KR102137117B1 - Pressure sensor module and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 제공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 압력 센서 모듈은 외부 압력을 감지하는 다이아프램;을 포함하는 압력 센서 모듈에 있어서, 상기 다이아프램은 상기 다이아프램(Diaphragm)의 표면에서 감지된 압력을 전압으로 변환하여 획득하는 단일 집적회로(Integrated circuit)칩을 포함한다. The present invention relates to a pressure sensor module and a method for providing a pressure sensor module. The pressure sensor module according to the present invention is a pressure sensor module comprising a diaphragm for sensing external pressure, wherein the diaphragm is a single integration obtained by converting the pressure sensed on the surface of the diaphragm into a voltage. It includes an integrated circuit chip.

Description

압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 제작 방법{PRESSURE SENSOR MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}PRESSURE SENSOR MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 압력 센서 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력 센서의 다이아프램(diaphragm)에 한 개의 칩을 내장하는 압력 센서 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a pressure sensor module, and more particularly, to a pressure sensor module in which one chip is embedded in a diaphragm of the pressure sensor.

일반적으로 압력센서는 실리콘 서브스트레이트(Silicon Substrate)의 전면에 확산이나 이온 주입 방법 등으로 다수의 저항 단자를 형성하고, 상기 실리콘 서브스트레이트의 후면에는 일정 깊이의 요홈부를 형성하여, 외부로부터 외압이 가해질 때 상기 저항 단자에서 발생되는 저항값 변화(전압값 변화)를 검출하여 압력을 측정하고 있다. In general, a pressure sensor forms a plurality of resistance terminals by diffusion or ion implantation, etc. on the front side of a silicon substrate, and a groove having a certain depth is formed on the back side of the silicon substrate, so that external pressure is applied from the outside. When the resistance value change (voltage value change) generated at the resistance terminal is detected, the pressure is measured.

이러한 압력 센서는 자동차 내부에 포함되어 공기량 또는 공기질량을 측정하기 위한 MAP 센서(MAP: Manifold Absolute Pressure sensor), 혈압 센서, 및 산업용 센서 등으로 매우 폭넓게 이용되고 있는 것 중의 하나이다. The pressure sensor is one of the most widely used MAP sensors (MAP: Manifold Absolute Pressure sensors), blood pressure sensors, and industrial sensors for measuring the amount of air or air contained in a vehicle.

특히, 압력 센서는 확산형 스트레인 게이지가 형성된 다이어프램(Diaphragm)을 포함하는 감압 다이어프램 칩에 의해 전기신호로 변환하는 반도체 압력 센서 모듈을 가지는 것이 일반적이다. 즉, 피에조 저항 효과를 이용하는 확산형 스트레인 게이지의 브리지와 함께 이 확산형 스트레인 게이지 브리지의 출력을 조정 온도 보상 증폭하는 증폭 회로를 동일한 반도체 소체 내에 형성하여 감압 다이어프램 칩이 형성된다. In particular, it is common for the pressure sensor to have a semiconductor pressure sensor module that converts it into an electrical signal by a pressure-sensitive diaphragm chip including a diaphragm with a diffuse strain gauge. That is, a pressure-sensitive diaphragm chip is formed by forming, in the same semiconductor body, an amplifying circuit that amplifies the output of the diffusion-type strain gauge bridge and adjusts the temperature of the diffusion-type strain gauge bridge together with the bridge of the diffusion type strain gauge using the piezo-resistance effect.

다만, 종래의 압력 센서는 압력 센서의 성능을 조절하기 위해 포함되는 다수의 보상 저항이 세라믹 캡의 내주연인 세라믹 기판에서 리드에 전기적으로 연결된 상태로 다수 프린팅되기 위하여 제조 공정이 복잡해지고 또한 제조 원가도 비싸지는 문제가 있다. However, in the conventional pressure sensor, the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is also complicated in order to be printed in a state in which a plurality of compensation resistors included to adjust the performance of the pressure sensor are electrically connected to the leads on the ceramic substrate, which is the inner periphery of the ceramic cap. There is a problem of getting expensive.

즉, 종래 기술에 이용된 세라믹 기판에는 다수의 보상 저항이 미리 프린팅 되는 경우, 접합 포인트가 한정되는 단점이 있어, 접합 포인트를 최소화하고, 필요한 소재의 량과 공정시간을 감소하여 단가를 낮추기 위한 연구가 계속되고 있다. That is, the ceramic substrate used in the prior art has a disadvantage in that the bonding point is limited when a plurality of compensation resistors are pre-printed, thereby minimizing the bonding point and reducing the amount of material required and the processing time to lower the unit cost. Is going on.

일본 공개 특허 공보 JP 1993-052691 Japanese Open Patent Publication JP 1993-052691

본 발명의 실시 예는 압력 센서 제작 공정 시 다이어프램 내부에 필요한 칩의 개수를 최소화하고자 한다. An embodiment of the present invention is to minimize the number of chips required inside the diaphragm during the pressure sensor manufacturing process.

또한, 다이어프램 내부에 필요한 칩의 개수를 최소화함에 따라 관리 접합 포인트의 수를 최소화하고, 공정 시간을 최소화하고자 한다. In addition, as the number of chips required inside the diaphragm is minimized, the number of management junction points is minimized and the process time is minimized.

또한, 다이어프램 내부의 칩의 위치가 제한됨에 따라 감도 성능이 떨어지는 문제점을 개선하고자 한다. In addition, it is intended to improve the problem that the sensitivity performance decreases as the position of the chip inside the diaphragm is limited.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부 압력을 감지하는 다이아프램;을 포함하는 압력 센서 모듈에 있어서, 상기 다이아프램은 상기 다이아프램(Diaphragm)의 표면에서 감지된 압력을 전압으로 변환하여 획득하는 단일 집적회로(Integrated circuit)칩을 포함하는 압력 센서 모듈을 제공할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a pressure sensor module including a diaphragm for sensing external pressure, wherein the diaphragm is a single integration obtained by converting the pressure sensed on the surface of the diaphragm into a voltage. A pressure sensor module including an integrated circuit chip can be provided.

또한, 상기 다이아프램은, 제 1 내지 제 4 저항의 브릿지 회로로 구성된 스트레인게이지(Straingauge);를 더 포함하고, 상기 단일 집적회로는 상기 제 1 내지 제 4 저항의 저항 변화량을 기초로 전압을 산출할 수 있다. In addition, the diaphragm further comprises: a strain gauge composed of a bridge circuit of the first to fourth resistors, and the single integrated circuit calculates a voltage based on a change in resistance of the first to fourth resistors can do.

또한, 상기 단일 집적회로는 상기 다이아프램의 최대 변형률을 가지는 표면에 위치할 수 있다. In addition, the single integrated circuit may be located on a surface having the maximum strain of the diaphragm.

또한, 상기 단일 집적회로는 감지된 압력을 전압으로 변환 시 제 1 증폭비율에 비례하여 전압을 증폭시킬 수 있다. Further, the single integrated circuit may amplify the voltage in proportion to the first amplification ratio when converting the sensed pressure into a voltage.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 외부 압력을 감지하는 다이아프램을 포함하는 압력 센서 모듈에 있어서, 상기 다이아프램 제작 시, 상기 다이아프램(Diaphragm)의 표면에서 감지된 압력을 전압으로 획득하는 단일 집적회로(Integrated circuit)칩을 배치시키는 단계;를 포함하는 압력 센서 모듈 제작 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, in a pressure sensor module including a diaphragm that senses external pressure, when manufacturing the diaphragm, a single integration that acquires the pressure sensed on the surface of the diaphragm as a voltage A method of manufacturing a pressure sensor module including a step of disposing a circuit (Integrated circuit) chip may be provided.

또한, 상기 다이아프램은 제 1 내지 제 4 저항을 브릿지 회로로 구성하여 스트레인 게이지를 형성하는 단계;를 더 포함하고, 상기 단일 집적 회로는 상기 제 1 내지 제 4 저항의 저항 변화량 측정이 가능하도록 배치시킬 수 있다. In addition, the diaphragm further comprises the steps of forming a strain gauge by configuring the first to fourth resistors as a bridge circuit, and the single integrated circuit is arranged to measure the resistance variation of the first to fourth resistors. I can do it.

또한, 상기 단일 집적회로는 상기 다이아프램의 최대 변형률을 가지는 표면에 위치시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. In addition, the single integrated circuit may further include positioning on a surface having the maximum strain of the diaphragm.

본 발명의 실시 예는 압력 센서 제작 공정 시 다이어프램 내부에 필요한 칩의 개수를 최소화할 수 있다. An embodiment of the present invention can minimize the number of chips required inside the diaphragm during the pressure sensor manufacturing process.

또한, 다이어프램 내부에 필요한 칩의 개수를 최소화함에 따라 관리 접합 포인트의 수를 최소화함에 따라 관리 및 공정 시간을 최소화할 수 있다. In addition, management and process time can be minimized by minimizing the number of management junction points by minimizing the number of chips required inside the diaphragm.

또한, 다이어프램의 변형율이 가장 큰 위치에 칩을 위치시킴에 따라 감도 성능을 극대화할 수 있다. In addition, the sensitivity performance can be maximized by placing the chip in the position where the strain rate of the diaphragm is the largest.

도 1은 일 실시 예에 압력 센서 모듈의 분해도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 압력 센서 모듈의 내부 단면도이다.
도 3는 다이어프램 내 스트레인 게이지 브릿지 저항을 설명하는 개략도이다.
도 4는 종래의 다이어프램 내 스트레인 게이지 브릿지 저항의 칩 구성을 설명하는 개략도이다.
도 5은 종래의 브릿지 저항의 칩 구성 사용 시 압력에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6는 일 실시예에 따른 다이어프램 내 스트레인 게이지 브릿지 저항의 칩구성을 설명하는 개략도이다.
도 7는 일 실시예에 따른 브릿지 저항 사용 시 압력에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다. 1 is an exploded view of a pressure sensor module in one embodiment.
2 is an internal cross-sectional view of a pressure sensor module according to an embodiment.
3 is a schematic diagram illustrating the strain gauge bridge resistance in the diaphragm.
4 is a schematic view illustrating a chip configuration of a strain gauge bridge resistor in a conventional diaphragm.
5 is a graph showing the voltage change according to the pressure when using a conventional bridge resistor chip configuration.
6 is a schematic diagram illustrating a chip configuration of a strain gauge bridge resistance in a diaphragm according to an embodiment.
7 is a graph showing a voltage change according to pressure when using a bridge resistor according to an embodiment.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those of ordinary skill in the art. The present invention is not limited to the embodiments presented herein, but may be embodied in other forms. In order to clarify the present invention, the drawings may omit the parts not related to the description, and the size of components may be exaggerated to help understanding.

먼저, 도 1은 일반적인 압력 센서 모듈의 분해도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 압력 센서 모듈의 내부 단면도이다. First, FIG. 1 is an exploded view of a general pressure sensor module, and FIG. 2 is an internal cross-sectional view of a pressure sensor module according to an embodiment.

압력센서모듈(100)은 가장 상측에 압력 센서모듈의 하우징(housing)(1), 하우징의 상부에 복수 개 표출되는 스프링(2)과 스프링을 지지하는 커넥터 몰드(connector mold)(3), 커넥터 몰드(3)와 맞물리는 가이드 몰드(guide mold)(4)가 있고, 가이드 몰드(4)는 압력 센서 모듈(100)에 내장된 PCB(Printed Circuit Board)(5)와 맞물리는 PCB 가이드(PCB guide)(6)를 지지하고 있다. 또한, PCB(5)의 서포트(8)와 PCB에 압력 신호를 전기적 신호로 변환하여 PCB 에 송출하는 다이어프램(Diaphragm)(9)을 포함한다. The pressure sensor module 100 includes a housing (1) of a pressure sensor module on the uppermost side, a spring (2) exposed on the upper part of the housing, and a connector mold (3) and a connector supporting the spring There is a guide mold (4) that engages the mold (3), the guide mold (4) is a PCB guide (PCB) that engages the PCB (Printed Circuit Board) (5) embedded in the pressure sensor module (100) guide)(6). In addition, it includes a support (8) of the PCB (5) and a diaphragm (Diaphragm) (9) for converting a pressure signal to an electrical signal to the PCB to transmit to the PCB.

이 때, 각 구성은 도 2의 내부 단면도에 기초하여 결합되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 하우징(1)은 압력 센서 모듈(100)의 모형을 지탱해주며, 압력 센서 모듈(100)의 상부에 복수 개의 스프링(3)(도면에서는 2개 나타났으나, 3개의 스프링이 존재 가능하다.)이 위치한다. At this time, it can be seen that each configuration is combined based on the internal sectional view of FIG. 2. That is, the housing 1 supports the model of the pressure sensor module 100, and a plurality of springs 3 (two in the drawing, but three springs may be present) on the upper portion of the pressure sensor module 100. Do.) is located.

특히, PCB 가이드(6)가 다이아프램(9)과 가깝게 위치하는 삽입형 몰드(Insert mold)(7)와 맞물리고, 스프링(2)과 가깝게 위치하는 가이드 몰드(4)와 맞물려, PCB(5)가 다이아프램(9)의 센서 신호를 획득할 수 있도록 도와주는 역할을 수행한다.In particular, the PCB guide 6 engages with the insert mold 7 positioned close to the diaphragm 9 and engages the guide mold 4 positioned close to the spring 2, PCB 5 Plays a role in helping the sensor signal of the diaphragm 9 to be acquired.

구체적으로, 다이어프램(9)은 압력이나 힘을 전기적 변위로 변환하는 탄성박막으로 구성되는 것으로, 이하, 다이어프램(9)을 구성하는 스트레인 게이지 브릿지 저항의 구성에 대하여 이하 도 3 에서 설명한다. Specifically, the diaphragm 9 is composed of an elastic thin film that converts pressure or force into electrical displacement, and the configuration of the strain gauge bridge resistor constituting the diaphragm 9 will be described below in FIG. 3.

구체적으로, 도 3은 다이어프램(9) 내 스트레인게이지(Straingauge) 브릿시 저항을 설명하는 개략도이다. Specifically, FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the straingauge bristle resistance in the diaphragm 9.

외부 압력이 가해지면, 반도체의 저항비가 변화하는 피에조 저항효과(Piezoresistive effect)에 의하여 변화하는 저항비를 감지하고, 감지된 저항비를 내부에 포함된 ASIC (Application Specific Integrated Circuit)에 의하여 신호를 증폭함에 따라, 압력 변화를 감지할 수 있다. 이 때, 도 3에서는 ASIC 칩을 사용하였으나, 오로지 이에 한정되는 것은 아니며, 저항의 변화를 측정하고, 이를 증폭할 수 있는 어느 칩이라면 본 발명의 압력 센서 모듈(100)에 사용될 수 있다. When an external pressure is applied, the resistance ratio is changed by the piezoresistive effect of changing the resistance ratio of the semiconductor, and the sensed resistance ratio is amplified by an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Therefore, it is possible to detect a pressure change. At this time, in FIG. 3, an ASIC chip is used, but is not limited thereto, and any chip capable of measuring a change in resistance and amplifying it may be used in the pressure sensor module 100 of the present invention.

다만, 집적회로 칩(ASIC)를 어떻게 배치시킴에 따라 증폭의 정도가 달라지고, 배치 위치에 따라, 추후 압력 센서 모듈의 관리 포인트가 달라질 수 있다. However, the degree of amplification varies depending on how the integrated circuit chip (ASIC) is disposed, and the management point of the pressure sensor module may be changed depending on the placement location.

또한, 브릿지 회로를 구성하는 반도체는 저항의 저항값(R)와 가해진 압력으로 인하여 변화한 저항 변화량 (ΔR)의 ΔR/R 은 피에조 저항계수에 비례하여 나타나므로, 이를 통하여 압력 변화를 감지할 수 있다. In addition, since the semiconductor constituting the bridge circuit has a resistance value (R) of resistance and ΔR/R of the resistance change amount (ΔR) changed due to the applied pressure, it appears in proportion to the piezo resistance coefficient. have.

이 때, 피에조 저항효과에 의하여 변화하는 저항비는 도 2에 도시된 바와 같이, 저항을 이용한 브릿지 회로(Bridge circuit)을 구성하여 감지할 수 있다. At this time, the resistance ratio changed by the piezo resistance effect can be sensed by configuring a bridge circuit using resistance, as shown in FIG. 2.

구체적으로, 접점(a)와 접점(b)에서의 전압을 측정하고, VBRG(브릿지전압)을 확인하여, 저항 변화량을 측정할 수 있다. 도 3에 도시된 바에 따르면, VBRG전압과 접점a 사이에서 음의 저항 변화량, 접점 a 와 접지 사이에서 양의 저항 변화량, VBRG전압과 접점b 사이에서 양의 저항 변화량, 접접 b와 접지 사이에서 음의 저항 변화량이 발생한 것을 확인할 수 있다.Specifically, the voltage at the contact points (a) and (b) can be measured, and V BRG (bridge voltage) can be checked to measure the amount of resistance change. As shown in FIG. 3, the V BRG voltage and the negative resistance change between the contact a, the positive a resistance change between the contact a and the ground, V BRG between the voltage and the contact b positive resistance change, between the contact b and the ground It can be seen from the negative resistance variation.

따라서, 도 3의 우측 그래프에 도시된 바와 같이, 다이아프램이 감지한 압력에 따라 변화하는 전압값을 나타낸 그래프이다. Therefore, as shown in the graph on the right side of FIG. 3, it is a graph showing a voltage value changing according to the pressure sensed by the diaphragm.

다만, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래에는 ASIC 집적회로 칩을 배치시킬 때 에 두개의 칩을 이용하여 브릿지 회로의 저항값을 획득함에 따라, 칩 간 접합 위치의 제약이 있어 설계상의 어려움이 있었고, 접합 공정의 어려움으로 인하여 관리 포인트가 증가하는 단점이 있었다. 뿐만 아니라, 집적회로 칩이 2개 존재함에 따라, 다이아프램의 변형율이 가장 큰 위치에 존재하지 못하게 되어 감도 성능이 상대적으로 작아지는 문제가 있었다. However, as shown in FIG. 4, conventionally, when ASIC integrated circuit chips are arranged, as the resistance values of the bridge circuits are obtained by using two chips, there is a design difficulty due to a limitation of a junction position between chips. , Due to the difficulty of the bonding process, there was a disadvantage that the management point is increased. In addition, as there are two integrated circuit chips, there is a problem in that the sensitivity of the diaphragm does not exist in the largest position, so that the sensitivity performance is relatively small.

즉, 종래의 경우 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 칩(10)이 좌측 저항(R1, R2)의 저항 변화량을 측정하고, 제 2 칩(20)이 우측 저항(R3, R4)의 저항 변화량을 측정한다. 다시 말하면, 제 1 칩(10)의 좌측 단(101)에서 제 1 저항(R1)의 저항 변화량을 측정하고, 제 1 칩(10)의 우측 단(102)에서 제 2 저항(R2)의 저항 변화량을 측정한다. 또한, 이와 동일하게 제 2 칩(20)의 좌측 단(201)에서 제 4 저항(R4)의 저항 변화량을 측정하고, 제 2 칩(20)의 우측 단(202)에서 제 3 저항(R3)의 저항 변화량을 측정한다. That is, in the conventional case, as shown in FIG. 4, the first chip 10 measures the resistance change amount of the left resistors R1 and R2, and the second chip 20 measures the resistance of the right resistors R3 and R4. Measure the amount of change. In other words, the resistance change amount of the first resistor R1 is measured at the left end 101 of the first chip 10, and the resistance of the second resistor R2 at the right end 102 of the first chip 10 is measured. Measure the amount of change. In addition, similarly, the resistance change amount of the fourth resistor R4 is measured at the left end 201 of the second chip 20, and the third resistor R3 at the right end 202 of the second chip 20 is measured. Measure the amount of resistance change.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 5a 그래프에 의하여 감지된 저항 변화량을 기초로 획득한 접점 a와 접점 b간의 전압을 증폭시켜 도시된 5b의 그래프로 나타나는 것을 알 수 있다. 이에, 두개의 칩(10,20)을 사용하는 경우 증폭 비율(α)이 비교적 큼에 따라 산포(관측값의 퍼짐 정도)가 커지는 문제점이 있었다. Accordingly, as shown in FIG. 5, it can be seen that the voltage between the contact a and the contact b obtained based on the amount of resistance change sensed by the 5a graph is amplified to appear as a graph of the shown 5b. Accordingly, when two chips 10 and 20 are used, there is a problem in that the dispersion (degree of spread of the observed value) increases as the amplification ratio α is relatively large.

이에 본 발명에서는 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 다이아프램 내부의 브릿지회로의 저항값을 검출하는 단일 칩(30)을 구성하도록 하였다. Accordingly, in the present invention, a single chip 30 for detecting the resistance value of the bridge circuit inside the diaphragm is configured to solve the problems of the prior art.

구체적으로, 도 6는 일 실시예에 따른 다이어프램 내 스트레인 게이지 브릿지 저항의 칩구성을 설명하는 개략도이고, 도 7는 일 실시예에 따른 브릿지 저항 사용 시 압력에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다.Specifically, FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a chip configuration of a strain gauge bridge resistance in a diaphragm according to an embodiment, and FIG. 7 is a graph showing voltage change according to pressure when using a bridge resistance according to an embodiment.

도 6에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 다른 압력 센서 모듈의 다이아프램 내부에는 브릿지 회로를 구성하여 압력 변화에 따른 피에조저항 효과를 가지는 저항소자를 이용함은 동일하다. As shown in FIG. 6, it is the same that a resistive element having a piezo-resistance effect according to a pressure change is constructed by constructing a bridge circuit inside a diaphragm of a pressure sensor module according to an embodiment.

따라서, 브릿지 회로를 구성하는 네개의 저항(R1 내지 R4)가 배치된다. 이에, 압력이 가해지면, 저항의 저항값(R)와 가해진 압력으로 인하여 변화한 저항 변화량 (ΔR)의 ΔR/R 은 피에조 저항계수에 비례하여 나타나므로, 이를 통하여 압력 변화를 감지할 수 있다. Therefore, four resistors R1 to R4 constituting the bridge circuit are arranged. Accordingly, when pressure is applied, ΔR/R of the resistance change value (R) of the resistance and the amount of change of resistance (ΔR) changed due to the applied pressure appears in proportion to the piezo resistance coefficient, and thus a pressure change can be sensed.

구체적으로, 접점(a)와 접점(b)에서의 전압을 측정하고, VBRG(브릿지전압)을 확인하여, 저항 변화량을 측정할 수 있다. 도 6에 도시된 바에 따르면, VBRG전압과 접점a 사이의 저항 R1에서 음의 저항 변화량, 접점 a 와 접지 사이의 저항 R2에서 양의 저항 변화량, VBRG전압과 접점b 사이의 저항 R3에서 양의 저항 변화량, 접접 b와 접지 사이의 R4에서 음의 저항 변화량이 발생한 것을 확인할 수 있다.Specifically, the voltage at the contact points (a) and (b) can be measured, and V BRG (bridge voltage) can be checked to measure the amount of resistance change. According to FIG. 6, the amount of change in the negative resistance at the resistance R1 between the voltage V BRG and the contact a, the amount of change in the positive resistance at the resistance R2 between the contact a and the ground, and the amount at the resistance R3 between the voltage V BRG and the contact b It can be confirmed that the resistance change amount of, and the negative resistance change amount occurred at R4 between the contact b and the ground.

특히, 일 예에 따른 저항 변화량을 증폭시키는 단일 칩(30)이 저항 R1 내지 저항 R4의 변화가 모두 측정 가능하도록 배치시킨다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 단일 칩(30)의 제 1 영역(301)은 제 1 저항(R1) 소자에 위치시키고, 단일 칩(30)의 제 2 영역(302)은 제 2 저항(R2) 소자에 위치시키고, 단일 칩(30)의 제 3 영역(303)은 제 3 저항(R3) 소자에 위치시키고, 단일 칩(30)의 제 4 영역(304)은 제 4 저항(R4) 소자에 위치시킨다. In particular, a single chip 30 that amplifies the amount of resistance change according to an example is arranged such that changes in resistances R1 to R4 are all measurable. Specifically, as shown in FIG. 6, the first region 301 of the single chip 30 is located in the first resistor R1 element, and the second region 302 of the single chip 30 is the second The resistor R2 is located in the element, the third region 303 of the single chip 30 is placed in the third resistor R3 element, and the fourth region 304 of the single chip 30 is in the fourth resistor ( R4) is placed in the device.

즉, 종래와 달리, 단일 칩(30)을 구성하여 저항 변화량에 기초한 전압값을 증폭시킴이 가능해짐에 따라 다이아프램(9)의 변형률이 가장 높은 위치에 단일칩(30)을 위치시키는 것이 가능하고, 접합 포인트가 줄어드는 효과를 가지게 된다. That is, unlike the conventional method, it is possible to amplify the voltage value based on the amount of resistance change by configuring the single chip 30 so that the single chip 30 can be positioned at the position where the strain rate of the diaphragm 9 is highest. And the effect of reducing the joining point.

도 7는 일 실시예에 따른 브릿지 저항 사용 시 압력에 따른 전압 변화를 나타낸 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 7a 그래프에 의하여 감지된 저항 변화량은 단일칩(30)에서 압력에 따른 전압의 크기를 증폭시켜 도시된 7b의 그래프로 나타나는 것을 알 수 있다. 이에, 단일 칩(30)을 사용하는 경우, 두개의 칩(10,20)을 사용하는 경우의 증폭 비율(α)보다 작은 증폭 비율(β) 를 가지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 증폭 비율이 감소됨에 따라 산포가 감소되는 효과를 가지며, 단일 칩(30)을 구성하는 소재량, 공정 시간, 및 관리 포인트가 감소되는 효과를 가진다. 7 is a graph showing a voltage change according to pressure when using a bridge resistor according to an embodiment. As shown in FIG. 7, it can be seen that the amount of resistance change sensed by the 7a graph appears as a graph of 7b shown by amplifying the magnitude of the voltage according to the pressure in the single chip 30. Thus, when using a single chip 30, it can be seen that the amplification ratio β is smaller than the amplification ratio α when two chips 10 and 20 are used. That is, as the amplification ratio is reduced, the dispersion has an effect of decreasing, and the amount of material, process time, and management point constituting the single chip 30 are reduced.

이상에서는 개시된 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 개시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어남 없이 개시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 개시된 발명으로부터 개별적으로 이해될 수 없다.In the above, one embodiment of the disclosed invention has been illustrated and described, but the disclosed invention is not limited to the specific embodiments described above, and has ordinary knowledge in the technical field to which the disclosed invention belongs without departing from the gist of the claims. Of course, various modifications are possible, and such modifications are not individually understood from the disclosed invention.

100: 압력 센서 모듈
10: 제 1 칩
20: 제 2 칩
30: 단일 칩 100: pressure sensor module
10: 1st chip
20: second chip
30: single chip

Claims (7)

외부 압력을 감지하는 다이아프램;
상기 다이아프램은 제1 내지 제4 저항의 브릿지 회로에 연결되어 상기 외부 압력을 전압으로 변환하는 스트레인 게이지(Straingauge)를 포함하고,
상기 스트레인 게이지는 상기 다이아프램의 표면에서 감지된 상기 외부 압력이 전압으로 변환되면, 상기 외부 압력에 의한 전압의 크기를 증폭시키는 단일 칩;을 포함하고,
상기 단일 칩은, 두 개의 집적회로 칩이 상기 집적회로 칩의 긴 방향에 대해 수직 방향으로 연결되어 5 개의 전극을 형성하고, 상기 5 개의 전극을 기초로 형성되는 제1 영역 내지 제4 영역을 포함하고, 상기 제1 영역 내지 상기 제4 영역은 상기 브릿지 회로에 연결되고, 제1 전극 내지 제5 전극을 포함하고, 상기 제3 전극과 상기 제1 전극 사이에서 상기 제1 저항의 음의 저항 변화량을 측정하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서 상기 제2 저항의 양의 저항 변화량을 측정하고, 상기 제3 전극과 상기 제5 전극 사이에서 상기 제3 저항의 양의 저항 변화량을 측정하고, 상기 제5 전극과 상기 제4 전극 사이의 음의 저항 변화량을 측정하고, 상기 제3 전극은 브릿지 전압을 측정하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 모듈.A diaphragm that senses external pressure;
The diaphragm is connected to the bridge circuit of the first to fourth resistors and includes a strain gauge that converts the external pressure into voltage,
The strain gauge includes a single chip that amplifies the magnitude of the voltage caused by the external pressure when the external pressure sensed on the surface of the diaphragm is converted into voltage.
The single chip includes two integrated circuit chips that are connected in a vertical direction with respect to the long direction of the integrated circuit chip to form five electrodes, and include first to fourth regions formed based on the five electrodes. And, the first region to the fourth region is connected to the bridge circuit, including a first electrode to a fifth electrode, the negative resistance change amount of the first resistance between the third electrode and the first electrode Measure the resistance change amount of the amount of the second resistance between the first electrode and the second electrode, and measure the resistance change amount of the amount of the third resistance between the third electrode and the fifth electrode And measuring a negative resistance change amount between the fifth electrode and the fourth electrode, and the third electrode measuring a bridge voltage. 제 1 항에 있어서,
상기 다이아프램은,
제 1 내지 제 4 저항의 브릿지 회로로 구성된 스트레인게이지(Straingauge);를 더 포함하고,
상기 단일 집적회로는 상기 제 1 내지 제 4 저항의 저항 변화량을 기초로 전압을 산출하는 압력 센서 모듈. According to claim 1,
The diaphragm,
Further comprising a strain gauge (Straingauge) consisting of a bridge circuit of the first to fourth resistors,
The single integrated circuit is a pressure sensor module for calculating a voltage based on the amount of resistance change of the first to fourth resistors. 제 2항에 있어서,
상기 단일 집적회로는 상기 다이아프램의 최대 변형률을 가지는 표면에 위치하는 압력 센서 모듈. According to claim 2,
The single integrated circuit is a pressure sensor module located on the surface having the maximum strain of the diaphragm. 제 1 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단일 집적회로는 감지된 압력을 전압으로 변환 시 제 1 증폭비율에 비례하여 전압을 증폭시키는 압력 센서 모듈. The method according to any one of claims 1 to 3,
The single integrated circuit is a pressure sensor module that amplifies the voltage in proportion to the first amplification ratio when converting the sensed pressure into a voltage. 외부 압력을 감지하는 다이아프램 및 제1 내지 제4 저항의 브릿지 회로로 구성된 스트레인 게이지를 포함하는 압력 센서 모듈에 있어서,
상기 다이아프램 제작 시, 상기 다이아프램(Diaphragm)의 표면에서 감지된 압력을 전압으로 획득하는 단일 칩을 배치하되, 상기 단일 칩을 두 개의 집적회로 칩이 상기 집적회로 칩의 긴 방향에 대해 수직 방향으로 연결되어 5 개의 전극을 형성시키고, 상기 5 개의 전극을 기초로 형성되는 제1 영역 내지 제4 영역을 포함하도록 하고, 상기 제1 영역 내지 상기 제4 영역은 상기 브릿지 회로에 연결하는 단계;를 포함하고,
상기 단일 칩은, 제1 전극 내지 제5 전극을 포함하고, 상기 제3 전극과 상기 제1 전극 사이에서 상기 제1 저항의 음의 저항 변화량이 측정되도록, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서 상기 제2 저항의 양의 저항 변화량이 측정되도록, 상기 제3 전극과 상기 제5 전극 사이에서 상기 제3 저항의 양의 저항 변화량이 측정되도록, 상기 제5 전극과 상기 제4 전극 사이의 음의 저항 변화량을 측정되도록 하고, 상기 제3 전극은 브릿지 전압이 측정되도록 하는 압력 센서 모듈 제작 방법.A pressure sensor module comprising a strain gauge composed of a diaphragm for sensing external pressure and a bridge circuit of first to fourth resistors,
When manufacturing the diaphragm, a single chip is obtained that obtains the pressure sensed on the surface of the diaphragm as a voltage, but the single chip is perpendicular to two integrated circuit chips with respect to the long direction of the integrated circuit chip. Connecting to form five electrodes, including first to fourth areas formed based on the five electrodes, and connecting the first to fourth areas to the bridge circuit; Including,
The single chip includes a first electrode to a fifth electrode, and between the first electrode and the second electrode, so that a negative resistance change amount of the first resistance is measured between the third electrode and the first electrode. In the negative resistance between the fifth electrode and the fourth electrode so that the positive resistance change amount of the second resistance is measured between the third electrode and the fifth electrode, A method of manufacturing a pressure sensor module to measure a change in resistance of the device and to measure a bridge voltage of the third electrode. 제 5항에 있어서,
상기 다이아프램은 제 1 내지 제 4 저항을 브릿지 회로로 구성하여 스트레인 게이지를 형성하는 단계;를 더 포함하고,
상기 단일 집적 회로는 상기 제 1 내지 제 4 저항의 저항 변화량 측정이 가능하도록 배치시키는 압력 센서 모듈 제작 방법. The method of claim 5,
The diaphragm further comprises the steps of forming a strain gauge by configuring the first to fourth resistors as a bridge circuit.
The single integrated circuit is a method of manufacturing a pressure sensor module that is arranged to measure the resistance change amount of the first to fourth resistors. 제 6항에 있어서,
상기 단일 집적회로는 상기 다이아프램의 최대 변형률을 가지는 표면에 위치시키는 단계;를 더 포함하는 압력 센서 모듈 제작 방법.
The method of claim 6,
And placing the single integrated circuit on a surface having the maximum strain of the diaphragm.
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