KR101363410B1

KR101363410B1 - 차량용 ｍｅｍｓ 센서

Info

Publication number: KR101363410B1
Application number: KR1020120091529A
Authority: KR
Inventors: 신준수; 이상문; 반승훈
Original assignee: 대성전기공업 주식회사
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2014-02-17

Abstract

본 발명은 차량용 MEMS 센서에 관한 것으로서, 판면 상에 MEMS(Micro Electronic Mechanical System) 소자가 탑재되고 각 모서리마다 삽입 요홈부가 관통 형성된 인쇄회로기판과; 각 삽입 요홈부에 끼워지는 중간의 연결부와, 상기 연결부로부터 상기 인쇄회로기판에 수직되는 방향으로 양측으로 연장 형성되어 상기 인쇄회로기판의 양측면을 지지하는 한 쌍의 컬럼부, 및 각 컬럼부의 돌출된 단부에 형성되는 다수의 돌기부를 갖는 복수의 완충부재와; 상기 인쇄회로기판을 수용하되 베이스면으로는 각 완충부재의 일측 컬럼부 상의 다수의 돌기부를 접촉 지지하고, 상기 베이스면과 수직으로 연장되는 테두리면의 모서리부로는 각 컬럼부의 측면을 접촉 지지하며, 상기 테두리면을 따라 상기 베이스면의 반대측으로 개방되는 개구를 갖는 센서 하우징; 및 상기 개구를 폐쇄하는 방식으로 상기 센서 하우징과 결합 시, 각 모서리에 돌출 형성되는 보스(boss)가 상기 테두리면의 각 모서리부를 따라 삽입되어, 상기 보스의 삽입된 단부를 통해 각 완충부재의 타측 컬럼부 상의 다수의 돌기부를 접촉 지지하는 하우징 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 차체측으로부터 전달되는 충격 및 진동을 완화시키는 개선된 구조를 가짐으로써 저온 및 고온의 사용환경에 따라 탄성력이 저하되는 것을 최소화시키며 이에 따라 충격 및 진동을 효율적으로 흡수할 수 있다.

Description

차량용 ＭＥＭＳ 센서{MEMS SENSOR FOR VEHICLE}

본 발명은 차량에 장착되는 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센서 하우징 내부에 센서 소자로서 MEMS(Micro Electronic Mechanical System) 소자가 탑재된 인쇄회로기판이 수용 및 지지되는 차량용 MEMS 센서에 관한 것이다.

최근 MEMS(Micro Electronic Mechanical System)의 발달에 힘입어 다양한 기술분야에 MEMS 소자가 적용되고 있다.

이와 관련하여 자동차 분야에서는 차량의 각속도와 가속도를 측정하는 센서(소위 YAW & G 센서)로서 MEMS 소자가 장착된 센서, 즉 차량용 MEMS 센서에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 예상된다.

도 1은 종래의 차량용 MEMS 센서(10)로서, MEMS 소자는 센서 하우징(11)의 내부에 수용 및 지지되는 인쇄회로기판(12) 상에 탑재되며, 상기 인쇄회로기판(12)은 4군데 모서리를 통해 센서 하우징(11)에 나사 체결된다. 센서 하우징(11)은 그 하단부의 양측으로 돌출 형성된 한 쌍의 마운팅 브래킷(13)을 통해 차체 측에 장착된다.

일반적으로 물리계의 아날로그 데이터를 측정하여 디지털 데이터로 전환시키는 MEMS 계열의 센서는 진동 및 충격에 매우 취약함에 따라 효율적인 충격 흡수기법이 중요시되고 있다.

이에 대해, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 인쇄회로기판(12)과 체결나사(14) 사이에 단순 원반 형상의 완충재(15)를 삽입 개재시키는 방법이 제안된 바 있으나, 이와 같이 차체로부터 전달되는 충격파를 분산시키는 단순 완충재 방식의 충격 흡수 방법은 완충재(15)의 자체 재질에 따른 탄성력만을 이용하므로 고온에서 장시간 노출될 경우 완충재(15) 재질의 열화(劣化)에 따라 충격을 분산시키기 위한 탄성력이 저하된다는 문제점을 가지고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 차체측으로부터 전달되는 충격 및 진동을 완화시키는 개선된 구조를 가짐으로써 저온 및 고온의 사용환경에 따라 탄성력이 저하되는 것을 최소화시키며 이에 따라 충격 및 진동을 효율적으로 흡수할 수 있는 구조를 갖는 차량용 MEMS 센서를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차량용 MEMS 센서에 있어서, 판면 상에 MEMS(Micro Electronic Mechanical System) 소자가 탑재되고 각 모서리마다 삽입 요홈부가 관통 형성된 인쇄회로기판과; 각 삽입 요홈부에 일치되도록 끼워지는 중간의 연결부와, 상기 연결부로부터 상기 인쇄회로기판의 판면에 수직되는 방향으로 양측으로 연장 형성되어 상기 연결부를 사이에 두고 상기 인쇄회로기판의 양측면을 지지하는 한 쌍의 컬럼부, 및 각 컬럼부의 돌출된 단부에 형성되는 다수의 돌기부를 갖는 복수의 완충부재와; 차체에 장착되는 복수의 마운팅 브래킷을 가지며, 상기 인쇄회로기판을 수용하되 베이스면으로는 각 완충부재의 일측 컬럼부 상의 다수의 돌기부를 접촉 지지하고, 상기 베이스면과 수직으로 연장되는 테두리면의 모서리부로는 각 컬럼부의 측면을 접촉 지지하며, 상기 테두리면을 따라 상기 베이스면의 반대측으로 개방되는 개구를 갖는 센서 하우징; 및 상기 개구를 폐쇄하는 방식으로 상기 센서 하우징과 결합 시, 각 모서리에 돌출 형성되는 보스(boss)가 상기 테두리면의 각 모서리부를 따라 삽입되어, 상기 보스의 삽입된 단부를 통해 각 완충부재의 타측 컬럼부 상의 다수의 돌기부를 접촉 지지하는 하우징 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 MEMS 센서를 제공한다.

여기서, 상기 인쇄회로기판의 삽입 요홈부는 원형으로 형성되고, 상기 완충부재의 연결부는 상기 삽입 요홈부에 일치되도록 소정 두께의 원기둥 형상으로 이루어지며, 상기 한 쌍의 컬럼부는 상기 연결부보다 더 큰 직경을 갖는 원기둥 형상으로 이루어지고, 상기 센서 하우징은 상기 테두리면의 모서리부가 원형의 라운딩면으로 이루어져 상기 한 쌍의 컬럼부의 측면에 일치되도록 접촉 지지할 수도 있다.

이때, 상기 완충부재의 돌기부는 상기 컬럼부의 돌출된 단부 상에서 외주면에 맞닿아 원주방향으로 일정 간격으로 배열될 수도 있다.

또한, 이때 상기 돌기부는 외주면이 길고 내주면이 짧은 사다리꼴 모양으로 이루어질 수도 있다.

한편, 상기 센서하우징의 베이스면은 각 완충부재의 일측 컬럼부 상의 다수의 돌기부를 접촉 지지하는 복수의 돌출단부가 형성될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 차량용 MEMS 센서에 의하면, 완충부재의 상하 단부, 즉 각 컬럼부의 돌출 단부에 다수의 돌기부를 형성함으로써 저온 및 고온의 사용환경에 따른 완충부재 재질의 열화가 일어나는 경우에도 상기 다수의 돌기부를 통해 진동 및 충격을 효과적으로 분산시킬 수 있으므로 완충부재의 탄성력 저하를 최소화할 수 있고, 이에 따라 차체로부터 가해지는 진동 및 충격이 상기 다수의 돌기부에 의해 완충부재에서 효율적으로 분산 내지 흡수될 수 있으며, 결과적으로 센서 하우징과 인쇄회로기판의 체결 부위를 통해 MEMS 소자로 전달되는 충격파를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 차량용 MEMS 센서의 사시도,
도 2는 도 1의 차량용 MEMS 센서에 적용가능한 충격흡수 구조를 도시한 부분 확대 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 MEMS 센서의 사시도,
도 4는 도 3의 차량용 MEMS 센서의 분해 사시도,
도 5는 도 4의 차량용 MEMS 센서의 일 부품인 완충부재의 정면도 및 측면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 MEMS 센서(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 하우징(21)의 내부에 인쇄회로기판(22)이 수용 및 지지되며, 센서 하우징(21)의 좌측 개구(도 4 참조)로는 하우징 커버(24)가 폐쇄하는 방식으로 결합된다. 인쇄회로기판(22)의 판면 상에는 MEMS 소자(도면 미도시)가 탑재된다. 센서 하우징(21)의 테두리로는 복수의 마운팅 브래킷(23)이 돌출 형성되어 이를 통해 차체에 장착된다.

인쇄회로기판(22)은 4군데의 모서리에 각기 완충부재(25)가 끼워져 결합되며 이 완충부재(25)를 매개로 하여 센서 하우징(21)의 내측 베이스면(21a)과 하우징 커버(24) 측에 돌출 형성된 보스(boss, 24a)에 의해 그 양측면이 지지되는 구조를 갖는다.

구체적으로 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(22)은 각 모서리마다 원형의 삽입 요홈부(22a)가 관통 형성된다.

실리콘, 고무 또는 이와 유사한 탄성적 특성을 갖는 재질로 이루어진 완충부재(25)는 상기 삽입 요홈부(22a)에 일치되도록 끼워지는 중간의 연결부(25a)를 사이에 두고 그 양측에 한 쌍의 원기둥 형상의 컬럼부(25b, 25c)가 인쇄회로기판(22)의 판면에 수직되는 방향으로 연장 형성된다.

연결부(25a)의 축방향 두께는 인쇄회로기판(22)의 두께와 일치하므로 삽입 요홈부(22a)로의 삽입 시, 상기 연결부(25a)를 사이에 두고 한 쌍의 컬럼부(25b, 25c)의 서로 대향하는 표면(25b-1, 25c-1)으로는 인쇄회로기판(22)의 양측 표면을 면접촉 지지한다. 이를 위해 한 쌍의 컬럼부(25b, 25c)의 직경은 연결부(25a)의 직경보다 더 큰 것이 바람직하다.

각 컬럼부(25b, 25c)의 돌출된 단부에는 각각 다수의 돌기부(25d, 25e)가 형성된다.

모서리마다 완충부재(25)가 끼워진 인쇄회로기판(22)은 센서 하우징(21) 내에 수용 시, 상기 완충부재(25)의 길이방향의 일단부, 즉 도 4에서는 우측단의 돌기부(25e)가 센서 하우징(21)의 베이스면(21a)에 접촉 지지된다. 구체적으로는 베이스면(21a)의 각 모서리부에서 내측으로 돌출 형성되는 돌출단부(21b)에 접촉 지지된다.

베이스면(21a)으로부터 수직으로 연장되는 테두리면(21c)의 각 모서리부로는 완충부재(25)의 측면, 구체적으로는 컬럼부(25b, 25c)의 측면(외주면)을 접촉 지지한다. 이를 위해, 상기 테두리면(21c)의 모서리부가 원형의 라운딩면(21d)으로 이루어져 컬럼부(25b, 25c)의 측면에 일치되게 면접된 상태에서 접촉 지지하도록 한다.

테두리면(21c)을 따라 베이스면(21a)의 반대측 개방되는 개구로는 상기한 바와 같이 하우징 커버(24)가 폐쇄하는 방식으로 체결된다.

이때, 하우징 커버(24)의 일측면의 각 모서리에는 보스(24a)가 돌출 형성되어, 센서 하우징(21)과의 결합 시 상기 보스(24a)가 센서 하우징(21) 측 테두리면(21c)의 각 모서리부를 따라 삽입되도록 한다. 이때, 원기둥 형상의 보스(24a)가 상기한 원형의 라운딩면(21d)에 면접촉 지지될 수도 있다.

하우징 커버(24)와 센서 하우징(21)의 결합 시, 상기 보스(24a)의 돌출된 단부는 완충부재(25)의 일측, 즉 도 4에서는 좌측 컬럼부(25b) 상의 다수의 돌기부(25d)를 접촉 지지한다.

결과적으로 인쇄회로기판(22)은 네 모서리에 결합되는 각 완충부재(25)의 양측 돌기부(25d, 25e)를 통해 센서 하우징(21)과 하우징 커버(24)에 지지되는 구조를 갖는다.

완충부재(25)의 돌기부(25d, 25e)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 원주방향으로 일정 간격으로 배열되는 동일한 형상의 대략 사다리꼴 돌기의 형태를 이루고 있으며, 각 외주면이 컬럼부(25b, 25c)의 외주면에 맞닿아 일치한다. 본 실시예에서 돌기부(25d, 25e)는 외주면이 길고 내주면이 짧은 사다리꼴 모양으로 이루어져 있으나, 본 발명이 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다.

한편, 이상에서 설명된 차량용 MEMS 센서(20)는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기에서 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다. 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

20: 차량용 MEMS 센서 21: 센서 하우징
21a: 베이스면 21b: 돌출단부
21c: 테두리면 21d: 라운딩면
22: 인쇄회로기판 22a: 삽입 요홈부
23: 마운팅 브래킷 24: 하우징 커버
24a: 보스 25: 완충부재
25a: 연결부 25b, 25c: 컬럼부
25d, 25e: 돌기부

Claims

차량용 MEMS 센서에 있어서,
판면 상에 MEMS(Micro Electronic Mechanical System) 소자가 탑재되고 각 모서리마다 삽입 요홈부가 관통 형성된 인쇄회로기판과;
각 삽입 요홈부에 일치되도록 끼워지는 중간의 연결부와, 상기 연결부로부터 상기 인쇄회로기판의 판면에 수직되는 방향으로 양측으로 연장 형성되어 상기 연결부를 사이에 두고 상기 인쇄회로기판의 양측면을 지지하는 한 쌍의 컬럼부, 및 각 컬럼부의 돌출된 단부에 형성되는 다수의 돌기부를 갖는 복수의 완충부재와;
차체에 장착되는 복수의 마운팅 브래킷을 가지며, 상기 인쇄회로기판을 수용하되 베이스면으로는 각 완충부재의 일측 컬럼부 상의 다수의 돌기부를 접촉 지지하고, 상기 베이스면과 수직으로 연장되는 테두리면의 모서리부로는 각 컬럼부의 측면을 접촉 지지하며, 상기 테두리면을 따라 상기 베이스면의 반대측으로 개방되는 개구를 갖는 센서 하우징; 및
상기 개구를 폐쇄하는 방식으로 상기 센서 하우징과 결합 시, 각 모서리에 돌출 형성되는 보스(boss)가 상기 테두리면의 각 모서리부를 따라 삽입되어, 상기 보스의 삽입된 단부를 통해 각 완충부재의 타측 컬럼부 상의 다수의 돌기부를 접촉 지지하는 하우징 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 MEMS 센서.
제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 삽입 요홈부는 원형으로 형성되고,
상기 완충부재의 연결부는 상기 삽입 요홈부에 일치되도록 소정 두께의 원기둥 형상으로 이루어지며,
상기 한 쌍의 컬럼부는 상기 연결부보다 더 큰 직경을 갖는 원기둥 형상으로 이루어지고,
상기 센서 하우징은 상기 테두리면의 모서리부가 원형의 라운딩면으로 이루어져 상기 한 쌍의 컬럼부의 측면에 일치되도록 접촉 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 MEMS 센서.
제2항에 있어서,
상기 완충부재의 돌기부는 상기 컬럼부의 돌출된 단부 상에서 외주면에 맞닿아 원주방향으로 일정 간격으로 배열된 것을 특징으로 하는 차량용 MEMS 센서.
제3항에 있어서,
상기 돌기부는 외주면이 길고 내주면이 짧은 사다리꼴 모양으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 MEMS 센서.
제1항에 있어서,
상기 센서하우징의 베이스면은 각 완충부재의 일측 컬럼부 상의 다수의 돌기부를 접촉 지지하는 복수의 돌출단부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 MEMS 센서.