KR20130067327A - 관성센서 - Google Patents
관성센서 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130067327A KR20130067327A KR1020110110904A KR20110110904A KR20130067327A KR 20130067327 A KR20130067327 A KR 20130067327A KR 1020110110904 A KR1020110110904 A KR 1020110110904A KR 20110110904 A KR20110110904 A KR 20110110904A KR 20130067327 A KR20130067327 A KR 20130067327A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- membrane
- inertial sensor
- mass
- photoresist
- post
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 78
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 65
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 29
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 13
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
-
- G01P9/04—
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
본 발명은 관성센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 관성센서(100)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에 구비된 질량체(120), 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에 구비된 포스트(130) 및 질량체(120)의 하면에 포토레지스트(Photoresist)로 형성된 제1 충격흡수층(140)을 포함하는 구성이며, 제1 충격흡수층(140)의 재질인 포토레지스트는 저강성/고감쇠의 재료이므로, 질량체(120)가 하부캡(150)이나 제1 스토퍼(155)에 충돌하더라도 피크하중(Peak Load)을 낮출 수 있고, 그에 따라 질량체(120)를 지지하는 멤브레인(110)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 관성센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 관성센서는 인공위성, 미사일, 무인 항공기 등의 군수용으로부터 에어백(Air Bag), ESC(Electronic Stability Control), 차량용 블랙박스(Black Box) 등 차량용, 캠코더의 손떨림 방지용, 핸드폰이나 게임기의 모션 센싱용, 네비게이션용 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
이러한 관성센서는 가속도와 각속도를 측정하기 위해서, 일반적으로 멤브레인(Membrane) 등의 탄성 기판에 질량체를 접착시킨 구성을 채용하고 있다. 상기 구성을 통해서, 관성센서는 질량체에 인가되는 관성력을 측정하여 가속도를 산출하거나, 질량체에 인가되는 코리올리힘을 측정하여 각속도를 산출할 수 있는 것이다.
구체적으로, 관성센서를 이용하여 가속도와 각속도를 측정하는 방식을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 가속도는 뉴톤의 운동법칙 "F=ma" 식에 의해 구할 수 있으며, 여기서, "F"는 질량체에 작용하는 관성력, "m"은 질량체의 질량, "a"는 측정하고자 하는 가속도이다. 이중, 질량체에 작용하는 관성력(F)을 감지하여 일정값인 질량체의 질량(m)으로 나누면, 가속도(a)를 구할 수 있다. 또한, 각속도는 코리올리힘(Coriolis Force) "F=2mΩ×v" 식에 의해 구할 수 있으며, 여기서 "F"는 질량체에 작용하는 코리올리힘, "m"은 질량체의 질량, "Ω"는 측정하고자 하는 각속도, "v"는 질량체의 운동속도이다. 이중, 질량체의 운동속도(v)와 질량체의 질량(m)은 이미 인지하고 있는 값이므로, 질량체에 작용하는 코리올리힘(F)을 감지하면 각속도(Ω)를 구할 수 있다.
상술한 방식으로 가속도와 각속도를 측정하기 위해서, 종래기술에 따른 관성센서는 한국공개특허공보 제10-2011-0072229호에 개시된 바와 같이, 다이아프램(diaphragm) 등의 가요성 멤브레인(Membrane)에 질량체를 접착시킨 구성을 채용한다. 또한, 질량체의 변위를 제한하기 위해서, 질량체의 하부나 멤브레인의 상부에는 스토퍼(Stopper)가 구비될 수 있다.
하지만, 종래기술에 따른 관성센서는 기계적 충격이 인가되면, 고강성/저감쇠의 재료로 형성된 질량체와 스토퍼가 직접 충돌하게 되고, 충돌에 따른 피크하중(Peak Load)이 매우 높으므로, 질량체를 지지하는 멤브레인의 파손되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 에칭으로 질량체를 형성할 때 이용한 포토레지스트를 충격흡수층으로 활용함으로써, 추가적인 공정 없이도 내충격성을 향상시킬 수 있는 관성센서 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서는 멤브레인, 상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체, 상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트 및 상기 질량체의 하면에 포토레지스트로 형성된 제1 충격흡수층을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 질량체와 상기 포스트를 덮도록 테두리가 상기 포스트의 하부에 결합되되, 상기 제1 충격흡수층과 이격되는 하부캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부캡은 상기 포스트에 제1 접합층으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부캡의 상면에는 두께방향으로 함몰된 제1 오목부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 오목부에는 상기 질량체 방향으로 돌출된 제1 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질량체의 측면과 상기 제1 충격흡수층의 측면은 일치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 포스트의 하면에 포토레지스트로 형성된 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서는 멤브레인, 상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체, 상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트 및 상기 멤브레인의 상면에 포토레지스트로 형성된 제2 충격흡수층을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 멤브레인를 덮도록 테두리가 상기 멤브레인의 상부에 결합되되, 상기 제2 충격흡수층과 이격되는 상부캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부캡은 상기 멤브레인에 제2 접합층으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부캡의 하면에는 두께방향으로 함몰된 제2 오목부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 오목부에는 상기 멤브레인 방향으로 돌출된 제2 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 제조방법은 (A) 베이스 기판을 준비하는 단계, (B) 상기 베이스 기판의 일면에 포토레지스트를 도포한 후, 중앙부분과 테두리가 잔존하도록 상기 포토레지스트를 선택적으로 패터닝하는 단계 및 (C) 상기 포토레지스트로부터 노출된 상기 베이스 기판을 소정깊이로 에칭하여, 상기 베이스 기판의 타면쪽에 멤브레인을 형성하고, 상기 멤브레인 중앙부분 하부에 질량체를 형성하며, 상기 멤브레인의 테두리 하부에 포스트를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 포토레지스트의 중앙부분은 제1 충격흡수층이 되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (C) 단계 이후에, 상기 질량체와 상기 포스트를 덮도록 상기 포스트의 하부에 하부캡의 테두리를 결합하는 단계를 더 포함하고, 상기 하부캡은 상기 제1 충격흡수층과 이격되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부캡을 상기 포스트에 제1 접합층으로 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부캡의 상면에는 두께방향으로 함몰된 제1 오목부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 오목부에는 상기 질량체 방향으로 돌출된 제1 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질량체의 측면과 상기 제1 충격흡수층의 측면은 일치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 포토레지스트의 테두리는 스페이서가 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 에칭으로 질량체를 형성할 때 이용한 포토레지스트를 충격흡수층으로 활용함으로써, 추가적인 공정 없이도 관성센서의 내충격성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 에칭으로 질량체를 형성할 때 이용한 포토레지스트를 충격흡수층으로 활용하므로, 질량체의 측면과 충격흡수층의 측면이 정확히 일치한다. 따라서, 공진모드의 커플링을 유발하는 비대칭성을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 충격흡수층으로 활용하는 포토레지스트의 두께를 설계변수로 산정함으로써, 공진주파수 매칭(Matching) 설계의 자유도를 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 단면도;
도 5 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 제조방법을 공정순서대로 도시한 단면도; 및
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 단면도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 제조방법을 공정순서대로 도시한 단면도; 및
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 단면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(100)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에 구비된 질량체(120), 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에 구비된 포스트(130) 및 질량체(120)의 하면에 포토레지스트(Photoresist)로 형성된 제1 충격흡수층(140)을 포함하는 구성이다.
상기 멤브레인(110)은 판상으로 형성되어 질량체(120)가 변위를 일으킬 수 있도록 탄성을 갖는다. 여기서, 멤브레인(110)의 경계는 정확히 구별되는 것은 아니지만, 도시된 바와 같이, 멤브레인(110)의 중앙부분(113)과 멤브레인(110)의 외곽을 따라 구비된 테두리(115)로 구획될 수 있다. 이때, 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에는 질량체(120)가 구비되고, 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에는 포스트(130)가 구비된다. 따라서, 멤브레인(110)의 중앙부분(113)은 질량체(120)의 움직임에 대응하는 변위가 발생하고, 멤브레인(110)의 테두리(115)는 포스트(130)에 의해서 지지된다. 한편, 멤브레인(110)의 중앙부분(113)과 테두리(115) 사이는 탄성변형되므로, 구동수단을 배치하여 질량체(120)를 진동시키거나 감지수단을 배치하여 질량체(120)의 변위를 측정할 수 있다. 다만, 구동수단과 감지수단은 반드시 멤브레인(110)의 중앙부분(113)과 테두리(115) 사이에 배치하여야 하는 것은 아니고, 일부가 멤브레인(110)의 중앙부분(113)이나 테두리(115)에 배치될 수 있음은 물론이다. 한편, 상술한 구동수단은 압전방식, 압저항방식 또는 정전용량방식 등을 이용하여 구현할 수 있고, 상술한 감지수단은 압전방식 또는 정전용량방식 등을 이용하여 구현할 수 있다.
상기 질량체(120)는 관성력이나 코리올리힘에 의해서 변위가 발생하는 것으로, 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에 구비된다. 또한, 상기 포스트(130)는 중공(中空)형으로 형성되어 멤브레인(110)을 지지함으로써 질량체(120)가 변위를 일으킬 수 있는 공간을 확보해주는 역할을 하는 것으로, 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에 구비된다. 여기서, 질량체(120)는 예를 들어 원기둥 형상으로 형성될 수 있고, 포스트(130)는 중심에 원기둥 형상의 공동(空洞)이 형성된 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 횡단면을 기준으로 볼 때, 질량체(120)는 원형으로 형성되고, 포스트(130)는 중앙에 원형의 개구가 구비된 사각형으로 형성되는 것이다. 다만, 질량체(120)와 포스트(130)의 형상은 이에 한정되는 것은 당업계에 공지된 모든 형상으로 질량체(120)와 포스트(130)를 형성할 수 있음은 물론이다.
상기 제1 충격흡수층(140)은 관성센서(100)에 기계적 충격이 인가될 때, 이러한 충격을 흡수하는 역할을 하는 것으로, 질량체(120)의 하면에 형성된다. 여기서, 제1 충격흡수층(140)은 에칭으로 질량체(120)를 형성할 때 이용한 포토레지스트를 그대로 활용하는 것이므로(도 7 내지 도 8 참조), 추가적인 공정없이 제1 충격흡수층(140)을 형성할 수 있다. 이때, 제1 충격흡수층(140)의 재질인 포토레지스트는 저강성/고감쇠의 재료이므로, 질량체(120)가 하부캡(150)이나 제1 스토퍼(155)에 충돌하더라도 피크하중(Peak Load)을 낮출 수 있고, 그에 따라 질량체(120)를 지지하는 멤브레인(110)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에칭으로 질량체(120)를 형성할 때 이용한 포토레지스트를 제1 충격흡수층(140)으로 활용하므로, 제1 충격흡수층(140)의 측면과 제1 충격흡수층(140)의 측면이 정확히 일치하고, 그에 따라 공진모드의 커플링을 유발하는 비대칭성을 방지할 수 있다. 게다가, 제1 충격흡수층(140)으로 활용하는 포토레지스트의 두께를 설계변수로 산정함으로써, 공진주파수 매칭(Matching) 설계의 자유도를 확보할 수 있다.
한편, 포스트(130)의 하부에는 질량체(120)를 보호하는 역할을 수행하는 하부캡(150, Bottom Cap)이 구비될 수 있다. 여기서, 하부캡(150)은 질량체(120)와 포스트(130)를 덮도록 테두리가 포스트(130)의 하부에 제1 접합층(151)으로 결합된다. 또한, 질량체(120)가 하측으로 변위를 일으킬 수 있는 공간을 확보하도록, 하부캡(150)은 제1 충격흡수층(140)과 이격된다. 한편, 하부캡(150)의 상면에는 두께방향으로 함몰된 제1 오목부(153)가 형성되어, 질량체(120)에 작용하는 공기의 감쇠력을 줄여 동특성(Dynamic Characteristic, 動特性)을 향상시킬 수 있다(도 2, 도 3 또는 도 4 참조). 추가적으로, 제1 오목부(153)에는 질량체(120) 방향으로 돌출된 제1 스토퍼(155)가 형성되어, 질량체(120)의 하측 변위를 제한할 수 있다(도 2 또는 도 4 참조). 다만, 하부캡(150)에는 제1 오목부(153)가 반드시 형성되어야 하는 것은 아니고, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 오목부(153)가 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우, 하부캡(150) 자체가 질량체(120)의 변위를 제한할 수 있다. 또한, 포스트(130)의 하면에는 스페이서(157)가 형성될 수 있다(도 1 또는 도 4 참조). 여기서, 스페이서(157)는 포토레지스트로 형성된 것으로, 제1 충격흡수층(140)과 유사하게 에칭으로 포스트(130)를 형성할 때 이용한 포토레지스트를 그대로 스페이서(157)로 활용할 수 있다(도 7 내지 도 8 참조).
한편, 상술한 제1 접합층(151), 제1 오목부(153) 또는 스페이서(157)의 두께를 조절함으로써, 질량체(120)와 하부캡(150) 사이의 간격이나 질량체(120)와 제1 스토퍼(155)의 간격을 조절할 수 있다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 제조방법을 공정순서대로 도시한 단면도이다.
도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(100)의 제조방법은 (A) 베이스 기판(160)을 준비하는 단계, (B) 베이스 기판(160)의 일면에 포토레지스트(170)를 도포한 후, 중앙부분(173)과 테두리(175)가 잔존하도록 포토레지스트(170)를 선택적으로 패터닝하는 단계 및 (C) 포토레지스트(170)로부터 노출된 베이스 기판(160)을 소정깊이로 에칭하여, 베이스 기판(160)의 타면쪽에 멤브레인(110)을 형성하고, 멤브레인(110) 중앙부분(113) 하부에 질량체(120)를 형성하며, 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에 포스트(130)를 형성하는 단계를 포함하는 구성이다. 또한, 잔존하는 포토레지스트(170)의 중앙부분(173)은 제1 충격흡수층(140)이 된다.
우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(160)을 준비하는 단계이다. 여기서, 베이스 기판(160)으로는 MEMS(Microelectromechanical Systems) 공정이 용이한 SOI(silicon-on-insulator) 기판 등의 실리콘 기판을 이용할 수 있다.
다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(160)의 일면에 포토레지스트(170)를 도포하는 단계이다. 여기서, 포토레지스트(170)는 드라이필름(Dry Film)이나 액상감광재 등을 이용할 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트(170)로 드라이필름을 이용하는 경우, 라미네이터(Laminator)로 베이스 기판(160)에 도포할 수 있고, 포토레지스트(170)로 액상감광재를 이용하는 경우, 스크린 코팅, 팁 코팅 또는 롤 코팅 등으로 베이스 기판(160)에 도포할 수 있다. 또한, 포토레지스트(170)를 도포한 후에는, 프리베이크(Prebake)공정을 수행할 수 있다.
다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(170)의 중앙부분(173)과 테두리(175)가 잔존하도록 포토레지스트(170)를 선택적으로 패터닝하는 단계이다. 포토레지스트(170)를 패터닝하는 과정을 더욱 구체적으로 살펴보면, 우선 포토레지스트(170)에 아트워크 필름(Artwork Film)을 배치한 후, 광을 조사하는 노광을 통해서 개구부(177)가 형성될 부분을 제외하고 경화시킨다. 구체적으로, 포토레지스트(170)가 포지티브형(Positive Type)인 경우, 포토레지스트(170) 중 개구부(177)가 형성될 부분에만 광을 조사하고, 포토레지스트(170)가 네가티브형(Negative Type)인 경우, 포토레지스트(170) 중 개구부(177)가 형성될 부분을 제외하고 광을 조사한다. 다음, 현상을 통해서 포토레지스트(170)를 개구부(177)가 형성되도록 패터닝하여 중앙부분(173)과 테두리(175)만 잔존시킨다.
다음, 도 8a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(170)로부터 노출된 베이스 기판(160)을 소정깊이로 에칭하여, 멤브레인(110), 질량체(120) 및 포스트(130)를 형성하는 단계이다. 전술한 단계에서 포토레지스트(170)를 중앙부분(173)과 테두리(175)가 잔존하도록 패터닝하였으므로, 본 단계에서는 포토레지스트(170)로부터 노출된 베이스 기판(160)을 선택적으로 에칭할 수 있다. 즉, 베이스 기판(160) 중 포토레지스트(170)의 중앙부분(173)에 대응하는 부분에 질량체(120)를 형성할 수 있고, 베이스 기판(160) 중 포토레지스트(170)의 테두리(175)에 대응하는 부분에 포스트(130)를 형성할 수 있다. 또한, 에칭은 베이스 기판(160)의 일면(포토레지스트(170)를 도포한 면)으로부터 타면 방향으로 소정깊이만 진행되므로, 베이스 기판(160)의 타면쪽에는 멤브레인(110)을 형성할 수 있다. 결국, 베이스 기판(160)을 선택적으로 에칭함으로써, 베이스 기판(160)의 타면쪽에 멤브레인(110)을 형성할 수 있고, 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에 질량체(120)를 형성할 수 있으며, 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에 포스트(130)를 형성할 수 있다.
한편, 에칭을 완료한 후, 종래기술의 경우 포토레지스트(170)를 제거하는 것이 일반적이지만, 본 실시예에서는 포토레지스트(170)의 중앙부분(173)을 제거하지 않고, 제1 충격흡수층(140)으로 활용할 수 있다(도 9 참조). 이때, 포토레지스트(170)의 중앙부분(173)과 질량체(120)는 서로 대응하고, 포토레지스트(170)의 중앙부분(173)은 제1 충격흡수층(140)이 되므로, 질량체(120)의 측면과 제1 충격흡수층(140)의 측면은 일치한다. 따라서, 공진모드의 커플링을 유발하는 비대칭성을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 포토레지스트(170)의 테두리(175) 역시 제거하지 않고, 스페이서(157)로 활용할 수 있다(도 9a 또는 도 9d 참조). 다만, 포토레지스트(170)의 테두리(175)는 반드시 제거하지 않아야 하는 것은 아니고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 제거할 수도 있음은 물론이다.
다음, 도 9a 내지 도 9d에 도시된 바와 같이, 질량체(120)와 포스트(130)를 덮도록 포스트(130)의 하부에 하부캡(150)의 테두리를 제1 접합층(151)으로 결합하는 단계이다. 이때, 질량체(120)가 하측으로 변위를 일으킬 수 있는 공간을 확보하기 위해서, 하부캡(150)은 제1 충격흡수층(140)과 이격된다. 또한, 질량체(120)에 작용하는 공기의 감쇠력을 줄여 동특성을 향상시키기 위해서, 하부캡(150)의 상면에는 두께방향으로 함몰된 제1 오목부(153)가 형성될 수 있다(도 9b, 도 9c 또는 도 9d 참조). 추가적으로, 제1 오목부(153)에는 질량체(120) 방향으로 돌출된 제1 스토퍼(155)가 형성되어, 질량체(120)의 하측 변위를 제한할 수 있다(도 9b 또는 도 9d 참조). 또한, 포스트(130)의 하면에는 스페이서(157)가 형성될 수 있다(도 9a 또는 도 9d 참조). 여기서, 스페이서(157)는 포토레지스트(170)의 테두리(175)로 형성된 것으로, 제1 충격흡수층(140)과 유사하게 에칭으로 포스트(130)를 형성할 때 이용한 포토레지스트(170)를 그대로 스페이서(157)로 활용할 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(200)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에 구비된 질량체(120), 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에 구비된 포스트(130) 및 멤브레인(110)의 상면에 포토레지스트로 형성된 제2 충격흡수층(180)을 포함하는 구성이다.
본 실시예에 따른 관성센서(200)를 전술한 실시예에 따른 관성센서(100)와 비교할 때, 멤브레인(110), 질량체(120) 및 포스트(130)를 포함하는 점에서 동일하지만, 제2 충격흡수층(180)과 상부캡(190)을 구비한 점에서 상이하다. 따라서, 본 실시예에서는 제2 충격흡수층(180)과 상부캡(190)을 중심으로 기술하도록 하고, 전술한 실시예와 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
본 실시예에 따른 제2 충격흡수층(180)은 관성센서(200)에 기계적 충격이 인가될 때, 이러한 충격을 흡수하는 역할을 하는 것으로, 멤브레인(110)의 상면에 형성된다. 여기서, 제2 충격흡수층(180)은 저강성/고감쇠 재료인 포토레지스트로 형성하므로, 멤브레인(110)이 상부캡(190)이나 제2 스토퍼(195)에 충돌하더라도 피크하중(Peak Load)을 낮출 수 있고, 그에 따라 멤브레인(110)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 멤브레인(110)의 상부에는 멤브레인(110)을 보호하는 역할을 수행하는 상부캡(190, Upper Cap)이 구비될 수 있다. 여기서, 상부캡(190)은 멤브레인(110)을 덮도록 테두리가 멤브레인(110)의 상부에 제2 접합층(191)으로 결합된다. 또한, 질량체(120)가 상측으로 변위를 일으킬 수 있는 공간을 확보하도록, 상부캡(190)은 제2 충격흡수층(180)과 이격된다. 한편, 상부캡(190)의 하면에는 두께방향으로 함몰된 제2 오목부(193)가 형성되어, 멤브레인(110)에 작용하는 공기의 감쇠력을 줄여 동특성을 향상시킬 수 있다. 추가적으로, 제2 오목부(193)에는 멤브레인(110) 방향으로 돌출된 제2 스토퍼(195)가 형성되어, 질량체(120)의 상측 변위를 제한할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 관성센서 및 그 제조방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 200: 관성센서 110: 멤브레인
113: 멤브레인의 중앙부분 115: 멤브레인의 테두리
120: 질량체 130: 포스트
140: 제1 충격흡수층 150: 하부캡
151: 제1 접합층 153: 제1 오목부
155: 제1 스토퍼 157: 스페이서
160: 베이스 기판 170: 포토레지스트
173: 포토레지스트의 중앙부분 175: 포토레지스트의 테두리
177: 포토레지스트의 개구부 180: 제2 충격흡수층
190: 상부캡 191: 제2 접합층
193: 제2 오목부 195: 제2 스토퍼
113: 멤브레인의 중앙부분 115: 멤브레인의 테두리
120: 질량체 130: 포스트
140: 제1 충격흡수층 150: 하부캡
151: 제1 접합층 153: 제1 오목부
155: 제1 스토퍼 157: 스페이서
160: 베이스 기판 170: 포토레지스트
173: 포토레지스트의 중앙부분 175: 포토레지스트의 테두리
177: 포토레지스트의 개구부 180: 제2 충격흡수층
190: 상부캡 191: 제2 접합층
193: 제2 오목부 195: 제2 스토퍼
Claims (19)
- 멤브레인;
상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체;
상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트; 및
상기 질량체의 하면에 포토레지스트로 형성된 제1 충격흡수층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 1에 있어서,
상기 질량체와 상기 포스트를 덮도록 테두리가 상기 포스트의 하부에 결합되되, 상기 제1 충격흡수층과 이격되는 하부캡;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 2에 있어서,
상기 하부캡은 상기 포스트에 제1 접합층으로 결합되는 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 2에 있어서,
상기 하부캡의 상면에는 두께방향으로 함몰된 제1 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 4에 있어서,
상기 제1 오목부에는 상기 질량체 방향으로 돌출된 제1 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 1에 있어서,
상기 질량체의 측면과 상기 제1 충격흡수층의 측면은 일치하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 1에 있어서,
상기 포스트의 하면에 포토레지스트로 형성된 스페이서;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 멤브레인;
상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체;
상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트; 및
상기 멤브레인의 상면에 포토레지스트로 형성된 제2 충격흡수층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 8에 있어서,
상기 멤브레인를 덮도록 테두리가 상기 멤브레인의 상부에 결합되되, 상기 제2 충격흡수층과 이격되는 상부캡;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 9에 있어서,
상기 상부캡은 상기 멤브레인에 제2 접합층으로 결합되는 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 9에 있어서,
상기 상부캡의 하면에는 두께방향으로 함몰된 제2 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 관성센서.
- 청구항 11에 있어서,
상기 제2 오목부에는 상기 멤브레인 방향으로 돌출된 제2 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 관성센서.
- (A) 베이스 기판을 준비하는 단계;
(B) 상기 베이스 기판의 일면에 포토레지스트를 도포한 후, 중앙부분과 테두리가 잔존하도록 상기 포토레지스트를 선택적으로 패터닝하는 단계; 및
(C) 상기 포토레지스트로부터 노출된 상기 베이스 기판을 소정깊이로 에칭하여, 상기 베이스 기판의 타면쪽에 멤브레인을 형성하고, 상기 멤브레인 중앙부분 하부에 질량체를 형성하며, 상기 멤브레인의 테두리 하부에 포스트를 형성하는 단계;
를 포함하고,
상기 포토레지스트의 중앙부분은 제1 충격흡수층이 되는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 (C) 단계 이후에,
상기 질량체와 상기 포스트를 덮도록 상기 포스트의 하부에 하부캡의 테두리를 결합하는 단계를 더 포함하고,
상기 하부캡은 상기 제1 충격흡수층과 이격되는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 하부캡을 상기 포스트에 제1 접합층으로 결합하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 하부캡의 상면에는 두께방향으로 함몰된 제1 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
- 청구항 16에 있어서,
상기 제1 오목부에는 상기 질량체 방향으로 돌출된 제1 스토퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 질량체의 측면과 상기 제1 충격흡수층의 측면은 일치하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 포토레지스트의 테두리는 스페이서가 되는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110110904A KR101321270B1 (ko) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | 관성센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110110904A KR101321270B1 (ko) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | 관성센서 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130067327A true KR20130067327A (ko) | 2013-06-24 |
| KR101321270B1 KR101321270B1 (ko) | 2013-11-04 |
Family
ID=48863182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110110904A KR101321270B1 (ko) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | 관성센서 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101321270B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101454124B1 (ko) * | 2013-08-29 | 2014-10-22 | 삼성전기주식회사 | 가속도 센서 |
| KR101454123B1 (ko) * | 2013-08-29 | 2014-10-22 | 삼성전기주식회사 | 가속도 센서 |
| US20150274510A1 (en) * | 2013-11-29 | 2015-10-01 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Cap module for micro electro mechanical system and micro electro mechanical system sensor having the same |
| KR20160126211A (ko) | 2015-04-23 | 2016-11-02 | 삼성전기주식회사 | 관성 센서 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104290927B (zh) * | 2014-09-12 | 2016-11-16 | 上海卫星工程研究所 | 一种卫星用单向冲击隔离装置 |
| US10239746B2 (en) | 2016-11-11 | 2019-03-26 | Analog Devices, Inc. | Vertical stopper for capping MEMS devices |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06160417A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-07 | Fujikura Ltd | 半導体加速度センサ |
| KR101062691B1 (ko) * | 2009-02-03 | 2011-09-06 | 한국과학기술원 | 포토레지스트 구조물을 갖는 미세 구조체 및 그 제조방법 |
| KR20110051875A (ko) * | 2009-11-11 | 2011-05-18 | 삼성전기주식회사 | 관성센서 패키지 및 관성센서 패키지의 제조 방법 |
| KR101119283B1 (ko) * | 2009-12-22 | 2012-06-05 | 삼성전기주식회사 | 관성 센서 및 그 제조 방법 |
-
2011
- 2011-10-28 KR KR1020110110904A patent/KR101321270B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101454124B1 (ko) * | 2013-08-29 | 2014-10-22 | 삼성전기주식회사 | 가속도 센서 |
| KR101454123B1 (ko) * | 2013-08-29 | 2014-10-22 | 삼성전기주식회사 | 가속도 센서 |
| US20150274510A1 (en) * | 2013-11-29 | 2015-10-01 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Cap module for micro electro mechanical system and micro electro mechanical system sensor having the same |
| KR20160126211A (ko) | 2015-04-23 | 2016-11-02 | 삼성전기주식회사 | 관성 센서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101321270B1 (ko) | 2013-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101321270B1 (ko) | 관성센서 | |
| KR101273700B1 (ko) | Ｍｅｍｓ 소자 | |
| KR100720605B1 (ko) | 회전방향으로 진동하는 관성체를 구비한 각속도 검출기 | |
| KR101105059B1 (ko) | 수직으로 집적화된 일렉트로닉스 및 웨이퍼 스케일 밀봉패키징을 갖는 ｘ―ｙ축 듀얼 매스 튜닝 포크자이로스코프를 제조 방법 | |
| KR101310564B1 (ko) | 관성센서 | |
| JP5450451B2 (ja) | 垂直方向に集積した電子回路およびウェハスケール密封包装を含むｘ−ｙ軸二重質量音叉ジャイロスコープ | |
| JP2010025898A (ja) | Ｍｅｍｓセンサ | |
| US9696158B2 (en) | Gyro sensor and composite sensor comprising gyro sensor | |
| KR101843185B1 (ko) | 관성센서 | |
| US8973438B2 (en) | Inertial sensor and method of manufacturing the same | |
| JP6575129B2 (ja) | 振動型角速度センサ | |
| JP6893179B2 (ja) | 直交同調ための傾斜電極を有するｍｅｍｓ慣性測定装置 | |
| US20120167685A1 (en) | In-plane capacitive mems accelerometer | |
| JP2010043929A (ja) | モーションセンサ | |
| KR20130067336A (ko) | 관성센서 | |
| KR20120121564A (ko) | 관성센서 | |
| KR20120105161A (ko) | 관성 센서 및 그 제조방법 | |
| KR101516069B1 (ko) | 관성센서 | |
| KR101310502B1 (ko) | 관성센서 | |
| KR20150090629A (ko) | 다기능 mems 센서 | |
| KR20130098059A (ko) | 관성센서 | |
| KR20120131788A (ko) | 관성센서 및 그 제조방법 | |
| CN106441260B (zh) | 硅上压电薄膜多支撑梁mems陀螺及其制备方法 | |
| KR20110051875A (ko) | 관성센서 패키지 및 관성센서 패키지의 제조 방법 | |
| KR101459797B1 (ko) | 회전형 자이로스코프 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |