KR101469604B1 - 압력센서 패키지 - Google Patents

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KR101469604B1
KR101469604B1 KR1020130024027A KR20130024027A KR101469604B1 KR 101469604 B1 KR101469604 B1 KR 101469604B1 KR 1020130024027 A KR1020130024027 A KR 1020130024027A KR 20130024027 A KR20130024027 A KR 20130024027A KR 101469604 B1 KR101469604 B1 KR 101469604B1
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오준혁
윤금영
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(주)파트론
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Abstract

본 발명은 태블릿 또는 스마트폰 등에 사용되는 위치 지시기의 필압(筆壓)을 측정할 수 있는 압력센서를 포함하는 압력센서 패키지에 관한 것으로, 조립 공정이 간단하고, 내구성이 강한 효과가 있고, 압력센서의 내구성을 보장할 수 있으면서 압력을 정교하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 압력센서 패키지는 캐비티를 구비하는 하우징, 상기 캐비티 내부에 실장되는 압력센서, 일부가 상기 캐비티 내부와 결합하는 적어도 하나의 리드 프레임 및 상기 압력센서와 상기 리드 프레임을 연결하는 와이어를 포함할 수 있다.

Description

압력센서 패키지{PRESSURE SENSOR PACKAGE}
본 발명은 압력센서 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 태블릿 또는 스마트폰 등에 사용되는 위치 지시기의 필압(筆壓)을 측정할 수 있는 압력센서를 포함하는 압력센서 패키지에 관한 것이다.
최근 태블릿 컴퓨터, 일러스트용 태블릿뿐만 아니라 스마트폰에도 펜 형태의 위치 지시기를 이용한 위치 검출 방법이 널리 사용되고 있다. 위치 지시기를 사용한 위치 검출 방식은 손가락을 이용한 터치 방식보다 보다 정교한 조작이 가능하며, 문자의 필기 등이 용이하다는 장점이 있어 그 채용은 점차 늘어나고 있는 추세이다.
위치 지시기를 이용한 위치 검출 방법은 정전식 터치패드에 손가락을 이용한 터치와 유사한 방식으로 위치를 검출하는 정전식 방식과 공진회로를 이용하여 공진주파수를 생성하여 위치를 검출하는 전자유도식 방식으로 구분된다. 정전식 방식은 그 구조가 단순하지만 위치 지시기가 사용될 때 가해지는 압력, 소위 필압(筆壓)을 감지하는 것이 어려워 최근에는 전자유도식 위치 검출 방법이 널리 사용되고 있다.
전자유도식 위치 검출 방법은 위치 검출기와 위치 지시기의 상호 작용에 의해 위치 검출기 상의 위치 지시기의 위치를 검출한다. 전자유도식 위치 검출 방법은 위치 검출기의 루프 회로에서 생성되는 특정 주파수의 신호가 위치 지시기의 공진 회로를 여진하게 하여 위치 지시기의 위치를 검출한다.
전자유도식 위치 검출기는 위치 검출기와 접촉하는 닙(nib)에 가해진 압력에 따라 커패시턴스 값이 변하는 압력센서를 이용하여 가해지는 필압을 측정한다. 그러나 종래의 압력센서는 닙 또는 닙 스토펴와 압력센서가 직접 충돌하게 되어 내구성이 약하다는 문제가 있었다.
또한, 압력센서와 공진 회로가 실장되는 인쇄회로기판이 와이어 등으로 연결되어 조립 공정이 복잡하고, 내구성이 약하다는 문제가 있었다.
따라서 압력센서의 내구성을 보장할 수 있으면서 조립 공정이 간소한 압력센서 패키지 구조에 대한 요구가 있어 왔다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 조립 공정이 간단하고, 내구성이 강한 압력센서 패키지를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 압력센서의 내구성을 보장할 수 있으면서 압력을 정교하게 측정할 수 있는 압력센서 패키지를 제공하는 것에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압력센서 패키지는 캐비티 및 상기 캐비티 내부와 연결되는 적어도 하나의 개구부를 구비하는 하우징, 상기 캐비티 내부에 실장되는 압력센서, 상기 개구부를 관통하여 상기 캐비티 내부와 결합하는 내측부 및 상기 내측부로부터 꺾여지며 연장되어 형성되는 외측부를 포함하는 적어도 하나의 리드 프레임 및 상기 압력센서와 상기 리드 프레임을 연결하는 와이어를 포함하되, 상기 하우징은 상기 개구부로부터 연장되고, 상기 하우징의 외측면에 음각으로 형성되는 적어도 하나의 홈부를 구비하고, 상기 리드 프레임의 외측부 중 적어도 일부는 상기 홈부에 수용되도록 배치된다.
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상기 압력센서 패키지에 있어서, 상기 홈부는 상기 리드 프레임의 외측부의 두께에 대응되는 깊이를 가질 수 있다.
상기 압력센서 패키지에 있어서, 상기 리드 프레임의 외측부의 단부는 회로기판과 연결될 수 있다.
상기 압력센서 패키지에 있어서, 상기 리드 프레임의 외측부의 단부는 꺾어져 형성될 수 있다.
상기 압력센서 패키지에 있어서, 상기 하우징은, 상기 캐비티 내부에 상기 캐비티 내측면으로부터 돌출되어 형성되는 결합부를 더 구비하고, 상기 결합부는 상기 리드 프레임과 결합할 수 있다.
상기 압력센서 패키지에 있어서, 상기 결합부는 표면에 음각으로 형성되는 적어도 하나의 홈부를 구비하고, 상기 리드 프레임은 상기 홈부에 수용되도록 배치될 수 있다.
상기 압력센서 패키지에 있어서, 상기 캐비티 내부에 충진되어 상기 압력센서 및 상기 와이어를 봉지하는 봉지제를 포함할 수 있다.
본 발명의 압력센서 패키지에 따르면, 조립 공정이 간단하고, 내구성이 강한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 압력센서 패키지에 따르면, 압력센서의 내구성을 보장할 수 있으면서 압력을 정교하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 압력센서 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 압력센서 패키지의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 압력센서 패키지를 A-A'선으로 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 하우징을 A-A'선으로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시한 압력센서 패키지의 분해 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시한 압력센서 패키지를 B방향에서 바라본 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시한 압력센서 패키지를 C방향에서 바라본 정면도이다.
도 8은 본 발명의 압력센서 패키지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 압력센서 패키지의 다른 일 실시예를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명은 압력센서(200) 패키지에 관한 것이다.
본 발명의 압력센서(200) 패키지는 하우징(100), 압력센서(200), 리드 프레임(300), 와이어(400)를 포함한다.
하우징(100)은 캐비티(110)를 구비한다. 캐비티(110)는 일면이 개방되어 있고, 하우징(100)의 다른 면들에 의해 둘러싸여 형성된 소정의 공간이다. 더욱 구체적으로, 첨부한 도면에 도시된 것과 같이, 하우징(100)은 육면체 형태로 형성될 수 있다. 이때 캐비티(110)는 육면체의 일면이 개방되어 있고, 상기 일면과 수직하게 연장된 측면들 및 상기 일면과 마주보는 면에 의해 둘러싸여 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위해서, 본 명세서에서 상기 하우징(100)을 설명할 때, 상기 개방된 일면을 상면이라 칭하고, 상면과 수직하게 연장된 면들을 측면이라 칭하고, 상면과 마주보는 면을 하면이라 칭하도록 한다.
캐비티(110) 내부에는 결합부(170)를 구비할 수 있다. 결합부(170)는 후술할 리드 프레임(300)과 결합할 수 있다. 결합부(170)는 캐비티(110)의 내측면으로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 첨부한 도면에 도시된 것과 같이, 캐비티(110)의 하면 및 측면 중 하나로부터 돌출되어 형성될 수 있다. 결합부(170)는 캐비티(110)에 후술할 압력센서(200)가 실장되었을 때, 압력센서(200)의 단자부와 같은 높이를 같도록 형성되는 것이 바람직하다. 결합부(170)에 결합된 리드 프레임(300)과 압력센서(200)의 단자부는 후술할 와이어(400)에 의해 연결될 수 있는데, 이 때 와이어(400)가 연결되는 두 부분이 서로 단차가 크게 되면 와이어(400)를 연결하는 공정이 난해해질 수 있고, 신뢰성에 문제가 있을 수 있기 때문이다.
결합부(170)는 홈부(171)를 적어도 하나 구비할 수 있다. 홈부(171)는 결합부(170)의 표면에 음각으로 형성된다. 더욱 구체적으로, 홈부(171)의 깊이는 후술할 리드 프레임(300)의 내측부(310)와 동일한 깊이를 가질 수 있다. 리드 프레임(300)의 내측부(310)는 홈부(171)에 수용될 수 있는데, 더욱 구체적으로는 리드 프레임(300)의 내측부(310)의 상면이 홈부(171)가 형성되어 있는 결합부(170)의 표면과 동일한 평면 상에 위치할 수 있다.
캐비티(110) 내부에 후술할 압력센서(200)가 실장될 위치가 형성될 수도 있다. 구체적으로, 캐비티(110) 내부의 하면에 압력센서(200)의 하면의 크기에 대응되는 홈이 음각으로 형성되어 있을 수 있다. 다른 예로는, 캐비티(110) 내부의 하면에 압력센서(200)의 하면의 외곽에 대응되는 돌기가 형성되어 있을 수 있다. 이러한 홈 또는 돌기는 본 발명의 압력센서(200) 패키지의 조립 공정을 간소화할 수 있고, 압력센서(200)의 위치를 캐비티(110) 내에서 일정한 범위 내로 한정시켜 와이어(400) 본딩 등의 과정에서 불량을 억제할 수 있다.
하우징(100)은 적어도 하나의 개구부(130)를 구비할 수 있다, 개구부(130)는 하우징(100)의 외부와 캐비티(110)의 내부를 연결한다. 구체적으로, 첨부한 도면에 도시된 것과 같이, 개구부(130)는 하우징(100)의 일 측면을 관통하는 관통홀로 형성될 수 있다. 또한, 개구부(130)는 일측면이 개방되어 있을 수 있다. 개구부(130)는 하나 또는 둘 이상 형성될 수 있다. 개구부(130)는 후술할 리드 프레임(300)의 개수와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 둘 이상의 개구부(130)가 형성되는 경우, 각각의 개구부(130)는 하우징(100)의 동일한 일 측면을 관통하도록 형성될 수도 있고, 서로 다른 측면을 관통할도록 형성될 수도 있다. 개구부(130)는 후술할 리드 프레임(300)이 관통할 수 있다.
하우징(100)은 적어도 하나의 홈부(150)를 구비할 수 있다. 홈부(150)는 개구부(130)로부터 연장된다. 더욱 구체적으로 개구부(130)의 외측면으로부터 연장될 수 있다. 홈부(150)는 하우징(100)의 외측면에 음각으로 형성된다. 더욱 구체적으로, 첨부한 도면에 도시된 것과 같이, 개구부(130)가 형성되어 있는 측면에 형성되며, 개구부(130)로부터 연장되어 측면이 하면과 맞닿는 부분까지 연장된다. 홈부(150)는 후술할 리드 프레임(300)의 개수와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
홈부(150)에는 후술할 리드 프레임(300)의 외측부(330)의 적어도 일부가 수용될 수 있다. 홈부(150)는 리드 프레임(300)의 외측부(330)의 두께에 대응되는 깊이를 가질 수 있다. 홈부(150)의 깊이가 리드 프레임(300)의 외측부(330)의 두께와 거의 동일하다면, 홈부(150)에 리드 프레임(300)의 외측부(330)가 수용되었을 때, 리드 프레임(300)의 일면과 하우징(100)의 측면은 실질적으로 동일한 평면 상에 위치할 수 있다. 이 때 실질적으로 동일한 평면이라는 것은, 하우징(100)과 리드 프레임(300) 외측부(330)의 기구적 공차 및 조립 공차를 고려하였을 때, 오차가 공차 범위 이내에 들어올 수 있다는 것을 의미한다. 리드 프레임(300)의 외측부(330)가 홈부(150)에 수용되어, 하우징(100)의 외측면으로부터 돌출되지 않게 배치되는 것에 의해 본 발명의 압력센서(200) 패키지의 소형화가 가능하다. 또한 본 발명의 압력센서(200) 패키지가 위치 지시기에 실장되어 조립될 때, 돌출된 부분이 없어 설계의 자유도를 증대시킬 수 있다. 또한, 리드 프레임(300)과 하우징(100)의 결합을 견고하게 할 수 있다.
압력센서(200)는 캐비티(110) 내부에 실장된다. 압력센서(200)는 입력되는 압력의 크기에 따라 변화되는 커패시턴스 값을 제공할 수 있다. 압력센서(200)는 MEMS 공정으로 제작된 압력센서(200) 일 수 있다. MEMS 공정으로 제작된 압력센서(200)는 종래의 압력센서(200)보다 더 작은 압력까지 측정할 수 있으며, 측정 오차도 작다는 장점이 있다.
압력센서(200)는 캐비티(110)의 개방된 상면을 통해 가해지는 압력을 측정할 수 있다. 캐비티(110)의 상면에는 본 발명의 압력센서(200) 패키지가 실장되는 위치 지시기의 닙(nib)이 배치되어 필압을 압력센서(200)에 전달할 수 있다. 닙으로부터 전해지는 압력은 후술할 봉지제(500)를 통해 전달될 수 있다.
압력센서(200)는 후술할 리드 프레임(300)과 후술할 와이어(400)를 통해 연결된다. 상기 연결은 전기적 연결 일 수 있다. 연결을 위해서 와이어(400)가 결합되는 연결 단자를 구비할 수 있다. 첨부한 도면에 도시한 것과 같이, 압력센서(200)의 연결 단자가 리드 와이어(400) 측으로 배치되도록 압력센서(200)가 실장될 수 있다. 연결 단자는 하나 또는 둘 이상이 구비될 수 있다.
압력센서(200)는 에폭시 등의 접착 수지로 캐비티(110) 내부에 본딩되어 실장될 수 있다. 또는 메탈 패드가 구비되어 솔더링 등을 통해 실장될 수도 있다. 압력센서(200)는 캐비티(110) 내부에 실장되었을 때, 캐비티(110) 외부로 돌출되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 압력센서(200) 패키지는 리드 프레임(300)을 적어도 하나 포함할 수 있다. 구체적으로, 첨부한 도면에 도시한 것과 같이, 두 개의 리드 프레임(300)을 구비할 수 있다. 리드 프레임(300)은 일 단부가 캐비티(110) 내부와 결합한다. 리드 프레임(300)은 하우징(100)의 개구부(130)를 관통할 수 있다.
리드 프레임(300)은 캐비티(110) 내부와 결합하는 내측부(310)와 캐비티(110) 외부에 위치하는 외측부(330)로 구분할 수 있다. 외측부(330)는 내측부(310)로부터 꺾여지면 연장되어 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 첨부한 도면에 도시한 것과 같이, 외측부(330)는 내측부(310)에 수직인 방향으로 꺾여져 형성될 수 있다. 이때 외측부(330)는 꺾여져서 하우징(100)의 외측면과 평행해 질 수 있다.
도 8 내지 도 9에 도시된 것과 같이, 리드 프레임(300)의 타 단부는 본 발명의 압력센서(200) 패키지가 실장되어 조립되는 위치 지시기의 회로 기판과 연결될 수 있다. 더욱 구체적으로 회로 기판에 실장된 커패시터와 전기적으로 연결될 수 있다. 회로 기판과 결합되는 리드 프레임(300)의 타 단부는 꺾여져서 형성될 수 있다.
압력센서(200)에서 측정한 압력 크기에 따라 변화되는 커패시턴스 값은 위치 지시기의 공진 회로의 커패시턴스를 변화시켜 발생시키는 신호의 주파수를 변화시킬 수 있다. 위치 검출기는 위치 지시기가 발생시키는 신호의 주파수 변화에 따라 필압을 감지할 수 있다.
또 다른 필압 감지 방법으로는, 위치 지시기에서 두 가지 이상의 주파수를 갖는 신호가 발생되고, 압력센서(200)에서 측정한 압력 크기에 따라 변화되는 커패시턴스 값에 의해 두 신호의 위상차가 달라지게 된다. 위치 검출기는 두 신호의 위상차에 따라 필압을 감지할 수 있다.
그러나 본 발명의 압력센서(200) 패키지는 상술한 필압 감지 방법에 제한되는 것은 아니다.
리드 프레임(300)의 내측부(310)는 캐비티(110)의 내부와 접착 부재 등을 이용해서 결합될 수 있고, 또는 솔더링 등을 통해서 결합될 수도 있다. 구체적으로, 내측부(310)는 캐비티(110)의 내측 하면과 결합될 수 있다. 캐비티(110) 내부에 결합부(170)가 형성되어 있는 경우, 내측부(310)는 결합부(170)와 결합될 수 있다.
리드 프레임(300)의 내측부(310)는 압력센서(200)와 와이어(400)를 통해 연결될 수 있다. 와이와와의 연결을 위해 내측부(310)에 연결 단자가 형성될 수 있다.
리드 프레임(300)의 외측부(330)는 하우징(100)의 외측면과 맞닿게 배치될 수 있다. 상술한 것과 같이, 하우징(100)이 홈부(150)를 구비하는 경우, 리드 프레임(300)의 외측부(330)는 홈부(150)에 수용될 수 있다.
본 발명의 압력센서(200) 패키지는 적어도 하나의 와이어(400)를 구비한다. 와이어(400)는 압력센서(200)와 리드 프레임(300)을 연결한다. 와이어(400)에 의해 전기적 신호, 전력 등이 전달될 수 있다.
봉지제(500)는 캐비티(110) 내부에 충진될 수 있다. 봉지제(500)는 압력센서(200)와 와이어(400)를 봉지한다. 리드 프레임(300)의 내측부(310)도 봉지할 수 있다. 봉지제(500)는 캐비티(110) 내부에만 형성될 수도 있고, 캐비티(110) 외부로 돌출되어 형성될 수도 있다. 봉지제(500)는 압력센서(200)와 와이어(400) 등을 외부로부터 보호한다.
봉지제(500)의 외부는 닙 또는 닙 스토퍼 등과 맞닿아 압력센서(200)에 압력을 전달할 수 있다. 따라서 봉지제(500)는 효과적으로 압력을 전달할 수 있도록 연성의 재질이 사용되는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로, 실리콘 또는 에폭시 등이 봉지제(500)의 재료로 사용될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 하우징 110 : 캐비티
130 : 개구부 150 : 홈부
170 : 결합부
200 : 압력센서
300 : 리드 프레임 310 : 내측부
330 : 외측부
400 : 와이어 500 : 봉지제

Claims (10)

  1. 캐비티 및 상기 캐비티 내부와 연결되는 적어도 하나의 개구부를 구비하는 하우징;
    상기 캐비티 내부에 실장되는 압력센서;
    상기 개구부를 관통하여 상기 캐비티 내부와 결합하는 내측부 및 상기 캐비티 외부에 위치하고, 상기 내측부로부터 꺾여지며 연장되어 형성되는 외측부를 포함하는 적어도 하나의 리드 프레임; 및
    상기 압력센서와 상기 리드 프레임을 연결하는 와이어를 포함하되,
    상기 하우징은 상기 개구부로부터 연장되고, 상기 하우징의 외측면에 음각으로 형성되는 적어도 하나의 홈부를 구비하고,
    상기 리드 프레임의 외측부 중 적어도 일부는 상기 홈부에 수용되도록 배치되는 압력센서 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈부는 상기 리드 프레임의 외측부의 두께에 대응되는 깊이를 가지는
    압력센서 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 외측부의 단부는 회로기판과 연결될 수 있는
    압력센서 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 외측부의 단부는 꺾어져 형성되는
    압력센서 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 캐비티 내부에 상기 캐비티 내측면으로부터 돌출되어 형성되는 결합부를 더 구비하고,
    상기 결합부는 상기 리드 프레임과 결합하는
    압력센서 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 결합부는 표면에 음각으로 형성되는 적어도 하나의 홈부를 구비하고,
    상기 리드 프레임은 상기 홈부에 수용되도록 배치되는
    압력센서 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티 내부에 충진되어 상기 압력센서 및 상기 와이어를 봉지하는 봉지제를 포함하는
    압력센서 패키지.

  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020130024027A 2013-03-06 2013-03-06 압력센서 패키지 KR101469604B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000022326A (ko) * 1996-06-28 2000-04-25 칼 하인쯔 호르닝어 프린트 회로 기판의 장착 표면에 장착된 압력 센서 소자

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