KR100892412B1 - 휴대 단말기용 입력 장치 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대 단말기용 입력 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 휴대 단말기용 입력 장치는 경박단소를 요구하는 단말기 및 전자제품 등의 스위치로서 사용될 수 있으며, 온(On)/오프(Off) 형식으로 신호를 검출할 수 있고, 접촉하는 힘의 세기 및 누르는 힘의 방향을 정량적으로 변화되는 신호도 검출할 수 있는 장점이 있다.
입력장치, 하중블럭, 멤브레인, 스트레인 게이지
Description
본 발명은 접촉여부, 접촉력 및 누르는 힘의 방향을 동시에 검출할 수 있는 휴대 단말기용 입력 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대 단말기용 신호 입력 장치는 얇은 서스(Sus)의 탄성을 이용하여 돔 구조로 전극에 접촉 여부에 따라, 온(On)/오프(Off) 형식의 스위칭 신호에 따라 구동하는 스위치로 범용화되고 있다.
현재, 휴대 단말기용 신호 입력 장치는 핸드폰, 유무선 통신기, MP3 및 각종 휴대단말기를 비롯하여 게임기, 의료기기, 도어락 및 각종 전자제품 등에 적용되고 있다.
이러한, 휴대 단말기용 신호 입력 장치는 경박단소화가 요구되고 있는 실정이다.
도 1은 종래 기술에 따른 휴대 단말기용 신호 입력 장치의 개략적인 단면도 로서, 인쇄회로기판(10) 상부에 제 1과 2 신호선(11,12)이 형성되어 있고, 상기 제 1 신호선(11)은 전도성 돔(13)에 연결되어 있다.
이런, 휴대 단말기용 신호 입력 장치는 탄성체(20)를 가압하면, 상기 전도성 돔(13)이 휘어져 제 2 신호선(12)에 컨택되어 온(On) 상태가 되고, 상기 탄성체(20)가 원래 상태로 복귀하면 오프(Off) 상태가 된다.
이러한 종래의 입력장치는 단순히 온(On) 또는 오프(Off), 즉, 0,1 방식으로 불연속적이고, 누르는 힘에 비례하는 정량적인 출력값을 낼 수 없는 문제점이 있다.
그리고, 정전용량 방식은 접촉 물체가 적어도 인간과 같은 전기적 성질을 보유해야만 작동이 가능하고, 금속외 플라스틱, 세라믹과 같은 절연체에 대해서는 접촉에 대한 대응하는 신호를 얻을 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 접촉여부, 접촉력의 크기 및 누르는 힘의 방향을 동시에 감지하여 기존의 입력장치가 갖고 있는 누르는 힘에 비례하는 정량적인 신호를 출력하지 못하는 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
본 발명의 바람직한 제 1 양태(樣態)는,
단자들이 형성되어 있는 인쇄회로기판과;
상기 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 복수개의 관통홀들이 구비되어 있는 지지부와;
상기 지지부 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들이 있는 영역이 각각 부상되어 형성된 멤브레인 영역들이 구비되어 있는 멤브레인 구조물과;
상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성되고, 상기 인쇄회로기판의 단자들과 전기적으로 연결된 스트레인 게이지들과;
상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성된 하중 블럭들과;
상기 하중 블럭들 상부에 형성된 하중 전달부로 구성된 휴대 단말기용 입력 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 제 2 양태(樣態)는,
단자들이 형성되어 있는 인쇄회로기판과;
상기 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 각각 관통홀이 구비되어 있는 복수개의 지지부들과;
상기 지지부들 각각의 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들 각각이 있는 영역이 부상되어 형성된 멤브레인 영역을 구비하는 멤브레인 구조물들과;
상기 멤브레인 구조물들의 멤브레인 영역 상부 각각에 형성되고, 상기 인쇄회로기판의 단자들과 전기적으로 연결된 스트레인 게이지들과;
상기 멤브레인 구조물들의 멤브레인 영역 상부 각각에 형성된 하중 블럭들과;
상기 하중 블럭들 상부에 형성된 하중 전달부로 구성된 휴대 단말기용 입력 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 제 3 양태(樣態)는,
인쇄회로기판 상에 단자들을 형성하는 단계와;
관통홀이 형성되어 있는 지지부와, 상기 지지부 각각의 상부에 평판형으로 형성되며 상기 관통홀이 있는 영역이 부상되어 형성된 멤브레인 영역을 구비하는 멤브레인 구조물과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역 상부에 형성된 스트레인 게이지와, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역 상부에 형성된 하중 블럭을 각각 구비하는 복수개의 센서칩들을 상기 인쇄회로기판 상부에 접합하는 단계와;
상기 하중 블럭에 하중 전달부를 접합하는 단계와;
상기 인쇄회로기판의 단자들과 스트레인 게이지들을 와이어 본딩하는 단계와;
상기 인쇄회로기판의 단자들과 상기 스트레인 게이지들 및 와이어를 감싸며 실링하는 단계로 구성된 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 제 4 양태(樣態)는,
인쇄회로기판 상에 단자들을 형성하는 단계와;
관통홀들이 형성되어 있는 지지부와, 상기 지지부 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들이 있는 영역이 각각 부상되어 형성된 멤브레인 영역들이 구비되어 있는 멤브레인 구조물과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성되어 있는 스트레인 게이지들과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성된 하중 블럭들로 구성된 센서칩을 상기 인쇄회로기판 상부에 접합하는 단계와;
상기 하중 블럭에 하중 전달부를 접합하는 단계와;
상기 인쇄회로기판의 단자들과 스트레인 게이지들을 와이어 본딩하는 단계와;
상기 인쇄회로기판의 단자들과 상기 스트레인 게이지들 및 와이어를 감싸며 실링하는 단계로 구성된 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명은 휴대 단말기용 입력 장치는 경박단소를 요구하는 단말기 및 전자제품 등의 스위치 및 입력장치로서 사용될 수 있으며, 온(On)/오프(Off) 형식으로 신호를 검출할 수 있고, 접촉력의 세기와 방향을 정량적으로 변화되는 신호로도 검출할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음 과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 단자들(101,102)이 형성되어 있는 인쇄회로기판(100)과; 상기 인쇄회로기판(100) 상부에 형성되며, 관통홀들(111,112)이 구비되어 있는 지지부(110)와; 상기 지지부(110) 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들(111,112)이 있는 영역이 각각 부상되어 형성된 멤브레인 영역들(131,132)이 구비되어 있는 멤브레인 구조물(130)과; 상기 멤브레인 구조물(130)의 멤브레인 영역들(131,132) 상부 각각에 형성되고, 상기 인쇄회로기판(100)의 단자들(101,102)과 전기적으로 연결된 스트레인 게이지들(151,152)과; 상기 멤브레인 구조물(130)의 멤브레인 영역들(131,132) 상부 각각에 형성된 하중 블럭들(210,220)과; 상기 하중 블럭들(210,220) 상부에 형성된 하중 전달부(300)로 구성된다.
여기서, 상기 지지부(110)에 형성된 관통홀들(111,112)은 4개인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 인쇄회로기판(100)의 단자들(101,102)과 상기 스트레인 게이지들(151,152)를 와이어(171) 본딩으로 전기적으로 연결하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전기적으로 연결된 영역을 실링한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(100)의 단자들(101,102)과 상기 멤브레인 구조물(130)의 스트레인 게이지들(151,152) 및 와이어(171)을 감싸는 실링(Sealing)부(190)가 형성되어 있다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치를 도시한 개념적인 사시도로서, 인쇄회로기판(100) 상부에는 지지부(110)가 형성되어 있고, 상기 지지부(110) 외측의 인쇄회로기판(100)에는 단자들이 형성되어 있고, 상기 지지부(110) 상부에는 멤브레인 구조물(130)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 지지부(110)는 관통홀들이 형성되어 있어, 상기 멤브레인 구조물(130)에는 멤브레인 영역들(131,132,133)이 형성된다.
이 멤브레인 영역들(131,132,133) 각각의 상부에 스트레인 게이지들이 형성되어 있고, 이 스트레인 게이지들 각각에 연결된 전극 라인들(160)과 상기 인쇄회로기판(100)의 단자들은 와이어 본딩되어 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 멤브레인 영역들(131,132,133) 각각의 상부에는 하중 블럭들(210,220)이 형성되어 있고, 상기 하중 블럭들(210,220) 상부에 하중 전달부(300)가 형성되어 있다.
참고로, 도 3의 사시도에서 보여지는 부분의 부호만 기재한 것이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 단자들(101,102)이 형성되어 있는 인쇄회로기판(100)과; 상기 인쇄회로기판(100) 상부에 형성되며, 각각 관통홀(121a,122a)이 구비되어 있는 지지부들(121,122)과; 상기 지지부들(121,122) 각각의 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들(121a,122a) 각각이 있는 영역이 부상되어 형성된 멤브레인 영역(141a,142a)을 구비하는 멤브레인 구조물들(141,142)과; 상기 멤브레인 구조물 들(141,142)의 멤브레인 영역(141a,142a) 상부 각각에 형성되고, 상기 인쇄회로기판(100)의 단자들(101,102)과 전기적으로 연결된 스트레인 게이지들(151,152)과; 상기 멤브레인 구조물들(141,142)의 멤브레인 영역(141a,142a) 상부 각각에 형성된 하중 블럭들(210,220)과; 상기 하중 블럭들(210,220) 상부에 형성된 하중 전달부(300)로 구성된다.
여기서, 상기 지지부들(121,122)은 4개인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 실시예와 동일하게, 상기 인쇄회로기판(100)의 단자들(101,102)과 상기 스트레인 게이지들(151,152)를 와이어(171) 본딩으로 전기적으로 연결한다.
그리고, 상기 인쇄회로기판(100)의 단자들(101,102)과 상기 멤브레인 구조물(130)의 스트레인 게이지들(151,152) 및 와이어(171)을 감싸는 실링(Sealing)부(190)를 형성하는 것이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치를 도시한 개념적인 사시도로서, 전술된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치는 4개의 관통홀들이 형성된 하나의 지지부를 이용한 것이고, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치는 관통홀이 각각 형성되어 있는 4개의 지지부들을 이용한 것이다.
즉, 도 7을 참조하면, 4개의 지지부들(121,122,123)이 인쇄회로기판(100)에 형성되어 있고, 상기 4개의 지지부들(121,122,123) 각각에는 멤브레인 영역 들(141a,142a,143a)이 형성되어 있고, 상기 멤브레인 영역들(141a,142a,143a) 각각의 상부에는 하중 블럭들(210,220)이 형성되어 있다.
참고로, 도 3과 동일하게, 도 5의 사시도에서 보여지는 부분의 부호만 기재한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 개략적인 단면도로서, 멤브레인 상부에 위치하고 있는 스트레인 게이지(150)는 가변 저항이다.
그리고, 상기 스트레인 게이지(150)의 일단에 제 1 전극 라인(181)이 연결되어 있고, 상기 스트레인 게이지(150)의 타단에 제 2 전극 라인(182)이 연결되어 있으며, 상기 제 2 전극 라인(182)에 기준 저항(185)이 연결되어 있고, 상기 기준 저항(185)에 제 3 전극 라인(183)이 연결되어 있다.
이러한 구성의 휴대 단말기용 입력 장치는 상기 제 2 전극 라인(182)에서 전압(Vin)을 인가하여, 상기 스트레인 게이지(150)를 통하여 제 1 전극 라인(181)에서 제 1 전압(Vout1)을 측정하고, 상기 기준 저항(185)을 통하여 제 3 전극 라인(183)에서 제 2 전압(Vout2)을 측정한다.
상기 제 1과 2 전압을 반복적으로 측정하여 그 전압차(△V)를 이용하여 신호를 처리한다.
여기서, 상기 스트레인 게이지(150)는 인가된 힘에 의해, 멤브레인이 휘어짐에 따라 열적 변화가 발생되어 저항 변화량에 오차가 발생될 우려가 있으므로, 기준 저항(185)이 더 구비되어 있으면 열적 변화에 따른 오차를 보상할 수 있는 것이 다.
도 7은 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 센서부가 배치된 상태를 설명하기 위한 개략적인 개념적인 사시도로서, 인쇄회로기판(100) 상부에 제 1 내지 4 센서부(410,420,430,440)가 형성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 내지 4 센서부(410,420,430,440) 각각은 전술된 바와 같이, 멤브레인에 형성된 스트레인 게이지를 구비하고 있어, 멤브레인으로 인가된 힘에 의해 상기 스트레인 게이지의 변화된 저항을 감지하여 인가된 힘을 감지할 수 있는 것이다.
이때, 상기 제 1 내지 4 센서부(410,420,430,440)에서, 제 1과 3 센서부(410,430) 및 제 2와 4 센서부(420,440) 각각은 대칭되어 위치되어 있다.
그리고, 상기 제 1과 3 센서부(410,430)를 연결하는 선상(P1)과 상기 제 2와 4 센서부(420,440)를 연결하는 선상(P2)이 교차되도록 구성한다.
이와 같이, 본 발명은 4개의 센서부들 십자 형상으로 배치시켜, 인가되는 힘을 정밀하게 감지할 수 있는 것이다.
결국, 4개의 센서부들 십자 형상으로 배치시키는 것은, 전술된 바와 같은, 지지부들 십자 형상으로 배치하는 것과 동일하다.
도 8은 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념적인 사시도로서, 본 발명의 휴대 단말기용 입력 장치는 제 1 내 지 4 센서부들(410,420,430,440)에서 검출된 전압 변화량으로, 인가된 힘을 검출할 수 있다.
도 8의 Fx는 제 1과 3 센서부들(410,430)에 수직력을 인가할 때의 신호변화이고, Fy는 제 2와 4 센서부들(420,440)에 수직력을 인가할 때의 신호변화이고, Fz는 하중 전달부(300)의 중앙에 수직력을 인가할 때의 신호변화이다.
먼저, 상기 하중 전달부(300)의 중심에 수직력이 인가되면, 제 1 내지 4 센서부들(410,420,430,440)은 일정하게 반응함으로써, 신호변화는 각부에서 측정되는 전압차의 합(△V1 + △V2 + △V3 + △V4)이 된다.
그리고, 상기 제 1 센서부(410)에 수직력이 인가되면, 신호변화는 △V1 - △V3 또는 △V1이 되고, 상기 제 2 센서부(420)에 수직력이 인가되면, 신호변화는 △V2 - △V4 또는 △V2가 된다.
또한, 상기 제 3 센서부(430)에 수직력이 인가되면, 신호변화는 △V3 - △V1 또는 △V3이 되고, 상기 제 4 센서부(440)에 수직력이 인가되면, 신호변화는 △V4 - △V2 또는 △V4가 된다.
따라서, 본 발명의 휴대 단말기용 입력 장치는 경박단소를 요구하는 단말기 및 전자제품 등의 스위치로서 사용될 수 있으며, 온(On)/오프(Off) 형식으로 신호를 검출할 수 있고, 정량적으로 변화되는 신호도 검출할 수 있는 장점이 있다.
도 9a 내지 9j는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 센서칩을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 먼저, 기판(500) 상부 및 하부에 제 1 상부 및 하부 절연막(511,512)을 형성한다.(도 9a)
상기 기판(500)이 실리콘 웨이퍼이면, 상기 제 1 상부 및 하부 절연막(511,512)은 열산화막이다.
그리고, 상기 기판(500)은 유리기판, 스테인리스 스틸 기판, PCB 기판 등도 가능하다.
그 후, 상기 제 1 상부 절연막(511) 상부에 제 2 절연막(520)을 형성한다.(도 9b)
여기서, 상기 제 2 절연막(520)은 폴리이미드로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 폴리이미드는 스핀 코팅하고, 대략 350℃에서 경화시킨다.
그 다음, 상기 제 2 절연막(520) 상부에 복수개의 스트레인 게이지들(531,532) 및 상기 스트레인 게이지들(531,532)과 각각 연결된 전극 라인들(541,542)을 형성한다.(도 9c 및 도 9d)
상기 복수개의 스트레인 게이지들(531,532)은 도 9c에 도시된 바와 같이, 스트레인 게이지용 막과 전극 라인용 막을 순차적으로 적층하고, 이를 패터닝한 다음, 상기 패터닝된 전극 라인용 막의 일부를 식각하면 스트레인 게이지가 정의된다.
연이어, 상기 전극 라인들(541,542) 각각의 일부 영역을 노출시키며, 상기 제 2 절연막(520) 상부 전면에 보호층(550)을 형성한다.(도 9e)
상기 보호층(550)은 폴리이미드로 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 노출된 전극 라인들(541,542)의 영역 각각에 전극 패 드(561,562)를 형성한다.(도 9f)
계속하여, 상기 제 1 하부 절연막(512) 하부에 금속 패턴(570)을 형성하고(도 9h), 상기 금속 패턴(570)으로 마스킹하여 상기 제 1 하부 절연막(512)을 제거한다.(도 9g)
이 후, 상기 보호층(550) 상부에 하중 블럭들(580)을 형성한다.(도 9i)
여기서, 상기 하중 블럭들(580)은 에폭시 계열의 두꺼운 포토레지스트의 패턴막으로 형성하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 금속 패턴(570)으로 마스킹하여, 상기 기판(500)을 식각하여 관통홀이 형성된 지지부(590)를 형성한다.(도 9j)
여기서, 상기 관통홀에 노출된 영역은 멤브레인이 되며, 상기 스트레인 게이지들(531,532) 및 상기 하중 블럭들(580)은 상기 멤브레인 상에 위치된다.
도 10a 내지 10d는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 하중 전달부를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 기판(600) 상부 및 하부에 비정질 실리콘층(610,611)을 형성한다.
여기서, 상기 기판(600)은 유리 기판이 바람직하고, 상기 유리 기판인 경우 LPCVD(Low pressure chemical vapor deposition)을 이용하여, 유리의 연화점 미만(대략 550℃)에서 비정질 실리콘을 증착한다.
그 다음, 상기 기판(600) 하부에 복수개의 홈들을 형성하기 위하여, 상기 기판 하부에 형성된 비정질 실리콘층(611) 일부 및 기판(600)을 식각한다.(도 10b)
이 후, 상기 기판(600) 상부에 복수개의 돌출부들을 형성하기 위하여, 상기 기판 상부에 형성된 비정질 실리콘층(612) 일부 및 기판(600)을 식각한다.(도 10c)
계속하여, 상기 비정질 실리콘층(610,611)을 제거한다.(도 10d)
이로써, 상부에 복수개의 돌출부들(651,652)이 형성되어 있고, 하부에 복수개의 홈들(651,652)이 형성되어 있는 하중 전달부(650)의 제조가 완료된다.
이 하중 전달부(650)는 도 11을 더 참조하여 설명하면, 하부에 형성된 복수개의 홈들 내부에는 하중 블록들이 삽입되어 고정되고, 상부에 형성된 복수개의 돌출부들(661,662,663,664)은 센서부들에 힘을 인가하기 위한 것이다.
도 12a 내지 12d는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 하중 전달부를 제조하는 다른 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 이 방법은 열가소성 폴리머 기판을 엠보싱(Embossing) 기기를 이용하여 하중 전달부를 제조하는 것이다.
먼저, 열가소성 폴리머 기판(700)을 준비한다.(도 12a)
그 다음, 하중 전달부의 외관 형상을 열압착시켜 형성하기 위한 금형(720)을 준비한다.(도 12b)
연이어, 상기 금형(720)에 상기 열가소성 폴리머 기판(700)을 삽입한 후, 열압착하여, 상기 금형(720)에 있는 하중 전달부의 형상을 상기 열가소성 폴리머 기판(700)에 전사시킨다.(도 12c)
마지막으로, 상기 금형(720)에서 열가소성 폴리머 기판(700)을 이탈시킨 다.(도 12d)
그러므로, 도 12d와 같이, 하중 전달부의 형상이 형성되어 있는 열가소성 폴리머 기판(710)을 얻을 수 있다.
도 13a 내지 13e는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 사시도로서, 인쇄회로기판(800) 상에 단자들(810)을 형성한다.(도 13a)
그 다음, 관통홀이 형성되어 있는 지지부와, 상기 지지부 각각의 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀이 있는 영역이 부상되어 형성된 멤브레인 영역을 구비하는 멤브레인 구조물과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역 상부에 형성된 스트레인 게이지와, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역 상부에 형성된 하중 블럭을 각각 구비하는 복수개의 센서칩들(821,822,823,824)을 상기 인쇄회로기판(800) 상부에 접합한다.(도 13b)
이 후, 상기 하중 전달부(830)를 상기 하중 블럭에 접합한다.(도 13c)
이어서, 상기 인쇄회로기판(800)의 단자들(810)과 스트레인 게이지들을 와이어(840) 본딩한다.(도 13d)
계속하여, 상기 인쇄회로기판(800)의 단자들(810)과 상기 스트레인 게이지들 및 와이어를 감싸며 실링한다.(도 13e)
이때, 상기 인쇄회로기판(800)의 단자들(810)과 상기 스트레인 게이지들 및 와이어는 실링(Sealing)부(850)로 보호를 받는 것이다.
한편, 전술된 도 13b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 센서칩들을 인쇄회로기판 상부에 접합하는 것이나, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 센서칩을 인쇄회로기판 상부에 접합해도 된다.
즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 센서칩은 관통홀들이 형성되어 있는 지지부와, 상기 지지부 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들이 있는 영역이 각각 부상되어 형성된 멤브레인 영역들이 구비되어 있는 멤브레인 구조물과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성되어 있는 스트레인 게이지들과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성된 하중 블럭들로 구성된다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 휴대 단말기용 신호 입력 장치의 개략적인 단면도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 개략적인 단면도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치를 도시한 개념적인 사시도
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 개략적인 단면도
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 휴대 단말기용 입력 장치를 도시한 개념적인 사시도
도 6은 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 개략적인 단면도
도 7은 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 센서부가 배치된 상태를 설명하기 위한 개략적인 개념적인 사시도
도 8은 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념적인 사시도
도 9a 내지 9j는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 센서칩을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 10a 내지 10d는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 하중 전달부를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 11은 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 하중 전달부를 개략적으 로 도시한 사시도
도 12a 내지 12d는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 하중 전달부를 제조하는 다른 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도
도 13a 내지 13e는 본 발명에 따른 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 사시도
Claims (13)
- 단자들이 형성되어 있는 인쇄회로기판과;상기 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 복수개의 관통홀들이 구비되어 있는 지지부와;상기 지지부 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들이 있는 영역이 각각 부상되어 형성된 멤브레인 영역들이 구비되어 있는 멤브레인 구조물과;상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성되고, 상기 인쇄회로기판의 단자들과 전기적으로 연결된 스트레인 게이지들과;상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성된 하중 블럭들과;상기 하중 블럭들 상부에 형성된 하중 전달부로 구성된 휴대 단말기용 입력 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 관통홀들은 4개인 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치.
- 단자들이 형성되어 있는 인쇄회로기판과;상기 인쇄회로기판 상부에 형성되며, 각각 관통홀이 구비되어 있는 복수개의 지지부들과;상기 지지부들 각각의 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들 각각이 있는 영역이 부상되어 형성된 멤브레인 영역을 구비하는 멤브레인 구조물들과;상기 멤브레인 구조물들의 멤브레인 영역 상부 각각에 형성되고, 상기 인쇄회로기판의 단자들과 전기적으로 연결된 스트레인 게이지들과;상기 멤브레인 구조물들의 멤브레인 영역 상부 각각에 형성된 하중 블럭들과;상기 하중 블럭들 상부에 형성된 하중 전달부로 구성된 휴대 단말기용 입력 장치.
- 청구항 3에 있어서,상기 지지부들은 제 1 내지 4 지지부들로 구성되며,상기 제 1과 3 지지부 및 제 2와 4 지지부 각각은 대칭되어 위치되어 있고, 상기 제 1과 3 지지부를 연결하는 선상과 상기 제 2와 4 지지부를 연결하는 선상이 교차되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치.
- 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 인쇄회로기판의 단자들과 상기 스트레인 게이지들은 와이어 본딩되어 있고.상기 인쇄회로기판의 단자들과 상기 멤브레인 구조물의 스트레인 게이지들 및 와이어를 감싸는 실링(Sealing)부가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치.
- 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 스트레인 게이지의 일단에 연결된 제 1 전극 라인과;상기 스트레인 게이지의 타단에 연결된 제 2 전극 라인과;상기 제 2 전극 라인에 연결된 기준 저항과;상기 기준 저항에 연결된 제 3 전극 라인이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치.
- 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,상기 하중 전달부는,상부에 복수개의 돌출부들이 형성되어 있고, 하부에 복수개의 홈들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치.
- 청구항 7에 있어서,상기 하중 전달부의 복수개의 홈들은,상기 하중 블록들이 삽입되어 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치.
- 인쇄회로기판 상에 단자들을 형성하는 단계와;관통홀이 형성되어 있는 지지부와, 상기 지지부 각각의 상부에 평판형으로 형성되며 상기 관통홀이 있는 영역이 부상되어 형성된 멤브레인 영역을 구비하는 멤브레인 구조물과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역 상부에 형성된 스트레인 게이지와, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역 상부에 형성된 하중 블럭을 각각 구비하는 복수개의 센서칩들을 상기 인쇄회로기판 상부에 접합하는 단계와;상기 하중 블럭에 하중 전달부를 접합하는 단계와;상기 인쇄회로기판의 단자들과 스트레인 게이지들을 와이어 본딩하는 단계와;상기 인쇄회로기판의 단자들과 상기 스트레인 게이지들 및 와이어를 감싸며 실링하는 단계로 구성된 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법.
- 인쇄회로기판 상에 단자들을 형성하는 단계와;관통홀들이 형성되어 있는 지지부와, 상기 지지부 상부에 평판형으로 형성되며, 상기 관통홀들이 있는 영역이 각각 부상되어 형성된 멤브레인 영역들이 구비되어 있는 멤브레인 구조물과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성되어 있는 스트레인 게이지들과, 상기 멤브레인 구조물의 멤브레인 영역들 상부 각각에 형성된 하중 블럭들로 구성된 센서칩을 상기 인쇄회로기판 상부에 접합하는 단계와;상기 하중 블럭에 하중 전달부를 접합하는 단계와;상기 인쇄회로기판의 단자들과 스트레인 게이지들을 와이어 본딩하는 단계와;상기 인쇄회로기판의 단자들과 상기 스트레인 게이지들 및 와이어를 감싸며 실링하는 단계로 구성된 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법.
- 청구항 9 또는 10에 있어서,상기 센서칩은,기판 상부 및 하부에 제 1 상부 및 하부 절연막을 형성하는 단계와;상기 제 1 상부 절연막 상부에 제 2 절연막을 형성하는 단계와;상기 제 2 절연막 상부에 복수개의 스트레인 게이지들 및 상기 스트레인 게 이지들과 각각 연결된 전극 라인들을 형성하는 단계와;상기 전극 라인들 각각의 일부 영역을 노출시키며, 상기 제 2 절연막 상부 전면에 보호층을 형성하는 단계와;상기 노출된 전극 라인들의 영역 각각에 전극 패드를 형성하는 단계와;상기 제 1 하부 절연막 하부에 금속 패턴을 형성하는 단계와;상기 금속 패턴으로 마스킹하여 상기 제 1 하부 절연막을 제거하는 단계와;상기 보호층 상부에 하중 블럭들을 형성하는 단계와;상기 금속 패턴으로 마스킹하여, 상기 기판을 식각하여 관통홀이 형성된 지지부를 형성하는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법.
- 청구항 9 또는 10에 있어서,상기 하중 전달부는,열가소성 폴리머 기판을 엠보싱(Embossing)하여 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법.
- 청구항 9 또는 10에 있어서,상기 하중 전달부는,기판 상부 및 하부에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와;상기 기판 하부에 복수개의 홈들을 형성하기 위하여, 상기 기판 하부에 형성된 비정질 실리콘층 일부 및 기판을 식각하는 단계와;상기 기판 상부에 복수개의 돌출부들을 형성하기 위하여, 상기 기판 상부에 형성된 비정질 실리콘층 일부 및 기판을 식각하는 단계와;상기 비정질 실리콘층을 제거하는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기용 입력 장치의 제조 방법.
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