KR101184549B1 - 자기 및 가속도 검출센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기 및 가속도 검출센서에 관한 것으로, 소정의 물리적인 힘에 Z방향으로 진동하며, 상부에 제1 감지전극이 형성된 질량체, 상기 질량체의 Y방향 일측에 배치되고, 전류신호가 입력되는 입력전극부, 상기 질량체의 Y방향 타측에 배치되는 접지전극부, 일단이 상기 입력전극부에 지지되고, 타단이 상기 접지전극부에 지지되되, 상기 질량체의 양측면과 연결되어 상기 질량체를 탄성지지하고, 상부에 상기 전류신호를 Y방향으로 전달하는 도전부가 형성된 도전탄성부, 및 상기 도전탄성부에 X방향으로 다수개 구비되되, 서로 이격되게 형성되어 X방향으로 진동하는 가변핑거, 상기 가변핑거 사이에 배치되며, 상기 입력전극부와 상기 질량체 사이 또는 상기 접지전극부와 상기 질량체 사이에 형성된 제2 또는 제3 감지전극에 연장되어 형성된 다수개의 고정핑거를 포함하는 것을 특징으로 하며, 2방향으로 진동하는 진동체와 가변핑거가 일체화된 구조를 제안함으로써, 구조 및 조립공정이 단순한 다축 자기 및 가속도 검출센서를 제공한다.

Description

자기 및 가속도 검출센서{Sensor for detecting acceleration and magnetism}
본 발명은 자기 및 가속도 검출센서에 관한 것이다.
일반적으로, MEMS(Micro-ElectroMechanical System, 초소형 전자정밀기계 시스템)은 반도체칩에 내장된 센서, 밸브, 기어, 반사경 등과 같은 아주 작은 기계장치와 회로를 결합하는 기술로서, GPS를 이용한 네비게이션 시스템에 주로 이용되는 자기 센서 및 가속도 센서의 제작에 주로 사용되고 있다.
이러한 GPS를 이용한 네비게이션 시스템에서는 GPS 위성수신이 불가능한 경우 방향지시를 하거나 현재 진행하고 있는 방향을 기준으로 지도를 회전시키는 등의 기능을 추가시키기 위해서 절대방향을 지시하는 센서가 필요하다. 따라서, 절대방향 지시를 위한 2축 자기 센서를 사용한다. 더하여, 항법체가 기울어져 있을 경우 절대방향의 디스플레이가 틀어지므로 이를 보상하는 기능이 필요하며, 이를 위해서 방향지시를 위한 2축의 자기 센서에 더하여 기울임 보상을 위한 2축의 가속도센서가 필요하게 된다.
이러한 다축 센서를 구현하기 위해서 종래에는 자기 센서와 가속도 센서를 각각의 칩으로 별도로 제작하고, 각각의 칩을 장착하는 방식으로 네비게이션 시스템에 이용되었다.
그러나, 각각의 자기 센서와 가속도 센서를 별개로 제작하고 이를 장착하는 종래방식을 채용하는 경우 장치의 사이즈가 커질 뿐만 아니라 조립이 복잡해지는 문제점이 있었다. 최근에는, 초소형 자기 센서와 가속도 센서가 요구됨에 따라 이를 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조 및 조립공정이 단순화될 수 있는 자기 및 가속도 검출센서를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서는, 소정의 물리적인 힘에 Z방향으로 진동하며, 상부에 제1 감지전극이 형성된 질량체; 상기 질량체의 Y방향 일측에 배치되고, 전류신호가 입력되는 입력전극부; 상기 질량체의 Y방향 타측에 배치되는 접지전극부; 일단이 상기 입력전극부에 지지되고, 타단이 상기 접지전극부에 지지되되, 상기 질량체의 양측면과 연결되어 상기 질량체를 탄성지지하고, 상기 전류신호를 Y방향으로 전달하는 도전부가 형성된 도전탄성부; 및 상기 도전탄성부에 X방향으로 다수개 구비되되, 서로 이격되게 형성되어 X방향으로 진동하는 가변핑거; 상기 가변핑거 사이에 배치되며, 상기 입력전극부와 상기 질량체 사이 또는 상기 접지전극부와 상기 질량체 사이에 형성된 제2 또는 제3 감지전극에 연장되어 형성된 다수개의 고정핑거를 포함한다.
여기서, Y방향으로 흐르는 상기 전류신호에 의해 상기 질량체는 Z방향으로 진동하고, 상기 질량체의 Z방향 진동으로부터 Z방향 가속도 감지신호와 X방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도전탄성부에 X방향으로 구비된 상기 가변핑거에는 Y방향 전류신호가 흐르고, 상기 Y방향 전류신호에 의해 상기 가변핑거는 X방향으로 진동하고, 상기 가변핑거의 X방향 진동으로부터 Y방향 가속도 감지신호와 Z방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도전탄성부는 상기 질량체의 일측면과 연결된 제1 도전탄성부; 및 상기 질량체의 타측면과 연결되되, 상기 제1 도전탄성부와 소정거리 이격되게 형성된 제2 도전탄성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가변핑거는 상기 입력전극부와 상기 도전탄성부의 일측 사이에 구비되는 제1 가변핑거 또는 상기 탄성체의 타측과 상기 접지전극부 사이에 구비되는 제2 가변핑거 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서는 기판에 Y방향으로 배치된 청구항 1에 따른 제1 자기 및 가속도 검출센서; 및 상기 기판에 상기 제1 자기 및 가속도 검출센서와 직교하도록 X방향으로 배치된 제2 자기 및 가속도 검출센서를 포함하고, 상기 제2 자기 및 가속도 검출센서는 소정의 물리적인 힘에 Z방향으로 진동하며, 상부에 제1 감지전극이 형성된 질량체; 상기 질량체의 X방향 일측에 배치되고, 전류신호가 입력되는 입력전극부; 상기 질량체의 X방향 타측에 배치되는 접지전극부; 일단이 상기 입력전극부에 지지되고, 타단이 상기 접지전극부에 지지되되, 상기 질량체의 양측면과 연결되어 상기 질량체를 탄성지지하고, 상부에 상기 전류신호를 X방향으로 전달하는 도전부가 형성된 도전탄성부; 상기 도전탄성부에 Y방향으로 다수개 구비되되, 서로 이격되게 형성되어 Y방향으로 진동하는 가변핑거; 및 상기 질량체와 입력전극부 또는 상기 질량체와 접지전극부 사이에 위치하는 제2 또는 제3 감지전극으로부터 연장형성되되, 상기 가변핑거 사이에 다수개 배치되는 고정핑거;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 자기 및 가속도 검출센서에서, Y방향으로 흐르는 상기 전류신호에 의해 상기 질량체는 Z방향으로 진동하고, 상기 질량체의 Z방향 진동으로부터 Z방향 가속도 감지신호와 X방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 자기 및 가속도 검출센서에서, 상기 도전탄성부에 X방향으로 구비된 상기 가변핑거에는 Y방향 전류신호가 흐르고, 상기 Y방향 전류신호에 의해 상기 가변핑거는 X방향으로 진동하고, 상기 가변핑거의 X방향 진동으로부터 X방향 가속도 감지신호와 Z방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 자기 및 가속도 검출센서에서 상기 도전탄성부는 상기 질량체의 일측면과 연결된 제1 도전탄성부; 및 상기 질량체의 타측면과 연결되되, 상기 제1 도전탄성부와 소정거리 이격되게 형성된 제2 도전탄성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 자기 및 가속도 검출센서에서 상기 가변핑거는 상기 입력전극부와 상기 탄성체의 일측 사이에 구비되는 제1 가변핑거 또는 상기 탄성체의 타측과 상기 접지전극부 사이에 구비되는 제2 가변핑거중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 자기 및 가속도 검출센서에서, X방향으로 흐르는 상기 전류신호에 의해 상기 질량체는 Z방향으로 진동하고, 상기 질량체의 Z방향 진동으로부터 Z방향 가속도 감지신호와 Y방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 자기 및 가속도 검출센서에서, 상기 도전탄성부에 Y방향으로 구비된 상기 가변핑거에는 X방향 전류신호가 흐르고, 상기 X방향 전류신호에 의해 상기 가변핑거는 Y방향으로 진동하고, 상기 가변핑거의 Y방향 진동으로부터 Y방향 가속도 감지신호와 Z방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 자기 및 가속도 검출센서에서 상기 도전탄성부는 상기 질량체의 일측면과 연결된 제1 도전탄성부; 및 상기 질량체의 타측면과 연결되되, 상기 제1 도전탄성부와 소정거리 이격되게 형성된 제2 도전탄성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 자기 및 가속도 검출센서에서 상기 가변핑거는 상기 입력전극부와 상기 탄성체의 일측 사이에 구비되는 제1 가변핑거 또는 상기 탄성체의 타측과 상기 접지전극부 사이에 구비되는 제2 가변핑거중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서는 소정의 물리적인 힘에 Z방향으로 진동하며, 상부에 제1 감지전극이 형성된 질량체; 상기 질량체의 Y방향 일측에 배치되고, 전류신호가 입력되는 입력전극부; 상기 질량체의 Y방향 타측에 배치되는 접지전극부; 일단이 상기 입력전극부에 지지되고, 타단이 상기 접지전극부에 지지되되, 상기 질량체의 양측면과 연결되어 상기 질량체를 탄성지지하고, 상기 전류신호를 Y방향으로 전달하는 도전부가 형성된 도전탄성부; 및 상기 질량체 하부에 형성된 도전탄성부로부터 입력전극부 또는 접지전극부 방향으로 연장되어 형성된 가변핑거; 상기 가변핑거 사이에 형성되되, 질량체와 입력전극부 또는 질량체와 접지전극부 사이에 형성되는 제2 감지전극 또는 제3 감지전극으로부터 연장형성되는 고정핑거; 를 포함한다.
본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서는 기판에 Y방향으로 배치된 청구항 15에 따른 제1 자기 및 가속도 검출센서; 및 상기 기판에 상기 제1 자기 및 가속도 검출센서와 직교하도록 X방향으로 배치된 제2 자기 및 가속도 검출센서; 를 포함하고, 상기 제2 자기 및 가속도 검출센서는 소정의 물리적인 힘에 Z방향으로 진동하며, 상부에 제1 감지전극이 형성된 질량체; 상기 질량체의 X방향 일측에 배치되고, 전류신호가 입력되는 입력전극부; 상기 질량체의 X방향 타측에 배치되는 접지전극부; 일단이 상기 입력전극부에 지지되고, 타단이 상기 접지전극부에 지지되되, 상기 질량체의 양측면과 연결되어 상기 질량체를 탄성지지하고, 상기 전류신호를 X방향으로 전달하는 도전부가 형성된 도전탄성부; 상기 제1 감지전극 하부에 위치한 도전탄성부로부터 연장되어 구비되되, 서로 이격되게 형성되고, X방향으로 진동하는 가변핑거; 및 상기 질량체와 상기 입력전극부 사이 또는 상기 질량체와 상기 접지전극부사이에 형성되는 제2 또는 제3 감지전극으로부터 연장되어 형성되되, 상기 가변핑거 사이에 배치되도록 다수개 구비되는 고정핑거;를 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 2방향으로 진동하는 진동체와 가변핑거가 일체화된 구조 제안함으로써, 구조 및 조립공정이 단순한 4축센서를 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판에 4축센서를 직각방향으로 배치함으로써, 6축센서의 구현이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서의 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 질량체의 진동에 의한 가속도 감지신호와 자기 감지신호의 검출원리를 설명하기 위한 도면;
도 3은 도 1에 도시된 가변핑거의 진동에 의한 가속도 감지신호와 자기 감지신호의 검출원리를 설명하기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서의 평면도;
도 5는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서의 사시도;
도 6은 도 5에 도시된 가변핑거에 의한 가속도 감지신호와 자기 감지신호의 검출원리를 설명하기 위한 도면; 및
도 7은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서의 평면도를 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서의 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서(100a)에 대해 설명하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서(100a)는 질량체(110), 입력전극부(120), 접지전극부(130), 도전탄성부(140a, 140b), 가변핑거(150a, 150b), 및 고정핑거(160a, 160b)를 포함하여 구성되어, 2축의 가속도 감지신호 및 2축의 자기 감지신호의 검출이 가능한 4축 센서를 구현하는 것을 특징으로 한다.
질량체(110)는 소정의 물리적인 힘에 의해 Z방향으로 진동하는 부분으로서, 도전탄성부(112)의 상부에 제1 감지전극(114)이 형성된 구조를 갖는다. 이때, 질량체(110)의 양측면은 도전탄성부(140a, 140b)에 연결되어 탄성지지됨으로써, 소정의 물리적인 힘이 인가되는 Z방향으로 진동하게 되며, 이러한 질량체(100)의 Z방향 진동으로부터 Z방향으로의 가속도 감지신호(Az)와 X방향으로의 자기 감지신호(Bx)를 검출할 수 있게 된다. 이러한 질량체(110)의 진동으로부터 가속도 감지신호와 자기 감지신호를 검출하는 원리에 대해서는 도 2에 대한 설명부분에서 더 상세히 설명하기로 한다.
입력전극부(120)는 신호원으로부터 전류신호를 압력받는 부분으로서, 질량체(110)의 Y방향 일측(도 1에서 Y방향 상부)에 배치된다. 여기서, 입력전극부(120)는 도전체와 탄성체로 이루어진 구조를 가지며, 이와 연결된 도전탄성부(140a, 140b)의 일측을 지지하고, 입력된 전류신호는 Y방향으로 형성된 도전탄성부(140a, 140b)를 통해 Y방향으로 전류를 흘러보내게 된다.
접지전극부(130)는 도전탄성부(140a, 140b)를 통해 전달되는 전류신호가 유입되는 부분으로서, 접지(ground)의 기능을 수행하며, 질량체(110)의 Y방향 타측(도 1에서 Y방향 하부)에 배치된다. 여기서, 접지전극부(130)는 도전체와 탄성체로 이루어진 구조를 가지며, 이와 연결된 도전탄성부(140a, 140b)의 타측을 지지한다.
도전탄성부(140a, 140b)는 질량체(110)를 탄성지지하는 동시에 입력전극부(120)로 입력되는 전류신호를 전달하는 전달경로의 기능을 수행하기 위한 것으로서, 질량체(110)의 양측면(X방향 양측면)에 연결된 상태로 Y방향으로 연장되게 형성되어 양단이 각각 입력전극부(120) 및 접지전극부(130)에 지지되는 구조를 갖는다.
여기서, 도전탄성부(140a, 140b)는 질량체(110)의 일측면에 배치되어 질량체(110)의 일측면과 연결되되, Y방향으로 연장 형성된 제1 도전탄성부(140a)와 질량체(110)의 타측면에 배치되어 질량체(110)의 타측면과 연결되되 Y방향으로 연장형성된 제2 도전탄성부(140b)를 포함하여 구성된다. 이때, 제1 도전탄성부(140a)와 제2 도전탄성부(140b)는 그 사이에 후술하는 가변핑거(150a, 150b)와 고정핑거(160a, 160b)가 형성되는 내부공간을 형성하게 되며, 구체적으로 입력전극부(120)와 질량체(110)의 일측 사이에 형성되는 제1 내부공간과 질량체(110)의 타측과 접지전극부(130) 사이에 형성되는 제2 내부공간을 형성하게 된다.
이때, 각각의 도전탄성부(140a, 140b)는 탄성체와 도전부로 형성되고, 도전부는 입력전극(126)과 연결되어 입력되는 전류신호를 Y방향으로 전달한다. 도전부는 입력전극(126) 및 접지전극(136)을 형성하는 과정에서 일체로 형성가능하다.
가변핑거(150a, 150b)는 소정의 물리적인 힘에 의해 X방향으로 진동하는 부분으로서, 도전탄성부(140a, 140b)로부터 내부공간을 향하여, 즉 X방향으로 다수개 연장되게 형성되되, 각각의 가변핑거(150a, 150b)가 소정간격으로 이격된 구조를 갖는다.
여기서, 가변핑거(150a, 150b)는 입력전극부(120)와 질량체(110)의 일측 사이에 형성되는 제1 내부공간에 구비되는 제1 가변핑거(150a)와 질량체(110)의 타측과 접지전극부(130) 사이에 형성되는 제2 내부공간에 구비되는 제2 가변핑거(150b)를 포함하여 구성된다.
이때, 도전탄성부(140a, 140b)로부터 연장 형성되는 가변핑거(150a, 150b)는 도전탄성부(140a, 140b)의 도전부를 통해 Y방향으로 전달되는 Y방향 전류신호(Iy)에 의해 X방향으로 진동하게 되고, 가변핑거(150a, 150b)의 X방향 진동으로부터 X방향으로의 가속도 감지신호(Ax)와 Z방향으로의 자기 감지신호(Bz)를 검출할 수 있게 된다. 이러한 가변핑거(150a, 150b)의 진동으로부터 가속도 감지신호와 자기 감지신호를 검출하는 원리에 대해서는 도 3에 대한 설명부분에서 더 상세히 설명하기로 한다.
고정핑거(160a, 160b)는 질량체(110)와 입력전극부(120) 사이 또는 질량체(110)와 접지전극부(130)사이에 형성된 제2 또는 제3 감지전극(180a, 180b)으로 부터 연장되어 가변핑거(150a, 150b) 사이의 공간에 형성된다. 고정핑거(160a, 160b)는 가변핑거(150a, 150b)에 대응하는 개수로 형성될 수 있다. 여기서, 고정핑거(160a, 160b)는 입력전극부(120)와 질량체(110)의 일측 사이에 형성되는 제1 내부공간에 구비되어 제1 가변핑거(150a) 사이에 형성되는 제1 고정핑거(160a)와 질량체(110)의 타측과 접지전극부(130) 사이에 형성되는 제2 내부공간에 구비되어 제2 가변핑거(150b) 사이에 형성되는 제2 고정핑거(160b)를 포함하여 구성된다.
도 2는 도 1에 도시된 질량체의 진동에 의한 가속도 감지신호와 자기 감지신호의 검출원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 가변핑거의 진동에 의한 가속도 감지신호와 자기 감지신호의 검출원리를 설명하기 위한 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서의 검출원리에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 입력전극부(120)로부터 유입된 전류가 Y방향으로 흘러들어가면, 질량체(110)에는 X방향 자기력와 Z방향 로렌쯔힘이 발생하게 되고, 이에 따라 질량체(110)는 Z방향으로 진동하게 된다. 따라서, 질량체(110)의 Z방향 진동으로부터, Z방향으로 가속도 감지신호(Az)와 X방향으로의 자기 감지신호(Bx)의 검출이 가능하게 된다. 즉, 2축방향으로의 가속도 감지신호와 자기 감지신호를 검출할 수 있게 된다.
다음, 도 3에 도시한 바와 같이, 도전탄성부(140a, 140b)의 도전부(144a, 144b)를 통해 Y방향으로 전달되는 Y방향 전류신호(Iy)가 흐르게 된다(Ix). 이와 같이, Y방향 전류신호(Iy)에 따라 가변핑거(150a, 150b)에는 X방향 로렌쯔힘과 Z방향 자기력이 발생하게 되고, 가변핑거(150a, 150b)는 X방향으로 진동하게 된다. 따라서, 가변핑거(150a, 150b)의 X방향 진동으로부터, X방향으로의 가속도 감지신호(Ax)와 Z방향으로의 자기 감지신호(Bz)의 검출이 가능하게 된다. 즉, 2축방향으로의 가속도 감지신호와 자기 감지신호를 검출할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 구조를 갖는 자기 및 가속도 검출센서(100a)는 단일 구조체임에도 불구하고, Z방향으로 가속도 감지신호(Az), X방향으로의 자기 감지신호(Bx), X방향으로의 가속도 감지신호(Ax), 및 Z방향으로의 자기 감지신호(Bz)를 검출할 수 있게 된다. 즉, 4축 센서의 구현이 가능하게 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서의 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서(100b)에 대해 설명하기로 한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서(100b)는 하나의 기판에 도 1에 도시된 자기 및 가속도 검출센서(100a)가 Y방향으로 배치되고, 동일한 구조를 갖는 자기 및 가속도 검출센서(100a')가 이와 직교하도록, 즉 X방향으로 배치되어, 6축 센서의 구현이 가능한 것을 특징으로 한다. 한편, 자기 및 가속도 검출센서(100a, 100a')는 앞에서 설명한 구조와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
즉, Y방향으로 배치된 자기 및 가속도 검출센서(100a)로부터는, 질량체(100)의 Z방향 진동으로부터 Z방향으로의 가속도 감지신호(Az)와 X방향으로의 자기 감지신호(Bx)를 검출하고, 가변핑거(150a, 150b)의 X방향 진동으로부터 X방향으로의 가속도 감지신호(Ax)와 Z방향으로의 자기 감지신호(Bz)를 검출하게 된다. 또한, X방향으로 배치된 자기 및 가속도 검출센서(100a')는 질량체(100')의 Z방향 진동으로부터 Z방향으로 가속도 감지신호(Az)와 Y방향으로의 자기 감지신호(By)를 검출하고, 가변핑거(150a', 150b')의 Y방향 진동으로부터 Y방향으로의 가속도 감지신호(Ay)와 Z방향으로의 자기 감지신호(Bz)를 검출하게 된다. 즉, X, Y, Z 방향으로 가속도 감지신호(Ax, Ay, Az)와 X, Y, Z 방향으로의 자기 감지신호(Bx, By, Bz)의 검출이 가능한 6축 센서의 구현이 가능하게 된다.
한편, 서로 직교하도록 배치된 자기 및 가속도 검출센서(100a, 100a')와 연결되어, X, Y, Z 방향으로 가속도 감지신호(Ax, Ay, Az)와 X, Y, Z 방향으로의 자기 감지신호(Bx, By, Bz)를 처리하는 전자소자(170)가 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 제3 실시예를 나타내는 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서(200a)에 대해 설명한다. 또한, 제1실시예에 따른 설명과 중복되는 부분은 생략하기로 한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서(200a)는 질량체(100), 입력전극부(120), 접지전극부(130),도전탄성부(140a, 140b), 가변핑거(150a, 150b), 및 고정핑거(160a, 160b)를 포함하여 구성되어, 2축의 가속도 감지신호 및 2축의 자기 감지신호의 검출이 가능한 4축센서를 구현하는 것을 특징으로 한다. 본 실시예에서는 제1실시예와 달리, 질량체(110)를 이루는 도전탄성부(112)일측에 가변핑거(150a, 150b)가 입력전극부(120) 또는 접지전극부(130) 방향으로 형성된다. 고정핑거(160a, 160b)는 상기 가변핑거에 마주보도록 형성되며, 질량체(110)와 입력전극부(120)사이 또는 질량체(110)와 접지전극부(130) 사이에 형성된 제2 또는 제3 감지전극(180a, 180b)으로부터 연장되어 형성된다.
이때, 도전탄성부(140a, 140b)로부터 연장 형성되는 가변핑거(150a, 150b)는 도전탄성부(140a, 140b)를 통해 Y방향으로 전달되는 Y방향 전류신호(Iy)에 의해 X방향으로 진동하게 되고, 가변핑거(150a, 150b)의 X방향 진동으로부터 X방향으로의 가속도 감지신호(Ax)와 Z방향으로의 자기 감지신호(Bz)를 검출할 수 있게 된다. 이러한 가변핑거(150a, 150b)의 진동으로부터 가속도 감지신호와 자기 감지신호를 검출하는 원리에 대해서는 도 6에 대한 설명부분에서 더 상세히 설명하기로 한다.
다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 도전탄성부(140a, 140b)를 통해 Y방향으로 전달되는 Y방향 전류신호(Iy)가 흐르게 된다(Iy). 이와 같이, Y방향 전류신호(Iy)에 따라 가변핑거(150a, 150b)에는 X방향 로렌쯔힘과 Z방향 자기력이 발생하게 되고, 가변핑거(150a, 150b)는 X방향으로 진동하게 된다. 따라서, 가변핑거(150a, 150b)의 X방향 진동으로부터, X방향으로의 가속도 감지신호(Ax)와 Z방향으로의 자기 감지신호(Bz)의 검출이 가능하게 된다. 즉, 2축방향으로의 가속도 감지신호와 자기 감지신호를 검출할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서의 사시도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서(200b)에 대해 설명하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자기 및 가속도 검출센서는 하나의 기판에 도 5에 도시된 자기 및 가속도 검출센서가 Y방향으로 배치되고, 동일한 구조를 갖는 자기 및 가속도 검출센서가 이와 직교하도록, 즉 X방향으로 배치되어, 6축센서의 구현이 가능한 특징으로 가진다.
이하, 6축센서의 구현에 관한 설명은 상기 제2실시예와 중복되므로 생략한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 자기 및 가속도 검출센서는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
110, 110' : 질량체
120, 120' : 입력전극부
130, 130' : 접지전극부
140a, 140b, 140a', 140b' : 도전탄성부
150a, 150b, 150a', 150b' : 가변핑거
160a, 160b, 160a', 160b' : 고정핑거
170 : 전자소자
180a: 제2 감지전극
180b: 제3 감지전극

Claims (16)

  1. 소정의 물리적인 힘에 Z방향으로 진동하며, 상부에 제1 감지전극이 형성된 질량체;
    상기 질량체의 Y방향 일측에 배치되고, 전류신호가 입력되는 입력전극부;
    상기 질량체의 Y방향 타측에 배치되는 접지전극부;
    일단이 상기 입력전극부에 지지되고, 타단이 상기 접지전극부에 지지되되, 상기 질량체의 양측면과 연결되어 상기 질량체를 탄성지지하고, 상기 전류신호를 Y방향으로 전달하는 도전부가 형성된 도전탄성부; 및
    상기 도전탄성부에 X방향으로 다수개 구비되되, 서로 이격되게 형성되어 X방향으로 진동하는 가변핑거;
    상기 가변핑거 사이에 배치되며, 상기 입력전극부와 상기 질량체 사이 또는 상기 접지전극부와 상기 질량체 사이에 형성된 제2 또는 제3 감지전극에 연장되어 형성된 다수개의 고정핑거;를 포함하고,
    Y방향으로 흐르는 상기 전류신호에 의해 상기 질량체는 Z방향으로 진동하고, 상기 질량체의 Z방향 진동으로부터 Z방향 가속도 감지신호와 X방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전탄성부에 X방향으로 구비된 상기 가변핑거에는 Y방향 전류신호가 흐르고, 상기 Y방향 전류신호에 의해 상기 가변핑거는 X방향으로 진동하고, 상기 가변핑거의 X방향 진동으로부터 Y방향 가속도 감지신호와 Z방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 도전탄성부는,
    상기 질량체의 일측면과 연결된 제1 도전탄성부; 및
    상기 질량체의 타측면과 연결되되, 상기 제1 도전탄성부와 소정거리 이격되게 형성된 제2 도전탄성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가변핑거는,
    상기 입력전극부와 상기 도전탄성부의 일측 사이에 구비되는 제1 가변핑거 또는
    상기 탄성체의 타측과 상기 접지전극부 사이에 구비되는 제2 가변핑거 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  6. 기판에 Y방향으로 배치된 청구항 1에 따른 제1 자기 및 가속도 검출센서; 및
    상기 기판에 상기 제1 자기 및 가속도 검출센서와 직교하도록 X방향으로 배치된 제2 자기 및 가속도 검출센서;
    를 포함하고,
    상기 제2 자기 및 가속도 검출센서는,
    소정의 물리적인 힘에 Z방향으로 진동하며, 상부에 제1 감지전극이 형성된 질량체;
    상기 질량체의 X방향 일측에 배치되고, 전류신호가 입력되는 입력전극부;
    상기 질량체의 X방향 타측에 배치되는 접지전극부;
    일단이 상기 입력전극부에 지지되고, 타단이 상기 접지전극부에 지지되되, 상기 질량체의 양측면과 연결되어 상기 질량체를 탄성지지하고, 상부에 상기 전류신호를 X방향으로 전달하는 도전부가 형성된 도전탄성부;
    상기 도전탄성부에 Y방향으로 다수개 구비되되, 서로 이격되게 형성되어 Y방향으로 진동하는 가변핑거; 및
    상기 질량체와 입력전극부 또는 상기 질량체와 접지전극부 사이에 위치하는 제2 또는 제3 감지전극으로부터 연장형성되되, 상기 가변핑거 사이에 다수개 배치되는 고정핑거;를 포함하고,
    상기 제1 자기 및 가속도 검출센서에서, Y방향으로 흐르는 상기 전류신호에 의해 상기 질량체는 Z방향으로 진동하고, 상기 질량체의 Z방향 진동으로부터 Z방향 가속도 감지신호와 X방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 자기 및 가속도 검출센서에서, 상기 도전탄성부에 X방향으로 구비된 상기 가변핑거에는 Y방향 전류신호가 흐르고, 상기 Y방향 전류신호에 의해 상기 가변핑거는 X방향으로 진동하고, 상기 가변핑거의 X방향 진동으로부터 X방향 가속도 감지신호와 Z방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 자기 및 가속도 검출센서에서 상기 도전탄성부는,
    상기 질량체의 일측면과 연결된 제1 도전탄성부; 및
    상기 질량체의 타측면과 연결되되, 상기 제1 도전탄성부와 소정거리 이격되게 형성된 제2 도전탄성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 자기 및 가속도 검출센서에서 상기 가변핑거는,
    상기 입력전극부와 상기 도전탄성부의 일측 사이에 구비되는 제1 가변핑거 또는
    상기 도전탄성부의 타측과 상기 접지전극부 사이에 구비되는 제2 가변핑거중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 자기 및 가속도 검출센서에서, X방향으로 흐르는 상기 전류신호에 의해 상기 질량체는 Z방향으로 진동하고, 상기 질량체의 Z방향 진동으로부터 Z방향 가속도 감지신호와 Y방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 자기 및 가속도 검출센서에서, 상기 도전탄성부에 Y방향으로 구비된 상기 가변핑거에는 X방향 전류신호가 흐르고, 상기 X방향 전류신호에 의해 상기 가변핑거는 Y방향으로 진동하고, 상기 가변핑거의 Y방향 진동으로부터 Y방향 가속도 감지신호와 Z방향 자기 감지신호가 검출되는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  13. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 자기 및 가속도 검출센서에서 상기 도전탄성부는,
    상기 질량체의 일측면과 연결된 제1 도전탄성부; 및
    상기 질량체의 타측면과 연결되되, 상기 제1 도전탄성부와 소정거리 이격되게 형성된 제2 도전탄성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  14. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 자기 및 가속도 검출센서에서 상기 가변핑거는,
    상기 입력전극부와 상기 도전탄성부의 일측 사이에 구비되는 제1 가변핑거 또는
    상기 도전탄성부의 타측과 상기 접지전극부 사이에 구비되는 제2 가변핑거중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 및 가속도 검출센서.
  15. 삭제
  16. 삭제
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