KR20140133004A - 지자기 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대단말기에 설치되어 X,Y,Z축에 대한 자기장을 감지하는 지자기 센서에 관한 것이다.
본 발명은, Z축 자기센서; 상기 Z축 자기센서에 적층된 절연체; 그리고 상기 절연체 상면에 적층된 XY축 자기센서; 를 포함할 수 있다.

Description

지자기 센서{terrestrial magnetism sensor}

본 발명은 휴대단말기에 설치되어 X,Y,Z축에 대한 자기장을 감지하는 지자기 센서에 관한 것이다.

일반적으로, 지자기 센서는 주변의 지자계의 자속밀도에 반응하여 센서신호를 출력하는 것으로, 휴대 단말기에 설치되거나 전자 나침반, 항공기의 항법 시스템 등에서 위치 및 방향 검출을 위해 주로 사용된다.

이와 같은 지자기 센서는 통상적으로 칩 형태의 자기센서를 이용하여 제조하게 되며, 3축 지자기 센서의 경우 3개의 자기센서를 기판에 각각 실장하여 X,Y,Z축 중 해당하는 방향의 자기를 센싱하게 된다.

이와 같은 종래 지자기 센서는 각 부품간에 실장이 가능하도록 일정 간격을 유지해야 함으로, 전체 규격을 축소하는데 한계가 있다.

한편, 최근 휴대단말기에 설치되는 지자기센서 및 모션센서는 극소형화가 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 지자기센서 및 모션센서는 극소형화를 위해 센서 구동 IC를 극소형화하거나 센서 구동 IC에 자기센서를 내장(embedded)시킨 하이브리드 IC의 형태로 제조되고 있다.

그러나, 센서 구동 IC를 구성하기 위해서는 개발비용이 크게 요구될 뿐만 아니라 하이브리드 IC의 경우 센서 구동 IC에 대한 수율 저하 및 개발비용의 증가로 인해 제조단가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

인용문헌: 대한민국공개특허 제 2007-0093422호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 3축 방향에 대한 복수의 자기센서를 적층 구성함으로써, 실장 면적의 최소화를 통해 극소형화가 가능한 지자기센서를 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 효과적으로 달성하기 위해 본 발명은, Z축 자기센서; 상기 Z축 자기센서에 적층된 절연체; 그리고 상기 절연체 상면에 적층된 XY축 자기센서; 를 포함할 수 있다.

상기 절연체와 XY축 자기센서 사이에는 반강자성체가 배치될 수 있다.

또한 상기 절연체와 XY축 자기센서 사이에는 강자성체와 메탈패드가 적층 구성될 수 있으며, 상기 메탈패드는 전기 전도도가 우수한 구리소재로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 절연체와 XY축 자기센서 사이에는 반강자성체와 강자성체, 절연패드가 적층 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 지자기센서는 3축 방향에 대한 각각의 자기센서를 적층 구성함으로써, 실장 면적의 최소화를 통해 극소형화가 가능함에 따라 휴대단말기 등의 규격을 보다 슬림화된 상태로 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서를 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서의 다른 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서의 또 다른 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서의 또 다른 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서를 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서의 다른 예시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서의 또 다른 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서의 또 다른 예시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서(100)는 Z축에 대한 자기장의 크기를 감지하는 Z축 자기센서(10)와 Z축 자기센서(10)에 적층된 절연체(20)와 절연체(20)의 상부에 적층된 XY축 자기센서(30)를 포함한다.

Z축 자기센서(10)는 Z축 성분의 지구 자기장을 측정하는 것으로 원형, 사각형, 다각형 등 다양한 크기와 모양으로 구성될 수 있다.

Z축 자기센서(10)의 두께는 지자기센서(100)의 전체 설계 규격에 따라 달라질 수 있으며, 대략 수 nm에서 수십 nm이내의 두께 범위로 구성될 수 있다.

이러한 Z축 자기센서(10)에는 Z축 자기센서(10)와 동일한 형상으로 구성된 절연체(20)가 밀착된다. 절연체(20)의 두께 또한 Z축 자기센서(10)와 같이 설계사항에 따라 수 nm에서 수십 nm이내에서 선택적으로 제조될 수 있다.

또한 절연체(20)에는 X축과 Y축에 대한 자기장의 크기를 감지하는 XY축 자기센서(30)가 적층된다.

XY축 자기센서(30)는 페로마그넷(Ferromagnet)을 자성재료로 하는 강자성체이다.

이와 같이, 본 발명의 지자기센서(100)는 Z축 성분의 지구 자기장을 측정하는 Z축 자기센서(10)의 상부로 절연체(20)과 XY축 자기센서(30)가 순차적으로 적층되는 구조로 이루어져 있다.

이러한 본 발명의 지자기센서(100)는 X축과 Y축에 대한 자기장을 감지하는 AMR센서(이방성 자기저항 : Anisotropic Magneto－Resistive)의 Z축에 대한 자기장을 감지하는 Hall센서의 기본 구조를 적용하여 이루어진 것이다.

따라서, 본 발명의 지자기센서(100)는 수직으로 적층된 각 자기센서를 통해 3방향에 대한 자기장의 크기를 감지할 수 있게 됨으로써, 전체 규격을 컴팩트한 상태로 제조할 수 있게 된다.

한편, 도 2는 본 발명의 지자기센서의 다른 실시예를 도시한 것으로, 본 발명의 지자기센서(100)는 절연체(20)에 적층된 XY축 자기센서(30)가 안정된 설치상태를 유지할 수 있도록 반강자성체(40)를 더 포함할 수 있다.

반강자성체(40)는 XY축 자기센서(30)가 외부 자기장에 의해 영향을 받지 않도록 설치된 것으로, 절연체(20)과 XY축 자기센서(30) 사이에 배치될 수 있다.

즉, 반강자성체(40)는 Anti-ferromagnet가 소재로서 사용되며, XY축 자기센서(30)인 Ferromagnet와 자기장에 대하여 반대방향으로 회전하게 됨으로써 XY축 자기센서(30)의 유동을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

또한 도 3은 본 발명의 지자기센서의 또 다른 실시예를 도시한 것이다. 도 3에서는 절연체(20)와 XY축 자기센서(30)의 사이에 강자성체(50)와 메탈패드(60)가 순차적으로 적층 구성된 것을 나타낸 것이다.

즉, 강자성체(50)는 XY축 자기센서(30)와 같은 Ferromagnet을 소재로서 사용하고, 그 상부에 전도성이 우수한 구리소재의 메탈패드(60)를 적층시킴으로써, XY축에 대한 자기장 크기를 보다 효과적으로 감지할 수 있도록 한 것이다.

이렇게 강자성체(50)와 메탈패드(60)를 절연체 상부에 순차적으로 적층시킬 경우 XY축에 대한 자기장 감지 기능은 향상되면서 메탈패드(60)를 중심으로 강자성체(50)가 반강자성체와 같은 기능을 수행할 수 있게 된다.

또한 도 4는 본 발명의 지자기센서의 또 다른 실시예를 도시한 것으로, 절연체(20)와 XY축 자기센서(30) 사이에는 반강자성체(40)와 강자성체(50), 절연패드(70)가 적층 구성될 수 있다.

반강자성체(40)와 강자성체(50)는 절연체(20)의 상면에 서로 밀착된 상태로 배치되어 강자성체(50)의 유동을 반강자성체(40)를 통해 제한하게 된다.

또한 강자성체(50)의 상부에 절연패드(70)와 XY축 자기센서(30)가 배치될 경우 절연패드(70)에 의해 XY축 자기센서(30)와 강자성체(50)의 통전 기능이 불가능할 수 있으나, 절연패드(70)의 두께를 통전 기능이 가능한 정도로 얇게 구성하게 되면, 절연패드(70)를 구성하더라도 동일한 기능을 기대할 수 있게 된다.

이때, 도 3 및 도 4에서는 XY축 자기센서(30)와 강자성체(50)를 직접 밀착시키지 않고 있음을 알 수 있는데, 이는 XY축 자기센서(30)와 강자성체(50)가 모두 페라이트의 소재로 구성되면서 동일한 전극을 갖는 소재로 제조됨에 따라, 이들이 서로 밀착될 경우 자석의 동일한 극성을 맞대어 놓은 것과 같은 결과를 가질 수 있어 이들 사이에 통전 기능이 가능한 소재를 추가적으로 더 구성해야 하는 것이다.

따라서, 본 발명의 지자기센서(100)는 Z축과 XY축에 대한 자기장을 감지할 수 있도록 다수의 소재를 적층시켜 구성하더라도 각 소재의 두께가 수 nm에서 수십nm 정도임으로 매우 컴팩트한 상태로 제조할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 지자기센서에 대해 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 아니하며 당업자라면 그 응용과 변형이 가능함은 물론이다.

10: Z축 자기센서 20: 절연체
30: XY축 자기센서 40: 반강자성체
50: 강자성체 60: 메탈패드
70: 절연패드 100: 지자기센서

Claims (5)

1. Z축 자기센서;
   상기 Z축 자기센서에 적층된 절연체; 그리고
   상기 절연체 상면에 적층된 XY축 자기센서; 를 포함하는 지자기센서.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 절연체와 XY축 자기센서 사이에는 반강자성체가 배치된 지자기센서.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 절연체와 XY축 자기센서 사이에는 강자성체와 메탈패드가 적층 구성된 지자기센서.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 메탈패드는 전기 전도도가 우수한 구리소재로 구성된 지자기센서.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 절연체와 XY축 자기센서 사이에는 반강자성체와 강자성체, 절연패드가 적층 구성된 지자기센서.
   
   
   
   
   

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