KR101062752B1 - 초박형 센서소자 및 그 제조방법 - Google Patents

초박형 센서소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초박형 센서소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서소자와, 상기 센서소자와 연결된 리드선과, 상기 센서소자 및 리드선을 사이에 두고 보호하는 서포터와, 상기 센서소자, 리드선, 및 서포터를 상 하단으로 맞닿아 절연시키는 필름으로 구성하되, 상기 서포터는 센서소자 및 리드선을 외부충격으로부터 보호하기 위해 센서소자보다 높게 형성하고, 상기 서포터 전단에서 맞닿는 필름과 필름 사이의 공간을 없애기 위해 서포터의 끝단 면을 점점 얇게 형성한 단차부를 포함하는 초박형 센서소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

초박형 센서소자 및 그 제조방법{ULTRA-SLIP SENSOR DEVICE AND MANUFACTURE METHOD THEREOF}
본 발명은 외부 충격에 강한 초박형 센서소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신단말기, 노트북, PMP(Portable Multimedia Player), 디지털 카메라 및 디지털 캠코더 등의 전자기기는 휴대하면서 사용 가능하도록 충방전이 가능한 배터리 팩을 사용한다.
배터리 팩은 리튬 이온 셀이 방전 동작을 수행하게 되는 경우 현재의 온도를 검출하여 배터리 내부의 온도에 따른 배터리 보호를 위해 온도센서소자가 사용된다.
도 1은 종래의 센서소자를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 센서 소자를 보완한 센서소자를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 센서소자는 리드프레임(11) 사이에 센서소자(10)를 고정하고, 센서소자(10)와 리드프레임(11)을 절연시키기 위하여 절연필름(12)으로 감싼다.
그러나, 종래의 센서소자(10)는 내충격성, 압축강도 등 외부 충격에 센서소자(10)가 충분히 보호되지 못해 불량이 발생하는 문제점이 있었고, 특히, 노트북의 배터리 셀(Cell) 상에 센서소자(10)를 장착한 후 플라스틱 팩으로 압착할 때 센서소자(10)에 충격이 가해져 빈번히 파손되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 출원인은 도 2와 같이 센서소자(210)를 보호하기 위해서 서포터(230)를 형성하여 센서소자(210)를 형성하였으나 이는 서포터(230)의 두께가 얇으면 센서소자(210)에게 충격이 전달되고, 서포터(220)의 두께가 두꺼우면 상단 및 하단 필름(240)이 맞닿는 서포터 근처의 위치에 들뜸 현상이 발생하여 액체와 닿으면 그 들뜬 사이로 액체가 유입되는 leakage가 발생되어 센서소자를 망가뜨리는 문제가 발견되었다.
특히 내전압특성에서 이런 문제는 신뢰성에 큰 영향을 준다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 서포터를 형성하여 내부에 있는 센서소자를 외부충격으로부터 보호하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 서포터에 단차를 형성하여 필름의 들뜬 현상(필름과 필름 사이가 붙지 않고 떨어져 있는 형상)을 줄이는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 초박형 센서 소자는 센서소자와; 상기 센서소자와 연결된 리드선(리드프레임 및 리드 와이어 포함)과; 상기 센서소자 및 리드선을 사이에 두고 보호하는 서포터와; 상기 센서소자, 리드선, 및 서포터를 상 하단으로 맞닿아 절연시키는 필름으로 구성하되,
상기 서포터는 센서소자 및 리드선을 외부충격으로부터 보호하기 위해 센서소자보다 높게 형성하고,
상기 서포터 전단에서 맞닿는 필름과 필름 사이의 공간을 없애기 위해 서포터의 끝단 면을 점점 얇게 형성한 단차부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 초박형 센서소자에 있어서, 상기 센서소자와 연결된 리드선에 도포하여 피복하는 실리콘 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 초박형 센서소자에 있어서, 상기 서포터는 세라믹, 고분자, 절연 코팅된 금속 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 초박형 센서소자에 있어서, 상기 필름은 고분자계 필름이며, 상기 고분자계 필름은 폴리이미드, 폴리에스테르, 테플론 중 어느 하나이되, 상기 고분자계 필름은 열압착으로 일체화가 가능한 성질을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 초박형 센서 소자 제조방법은 센서소자와 리드프레임을 결합하는 제1 단계와; 상기 리드프레임과 결합한 센서소자를 서포터 내측에 위치시키는 제2 단계와; 상기 서포터 내측에 위치한 센서소자를 상단 및 하단에 필름을 구비하는 제3 단계; 및 상기 상단의 필름에 적어도 100 내지 250℃의 온도의 프레스로 압착하는 제4 단계:로 이루어지되,
상기 제2 단계의 서포터는 센서소자 및 리드선을 외부충격으로부터 보호하기 위해 센서소자보다 높게 형성하고,
상기 서포터 전단에서 맞닿는 필름과 필름 사이의 공간을 없애기 위해 서포터의 끝단 면을 점점 얇게 단차부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 초박형 센서소자 제조방법에 있어서, 상기 제 1단계의 결합된 센서소자와 리드선에 실리콘 보호층을 더 도포하여 피복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 특징에 따르면,
본 발명은 서포터를 통해 센서소자를 감싸는 필름을 형성할 때의 프레스의 충격으로부터 센서소자에 가해지는 충격을 줄여 센서소자의 불량을 줄이는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 서포터와 근접한 위치에 서포터를 감싸는 필름과 필름 사이가 붙지 않는 들뜸 현상을 줄여 leakage를 막는 효과가 있다.
도 1은 종래의 센서소자를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 센서 소자를 보완한 센서소자를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 초박형 센서소자를 나타낸 사시도이다.
도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 초박형 센서소자 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 복수개의 초박형 센서소자를 한번에 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 초박형 센서소자를 나타낸 사시도이고, 도 4은 본 발명의 실시 예에 따른 초박형 센서소자 제조방법을 나타낸 흐름도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 복수개의 초박형 센서소자를 한번에 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 초박형 센서소자는 센서소자(310), 선(320), 서포터(330), 및 필름(340)으로 형성한다.
센서소자(310)는 본 발명의 실시 예에서 온도를 감지하는 소자를 대표적으로 사용할 수 있으나, 온도를 감지하는 소자 이외에도 충격으로부터 보호해야 되는 센서소자를 모두 포함한다.
리드선(320)은 센서소자(310)를 사이에 삽입하여 고정한다. 이때, 리드선 (320)과 센서 소자(310)를 납땜을 이용하여 고정한다.
여기서 리드선(320)은 리드와이어 또는 리드 프레임이 모두 가능하다.
한편, 리드선(320)이 부착된 센서소자(310) 위에 기밀성과 탄성이 우수한 실리콘을 도포하여 실리콘 피복층(미도시)을 더 형성하며, 이때, 실리콘 피복층은 압착시 골고루 퍼져 센서소자(310)와 서포터(330)사이의 빈 공간을 채워, 혹시 발생할 수 있는 액체성분의 침입을 추가로 방지할 뿐 아니라, 센서소자(310)에 가해지는 기계적 충격으로부터 추가로 보호해주는 효과가 있다.
서포터(330)는 센서소자(310) 및 리드선(320)을 사이에 두고 외부충격으로부터 보호하도록 센서소자(310)보다 높게 형성한다.
본 발명의 실시 예에 따른 초박형 센서소자의 서포터(330) 두께는 센서소자보다 적어도 0.05mm 크게 형성되며, 예를 들어, 센서소자(310)의 두께가 0.2mm인 경우 서포터의 경우 0.25mm임이 적당하다.
이보다 두꺼운 서포터(330)는 점점 얇아지는 부분이 없으면 더욱이 들뜸 현상이 크게 발생한다.
이때, 서포터(330)를 사이에 두고 상단 및 하단에서 맞닿는 필름(340)과 필름(340) 사이의 공간을 없애기 위해 서포터(330)의 끝단 면을 점점 얇게 형성하여 단차부(331)를 형성하되, 단차부(331)는 센서소자(310)의 크기를 충분히 벗어난 이후부터 형성하여, 얇아진 단차부(331)에 의해 센서소자(310)에 충격이 가해지지 않도록 한다.
그리고, 본 발명의 실시 예에서는 ‘ㄷ’자 형상으로 서포터(330)를 형성하여 센서소자(310)를 보호 하였으나, 이는 센서소자(310)를 보호할 수 있는 어떠한 형상이라도 무방하다.
또한, 상기 서포터(330)는 세라믹, 고분자, 절연 코팅된 금속 중 어느 하나로 형성한다.
이때, 상기 고분자는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리프로필렌 등이 대표적이며,
특히 열가소성 고분자를 사용하면 초기에 얇아진 단차부를 갖지 않는 서포터를 사용하여도, 제조공정 상에서 가열압착 공정 중에 변형이 생겨, 얇아지는 단차부를 자연스럽게 형성할 수 있다.
필름(340)은 절연물질이나 절연층으로 이루어진 고분자계 필름이며, 상기 고분자계 필름은 폴리이미드, 폴리에스테르, 테플론 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 고분자계 필름은 열압착 등으로 일체화가 가능한 성질을 갖는 것이 바람직하다.
이때, 상기 고분자계 필름은 접착제 성분이 부착되어 있을 수 있다.
이하는 상기와 같이 형성된 초박형 센서소자를 제조하는 방법을 설명한다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 먼저, 센서소자(310)와 리드프레임(320)을 결합한다(S310). 이때, 센서소자(310)는 양측의 리드프레임 사이에 위치하여 고정하는 것이 바람직하다.
이어서 상기의 센서소자(310)와 리드선(320)이 결합된 센서소자(310)의 헤드부분에 액상 실리콘을 도포하여 코팅한 후에 건조 경화과정을 거쳐 경화한다.
이어서, 상기 리드선(320)과 결합한 센서소자(310)를 서포터 내측에 위치시킨다(S320). 이때, 상기 서포터(330)는 센서소자(310) 및 리드선(320)을 외부충격으로부터 보호하기 위해 센서소자(310)보다 높게 형성하고, 상기 상 하단에서 맞닿는 필름(340a)과 필름(340b) 사이의 공간을 없애기 위해 리드선 (320)의 방향의 서포터(330)의 끝단 면을 점점 얇은 형태의 단차부(331)가 형성되어 있다.
상기 단차부(331)를 통해 필름(340a)과 필름(340b) 사이에 발생하는 들뜬 현상을 줄일 수 있으며, 들뜬 현상을 줄임으로써 Leakage를 막는 효과가 있다.
이어서, 상기 서포터(330) 내측에 위치한 센서소자(310)를 상단 및 하단에 필름을 구비한다.
마지막으로, 상기 상단 필름(340a)에 적어도 100 내지 250℃의 온도의 프레스로 압착한다.
상기 서포터(330)를 이루는 재질 중 열가소성 고분자계는 압착조건의 선정에 따라 두께가 일정한 ‘ㄷ’자 형의 서포터 끝단을 점점 얇아지도록 단차부(331)를 자연스럽게 변형할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에서는 상기 프레스의 압착 범위는 5 내지 30Kg.f정도가 바람직하다.
상기와 같은 센서소자 제조방법을 반복적으로 수행하여 단수개의 센서소자(310)를 형성할 수 있으나, 한꺼번에 복수개의 센서소자(310)를 형성하기 위해서 도 5와 같이 먼저, 센서소자(310)와 리드선(320)을 결합한다.
이어서, 상기 리드선(320)과 결합한 센서소자(310)를 서포터(330) 내측에 위치시킨다.
이어서, 상기 서포터(330) 내측에 위치한 센서소자(310)들을 하단 필름(340b)에 일렬로 배치한다.
이어서, 하단 필름(340a) 상단에 배치된 센서소자(310) 상단으로 상단 필름(340b)을 덮는다.
마지막으로, 센서소자(310) 상단의 상단 필름(340a)에 적어도 150 내지 200℃의 온도의 프레스로 압착한 후 개별적으로 절단하여 형성한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
310 : 센서소자
320 : 리드선(리드프레임 또는 리드와이어)
330 : 서포터 331 : 단차부
340 : 필름 340a: 상단 필름
340b : 하단 필름

Claims (6)

  1. 초박형 센서소자에 있어서,
    센서소자와;
    상기 센서소자와 연결된 리드선(리드 프레임 또는 리드와이어 포함)과;
    상기 센서소자 및 리드선을 사이에 두고 보호하는 서포터와;
    상기 센서소자, 리드선, 및 서포터를 상 하단으로 맞닿아 절연시키는 필름으로 구성하되,
    상기 서포터는 센서소자 및 리드선을 외부충격으로부터 보호하기 위해 센서소자보다 높게 형성하고,
    상기 서포터 전단에서 맞닿는 필름과 필름 사이의 공간을 없애기 위해 서포터의 끝단 면을 점점 얇게 형성한 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초박형 센서 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서소자와 연결된 리드선에 도포하여 피복하는 실리콘 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초박형 센서 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서포터는 세라믹, 고분자, 절연 코팅된 금속 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 초박형 센서 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 고분자계 필름이며,
    상기 고분자계 필름은 폴리이미드, 폴리에스테르, 테플론 중 어느 하나이되,
    상기 고분자계 필름은 열압착으로 일체화가 가능한 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 초박형 센서 소자.
  5. 센서소자 제조방법에 있어서,
    센서소자와 리드선을 결합하는 제1 단계와;
    상기 리드선과 결합한 센서소자를 서포터 내측에 위치시키는 제2 단계와;
    상기 서포터 내측에 위치한 센서소자를 상단 및 하단에 필름을 구비하는 제3 단계; 및
    상기 상단의 필름에 적어도 100 내지 250℃의 온도의 프레스로 압착하는 제4 단계:로 이루어지되,
    상기 제2 단계의 서포터는 센서소자 및 리드선을 외부충격으로부터 보호하기 위해 센서소자보다 높게 형성하고,
    상기 서포터 전단에서 맞닿는 필름과 필름 사이의 공간을 없애기 위해 서포터의 끝단 면을 점점 얇게 단차부가 형성된 것을 특징으로 하는 초박형 센서 소자 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제 1단계의 결합된 센서소자와 리드선에 실리콘 보호층을 더 도포하여 피복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초박형 센서 소자 제조방법.
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