KR101273700B1 - Ｍｅｍｓ 소자 - Google Patents

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KR101273700B1
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Abstract

본 발명은 MEMS 소자에 관한 것으로, 본 실시예에 따른 MEMS 소자는 판상의 멤브레인(110), 멤브레인(110)의 테두리(115) 하측에 구비된 포스트(130), 멤브레인(110)의 하측에 구비되고 포스트(130)와 공간(143; 空間)이 형성되도록 포스트(130)보다 내측에 구비된 스토퍼(140) 및 포스트(130)를 덮도록 포스트(130)의 하측에 구비된 캡(150)을 포함하는 구성이며, 상기 공간(143)의 상측에 위치한 멤브레인(110)의 소정영역(145)을 이용하여 외부 환경에서 발생하는 디스터번스(Disturbance) 또는 노이즈(Noise)의 영향이나 주변의 센서로부터의 간섭을 차단할 수 있다.

Description

ＭＥＭＳ 소자{Micro Electro Mechanical Systems Component}
본 발명은 MEMS 소자에 관한 것이다.
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems; 미세전자기계시스템)란 실리콘이나 수정, 유리 등을 가공해 초고밀도 집적회로, 관성센서, 압력센서, 오실레이터(Oscillator) 등의 초미세 기계구조물을 만드는 기술이다. MEMS 소자는 마이크로미터(100만분의 1 미터) 이하의 정밀도를 갖고, 구조적으로는 증착과 에칭 등의 과정을 반복하는 반도체 미세공정기술을 적용해 저렴한 비용으로 초소형 제품의 대량생산이 가능하다.
MEMS 소자 중, 관성센서는 인공위성, 미사일, 무인 항공기 등의 군수용으로부터 에어백(Air Bag), ESC(Electronic Stability Control), 차량용 블랙박스(Black Box) 등 차량용, 캠코더의 손떨림 방지용, 핸드폰이나 게임기의 모션 센싱용, 네비게이션용 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
이러한 관성센서는 가속도와 각속도를 측정하기 위해서, 일반적으로 멤브레인(Membrane) 등의 탄성 기판에 질량체를 접착시킨 구성을 채용하고 있다. 상기 구성을 통해서, 관성센서는 질량체에 인가되는 관성력을 측정하여 가속도를 산출하거나, 질량체에 인가되는 코리올리힘을 측정하여 각속도를 산출할 수 있는 것이다.
구체적으로, 관성센서를 이용하여 가속도와 각속도를 측정하는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 가속도는 뉴톤의 운동법칙 "F=ma" 식에 의해 구할 수 있으며, 여기서, "F"는 질량체에 작용하는 관성력, "m"은 질량체의 질량, "a"는 측정하고자 하는 가속도이다. 이중, 질량체에 작용하는 관성력(F)을 감지하여 일정값인 질량체의 질량(m)으로 나누면, 가속도(a)를 구할 수 있다. 또한, 각속도는 코리올리힘(Coriolis Force) "F=2mΩ·v" 식에 의해 구할 수 있으며, 여기서 "F"는 질량체에 작용하는 코리올리힘, "m"은 질량체의 질량, "Ω"는 측정하고자 하는 각속도, "v"는 질량체의 운동속도이다. 이중, 질량체의 운동속도(v)와 질량체의 질량(m)은 이미 인지하고 있는 값이므로, 질량체에 작용하는 코리올리힘(F)을 감지하면 각속도(Ω)를 구할 수 있다.
하지만, 종래기술에 따른 관성센서는 외부 환경에서 발생하는 디스터번스(Disturbance) 또는 노이즈(Noise)의 영향이나 주변의 센서로부터의 간섭을 받아 감도가 저하되는 문제점이 존재한다.
또한, 종래기술에 따른 관성센서는 상기 질량체에 과도한 힘이 인가되는 경우, 질량체의 지지부분인 멤브레인 등이 파손될 수 있다. 특히, 관성센서가 자유낙하하여 지면과 충돌하는 경우, 질량체에는 매우 큰 힘이 인가되고, 그에 따라 질량체의 지지부분이 파손될 가능성 매우 높은 문제점이 존재한다.
게다가, 종래기술에 따른 관성센서는 상기 질량체를 보호하기 위해서 질량체를 둘러싸도록 포스트의 하면에 캡(Cap)을 접착시켜야 하는데, 포스트와 캡을 접착시키는 접착제가 포스트의 내측으로 침투하는 문제점이 발생한다. 포스트의 내측으로 접착제가 침투하면, 질량체와 캡 사이의 공간이 감소하므로, 관성센서의 동적 특성이 악화될 수 있다. 또한, 포스트의 내측으로 침투하는 접착제의 양이 많을 경우, 접착제가 질량체에 직접 접착되어 관성센서의 불량을 유발할 수 있는 문제점도 존재한다.
상술한 문제점은 관성센서를 기준으로 기술하였지만, MEMS 소자 중 관성센서와 매우 유사한 구조를 갖는 압력센서나 오실레이터(Oscillator) 등에서도 상술한 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 포스트와 스토퍼 사이에 공간을 형성함으로써, 상기 공간의 상측에 위치한 멤브레인의 소정영역을 이용하여 외부 환경에서 발생하는 디스터번스(Disturbance) 또는 노이즈(Noise)의 영향이나 주변의 센서로부터의 간섭을 차단할 수 있는 MEMS 소자를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MEMS 소자는 판상의 멤브레인, 상기 멤브레인의 테두리 하측에 구비된 포스트, 상기 멤브레인의 하측에 구비되고, 상기 포스트와 공간(空間)이 형성되도록 상기 포스트보다 내측에 구비된 스토퍼 및 상기 포스트를 덮도록 상기 포스트의 하측에 구비된 캡을 포함하고, 상기 캡의 상면과 상기 포스트의 하면이 접착제로 접착되고, 상기 포스트의 하면에는 접착제가 유입되는 캐비티가 형성되고, 상기 캐비티는 상기 포스트를 따라서 상호간 이격된 소정패턴으로 형성된다.
또한, 상기 캡의 상면과 상기 포스트의 하면이 소정두께의 접착제로 접착되고, 상기 캡의 상면과 상기 스토퍼의 하면의 간격이 상기 소정두께만큼 이격되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 멤브레인이 하측으로 변위를 일으키면, 상기 스토퍼의 하면은 상기 캡의 상면과 접촉되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 멤브레인의 중앙부분 하측에 구비된 질량체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 캡의 중앙부분에는 두께방향으로 함몰된 오목부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 포스트와 상기 스토퍼 사이의 공간은 횡단면 상 환형(環形)으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 포스트와 상기 스토퍼 사이의 공간은 횡단면 상 내주면이 원형으로 형성되고 외주면이 사각형으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공간을 통해서 상기 스토퍼로부터 상기 포스트까지 연장되되, 상호간 이격된 소정패턴으로 형성된 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 멤브레인 중 상기 포스트와 상기 스토퍼 사이의 공간의 상측에 위치하는 소정영역에는 상기 멤브레인의 두께방향으로 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 MEMS 소자는 관성센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 MEMS 소자는 압력센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 MEMS 소자는 오실레이터(Oscillator)인 것을 특징으로 한다.
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 아니되며, 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, 포스트와 스토퍼 사이에 공간을 형성함으로써, 상기 공간의 상측에 위치한 멤브레인의 소정영역을 이용하여 외부 환경에서 발생하는 디스터번스(Disturbance) 또는 노이즈(Noise)의 영향이나 주변의 센서로부터의 간섭을 차단할 수 있고, 그에 따라 MEMS 소자의 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스토퍼를 채용하여 질량체의 하방변위를 제한함으로써, 질량체에 과도한 힘이 인가되더라도 멤브레인 등이 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 포스트의 하면에 캐비티를 구비하여, 접착제로 포스트와 캡을 접착시킬 때 접착제를 캐비티로 유입시킴으로써, 접착제가 포스트의 내측으로 침투하는 것을 저지할 수 있고, 그에 따라 MEMS 소자의 동적 특성이 악화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 단면도;
도 2는 도 1에 도시된 관성센서에서 캡을 제거한 저면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 단면도;
도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 관성센서의 변형예를 도시한 저면도;
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력센서의 단면도;
도 5b는 도 5a에 도시된 압력센서의 작동과정을 도시한 단면도;
도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오실레이터의 단면도; 및
도 6b는 도 6a에 도시된 오실레이터의 작동과정을 도시한 단면도이다.
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, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 관성센서에서 캡을 제거한 저면도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 단면도이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 2에 도시된 관성센서의 변형예를 도시한 저면도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(100)는 판상의 멤브레인(110), 멤브레인(110)의 테두리(115) 하측에 구비된 포스트(130), 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하측에 구비된 질량체(120), 멤브레인(110)의 하측에 구비되고 포스트(130)와 공간(143; 空間)이 형성되도록 포스트(130)보다 내측에 구비된 스토퍼(140) 및 포스트(130)를 덮도록 포스트(130)의 하측에 구비된 캡(150)을 포함하는 구성이다.
상기 멤브레인(110)은 판상으로 형성되어 질량체(120)가 변위를 일으킬 수 있는 탄성을 갖는다. 여기서, 멤브레인(110)의 경계는 정확히 구별되는 것은 아니지만, 멤브레인(110)의 중심에 구비된 중앙부분(113)과 멤브레인(110)의 외곽을 따라 구비된 테두리(115)로 구획될 수 있다. 이때, 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하측에는 질량체(120)가 구비되므로, 멤브레인(110)의 중앙부분(113)은 질량체(120)의 움직임에 대응하는 변위가 발생한다. 또한, 멤브레인(110)이 테두리(115) 하측에는 포스트(130)가 구비되어, 멤브레인(110)의 중앙부분(113)을 지지하는 역할을 수행한다. 한편, 멤브레인(110)의 중앙부분(113)과 테두리(115) 사이는 탄성변형되므로, 구동수단을 배치하여 질량체(120)를 진동시키거나 감지수단을 배치하여 질량체(120)의 변위를 측정할 수 있다. 다만, 구동수단과 감지수단은 반드시 멤브레인(110)의 중앙부분(113)과 테두리(115) 사이에 배치하여야 하는 것은 아니고, 일부가 멤브레인(110)의 중앙부분(113)이나 테두리(115)에 배치될 수 있음은 물론이다. 여기서, 구동수단이나 감지수단은 당업계에 공지된 압전방식, 압저항방식 또는 정전용량방식 등을 이용하여 구현할 수 있다.
상기 질량체(120)는 관성력이나 코리올리힘에 의해서 변위가 발생하는 것으로, 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하측에 구비된다. 여기서, 질량체(120)는 예를 들어 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 포스트(130)는 중공(中空)형으로 형성되어 멤브레인(110)을 지지함으로써, 질량체(120)가 변위를 일으킬 수 있는 공간을 확보해주는 역할을 하는 것으로, 멤브레인(110)의 테두리(115) 하측에 구비된다. 여기서, 포스트(130)는 전체적으로 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 질량체(120)와 포스트(130)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 당업계에 공지된 모든 형상으로 질량체(120)와 포스트(130)를 형성할 수 있임은 물론이다.
상기 스토퍼(140)는 질량체(120)의 하방변위를 제한하여 질량체(120)에 과도한 힘이 인가되더라도 멤브레인(110) 등이 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다. 여기서, 스토퍼(140)는 멤브레인(110)의 하측 중, 포스트(130)와 공간(143)이 형성되도록 포스트(130)보다 내측에 구비된다. 이와 같이, 스토퍼(140)와 포스트(130) 사이에 공간(143)이 형성되면, 상기 공간(143)의 상측에 위치하는 멤브레인(110)의 소정영역(145)을 통해서 외부 환경에서 발생하는 디스터번스 또는 노이즈의 영향을 차단할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 관성센서(100)가 중앙의 포스트(130)를 공유하는 경우, 2개 이상의 관성센서(100)는 상호간 간섭이 발생할 수 있다. 하지만, 스토퍼(140)를 구비하여 스토퍼(140)와 포스트(130) 사이에 공간(143)을 형성하면, 상기 공간(143)의 상측에 위치하는 멤브레인(110)의 소정영역(145)을 통해서 2개 이상의 관성센서(100)가 서로 간섭하는 것을 차단할 수 있다. 이와 같이, 외부 환경에서 발생하는 디스터번스(Disturbance) 또는 노이즈(Noise)의 영향이나 주변의 센서로부터의 간섭을 차단함으로써, 관성센서(100)의 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 스토퍼(140)와 포스트(130) 사이의 공간(143)은 횡단면 상 환형(環形)으로 형성될 수 있다. 즉, 횡단면 상 스토퍼(140)의 외주면과 포스트(130)의 내주면이 원형으로 형성되는 것이다(도 2 참조). 다만, 스토퍼(140)와 포스트(130) 사이의 공간(143)은 다양하게 변형될 수 있다. 우선, 도 4a에 도시된 바와 같이, 포스트(130)와 스토퍼(140) 사이의 공간(143)은 횡단면 상 내주면이 원형으로 형성되고, 외주면이 사각형으로 형성될 수 있다. 또는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 포스트(130)와 스토퍼(140)의 공간(143)을 통해서 스토퍼(140)로부터 포스트(130)까지 연장된 연장부(147)를 구비할 수 있다. 여기서, 연장부(147)는 포스트(130)와 스토퍼(140)의 공간(143)을 따라서 상호간 이격된 소정패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 연장부(147)를 소정패턴으로 멤브레인(110)의 하측에 형성하면, 멤브레인(110)의 소정영역(145; 상기 공간(143)의 상측에 위치하는 영역) 면적이 감소되므로, 멤브레인(110)의 강성을 다양하게 조절할 수 있다.
한편, 도 4c에 도시된 바와 같이, 멤브레인(110) 중 포스트(130)와 스토퍼(140) 사이의 공간(143)의 상측에 위치하는 소정영역(145)에는 관통홀(149)이 형성될 수 있다. 여기서, 관통홀(149)은 멤브레인(110)의 두께방향으로 형성되고, 상기 소정영역(145)을 따라서 다수개가 형성될 수 있다. 이와 같이, 멤브레인(110)에 관통홀(149)을 형성함으로써, 멤브레인(110)의 강성을 다양하게 조절할 수 있다.
상기 캡(150; 도 1a 참조)은 포스트(130)의 하측을 덮도록 포스트(130)의 하측에 구비되어 관성센서(100)의 하부를 보호하는 역할을 하는 것으로, 캡(150)의 상면 포스트(130)의 하면에 접착제(160)로 접착된다. 여기서, 접착제(160)는 통상 점도가 낮은 에폭시(Epoxy) 계열을 이용하므로, 포스트(130)와 캡(150)을 접착시키기 위해서 가압하면, 종래기술에 따른 관성센서는 접착제(160)의 일부가 포스트(130)의 내측으로 침투할 우려가 있었다. 하지만, 본 실시예에 따른 관성센서(100)는 포스트(130)의 하면에 캐비티(135)가 형성되어 있으므로, 접착제(160)가 표면장력에 의해 캐비티(135)로 유입되어, 포스트(130)의 내측으로 접착제(160)가 침투하는 것을 저지할 수 있다. 따라서, 접착제(160)의 침투로 인하여 관성센서(100)의 동적 특성이 악화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 캐비티(135)는 포스트(130)를 따라서 환형으로 형성될 수 있다(도 2 참조). 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 4d에 도시된 바와 같이, 캐비티(135)는 포스트(130)를 따라서 상호간 이격된 소정패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 상호간 이격된 소정패턴으로 캐비티(135)를 형성하면, 캐비티(135)에는 측면(135a)이 형성되므로, 접착제(160)와 캐비티(135) 사이의 접촉면적을 증가시킬 수 있고, 최종적으로는 포스트(130)와 캡(150) 사이의 접착력을 강화시킬 수 있다.
한편, 제조공정을 간소화하기 위해서, 상술한 질량체(120), 포스트(130) 및 스토퍼(140)는 실리콘 기판 등을 선택적으로 에칭하여 동시에 형성할 수 있는데, 이 경우 포스트(130)의 하면과 스토퍼(140)의 하면은 동일한 높이를 갖는다(도 1a 참조). 따라서, 캡(150)의 상면과 포스트(130)의 하면이 소정두께(T)의 접착제(160)로 접착되어 캡(150)의 상면과 포스트(130)의 하면의 간격(G1)이 소정두께(T)만큼 이격되면, 캡(150)의 상면과 스토퍼(140)의 하면의 간격(G2) 역시 소정두께(T)만큼 이격된다. 즉, 접착제(160)의 소정두께(T)를 조절하여 캡(150)의 상면과 스토퍼(140)의 하면의 간격(G2)을 제어할 수 있다. 결국, 도 1b에 도시된 바와 같이, 멤브레인(110)이 하측으로 변위를 일으키면, 스토퍼(140)는 하측으로 소정두께(T)만큼 이동하여 스토퍼(140)의 하면이 캡(150)의 상면과 접촉되어 정지하게 되고, 그에 따라 질량체(120)의 하방변위를 제한할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 캡(150)의 상면이나 스토퍼(140)의 하면을 가공하여 캡(150)이나 스토퍼(140)의 두께를 조절함으로써, 캡(150)의 상면과 스토퍼(140)의 하면의 간격(G2)을 제어할 수 있고, 그에 따라 질량체(120)의 하방변위를 더욱 정밀하게 제한할 수도 있다. 이와 같이, 스토퍼(140)를 채용하여 질량체(120)의 하방변위를 제한함으로써, 질량체(120)에 과도한 힘이 인가되더라도 멤브레인(110) 등이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 캡(150)의 중앙부분에는 두께방향으로 함몰된 오목부(155)가 형성되는 것이 바람직하다. 캡(150)의 중앙부분에 오목부(155)를 형성함으로써, 질량체(120)에 작용하는 공기의 감쇠력을 줄여 동적 특성을 향상시킬 수 있다. 다만, 오목부(155)가 스토퍼(140)의 외주면 외측까지 형성되는 경우, 스토퍼(140)의 하면과 캡(150)의 상면이 접촉할 수 없어 스토퍼(140)가 질량체(120)의 하방변위를 제한하는 역할을 할 수 없으므로, 오목부(155)는 적어도 스토퍼(140)의 외주면 내측에 형성되는 것이 바람직하다.
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력센서의 단면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 압력센서의 작동과정을 도시한 단면도이다.
도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 압력센서(200)는 전술한 관성센서(100)와 매우 유사한 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에 따른 압력센서(200)는 관성센서(100)와 같이 가속도나 각속도를 감지하지 않고 압력을 측정하는 역할을 하는 차이점이 존재하므로, 상기 차이점을 중심으로 기술하고 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
압력센서(200)는 외부의 압력 변화를 측정하는 역할을 하는 것으로, 외부의 압력이 변함에 따라 멤브레인(110)의 상하로 변위를 일으킨다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 외부의 압력이 작용하지 않을 때, 멤브레인(110)은 평편한 상태를 유지하다가, 도 5b에 도시된 바와 같이, 외부로부터 소정압력(P)이 작용할 때, 멤브레인(110)은 캡(150) 방향으로 휘어진다. 결국, 감지수단은 멤브레인(110)의 휘어진 정도를 감지하여 외부의 압력 변화를 측정할 수 있는 것이다. 여기서, 감지수단은 압전방식, 압저항방식 또는 정전용량방식 등을 이용하여 구현할 수 있다. 다만, 압력센서(200)는 외부의 압력 변화를 측정하기 위해서, 외부와 확실히 밀봉시켜야 한다. 따라서, 포스트(130)와 캡(150)은 접착제(160)와 함께 또는 접착제(160) 대신에 전극 접합(Anodic Bonding) 등을 이용하여 접합시킬 수 있다. 한편, 압력센서(200)는 관성센서(100)와 같이 질량체(120)를 진동시킬 필요가 없으므로, 질량체(120)를 진동시키는 구동수단을 생략할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오실레이터의 단면도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 오실레이터의 작동과정을 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오실레이터(300; Oscillator)는 전술한 관성센서(100)와 매우 유사한 구조를 갖는다. 다만, 본 실시예에 따른 오실레이터(300)는 관성센서(100)와 같이 가속도나 각속도를 감지하지 않고 진동을 제공하는 역할을 하는 차이점이 존재하므로, 상기 차이점을 중심으로 기술하고 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
오실레이터(300)는 소정진폭으로 진동을 제공하는 역할을 하는 것으로, 구동수단의 구동력을 통해서 멤브레인(110)의 하측에 구비된 질량체(120)에 진동을 발생시킨다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 작동하지 않을 때는 멤브레인(110)이 평편한 상태를 유지하다가, 도 6b에 도시된 바와 같이 구동수단에서 구동력을 인가하면 멤브레인(110)의 진동체는 상하로 진동하게 되고, 외부에 진동을 제공할 수 있다. 여기서, 구동수단은 압전방식 또는 정전용량방식 등을 이용하여 구현할 수 있다. 한편, 오실레이터(300)는 관성센서(100)와 같이 가속도나 각속도를 감지하지 않으므로, 질량체(120)의 변위를 측정하는 감지수단을 생략할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 MEMS 소자를 관성센서(100), 압력센서(200) 및 오실레이터(300)를 중심으로 기술하였다. 하지만, 본 발명에 따른 MEMS 소자는 반드시 관성센서(100), 압력센서(200) 및 오실레이터(300)에 한정되는 것은 아니고, 동일한 구조를 갖는 모든 종류의 MEMS 소자에 적용될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 MEMS 소자는 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.
100: 관성센서 110: 멤브레인
113: 중앙부분 115: 테두리
120: 질량체 130: 포스트
135: 캐비티 135a: 캐비티의 측면
140: 스토퍼 143: 공간
145: 멤브레인의 소정영역 147: 연장부
149: 관통홀 150: 캡
155: 오목부 160: 접착제
200: 압력센서 300: 오실레이터
T: 접착제의 소정두께
G1: 캡의 상면과 포스트의 하면의 간격
G2: 캡의 상면과 스토퍼의 하면의 간격

Claims (14)

  1. 판상의 멤브레인;
    상기 멤브레인의 테두리 하측에 구비된 포스트;
    상기 멤브레인의 하측에 구비되고, 상기 포스트와 공간(空間)이 형성되도록 상기 포스트보다 내측에 구비된 스토퍼; 및
    상기 포스트를 덮도록 상기 포스트의 하측에 구비된 캡을 포함하고,
    상기 캡의 상면과 상기 포스트의 하면이 접착제로 접착되고,
    상기 포스트의 하면에는 접착제가 유입되는 캐비티가 형성되고, 상기 캐비티는 상기 포스트를 따라서 상호간 이격된 소정패턴으로 형성된 MEMS 소자.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 캡의 상면과 상기 포스트의 하면이 소정두께의 접착제로 접착되고,
    상기 캡의 상면과 상기 스토퍼의 하면의 간격이 상기 소정두께만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 멤브레인이 하측으로 변위를 일으키면, 상기 스토퍼의 하면은 상기 캡의 상면과 접촉되는 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 멤브레인의 중앙부분 하측에 구비된 질량체;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 캡의 중앙부분에는 두께방향으로 함몰된 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트와 상기 스토퍼 사이의 공간은 횡단면 상 환형(環形)으로 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 포스트와 상기 스토퍼 사이의 공간은 횡단면 상 내주면이 원형으로 형성되고 외주면이 사각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 공간을 통해서 상기 스토퍼로부터 상기 포스트까지 연장되되, 상호간 이격된 소정패턴으로 형성된 연장부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 멤브레인 중 상기 포스트와 상기 스토퍼 사이의 공간의 상측에 위치하는 소정영역에는 상기 멤브레인의 두께방향으로 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 MEMS 소자는 관성센서인 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 MEMS 소자는 압력센서인 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 MEMS 소자는 오실레이터(Oscillator)인 것을 특징으로 하는 MEMS 소자.
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