.11
  9. S2507
    1. 2020 삼성 갤럭시 A51 SM-A516N 휴대폰
      - S2507, 분해하니 특별한 것이 없다.
  10. 2.8x1.8mm 크기, E1119 마킹, Galaxy S5 mini, SM-G800F, 방수 microUSB 2.0 어셈블리
    1. 보드에서,
      - E1119 (E: engineering sample인 듯???)
    2. 장착 방법
      - 솔더링면에 구멍
      - 칩 뒷면에서 공기가 진동
    3. 본딩
    4. 신호처리 IC
      - 19201 B02
      - 이 패턴 위로는 도전성 금속막이 없어야 하는 듯
    5. MEMS 칩
      - K0416
  11. 크기 모름, 2010.10 출시 삼성 GT-i5500 갤럭시 5 스마트폰
    1. 음성 마이크용, Knowles S180
      - 캔에 구멍이 없다.
      - PCB 납땜면에 구멍이 있다.
    2. 납땜면을 뜯으면
    3. 발연질산에 넣어
      - MEMS 다이
      - 신호처리 IC. 와이어본딩 패드면에 엠보싱처리
    4. 잡음 제거용, 리시버 쪽에 위치. Knowles S180
3. Omron
  1. 2013년 11월 출시 Gigabyte P34 노트북 , STMicroelectronics에서 최종 제품을 만들었다. MP45DT02TR, 2D45, 4.72x3.76mm
    1. 사용외형
      - 먼지 유입 방지용 스폰지 및 그물망
      - 좌측 마이크
    2. 캐비티 유기물기판으로 캡을 씌운 외관
    3. PCB 커패시터, 캡 PCB에 C를 크게 만들기 위해 매우 가깝게 붙어 있는 동박 두 층이 보인다.(그럼 두 신호선이 관찰되어야 하는데 그렇지 않다. 그럼 아래쪽과 대칭을 위해 위쪽을 그냥 만들었다.)
      - 동박 두 층은 어느 곳에도 연결되어 있지 않기 때문에 큰 의미가 없다.
    4. 본딩 및 레이저 다이싱된 다이 측면
      - MEMS는 레이저 다이싱 및 판독IC는 half-cut 다이싱
    5. MEMS는 Omron G4 f s
      1. 우측에서
        
        IC 표식 X78 Y22 - 웨이퍼에서 다이 위치인듯
        
        진동판이 깨졌다.
      2. 좌측마이크에서
        
        IC 표식 X77 Y98 - 웨이퍼에서 다이 위치인듯
  2. 2015년 09월 출시 iPad mini 4, A1538 WiFi 모델
    1. 외형
      - EVASP3 7367, FAASP3 7391
    2. 멤스 웨이퍼는 레이저 다이싱으로 잘라 다이로 만들었다.
    3. 다이 표면
      - 51, 73 IC 표식 아마 포토마스크에서 X,Y 좌표
      - AM OMRON
  3. 2017.06 출시 삼성 갤럭시 폴더2 SM-G160N 스마트폰
    - A6201 S1111 15, 3.0x2.5mm, 뚜껑에 구멍이 있는 top 타입
    - Ha1 Omron
4. 제조회사 알 수 없음
  1. 2013.10 출시 애플 iPhone 5S 스마트폰
    1. 3개를 사용해서, 다양한 각도에서 오는 음향을 잘 받아들이기 위해
      1. 외부 소음 제거-2개면 된다.
      2. 스피커 폰으로 통화할 때 더 확실한 소리를 받아들이기 위해
      3. 스피커로 노래를 들을 때, 음향 분석하여 더 풍부한 음을 내기 위해서(?)
    2. 아래 측면, 주 통화용 MEMS마이크, bottom 타입
      - HP SR613 4227 M3, 3.4x2.5mm
      - E2140C 03272
    3. 위 뒷면, 잡음 제거용 MEMS마이크, bottom 타입
      - 구멍이 뚫린 이유
      - C1281 6616 M1 284
    4. 위 앞면, 리시버 바로 옆에 있는, 보조 통화용(?) 세번째 MEMS마이크, bottom 타입
      - 리시버 sound outlet port hole과 마이크용 sound inlet 구멍
      - sound inlet
      - M1663 2472 M2 106
  2. 2017.02 출시 샤오미 Redmi Note 4X 스마트폰에서
    1. 메인 마이크
      1. 메인 마이크와 맨 아래 버튼 스위치용 백라이트 LED 연결
      2. 메인 MEMS마이크, XN7A7 7722 3014
        
        bottom 타입이다.
        
        납땜으로 금속 뚜껑을 붙임
        
        E2140C 11581
        
        실리콘 MEMS 마이크 뒷면
      3. C embedded PCB 분석, PCB 커패시터
        
        PCB top(1층) 동박
        
        top(1층) 동박
        
        1층과 2층 동박사이에 있는 FR4 유전체
        
        2층 동박
        
        2층 동박을 벗기면, 하양 유전체가 보인다. 이 유전체 두께로 C값을 좌우한다.
        
        하양 유전체 두께는 매우 얇다. 유전율을 높일수 없어서 두께를 얇게해서 C값을 높인다.
        
        3층 동박. 두 개의 C가 형성되어 있다.
        
        납땜을 위한 bottom면(4층) 동박
    2. 귀쪽에 위치한, 소음 제거용 MEMS마이크
      1. 외형
        
        MN7A7 7719 3021
      2. 패키지 분해
        
        PCB 3개를 붙여서 만들었다.
        
        reverse top 형태로 만드는 이유
      3. 캐비티 유기물기판 구조
      4. PCB 커패시터
        
        C embedded PCB를 사용했다.
      5. MEMS 진동판 - 메인 마이크에 사용된 MEMS 진동판과 같다.
        
        E2140C 03322
  3. 2015년 12월 제조 Lenovo ideapad 700-15isk 노트북
    1. 전체
      - L마이크,카메라,LED표시,R마이크
    2. 외관
      - AE04 5W47 완충 고무
    3. 납땜
    4. 내부
    5. MEMS 표면
      - KFD3002
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      S2292
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