KR20010027638A - 압력센서 - Google Patents

Abstract

개시된 압력센서는 4개의 압저항의 일단 및 타단과 금속 배선을 연결하는 더미 저항을 각기 동일하게 형성하여 별도의 초기 오프셋을 보상할 필요가 없도록 한다.

압력센서 베이스의 네 모서리에 패드가 각기 형성되어 패드에서 압력센서 베이스의 네 변으로 금속 배선이 각기 형성되고, 압력센서 베이스의 저면은 식각되어 다이어프램이 형성되며, 압력센서 베이스 및 다이어프램의 경계선의 네변 중간부에 압저항이 형성됨과 아울러 이 압저항의 단부가 각기 더미저항을 통해 금속 배선에 연결되어 브리지를 이루는 압력센서에 있어서, 압저항의 일단을 금속 배선에 연결하는 복수의 더미 저항과, 압저항의 타단을 금속 배선에 연결에 연결하는 복수의 더미 저항을 각기 동일한 모양으로 형성하고, 압저항에 연결되는 더미저항의 연결 부위는 45°의 각도로 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

압력센서{pressure sensor}

본 발명은 인가된 압력을 검출하는 압력센서에 관한 것이다.

일반적으로 압력센서는 4개의 압저항이 브리지로 연결되어 평형 상태를 이루고, 인가되는 소정의 압력에 따라 4개의 압저항의 저항 값이 가변되면서 브리지를 이룬 압저항의 합성 저항 값이 가변되어 인가된 압력에 따른 소정의 신호를 출력하는 것이다.

이러한 압력센서는 소정 물체의 중량을 측정하거나 또는 인가되는 압력을 측정하는데 널리 사용된다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 압력센서의 구조를 보인 평면도 및 종단면도이다.

여기서, 부호 10은 실리콘 등의 반도체로 이루어지는 압력센서 베이스이다.

상기 압력센서 베이스(10)의 네 모서리에는 패드(11, 12, 13, 14)가 각기 형성되고, 상기 패드(11)(12)(13)(14)에서 압력센서 베이스(10)의 네 변으로 금속 배선(11a, 11b)(12a, 12b)(13a, 13b)(14a, 14b)이 각기 형성된다.

그리고 압력센서 베이스(10)의 저면은 포토 에칭 등으로 식각되어 박판의 다이어프램(15)이 형성된다.

부호 16, 17, 18 및 19는 상기 압력센서 베이스(10) 및 다이어프램(11)의 경계선의 네변 중간부에, 압력센서 베이스(10)와 다이어프램(11)의 영역에 걸쳐 상호간에 대향되게 소정 형상으로 형성되는 압저항이다.

즉, 상기 압저항(16. 18) 및 압저항(17, 19)은 각기 대칭되고, 압저항(16, 17) 및 압저항(18, 19)은 각기 동일한 소정의 형상으로 형성된다.

상기 압저항(16)(17)(18)(19)의 단부는 더미저항(16a, 16b)(17a, 17b)(18a, 18b)(19a, 19b)을 통해 상기 금속 배선(11b, 12b)(13a, 12a)(14b, 13b)(14a, 11a)에 각기 연결되어 브리지가 구성된다.

이러한 구성을 가지는 종래의 압력센서는 인가되는 압력에 따라 다이어프램(15)이 휘어지고, 다이어프램(15)이 휘어짐에 따라 4개의 압저항(16, 17, 18, 19)의 저항 값이 가변된다.

상기 가변되는 4개의 압저항(16, 17, 18, 19)의 저항 값은 더미저항(16a, 16b)(17a, 17b)(18a, 18b)(19a, 19b) 및 금속 배선(11b, 12b)(13a, 12a)(14b, 13b)(14a, 11a)을 통해 패드(11)(12)(13)(14)에 전달되는 것으로 패드(11)(12)(13)(14)에서 측정되는 합성 저항 값이 가변되면서 인가되는 압력에 따른 신호를 출력하게 된다.

즉, 패드(11)(13)의 사이에 소정의 전압을 인가한 상태에서 압력을 인가하지 않았을 경우에 4개의 압저항(16, 17, 18, 19)의 저항 값이 동일하여 패드(12)(14)에서 동일 레벨의 전압이 출력된다.

그리고 소정의 압력을 인가할 경우에 다이어프램(15)이 휘어지면서 4개의 압저항(16, 17, 18, 19)의 저항 값이 가변되고, 패드(12)(14)에서 각기 출력되는 전압 차는 인가되는 압력에 따라 가변되는 것으로서 이 패드(12)(14)의 전압 차를 이용하여 인가되는 압력을 검출할 수 있다.

그러나 상기한 종래의 압력센서는 상호간에 대향되는 위치에 배치된 압저항(16, 18)의 더미 저항(16a, 16b)(18a, 18b)과 압저항(17, 19)의 더미 저항(17a, 17b)(18a, 18b)은 실제로 레이아웃 상에서 모양의 차이가 있고, 이러한 모양의 차이에 따른 오차를 시뮬레이션을 통해 최소화하고 있으나, 여전히 공정 오차가 많이 발생하고 있다.

즉, 압저항(16, 18)의 더미 저항(16a, 16b)(18a, 18b)의 합성 저항 값 16a ＋ 16b 및 18a ＋ 18b와, 압저항(17, 19)의 더미 저항(17a, 17b)(18a, 18b)의 합성 저항 값 17a ＋ 17b 및 18a ＋ 18b를 동일하게 설계하기 위하여 시뮬레이션을 통해 오차를 최소화하고 있으나, 제조 공정 상에서 발생하는 각종 오차 예를 들면, 확산 정도 및 확산 농도 등에 의하여 실제로 16a ＋ 16b 및 18a ＋ 18b와, 17a ＋ 17b 및 18a ＋ 18b의 저항 값에 여전히 많은 오차가 발생하였다.

이러한 저항 값의 차이는 압력이 인가되지 않았을 경우에 브리지의 출력 전압의 차를 발생하게 된다.

그러므로 종래에는 별도의 트리밍용 저항(도면에 도시되지 않았음)을 구비하고, 이 트리밍용 저항의 값을 조정하여 초기 오프셋을 보상하고 있으나, 별도의 트리밍용 저항의 추가로 인하여 압력센서의 전체 크기가 커지고, 작업 공정수가 증가하여 전체 생산비가 증가하게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 4개의 압저항의 일단 및 타단과 금속 배선을 연결하는 더미 저항을 각기 동일하게 형성하여 별도의 초기 오프셋을 보상할 필요가 없도록 하는 압력센서를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력센서에 따르면, 압력센서 베이스의 네 모서리에 패드가 각기 형성되어 패드에서 상기 압력센서 베이스의 네 변으로 금속 배선이 각기 형성되고, 상기 압력센서 베이스의 저면은 식각되어 다이어프램이 형성되며, 상기 압력센서 베이스 및 다이어프램의 경계선의 네변 중간부에 압저항이 형성됨과 아울러 이 압저항의 단부가 각기 더미저항을 통해 상기 금속 배선에 연결되어 브리지를 이루는 압력센서에 있어서, 상기 압저항의 일단을 상기 금속 배선에 연결하는 복수의 더미 저항과, 압저항의 타단을 금속 배선에 연결에 연결하는 복수의 더미 저항을 각기 동일한 모양으로 형성하고, 상기 압저항에 연결되는 상기 더미저항의 연결 부위는; 수직 및 수평 방향에 대하여 45°의 각도로 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 압력센서의 구조를 보인 평면도 및 종단면도이고,

도 2는 본 발명의 압력센서의 구조를 보인 평면도이며,

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 압력센서에 사용되는 압저항 및 더미저항의 연결 상태를 예로 들어 보인 도면이며,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 압력센서에 사용되는 압저항의 다른 실시 예를 보인 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20 : 압력센서 베이스 21, 22, 23, 24 : 패드

21a, 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b : 금속 배선

25 : 다이어프램 26, 27, 28, 29 : 압저항

26a, 26b, 27a, 27b, 28a, 28b, 29a,29b : 더미저항

이하 첨부된 도 2 내지 도 4의 도면을 참조하여 본 발명의 압력센서를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 압력센서의 구조를 보인 평면도이다.

여기서, 부호 20은 실리콘 등으로 된 사각 형상의 압력센서 베이스이다.

상기 압력센서 베이스(20)의 네 모서리에는 패드(21, 22, 23, 24)가 각기 형성되고, 상기 패드(21)(22)(23)(24)에서 압력센서 베이스(20)의 네 변으로 금속 배선(21a, 21b)(22a, 22b)(23a, 23b)(24a, 24b)이 각기 형성된다.

상기 압력센서 베이스(20)의 저면은 포토 에칭 등으로 식각되어 박판의 사각형상으로 된 다이어프램(25)이 형성된다.

부호 26, 27, 28 및 29는 상기 압력센서 베이스(20) 및 다이어프램(21)의 경계선의 네변 중간부에, 압력센서 베이스(20)와 다이어프램(21)의 영역에 걸쳐 소정 형상으로 형성되는 압저항으로 압저항(26)(27)(28)(29)의 양 단부는 각기 더미저항(26a, 26b)(27a, 27b)(28a, 28b)(29a, 29b)을 통해 상기 금속 배선(22b, 21b)(22a, 23a)(23b, 24b)(21a, 24a)에 연결되어 브리지가 구성된다.

이러한 구성을 가지는 압력센서에 있어서, 본 발명은 압저항(26, 27, 28, 29)의 일단을 금속 배선(22b, 22a, 23b, 21a)에 연결하는 더미 저항(26a, 27a, 28a, 29a)과, 압저항(26, 27, 28, 29)의 타단을 금속 배선(21b, 23a, 24b, 24a)에 연결하는 더미 저항(26b, 27b, 28b, 29b)을 각기 동일한 모양으로 형성한다.

그리고 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 압저항(26, 27, 28, 29)은 전체적으로 가로 및 세로 방향의 길이가 동일하게 형성되는 것으로서 압저항(26, 27, 28, 29)의 일단 및 더미 저항(26a, 27a, 28a, 29a)의 접속 부위와, 압저항(26, 27, 28, 29)의 타단 및 더미 저항(26b, 27b, 28b, 29b)의 접속 부위를 동일하게 접속시키기 위하여 더미저항(26a, 26b)(27a, 27b)(28a, 28b)(29a, 29b)이 45°의 각도로 형성한다.

즉, 압저항(26, 27, 28, 29)의 단부에 접속되는 더미저항(26a, 26b)(27a, 27b)(28a, 28b)(29a, 29b)을 수직 및 수평 방향에 대하여 45°의 각도로 형성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 압력센서는 압저항(26, 27, 28, 29)의 일단을 금속 배선(22b, 22a, 21a)에 연결하는 더미 저항(26a, 27a, 28a, 29a)과, 압저항(26, 27, 28, 29)의 타단을 금속 배선(21b, 23a, 24b, 24a)에 연결에 연결하는 더미 저항(26b, 27b, 28b, 29b)을 각기 동일한 모양으로 형성함과 아울러 압저항(26, 27, 28, 29)과 더미저항(26a, 26b)(27a, 27b)(28a, 28b)(29a, 29b)의 접속 부위는 모두 45°의 각도로 형성하므로 압저항(26, 28)의 더미 저항(26a, 26b)(28a, 28b)의 합성 저항 값 26a ＋ 26b 및 28a ＋ 28b와, 압저항(27, 29)의 더미 저항(27a, 27b)(28a, 28b)의 합성 저항 값 27a ＋ 27b 및 28a ＋ 28b가 모두 동일하게 된다.

그러므로 제조 공정에서 확산 정도에 관계없이 초기 오프셋을 0으로 설정할 수 있으므로 별도의 트리밍용 저항 등을 사용하지 않고서도 압력이 인가되지 않을 경우에 정확히 평형을 이루어 출력신호의 전압 차가 없고, 소정의 압력이 인가될 경우에 그 인가된 압력에 따라 압저항(26, 27, 28, 29)의 저항 값이 가변되면서 인가된 압력에 따른 정확한 전압 차의 압력 검출신호를 출력하게 된다.

한편, 상기에서는 어느 특정 모양을 가지는 압저항(26, 27, 28, 29)을 예로 들어 도면에 도시하고, 설명하였으나, 본 발명을 실시함에 있어서는 어느 특정 형상의 압저항(26, 27, 28, 29)에만 적용되지 않고, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같은 전체적으로 가로 및 세로 방향의 길이가 동일한 범위 내에서 여러 종류의 형상을 가지는 압저항에 모두 적용될 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 압저항의 일단 및 타단을 금속 배선에 연결하는 더미저항을 각기 동일한 모양으로 형성함과 아울러 더미저항의 연결부위를 수직 및 수평 방향에 대하여 45°로 형성하여 접속시킴으로써 더미저항에 의한 오차가 제거되어 별도의 트리밍용 저항 등을 사용하여 초기 오프셋을 보상할 필요가 없고, 이로 인하여 전체 크기가 줄어들고, 작업 공정수가 감소되어 전체 생산비를 절감할 수 있다.

Claims (2)

1. 압력센서 베이스의 네 모서리에 패드가 각기 형성되어 패드에서 상기 압력센서 베이스의 네 변으로 금속 배선이 각기 형성되고, 상기 압력센서 베이스의 저면은 식각되어 다이어프램이 형성되며, 상기 압력센서 베이스 및 다이어프램의 경계선의 네변 중간부에 압저항이 형성됨과 아울러 이 압저항의 단부가 각기 더미저항을 통해 상기 금속 배선에 연결되어 브리지를 이루는 압력센서에 있어서,

   상기 압저항의 일단을 상기 금속 배선에 연결하는 복수의 더미 저항과, 압저항의 타단을 금속 배선에 연결에 연결하는 복수의 더미 저항을 각기 동일한 모양으로 형성하는 것을 특징으로 하는 압력센서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압저항에 연결되는 상기 더미저항의 연결 부위는;

   수직 및 수평 방향에 대하여 45°의 각도로 형성된 것을 특징으로 하는 압력센서.