KR20070120686A

KR20070120686A - 하이브리드형 지자기 센서 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20070120686A
Application number: KR1020060055249A
Authority: KR
Inventors: 권오조; 권경수
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-12-26
Also published as: KR100801276B1

Abstract

본 발명은 하이브리드형 지자기 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 양면에 서로 전기적으로 연결된 제1 및 제2본딩패드가 복수개 형성된 제1인쇄회로기판; 상기 제1본딩패드와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 일측면이 부착된 Z축 센서; 상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 형성된 제3본딩패드; 상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성되며, 상기 제1본딩패드와 전기적으로 연결된 제4본딩패드; 상기 제3본딩패드와 상기 제4본딩패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성된 몰딩재; 상기 제2본딩패드와 수직을 이루는 제5본딩패드가 상면에 형성되고, 상기 제5본딩패드가 상기 제2본딩패드와 솔더링된 제2인쇄회로기판; 및 상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터의 2축성분을 검출하도록 형성된 2축센서;를 포함하는 하이브리드형 지자기 센서를 제공하고, 또한, 본 발명은 상기 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법을 제공한다.

하이브리드형, 지자기 센서, 수직, Z축 센서, 인쇄회로기판

Description

하이브리드형 지자기 센서 및 그 제조방법{Hybrid type geomagnetic sensor and manufacturing method thereof}

도 1은 일반적인 직교 좌표계에 평행하게 X,Y,Z축 센서를 배열한 도면.

도 2는 일반적인 와이어본딩 공정을 이용한 X축 또는 Y축 센서의 조립방법을 설명하기 위한 도면.

도 3은 일반적인 와이어본딩 공정을 이용하여 Z축 센서를 조립할 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 지자기 센서의 구조를 나타낸 사시도.

도 6은 도 4에 도시한 Z축 센서를 포함한 몰딩 구조물의 저면도.

도 7은 도 5에 도시한 Z축 센서를 포함한 몰딩 구조물의 저면도.

도 8a 내지 도 8i는 도 4에 도시한 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.

도 9a 내지 도 9j는 도 5에 도시한 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: Y축 센서 110: 와이어

200: X축 센서 300: Z축 센서

310: 제1인쇄회로기판 350: 몰딩재

410: 제2인쇄회로기판 500: 솔더

300a,310a,310b,310c,410a: 본딩패드

X,Y,Z: X,Y,Z축 센서의 센싱방향

본 발명은 하이브리드형 지자기 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 새로운 공정 또는 장비에 대한 개발 없이도 Z축 센서의 수직 조립을 가능하게 한 하이브리드형 지자기 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 지자기 센서는 지구자기의 세기를 측정하여 방위각을 계산하는 전자콤파스 기능을 수행할 수 있다. 전자콤파스 기능을 구현하기 위해서는 2축의 지자기 센서가 필요하다. 2축의 지자기 센서를 지표면에 수평으로 놓은 상태에서 동작을 시키면 2축, 즉 X,Y축에서 출력되는 신호 크기를 이용하여 방위각 계산이 가능하다. 방위각 계산을 위해서 지자기 세기를 측정해야 하는데, 지구자기는 크기와 방향을 갖는 벡터의 합으로 표현할 수 있다.

2축 지자기 센서를 이용해서는 지자기 벡터의 X,Y축의 성분만이 측정 가능하며, 3차원의 성분을 모두 측정해야 완벽한 지자기 세기의 측정이 가능하다. 3차원에서 측정하기 위해서는 3개의 지자기 센서를 각각 수직으로 배열하여 각 센서 축이 지자기 세기의 벡터 성분들을 검출해야 한다. 이를 위해선 동일한 감도를 가지는 센서 3개를 직교좌표계의 X,Y,Z축에 평행하게 배열해야 하며, 이렇게 조립함으로써 3차원 공간에 존재하는 지자기를 측정하여 직교좌표계 X,Y,Z축의 성분으로 표현할 수 있다.

현재, 모바일 기기에 사용되는 지자기 센서는 주로 2축 지자기 센서가 채용되고 있다. 이는 모바일 기기의 특성상 채용할 수 있는 공간이 협소하여 3축의 지자기 센서를 탑재할 공간이 충분하지 않기 때문이다. 2축 지자기 센서는 X,Y 평면에 2축의 지자기 센서를 서로 수직으로 배열한 센서로서 플럭스게이트(fluxgate), MR(magneto-resistance), MI(magneto-impedance) 등의 여러 타입의 센서가 존재한다. 이들 센서 역시 3축의 센서를 하나의 소자(device)로 구현하기가 어렵기 때문에, 3축을 구현하기 위해 하이브리드형의 센서 타입으로 모듈을 구성하고 있다.

하이브리드형이란 2개의 축은 같은 종류의 센서타입으로 구현하고 나머지 1개의 축은 다른 타입의 센서를 채용함으로써 3축 센서 구현시 발생하는 문제를 해결하는 방식이다. 예를 들어, 지자기 센서를 MEMS 기술을 이용해서 제작할 경우 X,Y축의 2축의 센서는 실리콘 기판상에서 쉽게 구현이 가능하다. 그러나 Z축을 구현하기 위해선 기술적으로 많은 어려움이 따르고, 설령 구현하였다 하더라도 다른 2개의 축에 비해 특성이 저하 되는 등의 문제를 안고 있다. 더욱이 3축을 하나의 소자로 구현할 경우 높이가 높아지는 문제로 인하여 모바일 기기 등에 채용하기가 어려운 단점도 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 소자로서, 하이브리드형 지자기 센서가 주목받고 있다. 이때, 같은 크기의 센서 3개를 배열하여 3축을 구성할 경우, Z축의 높이 때문에 상용화에 문제가 발생하므로, 2축의 센서는 플럭스게이트 타입을 적용하고 나머지 1축은 MR 센서 또는 홀(hall) 센서 등을 이용하여 높이를 낮추는 방법 등을 연구하고 있다.

한편, 지자기 센서는 3차원 공간상에 존재하는 지구 자기를 크기와 방향을 가진 벡터 성분의 합으로 나타내기 때문에, 센서를 배치하는 방향과 센서가 실제 센싱하는 방향이 일치해야 한다. 즉, 하나의 센서를 직교 좌표상의 Z축 방향에 배치를 하기 위해서는 센서의 센싱 방향이 Z축 방향이 되도록 조립이 이루어져야 한다.

도 1은 일반적인 직교 좌표계에 평행하게 X,Y,Z축 센서를 배열한 도면이다.

일반적으로, 센서를 Z축 방향에 배열하기 위해서는, 도 1에 도시한 바와 같이 인쇄회로기판(410) 상에 Z축 센서(300)를 수직으로 세워서 조립해야 하는데, 이럴 경우 상기 Z축 센서(300) 자체를 세우기가 힘들 뿐만 아니라, 상기 Z축 센서(300)와 신호처리 회로부(10) 간에 전기적인 신호라인을 연결하기도 어렵다. 도 1에서 미설명한 도면부호 100 및 200은 각각 X축 센서 및 Y축 센서를 나타내고, 각 센서(100,200,300)에 화살표로 도시된 X,Y 및 Z는 센싱 방향을 나타낸다.

도 2는 일반적인 와이어본딩 공정을 이용한 X축 또는 Y축 센서의 조립방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 일반적인 X축 센서(100) 또는 Y축 센서(도시안함)는, 인쇄회로기판(410)에 부착된 상태에서 본딩 와이어(110)에 의해 상기 인쇄회로기판(410)과 쉽게 전기적으로 연결된다. 도 2에서 미설명한 도면부호 100a 및 410a는 본딩패드를 나타낸다.

한편, Z축은 높이를 최소화하면서 Z축 방향의 지자기를 측정할 수 있도록 센서를 수직으로 배열하는 것이 가장 중요하며, 높이를 줄이기 위해 센싱 방향의 길이가 짧은 센서를 이용하여 조립한다.

도 3은 일반적인 와이어본딩 공정을 이용하여 Z축 센서를 조립할 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

상기한 X, Y축 센서와 마찬가지로, 일반적인 본딩 와이어(110)를 이용하여 Z축 센서(300)를 조립할 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이, Z축 센서(300)의 측면에 본딩패드(300a)를 형성한 후, 상기 본딩패드(300a)를 본딩 와이어(110)를 이용하여 상기 인쇄회로기판(410)에 형성된 본딩패드(410a)에 전기적으로 연결시켜야 한다. 그러나, 이러한 방식을 적용하기 위해서는 기존 장비외에 추가적인 장비들이 필요하며, 실질적으로 수직으로 배열된 패드간의 와이어본딩 공정을 진행할 경우, 작업이 매우 복잡하고 제조공정상 어려움이 따르는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 새로운 공정 또는 장비에 대한 개발 없이도 Z축 센서의 수직 조립을 간단하게 수행함으로써, Z축 센서의 수직 조립시 발생하는 공정상의 어려움을 극복하도록 한 하이브리드형 지자기 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 하이브리드형 지자기 센서는, 양면에 서로 전기적으로 연결된 제1 및 제2본딩패드가 복수개 형성된 제1인쇄회로기판; 상기 제1본딩패드와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 일측면이 부착된 Z축 센서; 상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 형성된 제3본딩패드; 상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성되며, 상기 제1본딩패드와 전기적으로 연결된 제4본딩패드; 상기 제3본딩패드와 상기 제4본딩패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성된 몰딩재; 상기 제2본딩패드와 수직을 이루는 제5본딩패드가 상면에 형성되고, 상기 제5본딩패드가 상기 제2본딩패드와 솔더링된 제2인쇄회로기판; 및 상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터의 2축성분을 검출하도록 형성된 2축센서;를 포함한다.

여기서, 상기 제1 및 제2본딩패드는 상기 제1인쇄회로기판의 일측 모서리에 접하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다른 하이브리드형 지자기 센서는, 복수개의 비아가 형성된 제1인쇄회로기판; 상기 비아와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 일측면이 부착된 Z축 센서; 상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 형성된 제1본딩패드; 상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성되며, 상기 비아와 전기적으로 연결된 제2본딩패드; 상기 제1본딩패드와 상기 제2본딩패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성된 몰딩재; 상기 제1인쇄회로기판과 수직을 이루며, 상면에 형성된 제3본딩패드가 상기 제1인쇄회로기판의 상기 비아와 솔더링된 제2인쇄회로기판; 및 상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터의 2축성분을 검출하도록 형성된 2축센서;를 포함한다.

여기서, 상기 비아는 상기 제1인쇄회로기판의 일측 모서리에 접하는 반원기둥 형태로 형성되고, 상기 반원기둥 형태를 이루는 사각 평면 부분이 상기 제2인쇄회로기판의 상면과 접하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법은, 양면에 서로 전기적으로 연결된 제1 및 제2본딩패드가 복수개 형성된 제1인쇄회로기판을 제공하는 단계; 상기 제1본딩패드와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, Z축 센서의 일측면을 부착하는 단계; 상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 제3본딩패드를 형성하는 단계; 상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 상기 제1본딩패드와 전기적으로 연결된 제4본딩패드를 형성하는 단계; 상기 제3본딩패드와 상기 제4본딩패드를 본딩 와이어를 이용하여 전기적으로 연결하는 단계; 상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 몰딩재를 형성하는 단계; 상기 제1인쇄회로기판의 상기 제2본딩패드와 수직을 이루는 제5본딩패드가 상면에 형성된 제2인쇄회로기판을 제공하는 단계; 상기 제5본딩패드와 상기 제2본딩패드를 솔더링하는 단계; 및 상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터의 2축성분을 검출하는 2축센서를 형성하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 다른 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법은, 복수개의 비아가 형성된 제1인쇄회로기판을 제공하는 단계; 상기 비아와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, Z축 센서의 일측면을 부착하는 단계; 상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 제1본딩패드를 형성하는 단계; 상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 상기 비아와 전기적으로 연결된 제2본딩패드를 형성하는 단계; 상기 제1본딩패드와 상기 제2본딩패드를 본딩 와이어를 이용하여 전기적으로 연결하는 단계; 상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 몰딩재를 형성하는 단계; 상기 제1인쇄회로기판과 수직을 이루는 제3본딩패드가 상면에 형성된 제2인쇄회로기판을 제공하는 단계; 상기 제1인쇄회로기판의 상기 비아와 상기 제2인쇄회로기판의 상기 제3본딩패드를 솔더링하는 단계; 및 상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터의 2축성분을 검출하는 2축센서를 형성하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 복수개의 비아가 형성된 제1인쇄회로기판을 제공하는 단계는, 상기 제1인쇄회로기판에, 상기 제1인쇄회로기판을 관통하는 복수개의 비아홀을 형성하는 단계; 상기 비아홀을 도전성 물질로 충진시키는 단계; 및 상기 도전성 물질로 충진된 복수개의 비아홀의 중심을 따라 상기 제1인쇄회로기판을 절단하여, 사각형의 절단면을 갖는 반원기둥 형태의 비아를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이미지 센서 모듈 및 그 제조방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

하이브리드형 지자기 센서의 구조

먼저, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 지자기 센서에 대하여 상세히 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 지자기 센서의 구조 를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 지자기 센서는, 우선 도 4에 도시한 바와 같이, 제1인쇄회로기판(310)과, 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에 형성된 Z축 센서(300)와, 상기 Z축 센서(300)와 상기 제1인쇄회로기판(310)을 서로 전기적으로 연결시키는 본딩 와이어(110)와, 상기 Z축 센서(300) 및 본딩 와이어(110)를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에 형성된 몰딩재(350)를 포함한다.

상기 제1인쇄회로기판(310)의 양면에는 서로 전기적으로 연결된 제1본딩패드(310a) 및 제2본딩패드(310b)가 복수개 형성되어 있다. 여기서, 상기 제2본딩패드(310b)는 후술하는 제2인쇄회로기판(410)에 형성된 제5본딩패드(410a)와 수직으로 접하게 되므로, 상기 제1 및 제2본딩패드(310a,310b)는 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일측 모서리에 접하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 Z축 센서(300)의 일측면은, 상기 제1본딩패드(310a)와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에 부착되어 있다. 즉, 본 발명에서는 Z축 센서(300)의 바닥면이 제1인쇄회로기판(310)에 부착되는 대신에, Z축 센서(300)의 일측면이 상기 제1인쇄회로기판(310)에 부착되어 있다.

상기 제1인쇄회로기판(310)에 부착된 Z축 센서(300)의 일측면과 마주보는 타측면에는 제3본딩패드(300a)가 형성되어 있다.

상기 Z축 센서(300)와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에는, 상기 제1본딩패드(310a)와 전기적으로 연결된 제4본딩패드(310c)가 형성되어 있고, 상기 제4본딩패드(310c)는 본딩 와이어(110)에 의해 상기 Z축 센서(300)에 형성된 상기 제3본딩패드(300a)와 전기적으로 연결되어 있다.

상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에는, 상기 본딩 와이어(110) 및 상기 Z축 센서(300)를 보호하도록 몰딩재(350)가 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 의한 하이브리드형 지자기 센서는, 상기한 바와 같은 제1인쇄회로기판(310)과 수직을 이루는 제2인쇄회로기판(410)을 더 포함한다. 상기 제2인쇄회로기판(410)의 상면에는 제5본딩패드(410a)가 형성되어 있고, 상기 제5본딩패드(410a)는 상기 제1인쇄회로기판(310)의 제2본딩패드(310b)와 수직을 이루면서 솔더(500)에 의해 솔더링되어 있다. 여기서, 상기 제2본딩패드(310b)는, 상술한 바와 같이 제1인쇄회로기판(310)의 일측 모서리에 접하도록 형성되어 상기 제5본딩패드(410a)와 수직으로 접하게 된다.

도 6은 도 4에 도시한 Z축 센서를 포함한 몰딩 구조물의 저면도로서, 도 6을 참조하면, 제1인쇄회로기판(310)의 양면에 제1 및 제2본딩패드(310a,310b)가 형성되어 있음을 알 수 있다. 특히, 상기 제1본딩패드(310a)는 몰딩재(350)에 의해 외부로 노출되지 않지만, 상기 제2본딩패드(310b)는 외부로 노출되어, 상기 제2인쇄회로기판(410)의 제5본딩패드(410a)와 솔더링될 수 있다.

그리고, 상기 제2인쇄회로기판(410)의 상면에는, 상기 제2인쇄회로기판(410)과 평행한 지자기벡터의 2축성분(X,Y)을 검출하는 2축센서, 즉 X축 센서(200) 및 Y축 센서(100)가 형성되어 있다.

이러한 본 발명에 의한 하이브리드형 지자기 센서는, 기존의 와이어 본딩 공정 및 몰딩 공정을 적용하여 새로운 공정 또는 장비에 대한 개발 없이도 Z축 센서 의 수직 조립을 매우 간단하게 수행할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판은 가격면에서도 경쟁력이 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이, 제1인쇄회로기판(310)의 양면에 본딩패드(310a,310b)를 형성하는 대신에, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1인쇄회로기판(310)에 복수개의 비아(320a)를 형성할 수도 있다. 상기 비아(320a)는 본딩패드 기능을 수행하도록 도전성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 비아(320a)는, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일측 모서리에 접하는 반원기둥 형태로 형성되고, 상기 반원기둥 형태를 이루는 사각 평면(C) 부분이 상기 제2인쇄회로기판(410)의 상면과 접하는 것이 바람직하다.

도 7은 도 5에 도시한 Z축 센서를 포함한 몰딩 구조물의 저면도로서, 도 7을 참조하면, 제2인쇄회로기판(410)과 접하는 제1인쇄회로기판(310) 면에 사각 평면(C) 형태의 비아(320a)가 형성되어 있음을 알 수 있다.

이와 같은 비아(320a)가 형성된 제1인쇄회로기판(310)은, 앞서의 도 6에 도시된 양면에 본딩패드(310a,310b)가 형성된 제1인쇄회로기판(310)에 비해서, 제2인쇄회로기판(410)과 접하는 본딩패드의 면적이 더 크기 때문에, 상기 제2인쇄회로기판(410)에 훨씬 더 견고하게 부착될 수 있다는 장점이 있다.

하이브리드형 지자기 센서의 제조방법

이하, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법에 대 하여 도 8a 내지 도 8i 및 도 9a 내지 도 9j를 참조하여 상세히 설명한다.

도 8a 내지 도 8i는 도 4에 도시한 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이고, 도 9a 내지 도 9j는 도 5에 도시한 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.

먼저, 도 8a에 도시한 바와 같이, 제1인쇄회로기판(310)의 양면에 서로 전기적으로 연결된 제1 및 제2본딩패드(310a,310b)를 복수개 형성한다. 상기 제1 및 제2본딩패드(310a,310b)는 상기 제1인쇄회로기판(310) 내에 형성된 도전라인(도시안함) 등에 의해 서로 전기적으로 연결되도록 한다. 또한, 상기 제2본딩패드(310b)는 후술하는 제2인쇄회로기판(410)에 형성된 제5본딩패드(410a)와 수직으로 접하게 되므로, 상기 제1 및 제2본딩패드(310a,310b)는 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일측 모서리에 접하도록 형성하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 8b에 도시한 바와 같이, 상기 제1본딩패드(310a)와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에, Z축 센서(300)의 일측면을 부착한다. 도 8b의 도면부호 Z는 Z축 센서의 센싱 방향을 나타낸다.

그 다음에, 도 8c에 도시한 바와 같이, 상기 제1인쇄회로기판(310)에 부착된 상기 Z축 센서(300)의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 제3본딩패드(300a)를 형성한다.

그 다음에, 도 8d에 도시한 바와 같이, 상기 Z축 센서(300)와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에 제4본딩패드(310c)를 형성한다. 상기 제4 본딩패드(310c)는, 상기 제1인쇄회로기판(310) 내에 형성된 도전라인(도시안함) 등에 의해 상기 제1본딩패드(310a)와 전기적으로 연결되도록 한다.

그런 다음, 도 8e에 도시한 바와 같이, 상기 제3본딩패드(300a)와 상기 제4본딩패드(310c)를 본딩 와이어(110)를 이용하여 전기적으로 연결한다. 상기 본딩 와이어(110)로서 금(Au) 와이어를 이용하는 것이 일반적이다.

다음으로, 도 8f에 도시한 바와 같이, 상기 본딩 와이어(110) 및 상기 Z축 센서(300)를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에 몰딩재(350)를 형성한다.

그 다음에, 도 8g에 도시한 바와 같이, 상기 제1인쇄회로기판(310)의 상기 제2본딩패드(310b)와 수직을 이루는 제5본딩패드(410a)가 상면에 형성된 제2인쇄회로기판(410)을 제공한다.

그런 다음, 도 8h에 도시한 바와 같이, 솔더(500)를 이용하여 상기 제5본딩패드(410a)와 상기 제2본딩패드(310b)를 솔더링한다.

그런 후에, 도 8i에 도시한 바와 같이, 상기 제2인쇄회로기판(410)의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판(410)과 평행한 지자기벡터의 2축성분(X,Y)을 검출하는 2축센서, 즉 X축 센서(200) 및 Y축 센서(100)를 형성한다. 이에 따라 본 발명에 의한 하이브리드형 지자기 센서가 완성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드형 지자기 센서는, 기존의 X축 또는 Y축 센서의 조립방법인 와이어본딩 공정을 그대로 이용하여, 양면에 본딩패드가 형성된 제1인쇄회로기판 상에 Z축 센서를 부착한 후, 이를 몰딩하고, 이에 따라 얻어지는 몰딩 구조물을 다시 별도의 제2인쇄회로기판 상에 솔더링함으로써, 새로운 공정 또는 장비에 대한 개발 없이도 Z축 센서의 수직 조립을 매우 간단하게 수행할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 인쇄회로기판은 가격면에서도 경쟁력이 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 제1인쇄회로기판(310)의 양면에 본딩패드(310a,310b)를 형성하는 대신에, 앞서 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 제1인쇄회로기판(310)에 복수개의 비아(320a)를 형성할 수도 있다.

이럴 경우, 먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이, 제1인쇄회로기판(310)에, 상기 제1인쇄회로기판(310)을 관통하는 복수개의 비아홀(h)을 형성한 다음, 상기 비아홀(h)을 도전성 물질(320)로 충진시킨다.

다음으로, 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 도전성 물질(320)로 충진된 복수개의 비아홀(h)의 중심을 따라 상기 제1인쇄회로기판(310)을 절단하고, 이를 통해 사각형의 절단면, 즉 사각 평면(C)을 갖는 반원기둥 형태의 비아(320a)를 형성한다.

그 다음에, 도 9c에 도시한 바와 같이, 상기 비아(320a)와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에, Z축 센서(300)의 일측면을 부착한다.

그런 다음, 도 9d에 도시한 바와 같이, 상기 Z축 센서(300)의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 제1본딩패드(300a)를 형성한다.

그 다음에, 도 9e에 도시한 바와 같이, 상기 Z축 센서(300)와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에 제2본딩패드(310c)를 형성한다. 상기 제2 본딩패드(310c)는, 제1인쇄회로기판(310) 내에 형성된 도전라인(도시안함) 등에 의해 상기 비아(320a)와 전기적으로 연결되도록 한다.

다음으로, 도 9f에 도시한 바와 같이, 상기 Z축 센서(300)의 제1본딩패드(300a)와 상기 제1인쇄회로기판(310)의 제2본딩패드(310c)를 본딩 와이어(110)를 이용하여 전기적으로 연결한다.

그런 다음, 도 9g에 도시한 바와 같이, 상기 본딩 와이어(110) 및 상기 Z축 센서(300)를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판(310)의 일면에 몰딩재(350)를 형성한다.

그 다음에, 도 9h에 도시한 바와 같이, 상기 제1인쇄회로기판(310)과 수직을 이루는 제3본딩패드(410a)가 상면에 형성된 제2인쇄회로기판(410)을 제공한다. 이 때, 상기 제1인쇄회로기판(310)에 형성된 반원기둥 형태의 비아(320a)의 사각 평면(C) 부분이 상기 제2인쇄회로기판(410)과 부착되도록 한다. 상기 제2인쇄회로기판(410)과 접하는 상기 비아(320a)의 사각 평면(C) 면적은, 앞서의 도 6에 도시된 양면 본딩패드(310a,310b)가 제2인쇄회로기판(410)에 접하는 면적보다 더 크기 때문에, 훨씬 더 견고하게 부착될 수 있다는 장점이 있다.

다음으로, 도 9i에 도시한 바와 같이, 솔더(500)를 이용하여 상기 제1인쇄회로기판(310)의 비아(320a)와 상기 제2인쇄회로기판(410)의 제3본딩패드(410a)를 솔더링한다.

그런 후에, 도 9j에 도시한 바와 같이, 상기 제2인쇄회로기판(410)의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판(410)과 평행한 지자기벡터의 2축성분(X,Y)을 검출하는 2 축센서, 즉 X축 센서(200) 및 Y축 센서(100)를 형성한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드형 지자기 센서 및 그 제조방법에 의하면, 기존의 X축 또는 Y축 센서의 조립방법인 와이어본딩 공정을 그대로 이용하여, 양면에 본딩패드가 형성된 제1인쇄회로기판 상에 Z축 센서를 부착한 후, 이를 몰딩하고, 이에 따라 얻어지는 몰딩 구조물을 다시 별도의 제2인쇄회로기판 상에 솔더링함으로써, 새로운 공정 또는 장비에 대한 개발 없이도 Z축 센서의 수직 조립을 매우 간단하게 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 Z축 센서의 수직 조립시 발생하는 공정상의 어려움을 극복할 수 있다.

그리고, 본 발명은 가격면에서 유리한 인쇄회로기판을 이용함으로써, 하이브리드형 지자기 센서의 가격 경쟁력을 갖출 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 제1인쇄회로기판의 양면에 본딩패드를 형성하는 대신에, 본 딩패드 기능을 수행하는 복수개의 비아를 상기 제1인쇄회로기판에 형성하여, 제1인쇄회로기판이 제2인쇄회로기판에 훨씬 더 견고하게 부착되도록 할 수 있다.

Claims

양면에 서로 전기적으로 연결된 제1 및 제2본딩패드가 복수개 형성된 제1인쇄회로기판;

상기 제1본딩패드와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 일측면이 부착된 Z축 센서;

상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 형성된 제3본딩패드;

상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성되며, 상기 제1본딩패드와 전기적으로 연결된 제4본딩패드;

상기 제3본딩패드와 상기 제4본딩패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어;

상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성된 몰딩재;

상기 제2본딩패드와 수직을 이루는 제5본딩패드가 상면에 형성되고, 상기 제5본딩패드가 상기 제2본딩패드와 솔더링된 제2인쇄회로기판; 및

상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터의 2축성분을 검출하도록 형성된 2축센서;를 포함하는 하이브리드형 지자기 센서.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2본딩패드는 상기 제1인쇄회로기판의 일측 모서리에 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드형 지자기 센서.
복수개의 비아가 형성된 제1인쇄회로기판;

상기 비아와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 일측면이 부착된 Z축 센서;

상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 형성된 제1본딩패드;

상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성되며, 상기 비아와 전기적으로 연결된 제2본딩패드;

상기 제1본딩패드와 상기 제2본딩패드를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어;

상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 형성된 몰딩재;

상기 제1인쇄회로기판과 수직을 이루며, 상면에 형성된 제3본딩패드가 상기 제1인쇄회로기판의 상기 비아와 솔더링된 제2인쇄회로기판; 및

상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터의 2축성분을 검출하도록 형성된 2축센서;를 포함하는 하이브리드형 지자기 센서.
제3항에 있어서,

상기 비아는 상기 제1인쇄회로기판의 일측 모서리에 접하는 반원기둥 형태로 형성되고, 상기 반원기둥 형태를 이루는 사각 평면 부분이 상기 제2인쇄회로기판의 상면과 접하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 지자기 센서.
양면에 서로 전기적으로 연결된 제1 및 제2본딩패드가 복수개 형성된 제1인쇄회로기판을 제공하는 단계;

상기 제1본딩패드와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, Z축 센서의 일측면을 부착하는 단계;

상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 제3본딩패드를 형성하는 단계;

상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 상기 제1본딩패드와 전기적으로 연결된 제4본딩패드를 형성하는 단계;

상기 제3본딩패드와 상기 제4본딩패드를 본딩 와이어를 이용하여 전기적으로 연결하는 단계;

상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 몰딩재를 형성하는 단계;

상기 제1인쇄회로기판의 상기 제2본딩패드와 수직을 이루는 제5본딩패드가 상면에 형성된 제2인쇄회로기판을 제공하는 단계;

상기 제5본딩패드와 상기 제2본딩패드를 솔더링하는 단계; 및

상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터 의 2축성분을 검출하는 2축센서를 형성하는 단계;를 포함하는 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 제1 및 제2본딩패드는 상기 제1인쇄회로기판의 일측 모서리에 접하도록 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드형 지자기 센서.
복수개의 비아가 형성된 제1인쇄회로기판을 제공하는 단계;

상기 비아와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, Z축 센서의 일측면을 부착하는 단계;

상기 Z축 센서의 상기 일측면과 마주보는 타측면에 제1본딩패드를 형성하는 단계;

상기 Z축 센서와 소정간격 이격된 상기 제1인쇄회로기판의 일면에, 상기 비아와 전기적으로 연결된 제2본딩패드를 형성하는 단계;

상기 제1본딩패드와 상기 제2본딩패드를 본딩 와이어를 이용하여 전기적으로 연결하는 단계;

상기 본딩 와이어 및 상기 Z축 센서를 보호하도록 상기 제1인쇄회로기판의 일면에 몰딩재를 형성하는 단계;

상기 제1인쇄회로기판과 수직을 이루는 제3본딩패드가 상면에 형성된 제2인쇄회로기판을 제공하는 단계;

상기 제1인쇄회로기판의 상기 비아와 상기 제2인쇄회로기판의 상기 제3본딩패드를 솔더링하는 단계; 및

상기 제2인쇄회로기판의 상면에, 상기 제2인쇄회로기판과 평행한 지자기벡터의 2축성분을 검출하는 2축센서를 형성하는 단계;를 포함하는 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 복수개의 비아가 형성된 제1인쇄회로기판을 제공하는 단계는,

상기 제1인쇄회로기판에, 상기 제1인쇄회로기판을 관통하는 복수개의 비아홀을 형성하는 단계;

상기 비아홀을 도전성 물질로 충진시키는 단계; 및

상기 도전성 물질로 충진된 복수개의 비아홀의 중심을 따라 상기 제1인쇄회로기판을 절단하여, 사각형의 절단면을 갖는 반원기둥 형태의 비아를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 지자기 센서의 제조방법.