KR102584603B1 - 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판 - Google Patents

위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판 Download PDF

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Abstract

위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 회로 기판은, 제1 레이어, 상기 제1 레이어 위에 배치되고, 연자성체 및 강자성체를 포함하여 위건드 효과를 발생하는 위건드효과부, 상기 위건드 효과부 위에 배치되는 제2 레이어, 및, 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어에 배치되고 상기 위건드 효과에 의한 전압 펄스가 유기되는 위건드 센서부를 포함한다.

Description

위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판{PRINTED CIRCUIT BOARD FOR PERFORMOING SENSING FUNCTION BY USING WIEGAND EFFECT}
본 발명은, 복수의 레이어 사이에 위건드 효과부를 배치함으로써 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행할 수 있는 인쇄 회로 기판에 관한 것이다.
로봇 또는 액츄에이터에는 엔코더가 설치되어 모터의 회전량을 감지할 수 있다.
구체적으로 로봇 또는 액츄에이터의 전원이 오프된 경우 모터의 회전량을 센싱할 수 없으며, 이러한 상태에서 외력에 의하여 모터가 회전하는 경우(예를 들어 인간이 로봇의 팔을 잡고 인위적으로 회전시킨 경우)에는 모터의 회전량의 파악이 불가능하다.
따라서 로봇 또는 액츄에이터의 전원이 오프된 경우에도 모터의 회전량을 파악하기 위하여, 배터리로 구동하는 엔코더를 이용하였다.
다만 이러한 경우에는 배터리를 자주 교체해야 하는 문제가 발생한다. 따라서 배터리 없이도 모터의 회전량을 측정할 수 있는 수단이 이용되었다. 위건드 효과(Wiegand Effect)를 이용한 센싱 장치가 그 대표적인 예이다.
위건드 효과(Wiegand Effect)를 이용한 센싱 장치는, 속도 의존성이 없는 정밀도 높은 일정한 펄스를 얻을 수 있으며, 외부 전원을 필요로 하지 않고, 신호 대 잡음비가 우수한 효과가 있다.
한편 위건드 효과(Wiegand Effect)를 구현하고 전압 펄스를 유기하기 위해서, 위건드 와이어(Wiegand Wire) 및 코일(Coil)이 사용된다.
위건드 와이어(Wiegand Wire)는 일반적으로 원통형으로 형성되며, 위건드 효과(Wiegand Effect)로 인하여 내심부인 코어와 외각부(표피층)인 쉘이 보자력의 차이를 나타낸다.
다만 위건드 와이어(Wiegand Wire)가 원통형으로 형성되고 거기에 코일까지 감기는 경우, 그 직경으로 인하여 제품의 슬림화를 방해할 수 있다.
또한 코일에 감긴 위건드 와이어(Wiegand Wire)를 인쇄 회로 기판 상에 실장하는 경우, 코일에 감긴 위건드 와이어(Wiegand Wire)와 케이스의 부피로 인하여, 전체 회로의 두께가 두꺼워 지고 인쇄 회로 기판 상에서 차지하는 면적이 커지는 문제가 있었다.
또한 인쇄 회로 기판 상에서 차지하는 면적 때문에 복수의 위건드 와이어를 실장하지 못하고 하나의 위건드 와이어만을 실장하는 경우, 회전 방향을 결정하기 위하여 복수의 자석이 사용되어야 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 복수의 레이어 사이에 위건드 효과부를 배치함으로써 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행할 수 있는 인쇄 회로 기판을 제공하기 위함이다.
본 발명의 실시 예에 따른, 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판은, 제1 레이어, 상기 제1 레이어 위에 배치되고, 연자성체 및 강자성체를 포함하여 위건드 효과를 발생하는 위건드효과부, 상기 위건드 효과부 위에 배치되는 제2 레이어, 및, 상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어에 배치되고 상기 위건드 효과에 의한 전압 펄스가 유기되는 위건드 센서부를 포함한다.
이 경우 상기 위건드 센서부는, 상기 제1 레이어에 형성되는 복수의 제1 비아 홀, 및, 상기 제2 레이어에 형성되는 복수의 제2 비아 홀을 포함하고,
상기 제1 레이어에 형성되는 복수의 제1 비아 홀은, 상기 제2 레이어에 형성되는 복수의 제2 비아 홀과 각각 전기적으로 연결될 수 있다.
이 경우 상기 복수의 제1 비아 홀 및 상기 복수의 제2 비아 홀은, 상기 위건드 효과부의 좌측 영역 및 우측 영역에 형성될 수 있다.
이 경우 상기 위건드 센서부는, 상기 제1 레이어의 하면에 패터닝 되고, 상기 복수의 제1 비아 홀 중 두 개의 비아 홀을 전기적으로 연결하는 복수의 제1 라인, 및, 상기 제2 레이어의 상면에 패터닝 되고, 상기 복수의 제2 비아 홀 중 두 개의 비아 홀을 전기적으로 연결하는 복수의 제2 라인을 포함할 수 있다.
이 경우 상기 복수의 제1 라인은, 상기 복수의 제1 비아 홀 중 상기 위건드 효과부의 좌측 영역에 형성된 비아 홀과 우측 영역에 형성된 홀을 전기적으로 연결하고, 상기 복수의 제2 라인은, 상기 복수의 제2 비아 홀 중 상기 위건드 효과부의 좌측 영역에 형성된 비아 홀과 우측 영역에 형성된 비아 홀을 전기적으로 연결할 수 있다.
한편 상기 위건드 센서부는, 상기 복수의 제1 라인, 상기 복수의 제2 라인, 상기 복수의 제1 홀 및 상기 복수의 제2 홀에 의하여 하나의 전류 패스를 형성할 수 있다.
한편 하나 이상의 위건드 효과부 및 위건드 센서부를 더 포함할 수 있다.
한편 상기 위건드 효과부는, 상기 강자성체와 상기 연자성체가 교대로 적층되는 방식으로 생성될 수 있다.
본 발명은 강자성체와 연자성체가 교대로 적층되는 방식으로 위건드 센서부를 제조함으로써, 종래의 위건드 와이어에 비하여 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 종래 기술의 코일의 역할을 담당하는 위건드 센서부는, 위건드 효과부에 감기는 것이 아니라, 인쇄 회로 기판에 형성되게 된다. 따라서 제품의 두께를 더욱 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른, 위건드 센서부와 위건드 효과부를 포함하는 센싱 장치는, 인쇄 회로 기판의 상면이나 하면에 장착되는 것이 아니라, 인쇄 회로 기판의 표면 및 내부에 배치되게 된다. 이에 따라 인쇄 회로 기판 상에 실장된 부품을 포함하는 전체 회로의 두께를 더욱 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 위건드 효과부가 인쇄 회로 기판의 내부에 실장되고, 이를 수용하기 위한 케이스나 인쇄 회로 기판에 장착하기 위한 별도의 체결구가 필요하지 않기 때문에, 인쇄 회로 기판 상에서 센싱 장치가 차지하는 면적을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 제1 레이어의 하면이나 제2 레이어의 상면에 실장할 수 있는 전자 부품의 개수가 늘어날 수 있다.
또한 위건드 센서부와 위건드 효과부를 포함하는 센싱 장치는 소형화가 가능하기 때문에, 동일한 기판 면적에도 센싱 장치를 복수 개 배치할 수 있다. 이에 따라 자석을 하나만 배치하는 것이 가능해지며, 회전량을 더욱 정확하게 판단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의, 위건드 효과(Wiegand Effect)를 이용한 센싱 장치를 이용하여 구현한 엔코더를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의, 위건드부를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의, 위건드부가 결합된 케이스 및 케이스가 결합된 인쇄 회로 기판을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판(600)을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판(600)의 분해 사시도이다.
도 6은 위건드 효과부(710)를 A-A’에서 절개한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 위건드 효과부(710)의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른, 인쇄 회로 기판에서 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 인쇄 회로 기판을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의, 위건드 효과(Wiegand Effect)를 이용한 센싱 장치를 이용하여 구현한 엔코더를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의, 위건드부를 도시한 도면이다.
도 3은 종래의, 위건드부가 결합된 케이스 및 케이스가 결합된 인쇄 회로 기판을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 회로 기판이 사용될 수 있는 엔코더(200)를 도시한 도면이다.
엔코더(200)는 회전축(410), 고정 바디(420), 자석 장착부(430), 자석(431, 432), 인쇄 회로 기판(300), 위건드 효과(Wiegand Effect)를 이용한 센싱 장치(500)를 포함할 수 있다.
회전축(410)은 외부로부터 회전력을 전달받아 회전할 수 있다.
구체적으로 부하 장치의 움직임에 따라 모터가 회전할 수 있으며, 회전축(410)은 모터와 연결되어 모터의 회전에 따라 함께 회전할 수 있다.
고정 바디(420)는 회전축(410)을 일정한 위치에 고정시키고, 마찰을 줄여 회전축(410)의 원할한 회전을 도울 수 있다.
자석 장착부(430)는 회전축(410)에 연결되어, 회전축(410)의 회전에 대응하여 함께 회전할 수 있다. 그리고 자석 장착부(430)가 회전하는 경우, 자석 장착부(430)에 장착된 자석(431, 432) 역시 함께 회전할 수 있다.
한편 인쇄 회로 기판(300)(printed circuit board, PCB)은 중공 바디(450)나 커버(460) 등에 결합되어, 자석 장착부(430)의 상부에 고정될 수 있다.
또한 인쇄 회로 기판(300)에는 위건드 효과(Wiegand Effect)를 이용한 센싱 장치(500)가 결합될 수 있다.
위건드 효과(Wiegand Effect)를 이용한 센싱 장치(500)는 위건드부(510) 및 케이스(540)를 포함할 수 있다.
여기서 위건드부(510)는 케이스(540)에 수용되며, 케이스(540)는 인쇄 회로 기판(300)에 결합될 수 있다.
위건드부(510)는 위건드 와이어(Wiegand Wire)(520) 및 코일(Coil)(530)을 포함할 수 있다.
한편 위건드 효과(Wiegand Effect)란, J. Wiegand에 의해 발견된 것으로, 강자성 재료로 만든 와이어에 적당한 가공을 하면 와이어의 외각의 보자력을 중심핵의 보자력보다 크게 할 수 있다는 것이다.
그리고 종래의 위건드 와이어(Wiegand Wire)(520)는, 강자성의 재료로 만든 와이어에 비틀림과 장력을 인가하여 만들어 진다.
이에 따라 위건드 와이어(Wiegand Wire)(520)는 내심부인 코어(522)와 외각부인 쉘(521)로 구성될 수 있다.
또한 쉘(521)의 보자력은 높고 코어(522)의 보자력은 낮기 때문에, 자석(431, 432)의 회전에 따른 자장의 변화에 따라 쉘(521)과 코어(522)의 자화 방향이 변경되게 된다.
이 과정에서 코어(522)와 쉘(521)의 자계가 상호작용하여 급속한 자속 변화가 일어나고, 이 경우 위건드 와이어(Wiegand Wire)를 감고 있는 위건드 센서부(530)(예를 들어 코일)에 전압 펄스가 유기된다.
즉 모터의 회전에 따른 회전축(410)의 회전으로 인하여 자석(431, 432)이 회전하면 외부 자기력의 방향에 바뀌게 되어 전압 펄스가 생성되고, 전압 펄스의 생성을 기록함으로써 회전량, 회전 속도, 회전 방향 등을 파악할 수 있다.
한편 종래의 제조 방법에 따르면, 위건드 와이어(Wiegand Wire)(520)가 원통형으로 형성되고 위건드 와이어(Wiegand Wire)(520)에 코일(530)이 감기기 때문에, 위건드부(510)의 직경이 커지게 된다. 이는 제품의 슬림(slim)화를 방해하는 요소가 될 수 있었다.
또한 위건드부(510)를 인쇄 회로 기판(300) 상에 실장하는 경우, 위건드부(510) 및 위건드부(510)의 케이스의 부피로 인하여, 인쇄 회로 기판(300) 및 인쇄 회로 기판 상에 실장된 부품을 포함하는 전체 회로의 두께가 두꺼워 지게 되며, 또한 인쇄 회로 기판(300) 상에서 차지하는 면적이 너무 큰 문제가 발생할 수 있었다.
또한 인쇄 회로 기판 상에서 차지하는 면적 때문에 복수의 위건드 와이어를 실장하지 못하고 하나의 위건드 와이어만을 실장하는 경우, 회전 방향을 결정하기 위하여 복수의 자석(431, 432)이 사용되어야 하는 문제가 있었다.
따라서 제품의 슬림화 및 소형화를 도모할 수 있는 장치를 제안한다.
한편 위에서 설명한 내용은 본 발명과 모순되지 않는 범위 내에서 본 발명에 모두 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른, 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판(600)을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른, 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판(600)의 분해 사시도이다.
도 6은 위건드 효과부(710)를 A-A’에서 절개한 단면도이다.
위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판(600)(이하, 인쇄 회로 기판)은 제1 레이어(620), 제1 레이어(620) 위에 배치되는 위건드 효과부(710) 및 위건드 효과부(710) 위에 배치되는 제2 레이어(610)를 포함할 수 있다.
위건드 효과부(710)는 상하가 납작하고 길이가 긴 직육면체 형상일 수 있다.
즉 위건드 효과부(710)의 길이(L1)는 위건드 효과부(710)의 폭(W1) 보다 크고, 위건드 효과부(710)의 폭(W1)은 위건드 효과부(710)의 높이(또는 두께)(H1)보다 클 수 있다.
또한 위건드 효과부(710)의 상면은 평평하고 제2 레이어(610)의 하면과 마주볼 수 있으며, 위건드 효과부(710)의 하면은 평평하고 제1 레이어(620)의 상면과 마주볼 수 있다.
또한 위건드 효과부(710)의 높이(또는 두께)(H1)는 제1 레이어(620) 및 제2 레이어(610)의 높이(또는 두께)와 같거나 더 작을 수 있다.
위건드 효과부(710)는 연자성체로 구성되는 내심부(711)와 강자성체로 구성되는 외각부(712)를 포함하여 위건드 효과를 발생시킬 수 있다.
이 경우 연자성체는 아몰퍼스메탈(Amorphous Metal)일 수 있으며, 강자성체는 실리콘 스틸(Silicon Steel)일 수 있다.
위건드 효과부(710)와 마찬가지로, 내심부(711)도 상하가 납작하고 길이가 긴 직육면체 형상일 수 있다.
즉 내심부(711)의 길이는 내심부(711)의 폭(W2) 보다 크고, 내심부(711)의 폭(W2)은 내심부(711)의 높이(또는 두께)(H2) 보다 클 수 있다.
또한 내심부(711)의 높이(H2)는 위건드 효과부(710)의 높이(H1)보다 더 작고, 내심부(711)의 폭(W2)은 위건드 효과부(710)의 폭(W1)보다 작을 수 있다.
또한 내심부(711)의 길이는 위건드 효과부(710)의 길이와 같을 수 있다. 이 경우 내심부(711)의 상면, 하면 및 양 측면은 외각부(712)에 의하여 둘러싸일 수 있다.
다만 이에 한정되지 않으며, 내심부(711)의 길이가 위건드 효과부(710)의 길이보다 작고, 내심부(711)의 상면, 하면, 전면, 후면 및 양 측면이 외곽부(712)에 의하여 둘러싸이는 방식으로도 구현될 수 있다.
한편 인쇄 회로 기판(600)은, 제1 레이어(620) 및 제2 레이어(610)에 배치되고 위건드 효과에 의한 전압 펄스가 유기되는 위건드 센서부를 포함할 수 있다.
위건드 센서부는, 복수의 제1 비아 홀(760) 및 복수의 제2 비아 홀(730), 복수의 제1 라인(750) 및 복수의 제2 라인(720)를 포함할 수 있다.
위건드 센서부는 제1 레이어(620) 및 제2 레이어(610)에 배치될 수 있다.
구체적으로 복수의 제1 비아 홀(760)은 제1 레이어(620)에 형성될 수 있다.
여기서 복수의 제1 비아 홀(760)은 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030) 및 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성될 수 있다.
즉, 복수의 제1 비아 홀(760) 중 일부의 비아 홀(765)은 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에, 복수의 제1 비아 홀(760) 중 다른 일부의 비아 홀(770)은 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성될 수 있다.
복수의 제2 비아 홀(730)은 제2 레이어(610)에 형성될 수 있다.
여기서 복수의 제2 비아 홀(730)은 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030) 및 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성될 수 있다.
즉, 복수의 제2 비아 홀(730) 중 일부의 비아 홀(735)은 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에, 복수의 제2 비아 홀(730) 중 다른 일부의 비아 홀(740)은 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성될 수 있다.
한편 제1 레이어(620)에 형성되는 복수의 제1 비아 홀(760)은, 제2 레이어(610)에 형성되는 복수의 제2 비아 홀(730)과 각각 전기적으로 연결되어 스루홀(through-hole) 을 형성할 수 있다.
예를 들어 제1-1 비아 홀(764a)는 제2-1 비아홀(735a)와 전기적으로 연결되어 하나의 스루홀(through-hole)을 형성할 수 있다.
또한 제2-2 비아홀(740a)은 제1-2 비아홀(770a)와 전기적으로 연결되어 하나의 스루 홀(through-hole)을 형성할 수 있다.
또한 제1-3 비아홀(765a)는 제2-3 비아홀(736a)과 연결되어 하나의 스루 홀(through-hole)을 형성할 수 있다.
한편 복수의 제1 라인(750)은 제1 레이어(620)의 하면에 배치될 수 있다.
구체적으로, 복수의 제1 라인(750)은 인쇄 회로 기판(600)의 제1 레이어(620)의 하면에 패터닝 될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 복수의 제1 라인(750)은 별도의 도선으로 구성되어도 무방하다.
한편 복수의 제1 라인(750)은 제1 레이어(620)에 배치된 복수의 제1 비아 홀(760)을 일대일로 연결할 수 있다.
즉 복수의 제1 라인(750) 각각은, 제1 레이어(620)에 배치된 복수의 제1 비아 홀(760) 중 두 개의 비아 홀을 전기적으로 연결할 수 있다.
이 경우 복수의 제1 라인(750) 각각은, 복수의 제1 비아 홀(760) 중 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 형성된 비아 홀(765)과, 복수의 제1 비아 홀(760) 중 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성된 비아 홀(770)을 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어 제1-1 라인(750a)은, 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성된 제1-2 비아홀(770a)과 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 형성된 제1-3 비아홀(765a)을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한 복수의 제1 라인(750)은 위건드 효과부(710)의 하부를 통과할 수 있다. 또한 복수의 제1 라인(750)은 위건드 효과부(710)의 폭(W1) 방향과 나란히 배치될 수 있다.
한편 복수의 제2 라인(720)은 제2 레이어(610)의 상면에 배치될 수 있다.
구체적으로, 복수의 제2 라인(720)은 인쇄 회로 기판(600)의 제2 레이어(610)의 상면에 패터닝 될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 복수의 제2 라인(730)은 별도의 도선으로 구성되어도 무방하다.
한편 복수의 제2 라인(720)은 제2 레이어(610)에 배치된 복수의 제1 비아 홀(730)을 일대일로 연결할 수 있다.
즉 복수의 제2 라인(720) 각각은, 제2 레이어(610)에 배치된 복수의 제2 비아 홀(730) 중 두 개의 비아 홀을 전기적으로 연결할 수 있다.
이 경우 복수의 제2 라인(720) 각각은, 복수의 제2 비아 홀(730) 중 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 형성된 비아 홀(735)과, 복수의 제2 비아 홀(730) 중 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성된 비아 홀(740)을 전기적으로 연결할 수 있다.
예를 들어 제2-1 라인(720a)은, 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 형성된 제2-1 비아홀(735a)과 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성된 제2-2 비아홀(740a)을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한 복수의 제2 라인(730)은 위건드 효과부(710)의 상부를 통과할 수 있다. 또한 복수의 제2 라인(730)은 위건드 효과부(710)의 폭(W1) 방향과 나란히 배치될 수 있다.
한편 위건드 센서부는 복수의 제1 라인(750), 복수의 제2 라인(720), 복수의 제1 홀(760) 및 복수의 제2 홀(730)에 의하여 하나의 전류 패스를 형성할 수 있다. 이와 관련해서는 도 8에서 더욱 자세하게 설명한다.
한편, 상기 하나의 전류 패스의 양단은 엔코더 프로세서와 연결될 수 있다. 그리고 위건드 센서부에 전압 펄스가 유기되어 엔코더 프로세서에 전달되면, 엔코더 프로세서는 전압 펄스에 의해 동작하여 카운팅을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 위건드 효과부(710)의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
위건드 효과부(710)는 기판(910)에 강자성체(712)와 연자성체(711)가 교대로 적층되어 형성될 수 있다.
구체적으로, 먼저 기판(910)에 강자성체(712a)를 적층할 수 있다(도 7a).
그리고 나서 연자성체(711)의 폭(W2)에 해당하지 않는 영역에 마스크(920)를 적층한 후, 식각을 할 수 있다(도 7b).
이 경우 마스킹이 되지 않은 영역이 식각되며, 식각된 영역에 연자성체(711)를 적층한다(도 7c).
그리고 연자성체(711)를 적층이 완료되면, 다시 강자성체(712b)를 적층함으로써(도 7d) 위건드 효과부(710)가 완성될 수 있다.
한편 위건드 효과부(710)는 위와 같은 과정을 통하여 별도로 제조된 후, 앞서 설명한 제1 레이어(620) 및 제2 레이어(610)와 결합될 수 있다.
다만 이에 한정되지 아니하며, 위건드 효과부(710)는 도 7에서 설명한 방식으로 제1 레이어(620)에 직접 적층되어 생성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른, 인쇄 회로 기판에서 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
제1 레이어(620), 위건드 효과부(710) 및 제2 레이어(610)는 프리프레그(1010, 1020)에 의해 결합될 수 있다.
한편 도 8a 및 도 5를 함께 참고하면, 제1 레이어(620)에 배치되는 복수의 제1 비아 홀(760)은, 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030) 및 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성될 수 있다.
또한 제2 레이어(610)에 배치되는 복수의 제2 비아 홀(730)은, 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030) 및 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 형성될 수 있다.
한편 복수의 제1 비아 홀(760) 중 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 배치되는 제1-1 비아 홀(764a)은, 복수의 제2 비아 홀(730) 중 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 배치되는 제2-1 비아홀(735a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 복수의 제2 비아 홀(730) 중 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 배치되는 제2-1 비아홀(735a)은, 제 2-1 라인(720a)에 의하여, 복수의 제2 비아 홀(730) 중 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 배치되는 제2-2 비아홀(740a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한 복수의 제2 비아 홀(730) 중 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 배치되는 제2-2 비아홀(740a)은, 복수의 제1 비아 홀(760) 중 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 배치되는 제1-2 비아 홀(770a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다음에는 도 8b와 도 5를 함께 참고하면, 복수의 제1 비아 홀(760) 중 위건드 효과부(710)의 우측 영역(1040)에 배치되는 제1-2 비아 홀(770a)은, 제1-1 라인(750a)에 의하여, 복수의 제1 비아 홀(760) 중 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 배치되는 제1-3 비아 홀(765a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 복수의 제1 비아 홀(760) 중 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 배치되는 제1-3 비아 홀(765a)은, 복수의 제2 비아 홀(730) 중 위건드 효과부(710)의 좌측 영역(1030)에 배치되는 제2-3 비아 홀(736a)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다른 비아 홀 및 다른 라인들도 위와 같은 방식으로 형성될 수 있다.
그리고, 복수의 제1 비아 홀(760)과 복수의 제2 비아 홀(730)은 위건드 효과부(710)의 좌측 영역 및 우측 영역에 형성되며, 복수의 제1 라인(750) 및 복수의 제2 라인(720)은 각각 위건드 효과부(710)의 하부 및 상부를 통과한다.
이에 따라, 복수의 제1 비아 홀(760), 복수의 제2 비아 홀(730), 복수의 제1 라인(750) 및 복수의 제2 라인(720)은 위간드 효과부(710)의 상부, 하부, 좌측 및 우측을 둘러싸면서, 하나의 전류 패스를 형성할 수 있다.
즉 복수의 제1 비아 홀(760), 복수의 제2 비아 홀(730), 복수의 제1 라인(750) 및 복수의 제2 라인(720)으로 구성되는 위건드 센서부는, 종래의 위건드 와이어를 감싸는 코일(coil)의 역할을 수행할 수 있다.
한편 모터가 회전함에 따라 자석(431, 432)이 회전하는 경우, 연자성체로 구성되는 내심부(711)와 강자성체로 구성되는 외각부(712)의 상호작용에 의하여 위건드 센서부에 전압 펄스가 유기된다.
한편 위건드 센서부의 양단은 엔코더 프로세서와 연결되고, 엔코더 프로세서는 전압 펄스에 의해 동작하여 카운팅을 수행할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 강자성체와 연자성체가 교대로 적층되는 방식으로 위건드 센서부를 제조함으로써, 종래의 위건드 와이어에 비하여 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 종래 기술의 코일의 역할을 담당하는 위건드 센서부는, 위건드 효과부에 감기는 것이 아니라, 인쇄 회로 기판에 형성되게 된다. 따라서 제품의 두께를 더욱 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른, 위건드 센서부와 위건드 효과부를 포함하는 센싱 장치는, 인쇄 회로 기판의 상면이나 하면에 장착되는 것이 아니라, 인쇄 회로 기판의 표면 및 내부에 배치되게 된다. 이에 따라 인쇄 회로 기판 상에 실장된 부품을 포함하는 전체 회로의 두께를 더욱 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 위건드 효과부가 인쇄 회로 기판의 내부에 실장되고, 이를 수용하기 위한 케이스나 인쇄 회로 기판에 장착하기 위한 별도의 체결구가 필요하지 않기 때문에, 인쇄 회로 기판 상에서 센싱 장치가 차지하는 면적을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 제1 레이어의 하면이나 제2 레이어의 상면에 실장할 수 있는 전자 부품의 개수가 늘어날 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 인쇄 회로 기판을 도시한 도면이다.
앞서, 두개의 레이어를 포함하는 인쇄 회로 기판을 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 인쇄 회로 기판은 셋 이상의 레이어를 포함할 수 있다.
이와 같은 경우는 다양한 조합을 통하여 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어 도 9에서 도시하는 바와 같이, 복수의 홀 및 복수의 라인을 각각 포함하는 여섯개의 레이어(1110, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160)을 이용하여, 위건드 효과부(710)를 둘러싸는 코일을 구성할 수 있다.
다른 예를 들어, 인쇄 회로 기판을 세개의 레이어로 구성하고, 복수의 홀 및 복수의 라인을 각각 포함하는 두개의 레이어로 코일을 구성하고, 나머지 하나의 레이어에는 전자 부품만 실장하는 방식으로도 구현이 가능하다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른, 위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판을 도시한 도면이다.
도 10에 따르면, 인쇄 회로 기판(600)은 위건드 센서부와 위건드 효과부를 포함하는 센싱 장치(1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280)를 복수개 포함할 수 있다.
하나의 위건드 센서부와 위건드 효과부를 포함하는 센싱 장치만을 포함하는 경우에는, 회전 방향을 판단하기 위하여 자석(431, 432)가 두개가 배치되어야 한다.
다만 본 발명의 실시 예에 따른, 위건드 센서부와 위건드 효과부를 포함하는 센싱 장치는 소형화가 가능하기 때문에, 동일한 기판 면적에도 센싱 장치(1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280)를 복수 개 배치할 수 있다.
이에 따라 자석을 하나만 배치하는 것이 가능해지며, 회전량을 더욱 정확하게 판단할 수 있는 장점이 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
710: 위간드 효과부 620: 제1 레이어
610: 제2 레이어

Claims (8)

  1. 제1 레이어;
    상기 제1 레이어 위에 배치되고, 연자성체 및 강자성체를 포함하여 위건드 효과를 발생하는 위건드효과부;
    상기 위건드 효과부 위에 배치되는 제2 레이어; 및
    상기 제1 레이어 및 상기 제2 레이어에 배치되고 상기 위건드 효과에 의한 전압 펄스가 유기되는 위건드 센서부;를 포함하고,
    상기 위건드효과부는,
    제1 상부면과 제1 하부면이 평평한 연자성체로 구성되는 내심부와,
    제2 상부면과 제2 하부면이 평평한 강자성체로 구성되어 상기 내심부를 둘러싸는 외각부를 포함하며,
    상기 외각부의 제2 상부면은,
    상기 제2 레이어의 평평한 하면을 마주보도록 배치되고,
    상기 외각부의 제2 하부면은,
    상기 제1 레이어의 평평한 상면을 마주보도록 배치되는
    위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 위건드 센서부는,
    상기 제1 레이어에 형성되는 복수의 제1 비아 홀 및
    상기 제2 레이어에 형성되는 복수의 제2 비아 홀을 포함하고,
    상기 제1 레이어에 형성되는 복수의 제1 비아 홀은,
    상기 제2 레이어에 형성되는 복수의 제2 비아 홀과 각각 전기적으로 연결되는
    위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 비아 홀 및 상기 복수의 제2 비아 홀은,
    상기 위건드 효과부의 좌측 영역 및 우측 영역에 형성되는
    위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 위건드 센서부는,
    상기 제1 레이어의 하면에 패터닝 되고, 상기 복수의 제1 비아 홀 중 두 개의 비아 홀을 전기적으로 연결하는 복수의 제1 라인; 및
    상기 제2 레이어의 상면에 패터닝 되고, 상기 복수의 제2 비아 홀 중 두 개의 비아 홀을 전기적으로 연결하는 복수의 제2 라인;을 포함하는
    위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 제1 라인은,
    상기 복수의 제1 비아 홀 중 상기 위건드 효과부의 좌측 영역에 형성된 비아 홀과 우측 영역에 형성된 홀을 전기적으로 연결하고,
    상기 복수의 제2 라인은,
    상기 복수의 제2 비아 홀 중 상기 위건드 효과부의 좌측 영역에 형성된 비아 홀과 우측 영역에 형성된 비아 홀을 전기적으로 연결하는
    위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 위건드 센서부는,
    상기 복수의 제1 라인, 상기 복수의 제2 라인, 상기 복수의 제1 홀 및 상기 복수의 제2 홀에 의하여 하나의 전류 패스를 형성하는
    위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판.
  7. 제 1항에 있어서,
    하나 이상의 위건드 효과부 및 위건드 센서부를 더 포함하는
    위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 위건드 효과부는,
    상기 강자성체와 상기 연자성체가 교대로 적층되는 방식으로 생성되는
    위건드 효과를 이용한 센싱 기능을 수행하기 위한 인쇄 회로 기판.
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