KR101256753B1 - 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈 - Google Patents

지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유압을 측정함에 있어서 예상치 못한 과압이 지속될 때 그 충격으로부터 압력센서를 보호할 수 있도록 충격 방지 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예는, 내부에 공간부를 가진 하우징과, 공간부에 수용되어 유체의 압력을 검출하는 반도체 압력센서를 포함하는 반도체 압력센서 모듈에 있어서, 하우징의 일측에 돌출 형성되며 공간부와 연통되는 유로가 내부에 형성되는 결합부와, 결합부의 선단에서 돌출 형성되며 유로와 연통되는 유입홀이 외주면에 적어도 하나 이상 형성되는 돌출부, 및 상기 돌출부를 감싸도록 결합되고 전면에 유입구가 형성되는 보호캡을 포함하며, 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈을 제공한다.

Description

지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈{SEMI-CONDUCTOR PRESSURE SENSOR MODULE WITH PREVENTING STRUCTURE FOR PHYSICAL SHOCK OF CONTINUOUS OVER-PRESSURE OF FLUID FLOW}
본 발명은 반도체 압력센서 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유압을 측정함에 있어서 측정매체인 유체에 의한 예상치 못한 과압이 지속될 때 그 충격으로부터 반도체 압력센서를 보호할 수 있도록 충격 방지 구조를 가진 압력센서 모듈에 관한 것이다.
반도체 압력센서를 이용하여 유압을 측정하는 압력센서 모듈로는 여러가지가 제안되고 있으며, 도 3은 이러한 종래의 압력센서 모듈의 일 예로서 일본공개특허공보 특개2002-333377호(특허문헌 1)에서 개시된 것이다.
도 3에 도시된 압력센서 모듈의 경우, 압력센서 모듈(101)은 하우징(110)과 센서 엘리먼트(120)와, 홀더(130)와, 회로기판(140)과, 판스프링(150)과, 커넥터(170)와, 터미널(180)로 구성되어 있으며, 압력센서 모듈(101)은 하우징(110)과 커넥터(170)로 이루어지는 용기 내에, 센서 엘리먼트(120) 및 홀더(130)로 이루어지는 반도체 압력센서 본체가 수용된다.
하우징(110)은 하부에 유체가 유입되는 유입구(112)를 가지고 있고, 이 유입구(112)의 상부에 원형의 하우징 저부(113)가 형성되어 환상의 홈(114)과, 그 홈(114)의 테두리로부터 상향 연장되는 주벽(116)과, 주벽(116)의 상단부에서 절곡 형성되는 제한표지부(117)가 형성되며, 하우징(110) 본체의 내측에는 하우징 저부(113)와 주벽(116)에 의해 하우징 내부공간(118)이 형성된다.
이때, 하우징(110)의 유입구(112)와 하우징 내부공간(118)은 연통한다.
또한, 센서 엘리먼트(120)는 압력을 검출하는 기능을 가진 것으로, 헤더(121)와 받침대(123)의 중앙부에는 압력 검출 소자(122)의 저부에 이르는 센서 엘리먼트 통로(124)가 설치된다.
또한, 압력 검출 소자(122)는, 반도체 기판의 평면 형상이 구형으로 형성되는 것과 동시에, 중앙부가 판형으로 구성되어 압력에 의해 변형하는 다이어프램부가 형성되며, 다이어프램부의 표면에는 복수의 피에조 저항소자를 브릿지상으로 형성함으로써 압력검지부가 형성되는 것과 동시에, 주변부에는 집적회로 제조기술을 이용하여 제조한 증폭 회로나 연산 처리 회로 등의 전기회로를 설치한다.
홀더(130)는 중심부에 홀더통로(132)가 설치되어, 홀더(130)의 표면(134)에는 회로기판(140)이 접착제 등을 이용하여 고정된다.
이때, 회로기판(140)에는 원반 형상으로 구성되어 중앙에 센서 엘리먼트(120)의 압력 검출 소자(122)가 위치하는 회로 기판 통로(141)가 설치된다.
아울러, 판스프링(150)은 그 일단(151)이 터미널(180)의 하단에 고정되어 타단측이 하부로 접혀 구부러져서 만곡부(153)가 형성된다.
커넥터(170)는 터미널(180)을 씌워서 고정하는 합성수지제 케이스이며, 상부에 소켓부(171)가 형성된다.
그리고 제1오링(O-ring)(195)은 홈(114)에 삽입되어 외부로부터 이물질이 커넥터(170)의 내부공간(118)으로 침입하는 것을 방지하며, 제2오링(196)은 하우징(110)의 나사부(119)의 상부에 끼워져서 나사부(119)가 배관에 설치될 때 배관과의 기밀성을 유지하게 된다.
이때, 유압을 측정함에 있어서 유체의 압력은, 하우징(110) 하단의 유입구(112)와 센서 엘리먼트 통로(124)를 거쳐 센서 엘리먼트(120)에 직접적으로 전달된다.
그런데, 예를 들어 자동차의 배관에 흐르는 오일 등의 유체는 컴프레서와 같은 구동원에 의해 구동되기 때문에 맥동 현상이 발생할 수 있고, 이러한 맥동 현상에 의해 과도한 압력이 센서 엘리먼트(120)에 직접 전달되거나, 특히 컴프레서가 오작동하거나 배관 순환 계통에 고장이 발생하여 유체의 압력이 허용범위를 초과하여 지속적으로 충격이 전달되는 경우, 센서 엘리먼트(120)의 파손에 의해 압력센서가 정확한 값을 검출하지 못하게 되거나, 작동불능에 이르게 되는 문제가 있다.
특허문헌 1 : 일본공개특허공보 특개2002-333377호
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는, 유압 측정시 유체의 압력이 반도체 압력센서에 직접적으로 전달되는 것을 방지하여, 과압에 의한 유체의 지속적인 충격으로부터 반도체 압력센서의 파손을 방지함으로써 반도체 압력센서 모듈의 내구성을 향상시키고, 측정 신뢰도를 보장하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 내부에 공간부를 가진 하우징과, 공간부에 수용되어 유체의 압력을 검출하는 반도체 압력센서를 포함하는 반도체 압력센서 모듈에 있어서, 하우징의 일측에 돌출 형성되며, 공간부와 연통되는 유로가 내부에 형성되는 결합부, 결합부의 선단에서 연장 형성되는 연장부와, 연장부에서 연장 형성되는 축경부와, 축경부의 선단에 형성되는 확경부를 포함하고, 유로와 연통되는 유입홀이 축경부의 외주면을 따라 적어도 하나 이상 형성되는 돌출부, 및 돌출부를 감싸도록 결합되고, 전면에 유입구가 형성되는 보호캡을 포함하며, 보호캡의 내부에는 유입구를 통해 유입된 유체가 확경부의 전면에서 측면방향으로 돌아서 축경부의 유입홀로 유입되도록 유입구와 유입홀 사이에 안내유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈이 제공된다.
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이때, 결합부의 외주면에는 나사선이 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈에 의하면, 측정하고자 하는 유압이 유입구와 유입홀 사이에 절곡 형성되는 안내유로를 거쳐 반도체 압력센서에 전달되므로, 유압이 반도체 압력센서에 직접적으로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격을 감쇄시켜, 예기치 못한 반도체 압력센서의 파손을 방지할 수 있으므로, 압력센서 모듈의 내구성이 향상되고 작동 신뢰성이 보장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈의 단면도.
도 3은 종래의 압력센서 모듈 단면도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
실시예
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈의 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈(이하, '압력센서 모듈')(10)은, 하우징(20)과 하우징(20) 내부에 수용되는 반도체 압력센서(30)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 하우징(20)의 일측에는 결합부(40)가 돌출 형성되고, 결합부(40)의 선단에서 돌출부(50)가 돌출 형성된다.
이때, 하우징(20)의 내부에는 반도체 압력센서(30)를 수용하기 위한 공간부(21)가 형성되고, 결합부(40)의 내부에는 유로(41)가 형성되어 하우징(20)의 공간부(21)와 연통되며, 이 유로(41)는 돌출부(50) 내부까지 연장된다.
그리고, 돌출부(50)의 외주면에는 적어도 하나 이상의 유입홀(51)이 원주 방향을 따라 소정 거리 서로 이격하여 형성되는데, 각각의 유입홀(51)은 돌출부(50)의 내부로 연장된 유로(41)와 연통하게 된다.
이때, 돌출부(50)의 외주면 일측에 소정 폭의 안내홈(52)이 원주방향으로 형성되고, 유입홀(51)은 이 안내홈(52)을 따라 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 돌출부(50)는, 결합부(40)의 선단 중앙에서 소정의 직경을 가지도록 연장 형성되는 연장부(53)와, 연장부(53)의 선단 중앙에서 연장부(53)의 직경 보다 더 작은 직경으로 연장 형성되는 축경부(54)와, 축경부(54)의 선단에서 축경부(54)의 직경 보다 더 큰 직경으로 연장 형성되는 확경부(55)를 포함하며, 유입홀(51)은 축경부(54)의 원주방향을 따라 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 축경부(54)에 의해 형성되는 연장부(53)와 확경부(55)의 간극은 전술한 안내홈(52)을 이루게 된다.
아울러, 돌출부(50)에는 금속 또는 플라스틱 재질의 보호캡(60)이 결합되어, 이 보호캡(60)에 의해 돌출부(50)가 감싸지도록 하는 것이 바람직한데, 보호캡(60)은 전면 중앙에 유입구(61)가 형성되고, 후면은 개방된 컵(cup) 형상으로 이루어질 수 있다.
이때, 보호캡(60)은 연장부(53)의 외주면에 압입 등의 방법으로 결합되어, 보호캡(60)의 후단 테두리가 결합부(40)의 선단에 지지되게끔 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 보호캡(60)이 돌출부(50)에 결합되면, 보호캡(60) 내부에는 보호캡(60)의 유입구(61)로부터 축경부(54)의 유입홀(51)까지 안내유로(62)가 형성된다.
즉, 연장부(53)의 직경이 확경부(55)의 직경보다 다소 크게 형성됨에 따라, 보호캡(60)이 연장부(53)의 외주면에 끼워지는 경우, 보호캡(60)의 내주면과 확경부(55)의 외주면 사이에는 소정의 간극이 형성되며, 이 간극은 보호캡(60) 내부로 유입된 유체의 유로로 기능하게 되는 것이다.
따라서, 유압 측정시 유체의 압력은, 도 2에 도시된 바와 같이 보호캡(60)의 유입구(61)를 통해 보호캡(60)의 내부로 유입된 후, 확경부(55)의 외주면과 보호캡(60)의 내주면 사이에 형성되는 안내유로(62)를 따라 축경부(54)의 유입홀(51)로 유도되고, 유입홀(51)을 통해 축경부(54)의 내부로 유입된 후 유로(41)를 따라 반도체 압력센서(30)에 전달되는 것이며, 이에 따라 도 3에 도시된 종래의 예와 같이 유입구(61)를 통해 반도체 압력센서(30)에 유압이 일직선상으로 직접 전달되는 것이 방지됨으로써, 예기치 못한 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격에 의해 반도체 압력센서(30)가 파손되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
이때, 유입구(61)와 유입홀(51)의 직경 및 개수 등 규격은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있음은 물론이다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 압력센서 모듈(10)은, 유압을 측정하고자 하는 배관 등 구조물의 일측에 나사결합방식으로 설치될 수 있도록, 결합부(40)의 외주면에 나사선이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 결합부(40)의 반대편인 타측, 즉 하우징(20)의 후방에는 커넥터 케이스(70)가 결합된다.
여기서, 커넥터 케이스(70)의 일측에는 하우징(20)의 공간부(21)에 수용되는 고정몸체부(71)가 형성되고, 타측에는 기타 전기장치에 연결될 수 있도록 연결부(72)가 구비된다.
이때, 고정몸체부(71)의 내측에는 단턱부(73)가 단차 형성되고, 이 단턱부(73)에는 반도체 압력센서(30)를 고정하기 위한 고정지지대(74)가 형성되며, 고정몸체부(71)를 경유하여 기타 전기장치와 접지되도록 연결부(72)의 중앙에는 터미널(75)이 설치된다.
한편, 결합부(40)가 배관의 일측에 결합되었을 때의 기밀성 향상을 위해 결합부(40)의 외주면에는 아우터 오링(outer O-ring)(81)이 개재되고, 유체가 반도체 압력센서(30)를 지나 하우징(20)의 공간부(21)로 스며드는 것을 방지하기 위해 반도체 압력센서(30)와 하우징(20) 사이에 바텀 오링(bottom O-ring)(82)이 개재되며, 고정몸체부(71)의 외주면 일측에는 이너 오링(inner O-ring)(83)이 개재되어 하우징 공간부(21)의 유체가 외부로 누설되지 않게 방지하는 역할을 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 압력센서 모듈(10)은, 예를 들어 자동차의 배관 일측에 결합되어, 배관을 따라 전달되는 오일 등 유체의 압력을 측정하기 위해 사용될 수 있다.
이때, 압력센서 모듈(10)은 결합부(40)가 배관의 일측에 나사결합되어 설치될 수 있으며, 유체는 보호캡(60)의 유입구(61)를 통해 보호캡(60) 내부로 유입된다.
도 2를 참고하면, 유입구(61)를 통해 보호캡(60)의 내부로 유입된 유체는, 보호캡(60) 내부에 형성된 안내유로(62)를 따라 유동하여 유입홀(51)을 통해 결합부(40) 내부의 유로(41)로 유입된다.
즉, 유입구(61)를 통해 보호캡(60)의 내부로 유입된 유체는, 확경부(55)의 전면에 부딪혀 확경부(55)의 테두리 방향으로 유동하고, 확경부(55)의 외주면과 보호캡(60)의 내주면 사이 간극을 통해 축경부(54) 방향으로 유동하여, 축경부(54)의 외주면에 형성되는 유입홀(51)로 들어가게 되는 것이다.
이때, 결합부(40) 내부에 형성된 유로(41)가 축경부(54)의 유입홀(51) 위치까지 연장되어 유입홀(51)과 연통함에 따라, 유입홀(51)로 유입된 유체는 유로(41)를 따라 반도체 압력센서(30)까지 유동하게 된다.
즉, 측정하고자 하는 유체의 압력은, 보호캡(60)의 유입구(61)를 통해 보호캡(60)의 내부로 유입된 후, 확경부(55)의 전면에서 측면방향으로 돌아서 지나가도록 형성되는 안내유로(62)를 거쳐, 축경부(54)의 외주면에 형성되는 유입홀(51)로 유입되고, 결합부(40) 내부의 유로(41)를 따라 반도체 압력센서(30)에 전달되는 것이며, 따라서 유체의 압력이 일직선상으로 반도체 압력센서(30)에 직접 전달되는 것이 방지되어, 종래와 같이 예기치 못한 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격에 의해 반도체 압력센서(30)가 파손되고 압력센서 모듈(10)이 고장나는 위험을 방지할 수 있게 된다.
10 : 압력센서 모듈
20 : 하우징
21 : 공간부
30 : 반도체 압력센서
40 : 결합부
41 : 유로
50 : 돌출부
51 : 유입홀
52 : 안내홈
53 : 연장부
54 : 축경부
55 : 확경부
60 : 보호캡
61 : 유입구
62 : 안내유로
70 : 커넥터 케이스

Claims (5)

  1. 내부에 공간부를 가진 하우징과, 상기 공간부에 수용되어 유체의 압력을 검출하는 반도체 압력센서를 포함하는 반도체 압력센서 모듈에 있어서,
    상기 하우징의 일측에 돌출 형성되며, 상기 공간부와 연통되는 유로가 내부에 형성되는 결합부;
    상기 결합부의 선단에서 연장 형성되는 연장부와, 상기 연장부에서 연장 형성되는 축경부와, 상기 축경부의 선단에 형성되는 확경부를 포함하고, 상기 유로와 연통되는 유입홀이 상기 축경부의 외주면을 따라 적어도 하나 이상 형성되는 돌출부; 및
    상기 돌출부를 감싸도록 결합되고, 전면에 유입구가 형성되는 보호캡을 포함하며,
    상기 보호캡의 내부에는 상기 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 확경부의 전면에서 측면방향으로 돌아서 상기 축경부의 유입홀로 유입되도록 상기 유입구와 상기 유입홀 사이에 안내유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합부의 외주면에 나사선이 형성되는 것을 특징으로 하는 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈.
KR1020110101393A 2011-10-05 2011-10-05 지속적인 과압에 의한 유체의 물리적인 충격으로부터 반도체 압력센서 보호를 위한 구조를 가진 반도체 압력센서 모듈 KR101256753B1 (ko)

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