KR20130077393A - 관성센서 및 그 제조방법 - Google Patents

관성센서 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130077393A
KR20130077393A KR1020110146075A KR20110146075A KR20130077393A KR 20130077393 A KR20130077393 A KR 20130077393A KR 1020110146075 A KR1020110146075 A KR 1020110146075A KR 20110146075 A KR20110146075 A KR 20110146075A KR 20130077393 A KR20130077393 A KR 20130077393A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pad
electrode
piezoelectric body
inertial sensor
electrically connected
Prior art date
Application number
KR1020110146075A
Other languages
English (en)
Inventor
임승모
강윤성
이성준
김상진
이정원
이교열
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020110146075A priority Critical patent/KR20130077393A/ko
Priority to US13/468,441 priority patent/US20130169113A1/en
Publication of KR20130077393A publication Critical patent/KR20130077393A/ko
Priority to US14/610,919 priority patent/US20150135497A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/03—Assembling devices that include piezoelectric or electrostrictive parts
    • 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
    • G01P15/0802—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • 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
    • G01P15/09—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 by piezoelectric pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/04—Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning
    • H10N30/045—Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning by polarising
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/101—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical and mechanical input and output, e.g. having combined actuator and sensor parts
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/308—Membrane type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

본 발명은 관성센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 관성센서(100)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)에 형성된 압전체(130), 압전체(130)에 형성된 전극(140), 전극(140)과 전기적으로 연결된 제1 패드(150), 집적회로(170, Intergrated Circuit)와 전기적으로 연결된 제2 패드(160) 및 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 전기적으로 연결하는 연결부재(180)를 포함하는 구성이다.

Description

관성센서 및 그 제조방법{Inertial Sensor and Method of Manufacturing The Same}
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 뉴턴의 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.
한편, 종래기술에 따른 관성센서는 한국공개특허공보 제10-2011-0072229호에 개시된 바와 같이, 질량체를 구동시키기 위해서 멤브레인(다이어프램)의 상부에 압전체가 구비된다. 여기서, 압전체는 전압을 인가하는 폴링(Poling)을 통해서 압전특성을 높일 수 있다. 하지만, 폴링시 상대적으로 고전압이 인가되므로, 관성센서에 집적회로(Intergrated Circuit, IC)를 연결한 후에 폴링을 진행하면, 폴링시 인가되는 고전압으로 인하여 집적회로의 내부 소자가 파괴되는 문제점이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 일반적으로 압전체를 폴링한 후 관성센서에 집적회로를 연결한다. 하지만, 관성센서에 와이어 본딩(Wire Bonding)을 통해서 집적회로를 연결하면, 와이어 본딩으로 인한 고열이 압전체에 가해지고, 그에 따라, 압전체에 압전열화현상이 발생하면서 폴링이 해제되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 집적회로와 전기적으로 연결된 패드 이외에 압전체를 폴링하기 위한 패드를 별도로 구비함으로써, 집적회로를 연결한 후에 압전체를 폴링하더라도, 집적회로의 내부 소자가 폴링시 인가되는 고전압으로 인하여 파괴되는 것을 방지할 수 있는 관성센서 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서는 멤브레인, 상기 멤브레인에 형성된 압전체, 상기 압전체에 형성된 전극, 상기 전극과 전기적으로 연결된 제1 패드, 집적회로와 전기적으로 연결된 제2 패드 및 상기 제1 패드와 상기 제2 패드를 전기적으로 연결하는 연결부재를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1 패드에 전압이 인가되어 상기 압전체가 폴링되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 패드는 와이어 본딩(Wire Bonding)을 통해서 상기 집적회로와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전극은, 상기 압전체의 일면에 형성된 제1 전극 및 상기 압전체의 타면에 형성된 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 패드는 상기 압전체의 일면에 형성되고, 상기 제1 패드는 제1 배선을 통해서 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 압전체를 관통하는 비아를 통해서 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결부재는 도전성 페이스트인 것을 특징으로 한다.
또한, 제2 배선을 통해서 상기 제2 패드와 전기적으로 연결된 제3 패드를 더 포함하고, 상기 연결부재는 상기 제1 패드와 상기 제3 패드를 전기적으로 연결하는 도전성 페이스트인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전체를 상기 압전체의 중심을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역과 상기 내측 환상 영역을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역으로 구획할 때, 상기 제1 전극은, 상기 내측 환상 영역에 N개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 구동전극 및 상기 외측 환상 영역에 M개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 감지전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전체를 상기 압전체의 중심을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역과 상기 내측 환상 영역을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역으로 구획할 때, 상기 제1 전극은, 상기 내측 환상 영역에 N개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 감지전극 및 상기 외측 환상 영역에 M개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 구동전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체 및 상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 제조방법은 (A) 멤브레인, 상기 멤브레인에 형성된 압전체, 상기 압전체에 형성된 전극, 상기 전극과 전기적으로 연결된 제1 패드 및 제2 패드를 포함하는 기본부재를 준비하는 단계, (B) 상기 제2 패드를 집적회로와 전기적으로 연결한 후, 상기 제1 패드에 전압을 인가하여 상기 압전체를 폴링하는 단계 및 (C) 상기 제1 패드와 상기 제2 패드를 연결부재로 전기적으로 연결하는 단계를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 (B) 단계에서, 와이어 본딩(Wire Bonding)을 통해서 상기 제2 패드를 상기 집적회로와 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 전극은, 상기 압전체의 일면에 형성된 제1 전극 및 상기 압전체의 타면에 형성된 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 제1 패드는 상기 압전체의 일면에 형성되고, 상기 제1 패드는 제1 배선을 통해서 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 압전체를 관통하는 비아를 통해서 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (C) 단계에서, 상기 연결부재는 도전성 페이스트인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 기본부재는, 제2 배선을 통해서 상기 제2 패드와 전극적으로 연결된 제3 패드를 더 포함하고, 상기 (C) 단계에서, 상기 연결부재는 상기 제1 패드와 상기 제3 패드를 전기적으로 연결하는 도전성 페이스트인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전체를 상기 압전체의 중심을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역과 상기 내측 환상 영역을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역으로 구획할 때, 상기 제1 전극은, 상기 내측 환상 영역에 N개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 구동전극 및 상기 외측 환상 영역에 M개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 감지전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전체를 상기 압전체의 중심을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역과 상기 내측 환상 영역을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역으로 구획할 때, 상기 제1 전극은, 상기 내측 환상 영역에 N개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 감지전극 및 상기 외측 환상 영역에 M개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 구동전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (A) 단계에서, 상기 기본부재는, 상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체 및 상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트를 더 포함하는 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, 집적회로와 전기적으로 연결된 패드 이외에 압전체를 폴링하기 위한 패드를 별도로 구비함으로써, 집적회로를 연결한 후에 압전체를 폴링하더라도, 집적회로의 내부 소자가 폴링시 인가되는 고전압으로 인하여 파괴되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 집적회로를 관성센서에 와이어 본딩을 통해서 연결한 후, 압전체를 폴링하므로, 와이어 본딩으로 인한 고열로 압전체에 압전열화현상이 발생하면서 폴링이 해제되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 사시도;
도 2는 도 1에 도시된 관성센서의 단면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 변형예를 도시한 사시도;
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 사시도;
도 5는 도 4에 도시된 관성센서의 단면도;
도 6 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 제조방법을 공정순서대로 도시한 평면도 및 단면도;
도 10은 압전체를 폴링하는 과정을 설명하기 위한 도면; 및
도 11 내지 도 14는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 제조방법을 공정순서대로 도시한 평면도이다.
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 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 관성센서의 단면도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(100)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)에 형성된 압전체(130), 압전체(130)에 형성된 전극(140), 전극(140)과 전기적으로 연결된 제1 패드(150), 집적회로(170, Intergrated Circuit)와 전기적으로 연결된 제2 패드(160) 및 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 전기적으로 연결하는 연결부재(180)를 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(125)가 구비될 수 있다. 따라서, 멤브레인(110)의 테두리(115)는 포스트(125)의 지지를 받아 고정되고, 고정된 멤브레인(110)의 테두리(115)를 기준으로 멤브레인(110)의 중앙부분(113)에는 질량체(120)의 움직임에 대응하는 변위가 발생한다.
더욱 구체적으로 질량체(120)와 포스트(125)를 살펴보면, 질량체(120)는 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에 구비되어 관성력이나 코리올리힘에 의해서 변위가 발생하는 것이다. 또한, 포스트(125)는 중공(中空)형으로 형성되어 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부를 지지함으로써 질량체(120)가 변위를 일으킬 수 있는 공간을 확보해주는 역할을 하는 것이다. 여기서, 질량체(120)는 예를 들어 원기둥 형상으로 형성될 수 있고, 포스트(125)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(125)는 중앙에 원형의 개구가 구비된 사각형으로 형성되는 것이다. 다만, 질량체(120)와 포스트(125)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 당업계에 공지된 모든 형상으로 질량체(120)와 포스트(125)를 형성할 수 있음은 물론이다.
한편, 상술한 멤브레인(110), 질량체(120) 및 포스트(125)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정이 용이한 SOI(Silicon On Insulator) 기판을 선택적으로 식각하여 형성할 수 있다. 따라서, 질량체(120)와 멤브레인(110) 사이와 포스트(125)와 멤브레인(110) 사이에는 SOI 기판의 실리콘 산화막(117, SiO2)이 잔존할 수 있다. 다만, 멤브레인(110), 질량체(120) 및 포스트(125)는 반드시 SOI 기판을 식각하여 형성하여야 하는 것은 아니고, 실리콘 기판 등을 식각하여 형성할 수도 있다.
상기 압전체(130) 및 상기 전극(140)은 질량체(120)를 구동시키거나 질량체(120)의 변위를 감지하는 역할을 한다. 여기서, 압전체(130)는 멤브레인(110)에 PZT(Lead zirconate titanate), 티탄산 바륨(BaTiO3), 티탄산연(PbTiO3), 니오브산리튬(LiNbO3) 또는 수정(SiO2) 등을 이용하여 형성된다. 또한, 전극(140)은 압전체(130)의 일면에 형성된 제1 전극(143)과 압전체(130)의 타면에 형성된 제2 전극(145)을 포함한다. 구체적으로, 제1 전극(143)과 제2 전극(145)을 통해서 압전체(130)에 전압이 인가되면, 압전체(130)가 팽창 및 축소되는 역압전효과가 발생하고, 이러한 역압전효과를 이용하여, 멤브레인(110)의 하부에 구비된 질량체(120)를 구동시킬 수 있다. 반대로, 압전체(130)에 응력이 가해지면, 제1 전극(143)과 제2 전극(145)에 전위차가 발생하는 압전효과가 발생하고, 이러한 압전효과를 이용하여, 멤브레인(110)의 하부에 구비된 질량체(120)의 변위를 감지할 수 있다.
이러한 압전체(130)의 역압전효과와 압전효과를 이용하기 위해서, 압전체(130)의 일면에는 제1 전극(143)은 복수개로 패터닝되어 형성될 수 있고, 압전체(130)의 하면에는 제2 전극(145)이 공통전극으로 형성된다. 여기서, 제2 전극(145)과 멤브레인(110)을 절연시키기 위해서, 제2 전극(145)과 멤브레인(110) 사이에는 실리콘 산화막 등의 절연층(119)이 형성될 수 있다. 복수개로 패터닝되어 형성된 제1 전극(143)을 더욱 구체적으로 살펴보면, 제1 전극(143)은 도 1에 도시된 바와 같이 8개로 패터닝될 수 있고, 8개의 제1 전극(143)은 압전효과를 이용하는 감지전극(143b)과 역압전효과를 이용하는 구동전극(143a)으로 구성될 수 있다. 이때, 제1 전극(143)을 구성하는 구동전극(143a)과 감지전극(143b)은 각각 원호(圓弧) 형상으로 형성된다. 예를 들어, 압전체(130)를 압전체(130)의 중심(C)을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역(133)과 내측 환상 영역(133)을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역(135)으로 구획할 때, 내측 환상 영역(133)에는 N개(N은 자연수, 도면상 4개)로 분할된 원호 형상으로 구동전극(143a)이 패터닝되고, 외측 환상 영역(135)에는 M개(M은 자연수, 도면상 4개)로 분할된 원호 형상으로 감지전극(143b)이 패터닝될 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 변형예를 도시한 사시도로, 도 3에 도시된 바와 같이, 구동전극(143a)과 감지전극(143b)의 위치는 서로 변경될 수 있다. 예를 들어, 압전체(130)를 압전체(130)의 중심(C)을 둘러싸는 내측 환상 영역(133)과 내측 환상 영역(133)을 둘러싸는 외측 환상 영역(135)으로 구획할 때, 내측 환상 영역(133)에는 N개(N은 자연수, 도면상 4개)로 분할된 원호 형상으로 감지전극(143b)이 패터닝되고, 외측 환상 영역(135)에는 M개(M은 자연수, 도면상 4개)로 분할된 원호 형상으로 구동전극(143a)이 패터닝될 수 있다.
다만, 제1 전극(143)을 패터닝한 개수나 구동전극(143a)과 감지전극(143b)의 위치는 상술한 구성에 한정되지 않고, 다양하게 변형될 수 있다. 특히, 도면상 제2 전극(145)은 패터닝되지 않고 공통전극으로 형성되었지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니고, 제2 전극(145)은 제1 전극(143)에 대응하도록 패터닝될 수도 있다. 또한, 관성센서(100)를 가속도 센서로 활용하는 경우, 질량체(120)를 구동시킬 필요가 없으므로, 구동전극(143a)을 생략할 수 있다.
상기 제1 패드(150)는 압전체(130)를 폴링할 때 전압을 인가받는 역할을 수행하는 것으로, 전극(140)에 전기적으로 연결된다. 여기서, 제1 패드(150)는 압전체(130)의 일면에 형성되어, 제1 배선(155)을 통해서 제1 전극(143)과 전기적으로 연결될 수 있고, 일부 제1 패드(150a)는 압전체(130)를 관통하는 비아(Via)를 통해서 제2 전극(145)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제1 패드(150)는 제1 전극(143)과 제2 전극(145)에 대응하는 개수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제1 전극(143)이 8개로 패터닝되고, 제2 전극(145)이 하나의 공통전극으로 형성된 경우, 제1 패드(150)는 총 9개가 형성된다. 이와 같이, 제1 패드(150)는 제1 전극(143) 및 제2 전극(145)과 전기적으로 연결되므로, 제1 패드(150)에 전압이 인가되면, 제1 전극(143)과 제2 전극(145)을 통해서 압전체(130)에 전압이 인가되고, 그에 따라 압전체(130)는 폴링된다. 다만, 압전체(130)를 폴링할 때, 제1 패드(150)는 집적회로(170)와 전기적으로 연결된 제2 패드(160)와 전기적으로 연결되지 않는다. 따라서, 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링하더라도, 상기 전압이 제2 패드(160)를 통해서 집적회로(170)에 인가되지 않으므로, 집적회로(170)의 내부 소자가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2 패드(160)는 관성센서(100)를 집적회로(170)에 전기적으로 연결시키는 역할을 수행하는 것으로, 압전체(130)에 형성된다. 여기서, 제2 패드(160)는 최종적으로 제1 패드(150)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 제2 패드(160)는 제1 패드(150)에 대응하는 개수로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 패드(150)는 총 9개가 형성되므로, 제2 패드(160) 역시 9개가 형성될 수 있다. 또한, 제2 패드(160)는 연결부재(180)를 통해서 제1 패드(150)에 전기적으로 연결되므로, 제1 패드(150)에 인접하게 배치되도록 압전체(130)의 일면에 형성하는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 제2 패드(160)는 예를 들어 와이어(165)를 이용하는 와이어 본딩(Wire Bonding)으로 집적회로(170)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 상술한 와이어 본딩은 압전체(130)를 폴링하기 전에 진행되므로, 와이어 본딩으로 인한 고열로 압전체(130)에 압전열화현상이 발생하면서 폴링이 해제되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 패드(160)와 전기적으로 연결되는 집적회로(170)는 특별히 한정되는 것은 아니지만, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 반도체일 수 있다. 또한, 집적회로(170)의 위치는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 포스트(125)의 하측에 구비된 하부캡(175)에 부착될 수 있다.
상기 연결부재(180)는 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 여기서, 연결부재(180)는 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링한 후 형성되어, 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 전기적으로 연결한다. 따라서, 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링할 때는 연결부재(180)가 형성되지 않아, 제1 패드(150)와 제2 패드(160)가 전기적으로 연결되지 않은 상태이다. 결국, 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링하더라도, 상기 전압이 제2 패드(160)를 통해서 집적회로(170)에 인가되지 않으므로, 집적회로(170)의 내부 소자가 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 연결부재(180)는 도전성 페이스트(Conductive Paste)일 수 있다. 이러한 도전성 페이스트로는 실버 페이스트(Silver Paste) 등을 이용할 수 있다. 또한, 연결부재(180)는 압전체(130)를 폴링한 후 형성되므로, 고열로 인하여 압전체(130)에 압전열화현상이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 별도의 가열이 불필요한 상온 경화용 도전성 페이스트를 이용할 수 있다. 다만, 연결부재(180)로 도전성 페이스트를 이용하는 것은 예시적인 것으로, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 전기적으로 연결할 수 있다면, 어떠한 구성이라도 연결부재(180)로 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 연결부재(180)로 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 전기적으로 연결하면, 압전체(130)→제1 전극(143) 또는 제2 전극(145)→제1 배선(155) 또는 비아→제1 패드(150)→연결부재(180)→제2 패드(160)→와이어(165)→집적회로(170) 순으로 전기적으로 연결된다. 따라서, 집적회로(170)는 와이어(165)→제2 패드(160)→연결부재(180)→제1 패드(150)→제1 배선(155) 또는 비아를 통해서 제1 전극(143) 또는 제2 전극(145)에 전기적으로 연결되어, 질량체(120)를 구동시키거나 질량체(120)의 변위를 감지할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 관성센서의 단면도이다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(200)는 전술한 실시예에 따른 관성센서(100)와 비교할 때, 제3 패드(190)와 제2 배선(195) 등을 더 포함한다. 따라서, 본 실시예에서는 전술한 실시예와 중복되는 내용은 생략하도록 하고, 제3 패드(190)와 제2 배선(195)을 중심으로 설명하기로 한다.
상기 제3 패드(190)는 최종적으로 제1 패드(150)에 연결부재(180)를 통해서 전기적으로 연결된다. 따라서, 제3 패드(190)는 제2 패드(160)로부터 제2 배선(195)을 통해서 연장되어 제1 패드(150)에 인접하도록 형성될 수 있다. 결국, 본 실시예에 따른 관성센서(200)는 연결부재(180)로 제1 패드(150)와 제3 패드(190)를 전기적으로 연결하면, 압전체(130)→제1 전극(143) 또는 제2 전극(145)→제1 배선(155) 또는 비아→제1 패드(150)→연결부재(180)→제3 패드(190)→제2 배선(195)→제2 패드(160)→와이어(165)→집적회로(170) 순으로 전기적으로 연결된다. 따라서, 집적회로(170)는 와이어(165)→제2 패드(160)→제2 배선(195)→제3 패드(190)→연결부재(180)→제1 패드(150)→제1 배선(155) 또는 비아를 통해서 제1 전극(143) 또는 제2 전극(145)에 전기적으로 연결되어, 질량체(120)를 구동시키거나 질량체(120)의 변위를 감지할 수 있다. 다만, 모든 제1 패드(150)가 반드시 제3 패드(190)와 연결부재(180)를 통해서 전기적으로 연결되어야 하는 것은 아니고, 예를 들어, 제2 전극(145)과 전기적으로 연결된 제1 패드(150a)는 제3 패드(190)를 생략하고, 제2 패드(160)와 직접 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에 따른 관성센서(100)와 비교할 때, 본 실시예에 따른 관성센서(200)는 제2 패드(160)로부터 제2 배선(195)을 통해서 연장된 제3 패드(190)가 추가로 형성되어, 제1 패드(150)와 제2 패드(160) 사이의 거리가 멀어지고, 제1 패드(150)와 전극(140) 사이의 거리가 가까워져 제1 배선(155)의 길이가 상대적으로 짧아진다.
또한, 본 실시예에 따른 관성센서(200)는 전술한 실시예에 따른 관성센서(100)와 유사하게, 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링한 후, 연결부재(180)로 제1 패드(150)와 제3 패드(190)를 전기적으로 연결한다. 따라서, 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링할 때는 연결부재(180)가 형성되지 않아, 제1 패드(150)와 제3 패드(190)가 전기적으로 연결되지 않은 상태이다. 결국, 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링하더라도, 상기 전압이 제3 패드(190), 제2 배선(195) 및 제2 패드(160)를 통해서 집적회로(170)에 인가되지 않으므로, 집적회로(170)의 내부 소자가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관성센서의 제조방법을 공정순서대로 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(100)는 (A) 멤브레인(110), 멤브레인(110)에 형성된 압전체(130), 압전체(130)에 형성된 전극(140), 전극(140)과 전기적으로 연결된 제1 패드(150) 및 제2 패드(160)를 포함하는 기본부재(300)를 준비하는 단계, (B) 제2 패드(160)를 집적회로(170)와 전기적으로 연결한 후, 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링하는 단계 및 (C) 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 연결부재(180)로 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 구성이다.
우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 기본부재(300)를 준비하는 단계이다. 여기서, 기본부재(300)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)에 형성된 압전체(130), 압전체(130)에 형성된 전극(140), 전극(140)과 전기적으로 연결된 제1 패드(150) 및 제2 패드(160)를 포함하는 것으로, 연결부재(180)를 제외한 관성센서(100)의 기본적인 구성을 포함한다. 이때, 기본부재(300)는 멤브레인(110)의 중앙부분(113) 하부에 구비된 질량체(120)와 멤브레인(110)의 테두리(115) 하부에 구비된 포스트(125)를 더 포함할 수 있다. 또한, 포스트(125)의 하측에 구비된 하부캡(175)에는 집적회로(170)가 부착될 수 있다.
더욱 구체적으로, 기본부재(300)의 전극(140)은 압전체(130)의 일면에 형성된 제1 전극(143)과 압전체(130)의 타면에 형성된 제2 전극(145)을 포함할 수 있다. 또한, 압전체(130)의 역압전효과와 압전효과를 영역별로 이용하기 위해서 제1 전극(143)은 복수개로 패터닝되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 압전효과를 이용하는 감지전극(143b)과 역압전효과를 이용하는 구동전극(143a)으로 구성될 수 있다. 이때, 제1 전극(143)을 구성하는 구동전극(143a)과 감지전극(143b)은 각각 원호(圓弧) 형상으로 형성된다. 구체적으로, 압전체(130)를 압전체(130)의 중심(C)을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역(133)과 내측 환상 영역(133)을 둘러싸는 외측 환상 영역(135)으로 구획할 때, 내측 환상 영역(133)에는 N개(N은 자연수, 도면상 4개)로 분할된 원호 형상으로 구동전극(143a)이 패터닝되고, 외측 환상 영역(135)에는 M개(M은 자연수, 도면상 4개)로 분할된 원호 형상으로 감지전극(143b)이 패터닝될 수 있다.
또한, 구동전극(143a)과 감지전극(143b)의 위치는 서로 변경될 수 있다(도 3 참조). 예를 들어, 압전체(130)를 압전체(130)의 중심(C)을 둘러싸는 내측 환상 영역(133)과 내측 환상 영역(133)을 둘러싸는 외측 환상 영역(135)으로 구획할 때, 내측 환상 영역(133)에는 N개(N은 자연수, 도면상 4개)로 분할된 원호 형상으로 감지전극(143b)이 패터닝되고, 외측 환상 영역(135)에는 M개(M은 자연수, 도면상 4개)로 분할된 원호 형상으로 구동전극(143a)이 패터닝될 수 있다.
한편, 기본부재(300)의 제1 패드(150)는 전극(140)에 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 제1 패드(150)는 압전체(130)의 일면에 형성되어, 제1 배선(155)을 통해서 제1 전극(143)과 전기적으로 연결될 수 있고, 일부 제1 패드(150a)는 압전체(130)를 관통하는 비아를 통해서 제2 전극(145)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다음, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 패드(160)를 집적회로(170)와 전기적으로 연결한 후, 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링하는 단계이다. 여기서, 제2 패드(160)는 예를 들어 와이어(165)를 이용한 와이어 본딩으로 집적회로(170)와 전기적으로 연결된다(도 7 참조). 와이어 본딩으로 제2 패드(160)와 집적회로(170)를 전기적으로 연결한 후, 제1 패드(150)에 전압을 인가하면, 제1 배선(155), 제1 전극(143)과 제2 전극(145)을 통해서 압전체(130)에 전압이 인가되어 폴링이 진행된다(도 8 참조).
한편, 도 10은 압전체를 폴링하는 과정을 설명하기 위한 도면으로, 도 10을 참조하여 압전체(130)를 폴링과정을 상세히 살펴보도록 한다. 폴링전 압전체(130)의 그레인(210, Grain) 내에는 서로 다른 방향의 다이폴(215, Dipole)을 가진 도메인(213, Domain)들이 존재한다. 이러한 압전체(130)에 전압이 인가되면 전기장(E)이 발생하게 되고, 상기 전기장(E)에 의해서 인접한 도메인(213)들의 다이폴(215) 방향이 점점 일치하게 된다. 또한, 인접한 그레인(210)들의 다이폴(215) 방향 역시 일치되거나 유사하게 된다.
한편, 상술한 와이어 본딩은 고열을 수반하므로, 압전체(130)에 압전열화현상이 발생할 수 있는 위험이 존재한다. 하지만, 본 실시예에서는 와이어 본딩을 진행한 후(도 7 참조), 압전체(130)를 폴링한다(도 8 참조). 따라서, 와이어 본딩으로 인한 고열로 압전체(130)에 압전열화현상이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 압전체(130)를 폴링할 때, 전압이 인가되는 제1 패드(150)와 집적회로(170)와 전기적으로 연결된 제2 패드(160)는 전기적으로 연결되지 않은 상태이다. 따라서, 제1 패드(150)에 전압을 인가하더라도, 상기 전압이 제2 패드(160)를 통해서 집적회로(170)에 인가되지 않으므로, 집적회로(170)의 내부 소자가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 연결부재(180)로 전기적으로 연결하는 단계이다. 여기서, 연결부재(180)는 실버 페이스트(Silver Paste) 등의 도전성 페이스트(Conductive Paste)일 수 있다. 또한, 연결부재(180)는 압전체(130)를 폴링한 후 형성되므로, 고열로 인하여 압전체(130)에 압전열화현상이 발생하는 것을 방지하기 위해서, 별도의 가열이 불필요한 상온 경화용 도전성 페이스트를 이용할 수 있다. 이와 같이, 연결부재(180)를 형성하여, 제1 패드(150)와 제2 패드(160)를 전기적으로 연결하면, 최종적으로 집적회로(170)는 제1 전극(143) 또는 제2 전극(145)에 전기적으로 연결되어, 질량체(120)를 구동시키거나 질량체(120)의 변위를 감지할 수 있다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 관성센서의 제조방법을 공정순서대로 도시한 평면도이다.
도 11 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 관성센서(200)는 전술한 실시예에 따른 관성센서(100)와 비교할 때, 제3 패드(190)와 제2 배선(195) 등을 더 포함한다. 따라서, 따라서, 본 실시예에서는 전술한 실시예와 중복되는 내용은 생략하도록 하고, 제3 패드(190)와 제2 배선(195)을 중심으로 설명하기로 한다.
우선, 도 11에 도시된 바와 같이, 기본부재(400)를 준비하는 단계이다. 여기서, 기본부재(400)는 멤브레인(110), 멤브레인(110)에 형성된 압전체(130), 압전체(130)에 형성된 전극(140), 전극(140)과 전기적으로 연결된 제1 패드(150), 제2 패드(160) 및 제2 배선(195)을 통해서 제2 패드(160)와 전기적으로 연결된 제3 패드(190)를 포함하는 것으로, 연결부재(180)를 제외한 관성센서(200)의 기본적인 구성을 포함한다. 이때, 제3 패드(190)는 제1 패드(150)에 대응하도록 형성되지만, 반드시 제1 패드(150)에 대응하는 개수로 형성해야 하는 것은 아니고, 예를 들어, 제2 전극(145)과 전기적으로 연결된 제1 패드(150a)에 대응하는 제3 패드(190)는 생략될 수 있다.
본 실시예에 따른 기본부재(400)는 전술한 실시예에 따른 기본부재(300)와 비교할 때, 제2 패드(160)로부터 제2 배선(195)을 통해서 연장된 제3 패드(190)가 추가되면서, 제1 패드(150)와 제2 패드(160) 사이의 거리가 멀어지고, 제1 패드(150)와 전극(140)의 거리가 가까워진다.
다음, 도 12 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 패드(160)를 집적회로(170)와 전기적으로 연결한 후(도 12 참조), 제1 패드(150)에 전압을 인가하여 압전체(130)를 폴링하는 단계이다(도 13 참조). 이와 같이, 와이어 본딩을 진행한 후, 압전체(130)를 폴링하므로, 압전체(130)가 와이어 본딩으로 인한 고열로 압전체(130)에 압전열화현상이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 압전체(130)를 폴링할 때, 전압이 인가되는 제1 패드(150)는 집적회로(170)와 전기적으로 연결된 제3 패드(190)와 전기적으로 연결되지 않은 상태이다. 따라서, 제1 패드(150)에 전압을 인가하더라도, 상기 전압이 제3 패드(190) 및 제2 패드(160)를 통해서 집적회로(170)에 인가되지 않으므로, 집적회로(170)의 내부 소자가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
다음, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 패드(150)와 제3 패드(190)를 연결부재(180)로 전기적으로 연결하는 단계이다. 다만, 제2 전극(145)과 전기적으로 연결된 제1 패드(150a)는 대응하는 제3 패드(190)가 생략되었으므로, 제1 패드(150a)와 제2 패드(160)를 연결부재(180)로 전기적으로 연결한다. 여기서, 연결부재(180)는 도전성 페이스트(Conductive Paste)일 수 있다. 이와 같이, 연결부재(180)를 형성하여, 제1 패드(150)를 제3 패드(190) 또는 제2 패드(160)와 전기적으로 연결하면, 최종적으로 집적회로(170)는 제1 전극(143) 또는 제2 전극(145)에 전기적으로 연결되어, 질량체(120)를 구동시키거나 질량체(120)의 변위를 감지할 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
117: 실리콘 산화막 119: 절연층
120: 질량체 125: 포스트
130: 압전체 133: 내측 환상 영역
135: 외측 환상 영역 140: 전극
143: 제1 전극 143a: 구동전극
143b: 감지전극 145: 제2 전극
150: 제1 패드 155: 제1 배선
160: 제2 패드 165: 와이어
170: 집적회로 175: 하부캡
180: 연결부재 190: 제3 패드
195: 제2 배선 210: 그레인
213: 도메인 215: 다이폴
300, 400: 기본부재 C: 압전체의 중심

Claims (19)

  1. 멤브레인;
    상기 멤브레인에 형성된 압전체;
    상기 압전체에 형성된 전극;
    상기 전극과 전기적으로 연결된 제1 패드;
    집적회로와 전기적으로 연결된 제2 패드; 및
    상기 제1 패드와 상기 제2 패드를 전기적으로 연결하는 연결부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 패드에 전압이 인가되어 상기 압전체가 폴링되는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 패드는 와이어 본딩(Wire Bonding)을 통해서 상기 집적회로와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 관성센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 압전체의 일면에 형성된 제1 전극; 및
    상기 압전체의 타면에 형성된 제2 전극;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 패드는 상기 압전체의 일면에 형성되고,
    상기 제1 패드는 제1 배선을 통해서 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 압전체를 관통하는 비아를 통해서 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부재는 도전성 페이스트인 것을 특징으로 하는 관성센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제2 배선을 통해서 상기 제2 패드와 전기적으로 연결된 제3 패드;
    를 더 포함하고,
    상기 연결부재는 상기 제1 패드와 상기 제3 패드를 전기적으로 연결하는 도전성 페이스트인 것을 특징으로 하는 관성센서.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 압전체를 상기 압전체의 중심을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역과 상기 내측 환상 영역을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역으로 구획할 때,
    상기 제1 전극은,
    상기 내측 환상 영역에 N개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 구동전극; 및
    상기 외측 환상 영역에 M개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 감지전극;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 압전체를 상기 압전체의 중심을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역과 상기 내측 환상 영역을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역으로 구획할 때,
    상기 제1 전극은,
    상기 내측 환상 영역에 N개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 감지전극; 및
    상기 외측 환상 영역에 M개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 구동전극;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체; 및
    상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서.
  11. (A) 멤브레인, 상기 멤브레인에 형성된 압전체, 상기 압전체에 형성된 전극, 상기 전극과 전기적으로 연결된 제1 패드 및 제2 패드를 포함하는 기본부재를 준비하는 단계;
    (B) 상기 제2 패드를 집적회로와 전기적으로 연결한 후, 상기 제1 패드에 전압을 인가하여 상기 압전체를 폴링하는 단계; 및
    (C) 상기 제1 패드와 상기 제2 패드를 연결부재로 전기적으로 연결하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 (B) 단계에서,
    와이어 본딩(Wire Bonding)을 통해서 상기 제2 패드를 상기 집적회로와 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 (A) 단계에서,
    상기 전극은,
    상기 압전체의 일면에 형성된 제1 전극; 및
    상기 압전체의 타면에 형성된 제2 전극;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 (A) 단계에서,
    상기 제1 패드는 상기 압전체의 일면에 형성되고,
    상기 제1 패드는 제1 배선을 통해서 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 압전체를 관통하는 비아를 통해서 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 (C) 단계에서,
    상기 연결부재는 도전성 페이스트인 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 (A) 단계에서,
    상기 기본부재는,
    제2 배선을 통해서 상기 제2 패드와 전극적으로 연결된 제3 패드를 더 포함하고,
    상기 (C) 단계에서,
    상기 연결부재는 상기 제1 패드와 상기 제3 패드를 전기적으로 연결하는 도전성 페이스트인 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 압전체를 상기 압전체의 중심을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역과 상기 내측 환상 영역을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역으로 구획할 때,
    상기 제1 전극은,
    상기 내측 환상 영역에 N개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 구동전극; 및
    상기 외측 환상 영역에 M개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 감지전극;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 압전체를 상기 압전체의 중심을 둘러싸는 내측 환상(環狀) 영역과 상기 내측 환상 영역을 둘러싸는 외측 환상(環狀) 영역으로 구획할 때,
    상기 제1 전극은,
    상기 내측 환상 영역에 N개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 감지전극; 및
    상기 외측 환상 영역에 M개로 분할된 원호(圓弧) 형상으로 패터닝된 구동전극;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 (A) 단계에서,
    상기 기본부재는,
    상기 멤브레인의 중앙부분 하부에 구비된 질량체; 및
    상기 멤브레인의 테두리 하부에 구비된 포스트;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관성센서의 제조방법.
KR1020110146075A 2011-12-29 2011-12-29 관성센서 및 그 제조방법 KR20130077393A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110146075A KR20130077393A (ko) 2011-12-29 2011-12-29 관성센서 및 그 제조방법
US13/468,441 US20130169113A1 (en) 2011-12-29 2012-05-10 Inertial sensor and method of manufacturing the same
US14/610,919 US20150135497A1 (en) 2011-12-29 2015-01-30 Inertial sensor and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110146075A KR20130077393A (ko) 2011-12-29 2011-12-29 관성센서 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130077393A true KR20130077393A (ko) 2013-07-09

Family

ID=48694276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110146075A KR20130077393A (ko) 2011-12-29 2011-12-29 관성센서 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US20130169113A1 (ko)
KR (1) KR20130077393A (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150162523A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric device
US9970831B2 (en) 2014-02-10 2018-05-15 Texas Instruments Incorporated Piezoelectric thin-film sensor
US10353503B2 (en) * 2015-10-29 2019-07-16 Texas Instruments Incorporated Integrated force sensing element

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3578921A (en) * 1970-01-26 1971-05-18 Sonotone Corp Miniature multiple-diaphragm acoustic mechanoelectric transducer device
US4267731A (en) * 1980-02-11 1981-05-19 Sperry Corporation Force balanced vibratory rate sensor
JPH0715485B2 (ja) * 1987-05-21 1995-02-22 日産自動車株式会社 圧電型力学量センサ
US20020130589A1 (en) * 2001-01-29 2002-09-19 Hiroshi Hamada Piezoelectric vibrator, piezoelectric vibration apparatus for using the same and manufacturing method therefor
JP2003227845A (ja) * 2002-02-04 2003-08-15 Star Micronics Co Ltd 圧電型加速度センサ
US20040027033A1 (en) * 2002-08-08 2004-02-12 Schiller Peter J. Solid-state acceleration sensor device and method
JP2006048302A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Sony Corp 圧電複合装置、その製造方法、その取扱方法、その制御方法、入出力装置及び電子機器
US20120133042A1 (en) * 2009-05-21 2012-05-31 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Mounting structure of chip and module using the same
KR101295670B1 (ko) * 2009-12-11 2013-08-14 한국전자통신연구원 압전 발전기

Also Published As

Publication number Publication date
US20150135497A1 (en) 2015-05-21
US20130169113A1 (en) 2013-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI813633B (zh) 壓電微加工超音波傳感器裝置
US20090302716A1 (en) Piezoelectric device
US9121864B2 (en) Inertial sensor
JP6702658B2 (ja) トランスデューサ、及び測定装置
WO2014209953A1 (en) Apparatus and method for shielding and biasing in mems devices encapsulated by active circuitry
KR20160088111A (ko) 복합 센서와 이를 구비하는 패키지 및 그 제조 방법
KR20130077393A (ko) 관성센서 및 그 제조방법
JP6572892B2 (ja) ジャイロセンサおよび電子機器
KR101255962B1 (ko) 관성센서 및 그 제조방법
KR20130067419A (ko) 관성센서 및 이를 이용한 가속도 측정방법
JP2007333618A (ja) 加速度センサ
US20150344292A1 (en) Micro electro mechanical systems component and method of manufacturing the same
US8850888B2 (en) Inertial sensor
JP4736420B2 (ja) 微小電気機械デバイス
CN116488609B (zh) 微机电系统谐振器
US20130168141A1 (en) Substrate with through-electrode and method for producing same
KR101255942B1 (ko) 관성센서 및 그 제조방법
KR101506788B1 (ko) Ｍｅｍｓ 소자 및 그 제조방법
WO2016075942A1 (ja) 力学量センサ
CN116625341A (zh) 微电子机械系统陀螺仪
US20140174179A1 (en) Inertial sensor and method of manufacturing the same
JP2023076043A (ja) 電子デバイス
KR20130116457A (ko) 관성센서 및 이를 이용한 각속도 측정방법
JP2014173871A (ja) 圧電素子
JP2016200520A (ja) 角速度センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application