KR101657071B1 - 스마트 시그널 입력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액추에이터(40)를 통해 누름압력을 줄 때 탄성 받침판(20)이 휘어지고, 다시 액추에이터(40)에 가해진 누름압력을 해제할 때 탄성 받침판(20)이 복원될 수 있도록 하여, 스트레인게이지 센서(10)의 휨상태와 평형상태로 하여금 탄성 받침판(20)에 의존되어 변환될 수 있도록 함으로써 스트레인게이지 센서(10)의 휨 및 평형에 대한 스트레스를 줄여 그 수명을 보장토록 하는 것이며, 나아가 탄성 받침판(20)이 서포터(30)에 의해 지지될 수 있도록 하여 그 휨 및 평형에 대한 탄성적 동작을 보장케 하여, 조립성, 생산성, 상품성 및 사용편리성을 보장할 수 있는 스마트 시그널 입력 장치에 관한 발명이다.

Description

스마트 시그널 입력 장치{SMART SIGNAL INPUTTING APPARATUS}

본 발명은 스마트 시그널 입력 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스트레인게이지 센서의 휨 및 평형에 대한 스트레스를 줄이면서 수명을 보장함과 동시에 조립성, 생산성, 상품성 및 사용편리성을 보장케 할 수 있는 스마트 시그널 입력 장치에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰이나 네비게이션, 테블릿 PC, 가전제품 등에는 정전용량식 또는 버튼 누름식 시그널 입력 장치들이 개발되고 있다.

선행기술문헌(대한민국 공개특허공보 제1998-0084451호; 고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인게이지)

스트레인게이지(Strain gauge)는 금속 또는 반도체의 저항체에 변형이 가해지면 그 저항값이 변화하는 압력저항 효과를 이용한 것으로, 용도로서는 하중, 압력, 토크(Torque계), 기타 실응력(實應力)의 측정에 각 분야에서 사용되고 있다.

초기의 금속 박막 스트레인게이지는 단순한 응력 측정 수단으로 사용되었으나, 현재는 재료, 구조물의 응력, 힘, 변형, 압력, 변위 등 외력에 의한 변화를 측정할 뿐만 아니라, 공업 프로세스에서 제조 공정 자동화 기기에도 널리 응용되고 있으며, 스트레인게이지를 이용한 각종 계측기도 수백 종류에 달하고 있다.

특히, 금속 박막 스트레인게이지는 소형이면서도 내구성과 정밀도가 우수하고 측정 범위가 넓어 고하중, 고압력 측정용 트랜스듀스로 사용되고 있으며, 최근에는 반도체 집접회로와 컴퓨터 기술의 진보에 힘입어 고감도, 초소형, 저가격의 스트레인게이지의 제작이 가능하게 되어 그 응용 범위가 전 산업뿐만 아니라 가전 분야로까지 확대되고 있는 추세에 있고, 이에 따라 다종 다양한 스트레인게이지가 개발되고 있다.

도 1a는 선행기술문헌에 소개된 스트레인게이지의 구조를 나타낸 단면도이다.

선행기술문헌에 소개된 고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인게이지는 도 1a에 도시된 바와 같이 일측의 표면이 경면처리된 스테인리스 다이어프램(10)과, 이 스테인리스 다이어프램(10)의 상면에 증착된 폴리이미드(14)와, 이 폴리이미드(14) 상면에 Cu-Ni의 조성을 갖고 일정형상의 패턴이 형성된 스트레인게이지(12)와, 이 스트레인게이지(12)에서 연장되어 일정형상을 갖고 양측으로 형성된 전극 접촉부(18)와, 보호막(20)으로 이루어진다.

상기 구성을 이루는 선행기술문헌에 소개된 고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인게이지의 제조공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스테인리스 다이어프램(10)의 상면에 폴리이미드(14)를 적층하여 증착시키고, 이어서 Cu-Ni의 조성을 갖고 일정형상의 패턴이 형성되며 일단의 양측에 전극 접촉부(18)가 형성된 스트레인게이지(12)를 포토 에칭으로 형성하고, 보호막(20)을 형성하여 그 조립을 완료하게 된다.

도 1b는 선행기술문헌의 실시예에 따른 스트레인 게이지의 구조를 나타낸 단면도이다.

선행기술문헌의 실시예에 따른 고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인 게이지의 구조는 도 1b에 도시된 바와 같이, 일측의 표면이 경면처리된 스테인리스 다이어프램(10)과, 이 스테인리스 다이어프램(10)의 상면에 스퍼터링에 의해 적층된 Cu-Ni 박막(2)과, 이 박막위에 적층된 절연체인 폴리이미드(14)와, 이 폴리이미드(14) 상면에 Cu-Ni의 조성을 갖고 일정형상의 패턴이 형성된 스트레인 게이지(12)와, 이 스트레인 게이지(12)에서 연장되어 일정형상을 갖고 양측으로 형성된 전극 접촉부(18)와, 보호막(20)으로 이루어진다.

이때, 상기 Cu-Ni 박막(2)의 조성비는 스테인리스 다이어프램(10)과 최대의 부착력이 유지될 수 있는 Cu 65-70% : Ni 30-35%의 비율로 이루어진다.

상기 구성을 이루는 고하중 고압력 측정용 금속박막 스트레인 게이지의 제조 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스테인리스 다이어프램(10)의 상단면을 거칠기가 수 십 ㎛이하가 되도록 표면을 경면연마 처리한 다음 세정한 후, Cu-Ni 박막(2)을 1000-1500Å정도로 스퍼터링한다.

이때, Cu-Ni 박막의 조성을 65-70중량% : Ni 30-35중량%의 비율을 이루게 함으로써 스테인리스 다이어프램(10)의 표면에 대한 부착력이 가장 우수하게 된다.

이어서, 스퍼터링에 의해 형성한 Cu-Ni 박막(2)위에 폴리이미드의 절연막(14)을 스퍼터링하여 형성하는데, 이때 폴리이미드(14)가 Cu-Ni 박막(2)에 적층되면서 Cu-Ni 박막(2)이 폴리이미드(14)의 표면층으로 소정깊이만큼 침투하여 상호간의 부착력이 최상의 상태를 이룬다.

폴리이미드 절연막(14)위에 Cu-Ni을 0.2-1㎛ 두께로 다시 스퍼터링하여 스트레인 게이지(12)의 박막을 형성한다.

또한, Cu-Ni의 조성비를 Cu 51-55중량% : Ni 45-49중량%로 하여 스트레인 게이지의 전기저항을 최대화하고 온도계수가 최소를 이루게 된다.

그리고, 전극 접촉부(18)를 Au 또는 Ag박막을 1㎛ 두께로 스퍼터링하여 박막을 증착한 후, 전극 접촉부(18)를 포토에칭에 의해 패터닝하여 형성하고 이어서, 전극 접촉부와 동일한 방법으로 포토 에칭에 의해 스트레인 게이지(12)를 형성한다.

그 후, 스퍼터링 또는 코팅에 의해서 증착하여 보호막(20)을 형성함으로써 제조공정을 완료하게 된다.

대한민국 공개특허공보 제1998-0084451호(고하중 고압력 측정용 금속 박막 스트레인게이지)

본 발명의 목적은 스트레인게이지 센서의 수명을 보장할 수 있는 스마트 시그널 입력 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 탄성 받침판이 서포터에 의해 지지될 수 있도록 하여 스트레인게이지 센서의 휨 및 평형에 대한 탄성적 동작을 보장케 할 수 있는 스마트 시그널 입력 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 조립성, 생산성, 상품성 및 사용편리성을 보장할 수 있는 스마트 시그널 입력 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

누름압력의 유무에 따라 휨상태 또는 평형상태로 변환되면서 함께 변위되는 저항값으로 시그널을 발생케 하는 스트레인게이지 센서를 포함하는 스마트 시그널 입력 장치에 있어서,

상기 스트레인게이지 센서를 센터링시켜 받쳐주면서 누름압력의 유무에 따라 휘어지거나 평형상태로 복원되는 탄성 받침판과,

상기 스트레인게이지 센서의 누름압력의 유무에 따라 휘어지거나 평형상태로 복원되도록 상기 탄성 받침판의 양단을 지지하는 서포터와,

누름압력을 받아 상기 스트레인게이지 센서를 눌러주는 액추에이터를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

본 발명은 스트레인게이지 센서의 휨상태와 평형상태로 하여금 탄성 받침판에 의존되어 변환될 수 있도록 할 수 있도록 하여 스트레인게이지 센서의 휨 및 평형에 대한 스트레스를 줄여 그 수명을 보장할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 탄성 받침판이 서포터에 의해 지지될 수 있도록 하여 그 휨 및 평형에 대한 탄성적 동작을 보장케 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 조립성, 생산성, 상품성 및 사용편리성을 보장할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 선행기술문헌에 소개된 스트레인게이지의 구조를 나타낸 단면도.
도 1b는 선행기술문헌의 실시예에 따른 스트레인 게이지의 구조를 나타낸 단면도.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 스피커를 나타내는 사시도.
도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 스피커를 나타내는 요부 분해사시도.
도 3a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 휴대폰을 나타내는 사시도.
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 나타내는 사시도.
도 3c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 휴대폰을 나타내는 요부 분해사시도.
도 3d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 휴대폰을 나타내는 요부 분해사시도.

이하, 본 발명에 따른 스마트 시그널 입력 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.

도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 스피커(S)를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 스피커(S)를 나타내는 요부 분해사시도이며, 도 3a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 휴대폰(H)을 나타내는 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 휴대폰(H)을 나타내는 요부 분해사시도이며, 도 3d는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스마트 시그널 입력 장치를 설명하기 위한 휴대폰(H)을 나타내는 요부 분해사시도이다.

본 발명에 따른 스마트 시그널 입력 장치는 도 2a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 휴대 가능한 스피커(S)나 휴대폰(H) 등(기타 네비게이션, 테블릿 PC, 가전제품 등)에 장착되어 사용될 수 있으며, 누름압력의 유무에 따라 휨상태 또는 평형상태로 변환되면서 함께 변위되는 저항값으로 시그널을 발생케 하는 스트레인게이지 센서(10)를 기본적으로 포함한다.

스트레인게이지 센서(10)는 플렉시블필름(11)에 메탈패턴(12)으로 구비되어 평형상태 및 휨상태에 따라 저항값이 변위되는데, 예를 들어 평형상태에서는 1000Ω, 휨상태에서는 1200Ω으로 각각 다르게 나타날 수 있고, 바로 이러한 점을 본 발명의 스피커(S)나 휴대폰(H)에 적용하여 시그널로서 활용토록 하는 것이며, 필요에 따라 스트레인게이지 센서(10)의 휨 정도에 맞추어 저항값의 선형변위를 활용하여 스피커(S)일 경우 볼륨 업 또는 볼륨 다운과 같은 동작으로 활용토록 할 수 있음은 물론이다.

더욱 구체적으로, 본 발명에 따른 스마트 시그널 입력 장치는 스트레인게이지 센서(10)를 센터링시켜 받쳐주면서 누름압력의 유무에 따라 휘어지거나 평형상태로 복원되는 탄성 받침판(20)과, 이 스트레인게이지 센서(10)의 누름압력의 유무에 따라 휘어지거나 평형상태로 복원되도록 탄성 받침판(20)의 양단을 지지하는 서포터(30)와, 누름압력을 받아 스트레인게이지 센서(10)를 눌러주는 액추에이터(40)를 포함한다.

액추에이터(40)를 통해 누름압력을 줄 때 탄성 받침판(20)이 휘어지고, 다시 액추에이터(40)에 가해진 누름압력을 해제할 때 탄성 받침판(20)이 복원될 수 있도록 하여, 스트레인게이지 센서(10)의 휨상태와 평형상태로 하여금 탄성 받침판(20)에 의존되어 변환될 수 있도록 함으로써 스트레인게이지 센서(10)의 휨 및 평형에 대한 스트레스를 줄여 그 수명을 보장토록 하는 것이며, 나아가 탄성 받침판(20)이 서포터(30)에 의해 지지될 수 있도록 하여 그 휨 및 평형에 대한 탄성적 동작을 보장케 하고, 이때 탄성 받침판(20)은 아크릴수지 또는 합성수지로 제작할 수 있음은 물론이다.

서포터(30)는 도 2b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 베이스(50) 위에 직립될 수 있고, 이에 따라 서포터(30)를 노출시키는 개구부(61)를 지님과 동시에 스트레인게이지 센서(10)의 저항값의 변위를 연산시켜 시그널을 발생할 수 있도록 베이스(50) 위에는 회로기판(60)이 직접 안착되는 것이 바람직하며, 회로기판(60)의 개구부(61)는 서포터(30)에 끼워 맞춰져 고정되도록 하여 상호간 조립성을 극대화시킬 수 있도록 한다.

이때, 베이스(50)는 도 2b에 도시된 바와 같이 별도의 구성으로 제작될 수 있음은 물론이고, 도 3c에 도시된 바와 같이 별도의 구성으로 휴대폰(H)의 백 커버(B) 위에 안착될 수도 있으며, 도 3d에 도시된 바와 같이 베이스(50) 자체가 휴대폰(H)의 백 커버(B)일 수 있음은 물론이다.

그리고, 액추에이터(40)는 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 폰트(T)를 지니면서 휴대폰(H)의 프런트 케이스(F)에 노출되도록 장착되어 사용자가 액추에이터(40)를 편리하게 눌러 스트레인게이지 센서(10)의 저항값을 변위시켜 휴대폰(H)을 간단히 조작할 수 있도록 할 수 있다.

이때, 액추에이터(40)는 스트레인게이지 센서(10)를 눌러주는 보스(42)와, 보스(42)를 지지하는 누름판(41)을 구비할 수 있고, 도 2b에 도시된 바와 같이 보스(42)는 누름판(41)의 하부에 직접 돌출될 수도 있고, 이러할 경우 보스(42)를 통과시키는 보스홀(71)을 지니면서 누름판(41)을 안착시키는 안착홈(72)을 구비한 지지판(70)을 더 포함하여 조립성을 보장토록 할 수 있음은 물론이며, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 보스(42)는 누름판(41)에 뚫려진 끼움홀(41a) 속으로 끼워져 하부로 돌출될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 스마트 시그널 입력 장치는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 액추에이터(40) 위에 폰트(T)를 지닌 데코 플레이트(80)를 더 포함할 수 있고, 이 데코 플레이트(80)는 금속 또는 합성수지로 이루어질 수 있음은 물론이다.

데코 플레이트(80)가 금속일 경우 정전용량 터치방식의 시그널 입력은 불가능하나, 본 발명에서는 누름압력을 액추에이터(40)에 전달할 수 있는 구조라면 어떠한 재질일지라도 가능한, 즉 금속의 재질뿐만 아니라 합성수지도 가능할 수 있으며(상품성을 보장할 수 있으며), 이러할 경우 데코 플레이트(80)는 탄성적인 휨과 탄성적인 복원이 가능하면 되는 것이다.

본 발명은 휴대폰이나 네비게이션, 테블릿 PC, 가전제품 등과 같은 기기에 시그널을 입력할 수 있도록 하는 산업분야에 이용될 수 있다.

10 : 스트레인게이지 센서 11 : 플렉시블필름
12 : 메탈패턴 20 : 탄성 받침판
30 : 서포터 40 : 액추에이터
41 : 누름판 41a : 끼움홀
42 : 보스 50 : 베이스
60 : 회로기판 61 : 개구부
H : 휴대폰 B : 백 커버
F : 프런트 케이스 S : 스피커
70 : 지지판 71 : 보스홀
72 : 안착홈 80 : 데코 플레이트
T : 폰트

Claims (13)

1. 누름압력의 유무에 따라 휨상태 또는 평형상태로 변환되면서 함께 변위되는 저항값으로 시그널을 발생케 하는 스트레인게이지 센서(10)를 포함하는 스마트 시그널 입력 장치에 있어서,
   상기 스트레인게이지 센서(10)를 센터링시켜 받쳐주면서 누름압력의 유무에 따라 휘어지거나 평형상태로 복원되는 탄성 받침판(20)과, 상기 스트레인게이지 센서(10)의 누름압력의 유무에 따라 휘어지거나 평형상태로 복원되도록 상기 탄성 받침판(20)의 양단을 지지하는 서포터(30)와, 누름압력을 받아 상기 스트레인게이지 센서(10)를 눌러주는 액추에이터(40)를 포함하고,
   상기 서포터(30)는 베이스(50) 위에 직립되고,
   상기 서포터(30)를 노출시키는 개구부(61)를 지님과 동시에 상기 스트레인게이지 센서(10)의 저항값의 변위를 연산시켜 시그널을 발생할 수 있도록 상기 베이스(50) 위에 안착된 회로기판(60)을 포함하며,
   상기 개구부(61)는 상기 서포터(30)에 끼워 맞춰져 고정되는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스(50)는 휴대폰(H)의 백 커버(B) 위에 안착되는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 베이스(50)는 휴대폰(H)의 백 커버(B)인 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 액추에이터(40)는 폰트(T)를 지니면서 상기 휴대폰(H)의 프런트 케이스(F)에 노출되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 액추에이터(40)는 상기 스트레인게이지 센서(10)를 눌러주는 보스(42)와, 상기 보스(42)를 지지하는 누름판(41)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 보스(42)는 상기 누름판(41)의 하부에 돌출되는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보스(42)를 통과시키는 보스홀(71)을 지니면서 상기 누름판(41)을 안착시키는 안착홈(72)을 구비한 지지판(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 보스(42)는 상기 누름판(41)에 뚫려진 끼움홀(41a) 속으로 끼워져 하부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
12. 제 1 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터(40) 위에 폰트(T)를 지닌 데코 플레이트(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 데코 플레이트(80)는 금속 또는 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 시그널 입력 장치.
    

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