KR20140110779A - 자가 정렬 특징부를 갖는 압력 변환기 기판 - Google Patents

자가 정렬 특징부를 갖는 압력 변환기 기판 Download PDF

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Abstract

실시예에서, 장치는 제1 기판을 포함한다. 제1 기판은 제1 다이어프램을 수용하기 위한 제1면을 가질 수 있다. 제1 기판은 또한 제2면을 가질 수 있다. 제2면은 제2 기판과 관련된 제2 다이어프램을 수용하는 크기로 된 다각형 오목부를 포함할 수 있다. 제1 기판과 제1 다이어프램은 제1 조립체에 포함될 수 있고 제2 기판과 제2 다이어프램은 제2 조립체에 포함될 수 있다. 제1 조립체와 제2 조립체는 제2 다이어프램의 적어도 일부가 스택의 다각형 오목부 내에 끼워지도록 위치 결정되는 스택에 포함될 수 있다.

Description

자가 정렬 특징부를 갖는 압력 변환기 기판{PRESSURE TRANSDUCER SUBSTRATE WITH SELF ALIGNMENT FEATURE}
본 발명은 자가 정렬 특징부를 갖는 압력 변환기 기판에 관한 것이다.
압력 변환기는 기판과 다이어프램을 포함할 수 있다. 다이어프램은 기판에 부착될 수 있다. 다이어프램은 예컨대 다이어프램에 인가된 압력의 변화에 응답하여 다이어프램의 이동을 감지하는 데에 사용되는 센서의 부품일 수 있는 요소(예컨대, 캐패시터의 플레이트)를 포함할 수 있다.
압력 변환기에 의해 사용되는 다이어프램의 형태는 압력 변환기를 제조하는 것과 관련된 비용에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 원형(둥근) 다이어프램을 이용하는 압력 변환기는 다각형(예컨대, 사각형) 다이어프램을 이용하는 압력 변환기보다 제조 비용이 더 고가일 수 있다.
비용 차이에 기여할 수 있는 인자는 다이어프램의 형태와 관련될 수 있다. 예컨대, 원형 다이어프램의 이용은 다이어프램을 기판에 부착시킬 때에 다이어프램을 기판으로 주의깊게 배향시키는 것을 포함할 수 있는 정확한 프레싱을 수반할 수 있다. 다른 한편으로 사각형 다이어프램은 알루미나 시트로부터 용이하게 다이싱될 수 있고 기판에 용이하게 부착되는데, 이는 압력 변환기가 원형 다이어프램을 이용했을 때보다 제조 비용이 덜 비싼 사각형 다이어프램을 이용하는 압력 변환기를 제조할 수 있다.
명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 명세서에 설명되는 하나 이상의 실시예를 예시하고, 이들 실시예를 설명과 함께 설명한다. 도면에서:
도 1은 기판과 함께 사용될 수 있는 다이어프램의 예시적인 실시예를 예시하고;
도 2는 기판의 제1면의 예시적인 실시예를 예시하며;
도 3은 기판의 제2면의 예시적인 실시예를 예시하고;
도 4는 기판의 제2면의 다른 예시적인 실시예를 예시하며;
도 5는 조립체가 다이어프램과 기판을 포함하는 복수 개의 조립체의 예시적인 스택을 예시하고;
도 6은 제1 기판과 제1 격막을 다이어프램을 갖는 제1 조립체와, 제2 기판과 제2 다이어프램을 갖는 제2 조립체를 포함하는 스택을 생성하도록 사용될 수 있는 예시적인 단계들의 흐름도를 예시한다.
이하의 상세한 설명은 첨부 도면을 참조한다. 여러 도면에서 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소들을 가리킬 수 있다. 또한, 아래의 상세한 설명은 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 다이어프램(110)의 예시적인 실시예를 도시한다. 다이어프램(110)은 압력 변환기[예컨대, 자동차 압력 변환기(APT; automotive pressure transduce)]와 같은 변환기의 부품일 수 있다. 다이어프램(110)은 세라믹 재료(예컨대, 세라믹 분말)로 제조될 수 있지만, 예컨대 유리 또는 결정질 재료와 같이 다이어프램(110)을 실시하기에 적절할 수 있는 다른 재료가 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 다이어프램은 다각형으로서 형성될 수 있다. 예컨대, 다이어프램(110)은 직사각형으로서 형성될 수 있지만, 예컨대 8각형 또는 정사각형과 같이 다른 다각형 형태가 사용될 수 있다. 다이어프램(110)은 다이어프램(110)의 이동을 감지하도록 사용될 수 있는 센서의 부품이 될 수 있는 요소(120)를 포함할 수 있다.
요소(120)는 예컨대 전자 모듈 조립체(EMA; electronic module assembly)를 포함할 수 있다. EMA는 예컨대 전극 패턴 및/또는 전기 구성요소를 포함할 수 있다. 실시예에서, 요소(120)는 예컨대 금을 이용하여 다이어프램(110) 상에 인쇄될 수 있다.
요소(120)는 신호(예컨대, 전자 신호)를 요소(120)로 및/또는 요소로부터 전송하도록 사용될 수 있는 하나 이상의 전극(예컨대, 금 도선)을 포함할 수 있다. 예컨대, 요소(120)는 플레이트를 포함할 수 있다. 플레이트는 다이어프램(110)에 접합되는 기판 상에 대응하는 플레이트를 포함할 수 있는 용량성 감지 요소의 부품일 수 있다. 요소(120)는 요소(120)에 포함되는 플레이트에 연결되는 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다.
도 2는 기판(210)의 제1면의 예시적인 실시예(200)를 도시한다. 제1면은 내부에 다이어프램(110)을 수용할 수 있는 다이어프램 면으로서 지칭될 수 있다.
기판(210)은 압력 변환기 등의 변환기의 부품일 수 있다. 기판(210)은 세라믹 재료로 제조될 수 있지만, 예컨대 유리, 결정질 재료, 또는 다른 적절한 재료와 같이 기판(210)을 실시하기에 적절할 수 있는 다른 재료가 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 기판(210)은 원형으로 형성될 수 있다. 제1면은 돌출부(220)와, 하나 이상의 홀(240a-c)을 포함할 수 있다. 돌출부(220)는 다각형(예컨대, 사각형)으로서 형성될 수 있고 기판(210)의 표면으로부터 상승될 수 있다. 돌출부(220)는 이 돌출부(220)에서 기판(210)에 접합될 수 있는 다이어프램(110)을 위한 플랫폼을 제공할 수 있다. 돌출부(220)는 다이어프램(110) 상에 수용될 수 있는 요소(120)에 하나 이상의 전기 연결부를 수용하도록 사용될 수 있는 하나 이상의 홀(240a-c)을 포함할 수 있다. 전기 연결부는 요소(120)와 관련될 수 있는 하나 이상의 전극으로 홀(240a-c)을 통해 공급될 수 있는 예컨대 하나 이상의 전기 전도성 와이어(도시 생략)를 이용하여 제조될 수 있다.
도 3은 기판(210)의 제2면의 예시적인 실시예(300)를 도시한다. 제2면은 기판(210)의 제1면에 대향하는 기판(210)의 면일 수 있다. 제2면은 EMA를 포함할 수 있는 다이어프램(110)을 [상이한 기판(210)으로부터] 수용할 수 있는 EMA 면으로서 지칭될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2면은 릿지(330)에 의해 둘러싸일 수 있는 오목부(340)를 포함할 수 있다. 릿지(330)는 슬롯형일 수 있다. 슬롯형 릿지(330)는 예컨대 기판(210)을 포함할 수 있는 조립체들을 적층하는 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 슬롯형 릿지(330)는 예컨대 조립체들의 스택에서 [기판(210)을 포함하는] 조립체들의 배향을 강제할 수 있다. 또한, 슬롯형 릿지(330)는 예컨대 다이어프램(110)과 기판(210)을 포함하는 조립체가 적층될 때에 다이어프램(110)의 손상[예컨대, 치핑(chipping)]을 방지할 수 있다.
오목부(340)의 형태는 하나 이상의 기준에 의해 정해질 수 있다. 예컨대, 오목부(340)의 형태는 릿지(330)의 형태, 다른 기판(210)에 사용되는 다이어프램(110)의 형태, 기판(210)과 관련되는(기판에 부착되는) EMA의 형태, 다른 기판(210)과 관련되는 EMA의 형태, 및/또는 다른 기준에 의해 정해질 수 있다. 오목부(340)는 예컨대 조립체가 도 3에 예시된 기판(210)을 포함하는 조립체와 적층될 때에 상이한 기판(210)을 포함하는 조립체를 수용하도록 형성될 수 있다. 기판(210)과 다이어프램(110)을 포함하는 조립체들의 적층은 아래에서 더 논의될 것이다.
릿지(330)의 높이 및/또는 오목부(340)의 깊이가 또한 하나 이상의 기준에 의해 정해질 수 있다. 예컨대, 오목부(340)의 깊이는 릿지(330)의 높이, 다이어프램(110)의 두께, 다른 기판(210)과 관련된 돌출부(220)의 높이, EMA의 두께 및/또는 높이, 및/또는 다른 기준의 몇몇 조합에 의해 정해질 수 있다.
도 4는 지지 영역(420)을 포함하는 기판(210)의 제2면의 다른 예시적인 실시예(400)를 도시한다. 도 4를 참조하면, 지지 영역(420)은 오목부(340)에 포함될 수 있다. 지지 영역(420)은 원형(예컨대, 링으로서 형성됨)일 수 있지만 다른 실시예에서 지지 영역(420)은 상이하게 형성될 수 있다. 지지 영역(420)은 오목부(340)의 표면으로부터 상승될 수 있다. 오목부(340)의 표면으로부터 측정되는 지지 영역(420)의 높이는 오목부(340)의 표면으로부터 측정된 릿지(350)의 높이보다 작을 수 있다.
예컨대, 오목부(340)로부터 측정될 때에 릿지(330)의 높이는 1.55 밀리미터(mm)일 수 있고 지지 영역(420)의 높이는 오목부(340)로부터 측정될 때에 0.5 mm일 수 있다. 아래에서 추가 설명되는 바와 같이, 지지 영역(420)은 예컨대 다이어프램(110)이 다른 기판(210)에 접합될 때에 다른 기판(210)과 관련될 수 있는 다이어프램(110)을 위한 지지부를 제공할 수 있다.
도 5는 기판(210a-b)과 다이어프램(110a-b)을 각각 포함하는 복수 개의 조립체(510a-b)의 스택(500)의 예를 도시한다. 조립체(510a-b)는 다이어프램(110a-b)을 각각의 기판(210a-b)에 접합하기 전에 스택(500)에서 적층될 수 있다. 스택(500)은 다이어프램(110a-b)을 각각의 기판(210a-b)에 접합하도록 가열된 환경(예컨대, 가마, 노)에 배치될 수 있다.
예컨대, 도 5를 참조하면, 다이어프램(110a)과 기판(210a)이 조립체(510a)를 형성하고 다이어프램(110b)과 기판(210b)이 조립체(510b)를 형성하며 기판(210a-b)이 도 4에 예시된 바와 같이 제2면을 갖는다고 가정한다. 또한, 예컨대 밀봉용 유리를 이용하여 가열된 환경에서 다이어프램(110a)이 기판(210a)에 접합되고 다이어프램(110b)이 기판(210b)에 접합된다고 가정한다.
조립체(510a-b)는 다이어프램(110a-b)을 기판(210a-b)에 각각 접합하기 전에 스택(500)을 형성하도록 도 5에 예시된 바와 같이 적층될 수 있다. 구체적으로, 조립체(510b)의 다이어프램(110b) 및/또는 돌출부(220b)는 기판(210a)과 관련된 오목부(340)에 끼워지도록 위치 결정될 수 있고, 다이어프램(110b)은 기판(210a)과 관련된 오목부(340)에 포함될 수 있는 지지 영역(420a)과 접촉할 수 있다. 스택(500)이 형성된 후에, 스택은 밀봉용 유리를 이용하여 다이어프램(110a-b)을 기판(210a-b)에 각각 접합시키도록 사용될 수 있는 가열된 환경에 배치될 수 있다.
도 5는 2개의 조립체(510a-b)을 포함하는 예시적인 스택(500)을 예시하고 있지만, 스택(500)은 하나 이상의 추가 조립체(510)를 포함할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 예컨대, 추가 조립체(510)가 조립체(510a)의 상단에 및/또는 조립체(510b)의 아래에 적층될 수 있다. 추가 조립체(510)가 조립체(510a) 상에 적층되면, 추가 조립체(510)는 기판(210a) 및/또는 돌출부(220a)를 수용하는 크기가 될 수 있는 오목부(340)를 포함할 수 있다. 추가 조립체(510)가 조립체(510b) 아래에 적층되면, 추가 조립체(510)는 기판(210b)과 관련되는 오목부(340) 및/또는 지지 영역(420b)을 수용하는 크기가 될 수 있는 기판(210) 및/또는 돌출부(220)를 포함할 수 있다. 조립체(510)의 기판(210)은 기판(210b)과 관련된 오목부(340) 및/또는 지지 영역(420b)과 접촉할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 힘(530a) 및/또는 힘(530b)이 예컨대 가열된 환경에서 적층된 조립체(510a-b)에 인가될 수 있다. 힘(530a-b)은 가열된 환경에서 다이어프램(110a-b)을 그 각각의 기판(210a-b)에 접합하는 것을 보조하도록 인가될 수 있다.
예컨대, 조립체(510a-b)는 도 5에 예시된 바와 같이 적층될 수 있고 적층된 조립체(510a-b)는 고정구에 배치될 수 있는데, 고정구는 기판(210b)의 제2면과 접촉할 수 있는 고정식 정지부와, 다이어프램(110a)과 접촉할 수 있는 조절 가능한 정지부를 포함할 수 있다. 조절 가능한 정지부는 다이어프램(110a-b)이 가열된 환경에서 그 각각의 기판(210a-b)에 접합되는 동안에 힘(530a)을 제공하도록 조절될 수 있다.
도 6은 제1 기판과 제1 격막을 다이어프램을 갖는 제1 조립체와, 제2 기판과 제2 다이어프램을 갖는 제2 조립체를 포함하는 스택을 생성하도록 사용될 수 있는 예시적인 단계들의 흐름도를 예시한다. 제1 및 제2 기판은 원형으로 형성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 블록(610)에서, 제1 조립체의 제1 기판은 제1 다이어프램을 수용하도록 위치 결정될 수 있다. 제1 기판은 제1면과 제1면을 포함할 수 있다. 제2면은 오목부를 포함할 수 있다. 오목부는 다각형 형태일 수 있다.
블록(612)에서, 제1 조립체의 제1 다이어프램은 제1 기판 상에 위치 결정될 수 있다. 제1 다이어프램은 제1 기판의 제1면 상에 위치 결정될 수 있다. 제1 기판의 제1면은 돌출부를 포함할 수 있고 제1 기판은 돌출부에 끼워지도록 위치 결정될 수 있다.
블록(614)에서, 제2 기판은 제1 다이어프램의 적어도 일부가 제2 기판의 제2면 상의 오목부 내에 끼워지도록 위치 결정되는 곳에 위치 결정될 수 있다. 이는 제2 기판의 제2면 상의 오목부 내에 끼워지도록 위치 결정되는 완전한 제1 다이어프램을 포함할 수 있다는 점을 유념해야 한다. 더욱이, 제1 기판이 돌출부[예컨대, 돌출부(220) 등]를 포함하고 제1 다이어프램이 돌출부 상에 위치 결정되면, 돌출부의 적어도 일부가 제2 기판의 제2면 상의 오목부에 끼워질 수 있다. 더욱이, 제2 기판의 제2면 상의 오목부가 지지 영역[예컨대, 지지 영역(420) 등]을 포함하면, 제1 다이어프램은 제1 다이어프램의 적어도 일부가 지지 영역의 적어도 일부와 접촉하도록 제2 기판의 제2면 상의 오목부 내에 위치 결정될 수 있다.
블록(616)에서, 제2 다이어프램은 제2 기판 상에 위치 결정된다. 제2 다이어프램은 제2 기판의 제1면 상에 위치 결정될 수 있다. 제2 기판이 제1면 상에 돌출부를 포함하면, 다이어프램은 돌출부 상에 위치 결정될 수 있다.
예컨대, 도 5 및 도 6을 참조하면, 스택(500)은 다음과 같이 생성될 수 있다. 기판(210b)은 돌출부(220b) 상에 다이어프램(110b)을 수용하도록 위치 결정될 수 있다. 다이어프램(110b)은 조립체(510b)를 형성하도록 돌출부(220b) 상에 위치 결정될 수 있다. 구체적으로, 다이어프램(110b)은 홀(240a-c)(도 2)이 다이어프램(110b)에 포함될 수 있는 전극과 정렬할 수 있도록 돌출부(220b) 상에 위치 결정될 수 있다. 전극은 다이어프램(110b)에 포함될 수 있는 요소(120; 도 1)에 전기 연결을 제공할 수 있다.
기판(210a)은 다이어프램(110b) 및/또는 돌출부(220b)의 적어도 일부가 기판(210a)의 제2면에 포함될 수 있는 오목부(340) 내에 끼워질 수 있도록 조립체(510b) 상에 위치 결정될 수 있다. 오목부(340)는 다이어프램(110b)의 적어도 일부와 접촉할 수 있는 지지 영역(420a)을 포함할 수 있다.
다이어프램(110a)은 조립체(510a)를 형성하도록 돌출부(220a) 상에 위치 결정될 수 있다. 힘(530a) 및/또는 힘(530b)은 예컨대 적층된 조립체(510a-b)가 가열된 환경에 존재하는 동안에, 적층된 조립체(510a-b)에 인가될 수 있다. 구체적으로, 적층된 조립체(510a-b)가 가열된 환경에 존재하는 동안에, 힘(510a)은 다이어프램(110a)에 인가될 수 있고 및/또는 힘(530b)은 기판(220b)에 인가될 수 있다.
실시예들의 전술한 설명은 예시 및 설명을 제공하도록 의도되지만, 총망라되거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하도록 의도되지 않는다. 상기 교시의 관점에서 수정 및 변경이 가능하고 본 발명의 실시로부터 얻어질 수 있다. 예컨대, 일련의 단계들이 도 6과 관련하여 전술되었지만, 단계들의 순서는 다른 실시에서 수정될 수 있다. 또한, 독립적인 단계들이 병행하여 수행될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 요소, 단계 또는 명령은 명시적으로 설명되지 않는다면 본 발명에 중요하거나 본질적인 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 하나 이상의 아이템을 포함하도록 의도된다. 단 하나의 아이템이 의도되는 경우, "하나" 또는 유사한 언어가 사용된다. 또한, "기초로 하는"이라는 문구는 명시적으로 달리 언급되지 않는다면 "적어도 부분적으로 기초로 하는"을 의미하도록 의도된다.
본 발명은 위에서 개시된 특정한 실시예로 제한되지 않고, 본 발명이 아래의 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 임의의 그리고 모든 특정한 실시예 및 균등물을 포함하는 것이 의도된다.

Claims (13)

  1. 제1 다이어프램을 수용하기 위한 제1면과, 제2면을 구비하는 제1 원형 기판을 포함하고, 상기 제2면은 제2 원형 기판과 관련된 제2 다이어프램을 수용하는 크기로 된 다각형 오목부를 포함하는 것인 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1 다이어프램을 더 포함하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 다이어프램은 다각형인 것인 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 원형 기판은 다각형 오목부에 포함되는 지지 영역을 더 포함하고, 지지 영역은 제1 원형 기판을 포함하는 제1 조립체와, 제2 다이어프램과 제2 원형 기판을 포함하는 제2 조립체가 적층될 때에 제2 다이어프램을 위한 지지부를 제공하는 것인 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 지지 영역은 링으로서 형성되는 것인 장치.
  6. 제1항에 있어서, 제1면 상에 돌출부를 더 포함하고, 상기 돌출부는 제1 다이어프램을 위한 플랫폼을 제공하는 것인 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 돌출부는 다각형인 것인 장치.
  8. 제6항에 있어서, 제1 다이어프램을 더 포함하고, 상기 제1 다이어프램은 돌출부에 접합되는 것인 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 다이어프램은 밀봉용 유리를 이용하여 돌출부에 접합되는 것인 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 기판은 압력 변환기에 포함되는 것인 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 압력 변환기는 자동차 압력 변환기(APT; automotive pressure transducer)인 것인 장치.
  12. 스택으로서,
    제1 원형 기판과 제1 다이어프램을 갖는 제1 조립체; 및
    제2 원형 기판과 제2 다이어프램을 갖는 제2 조립체
    를 포함하고, 상기 제1 다이어프램은 제1 기판의 제1면 상에 위치 결정되며, 제1 원형 기판은 제2면을 포함하고, 제2면은 다각형 오목부를 포함하며, 상기 제2 원형 기판은 제1면과 제2면을 갖고, 제2 다이어프램은 제2 원형 기판의 제1면 상에 위치 결정되는 것인 스택.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 다이어프램의 적어도 일부는 스택의 다각형 오목부 내에 끼워지도록 위치 결정되는 것인 스택.
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