KR20150101059A - 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법은, 압력 센서 모듈의 구성부분이 많이 줄어들게 되어 제조가 간단하게 되어 제조비용이 저렴하게 되는 것은 물론이고 하부 PCB의 센서모듈베이스에의 고정작업이 에폭시의 주입만으로 간단하게 이루어지므로 작업이 간편하게 되어 신속하게 이루어지므로 작업효율이 높아지게 되고 마찬가지로 하부 PCB의 센서부와 센서모듈베이스의 센서소자가 동일평면상에 배치되므로 본딩작업이 간편하게 되어 역시 작업효율이 향상되게 되며 연결부가 세로가 높게 형성된 구조를 가지므로 제조가 간편하면서 하부의 연결핀이 납땜이 가능한 구조이므로 안전하고 고착되는 구조를 가지므로 진동이 많은 환경에서도 안정적인 작동이 가능하게 되는 것이다.

Description

압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법{A pressure sensor module}

본 발명은 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 센서모듈베이스의 압력을 받는 수압부 상단에 형성된 센서 소자로부터 출력된 변화값을 와이어 본딩으로 하부 PCB에 전달하고 그 전달된 신호를 외부로 출력하는 압력 센서 모듈의 구성부분이 많이 줄어들게 되어 제조가 간단하게 되어 제조비용이 저렴하게 되는 것은 물론이고 하부 PCB의 센서모듈베이스에의 고정작업이 에폭시의 주입만으로 간단하게 이루어지므로 작업이 간편하게 되어 신속하게 이루어지므로 작업효율이 높아지게 되고 마찬가지로 하부 PCB의 센서부와 센서모듈베이스의 센서소자가 동일평면상에 배치되므로 본딩작업이 간편하게 되어 역시 작업효율이 향상되게 되며 연결부가 세로가 높게 형성된 구조를 가지므로 제조가 간편하면서 하부의 연결핀이 납땜이 가능한 구조이므로 안전하고 고착되는 구조를 가지므로 진동이 많은 환경에서도 안정적인 작동이 가능하게 되는 것이 가능한 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 압력 센서 모듈은 외부에서 압력이 인가되면 받아들이는 수압부 구조와 인가된 압력에 의한 물리적 변형을 전기적 신호로 변환하기 위한 전자회로 기판(PCB) 그리고 이 변환된 전기적 신호를 외부로 전달하기 위한 신호전달 구조물 및 외부 하우징으로 구성되어 있다.

그리고, 도 1a,1b,1c에 도시된 바와 같이, 센서모듈베이스(100)의 수압부(101)에 하부 전자회로기판(PCB)(102)을 연결할 수 없기 때문에 서포트라는 지지대(103)를 수압부(101)에 부착하고 지지대(103)의 상단에 하부 PCB(102)를 납땜접합부(104)를 통하여 고정시키고, 도 1c에 도시된 바와 같이, 서로 다른 평면을 갖는 수압부(101)의 센서소자(101a)와 하부 PCB(2)의 센서부(102a)를 접합와이어(105)를 사용하여 어렵게 연결시키고, 하부 PCB(2)의 신호전달홈(102b)에 연결핀(106a)이 고정된 2개의 연결부(106)을 각기 별도로 삽입시켜 고정하고 그 위에 상부 PCB(107)를 삽입시켜 센서 소자의 신호를 연결하는 구조로 제조되고 있다.

그러므로, 지지대(103)가 반드시 사용되며 이러한 지지대(103)상에 하부 PCB(102)를 고정시키기 위하여 반드시 납땜접합부(104)가 필요하게 되므로 시간이 많이 걸리는 고정작업이 반드시 필요하게 되므로 제작시간이 오려 걸리게 되어 생산성이 저하되고 제조가가 높아지게 되는 것은 물론이고 진동이 많은 환경에서는 불안정한 작동의 요인이 되고 있다.

상기 공정의 납땜 접합부의 부품은 베이스와의 고정을 위해 용접이라는 공정을 행하며, 이러한 용접으로 열적인 영향으로 품질 저하가 발생하며, 용접 시 발생되는 분진 및 이물질로 공정 시 극소 배기 장비 설치 하더라도 추후 부품 공정에 불량 가능성이 있게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 이러한 기존 구조는 접합와이어(105)의 본딩시 본딩을 위한 시작점과 끝점이 일정한 높이 차이가 있고 하부 PCB(2)의 사이를 관통하여 본딩 공정이 이루어져야 되는 난이성이 있으므로 접합와이어를 접합시키는데에 많은 시간이 걸리게 되는 문제점이 있었다.

종래와 같이 분할된 연결부(106)가 3핀(Pin)으로 이루어져 2개로 분할된 구조를 가지므로, 이러한 연결부(106)가 분할된 2개로 이루어진 경우에는 안착 조립을 시행 할 경우 각각 부품 실장이 불안하면 위치가 벌어지는 형상으로 조립상 세심한 주의를 필요로 하게 되므로 작업시간이 길어지게 되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 외부로의 신호의 출력을 위해 신호출력수단으로 연결핀(106a)을 사용하나 개별화된 연결핀의 수에 따라 공정이 추가되면 연결핀의 구조상 상부에서 납땜이 불가능하여 연결핀이 부착되는 하부의 저면에서 납땜이 이루어져야 하므로 그 납땜작업이 부품에 제대로 행하는데 구조상 불편하게 설계 되어 있으며, 작업성이 낮아 납땜공정에 시간이 많이 소요되는 공정을 갖고 있게 되므로 작업효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 이러한 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 압력을 받는 압력 수압부상단에 형성된 센서 소자로부터 출력된 변화값을 와이어 본딩으로 와이어 본딩 PCB에 연결하고 그 신호를 외부로 출력하는 센서 모듈 패키징에 있어서, 지지서포트와 와이어 본딩 PCB를 일체화하여 용접공정이 없이 에폭시 접합공정으로 센서 수압부에 부착이 가능한 구조로 일체형 본딩 PCB를 적용하고자 하며, 에폭시 접합 강도를 높이기 위해 와이어 본딩 PCB에 에폭시본딩홀을 형성시켜 와이어 본딩 PCB와 부착되는 센서 수압부 사이에 설치구조가 간단하게 되는 것이 가능한 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 출력신호 연장을 위해 여러 핀을 일체화시키고 상부에서도 남땜이 가능한 사출핀을 제공하여 제조가 용이하게 되는 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적들은, 상부에 수압부가 형성되고 수압부의 중앙에 센서소자가 형성되고 돌출된 수압부가 있고 상기 수압부의 측면에는 접합용 단턱부가 형성된 센서모듈베이스와, 상기 센서모듈베이스의 수압부에 삽입되는 삽입공이 형성되고 상기 수압부의 센서소자와 동일한 높이로 배치된 센서부가 설치되고 가장자리에는 에폭시본딩홀이 형성되고 신호전달홈이 형성된 하부 PCB와, 상기 센서모듈베이스의 센서소자와 하부 PCB의 센서부가 동일한 평면으로 연결되는 연결와이어와, 상기 PCB의 신호전달홈에 십입되는 연결핀이 상하로 돌출되어 상기 하부 PCB에 납땜고정되며 합성수지로 형성된 연결부와, 신호전달홈이 형성되어 상기 연결부의 상부 연결핀에 삽입고정되는 상부 PCB를 포함하는 본 발명에 따른 압력 센서 모듈에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적들은, 상부에 수압부가 형성되고 수압부의 중앙에 센서소자가 형성되고 돌출된 수압부가 있고 상기 수압부의 측면에는 접합용 단턱부가 형성된 센서모듈베이스가 제조되는 단계와, 상기 수압부의 센서소자와 동일한 높이로 배치된 센서부가 설치되고 가장자리에는 에폭시본딩홀이 형성되고 신호전달홈이 형성된 하부 PCB가 상기 센서모듈베이스의 수압부에 삽입되어 조립되는 단계와, 상기 하부 PCB의 에폭시본딩홀에 에폭시를 주입하여 상기 하부 PCB를 센서모듈베이스에 고정시키는 단계와, 동일한 평면으로 배치된 상기 센서모듈베이스의 센서소자와 하부 PCB의 센서부를 연결와이어로 접합시키는 단계와, 상하로 연결핀이 돌출된 하부 연결핀을 상기 하부 PCB의 신호전달홈에 삽입하여 연결부를 고정시키는 단계와, 상기 연결부의 상부로 돌출된 상부 연결핀상에 상부 PCB를 고정시키는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 압력 센서 모듈 패키징 방법에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법은, 압력 센서 모듈의 구성부분이 많이 줄어들게 되어 제조가 간단하게 되어 제조비용이 저렴하게 되는 것은 물론이고 하부 PCB의 센서모듈베이스에의 고정작업이 에폭시의 주입만으로 간단하게 이루어지므로 작업이 간편하게 되어 신속하게 이루어지므로 작업효율이 높아지게 되고 마찬가지로 하부 PCB의 센서부와 센서모듈베이스의 센서소자가 동일평면상에 배치되므로 본딩작업이 간편하게 되어 역시 작업효율이 향상되게 되며 연결부가 세로가 높게 형성된 구조를 가지므로 제조가 간편하면서 하부의 연결핀이 납땜이 가능한 구조이므로 안전하고 고착되는 구조를 가지므로 진동이 많은 환경에서도 안정적인 작동이 가능하게 되는 것이다.

도 1a,1b,1c는 종래의 와이어 본딩과 신호 연결을 위한 사용된 압력 센서 모듈의 사시도, 분해 사시도 및 부분확대 사시도
도 2a,2b,2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 모듈의 사시도, 분해 사시도 및 부분확대 사시도
도 3a,3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서모듈베이스와 하부 PCB의 분해 사시도 및 정면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 PCB와 연결부의 조립상태를 도시한 사시도.
도 5는 신호전달 스프링이 추가된 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 모듈의 분해 사시도

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 모듈(A)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상부에 수압부(11)가 형성되고 수압부(11)의 중앙에 센서소자(12)가 형성되게 돌출된 수압부(11)가 있고 상기 수압부(11)의 측면에는 접합용 계단식 단턱부(13)가 형성된 센서모듈베이스(1)와, 상기 센서모듈베이스(1)의 수압부(11)에 삽입되는 삽입공(21)이 형성되고 상기 수압부(1)의 센서소자(12)와 동일한 높이로 배치된 센서부(22)가 설치되고 가장자리에는 에폭시본딩홀(23)이 형성되고 신호전달홈(24)이 형성된 하부 PCB(2)와, 상기 센서모듈베이스(1)의 센서소자(12)와 하부 PCB(2)의 센서부(22)가 동일한 평면으로 연결되는 연결와이어(3)와, 상기 하부 PCB(2)의 신호전달홈(24)에 삽입되는 하부 연결핀(41)이 하부로 돌출되어 상기 하부 PCB(2)에 납땜고정되며 합성수지로 형성된 연결부(4)와, 신호전달홈(51)이 형성되어 상기 연결부(4)의 상부 연결핀(42)에 삽입고정되는 상부 PCB(5)를 포함한다.

상기 센서모듈베이스(1)는 스테인레스로 제조되며, 상기 수압부(11)의 내부는 빈 공간으로서, 압력이 가해지면 상기 수압부(11)가 변형되면서 수압부(11)의 중앙에 설치된 센서소자(12)가 이를 인식하여 변환된 전자적인 저항값으로 변환시켜 이를 하부 PCB(2)를 거쳐서 상부 PCB(5)로 전달시키는 구조로서, 이러한 구성은 공지된 것으로서 자세한 설명은 생략한다. 상기 수압부(11)의 높이는 상기 하부 PCB(2)의 조립시에 상기 하부 PCB(2)의 높이와 동일하게 형성되므로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 하부 PCB(2)의 센서부(22)와 상기 수압부(11)의 센서소자(12)가 동일 평면상에 배치되므로 상기 연결와이어(3)의 본딩작업이 대단히 용이하게 수행될 수가 있게 되는 것이다.

상기 센서모듈베이스(1)의 수압부(11)의 측면으로는 계단식 단턱부(13)가 형성되고, 상기 수압부(11)의 하단과 수평인 위치의 제1단턱면(13a)은 상기 하부 PCB(2)의 저면이 접하고, 더 낮은 위치의 제2단턱면(13b)은 그 높이만큼 빈 공간이 형성되어, 하부 PCB(2)의 삽입후에 하부 PCB(2)의 에폭시본딩홀(23)을 통하여 주입된 에폭시가 충진되고 경화되어, 상기 센서모듈베이스(1)와 하부 PCB(2)가 고정되게 되는 구조이다.

상기 하부 PCB(2)는, 도 3a,3b에 도시된 바와 같이, 상기 수압부(11)에 삽입되는 삽입공(21)이 중앙에 형성되어 있어,이러한 삽입공(21)을 통하여 하부 PCB(2)가 센서모듈베이스(1)에 삽입고정된다. 상기 삽입공(21)은 상기 수압부(11)의 형상에 맞는 형상으로 형성되게 일부는 직선부가 형성되어 있어 상기 하부 PCB(2)는 회전되지 않고 수압부(11)상에 고정되게 되는 것이다.

상기 하부 PCB(2)의 일측 가장자리에는 센서부(22)가 설치되어 상기 수압부(11)의 센서소자(12)가 본딩되게 되고, 양측의 가장자리에는 에폭시본딩홀(23)이 형성되어 하부 PCB(2)의 고정시에 에폭시를 주입하여 고정시킬 수가 있게 되는 것이고, 신호전달홈(24)이 양측 가장자리에 형성되어 하부 PCB(2)에 의하여 전달된 정보를 상부 PCB(5)로 전달시키는 것이 가능하게 되는 것이다.

상기 하부 PCB(2)의 신호전달홈(24)이 형성된 상부면과 연결부(4)의 하부 연결핀(41)상에는 상기 연결부(4)의 안전한 고정을 위하여 납땜부(43)로 납땜고정되게 되므로, 진동이 발생되는 환경에서도 연결부(4)의 안전한 고정이 가능하게 되는 것이다.

상기 연결부(4)의 구성부품은 종래의 연결부(106)는 분할된 2부품으로 구성되어 상하로 3Pin 이 구성된 분할된 부품 2종을 사용해야 하나, 본 발명에서 사용된 연결부(4)의 구성은 6Pin 1 부품으로 본 제품에 맞게 한번 조립으로 연결부(4)가 형성되어 조립의 공수 절감 및 부품의 간격과 구조가 안정적으로 조립 할 수 있다.

종래와 같이 분할된 연결부(106)가 3핀(Pin)으로 이루어져 2개로 분할된 구조를 가지므로, 이러한 연결부(106)가 분할된 2개로 이루어진 경우에는 안착 조립을 시행 할 경우 각각 부품 실장이 불안하면 위치가 벌어지는 형상으로 조립상 세심한 주의를 필요로 하게 되므로 본 발명에서는 이러한 종래의 2개로 분할된 연결부(106)의 힘든 부분을 1개의 연결부(4)로 형성하여 개선한 것이다.

상기 연결부(4)는 하부 PCB(2)의 신호를 상부 PCB(5)로 전달하는 기능을 수행하면서 상기 하부 PCB(2)와 상부 PCB(5)의 정해진 간격을 유지시키는 것으로, 상기 보라색으로 도시된 연결부본체(40)는 합성수지로 형성되고 세로가 가로보다 더 높게 형성되고, 상기 상하부 연결핀(41,42)은 금속재로 노출되게 형성되어 있다.

상기 상부 PCB(5)는 양측 가장자리의 내측에 신호전달홈(51)이 형성되어 상기 연결부(4)의 상부 연결핀(42)이 삽입되어 신호를 전달하고 그 상부면에 전달된 신호를 신호전달 스프링(6)에 전달하기 위한 신호전달부(52)가 형성되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서 모듈(A)은, 먼저, 상부에 수압부가 형성되고 수압부의 중앙에 센서소자가 형성되고 돌출된 수압부가 있고 상기 수압부의 측면에는 접합용 단턱부가 형성된 센서모듈베이스가 제조되는 단계와, 상기 수압부의 센서소자와 동일한 높이로 배치된 센서부가 설치되고 가장자리에는 에폭시본딩홀이 형성되고 신호전달홈이 형성된 하부 PCB가 상기 센서모듈베이스의 수압부에 삽입되어 조립되는 단계와, 상기 하부 PCB의 에폭시본딩홀에 에폭시를 주입하여 상기 하부 PCB를 센서모듈베이스에 고정시키는 단계와, 동일한 평면으로 배치된 상기 센서모듈베이스의 센서소자와 하부 PCB의 센서부를 연결와이어로 접합시키는 단계와, 상하로 연결핀이 돌출된 연결핀 중에서 하부 연결핀을 상기 하부 PCB의 신호전달홈에 삽입하여 연결부를 고정시키는 단계와, 상기 연결부의 상부로 돌출된 상부 연결핀상에 상부 PCB를 고정시키는 단계를 통하여 압력 센서 모듈이 조립된다. 상기 단계에 추가하여 상기 하부 PCB의 신호전달홈에 삽입된 하부 연결핀과 하부 PCB를 납땜으로 안전하게 고정시키는 단계가 추가로 필수적으로 구성될 수가 있을 것이다.

상기 단계에 추가하여 상기 하부 PCB의 신호전달홈에 삽입된 하부 연결핀과 하부 PCB를 납땜으로 안전하게 고정시키며, 전기적 전달을 수행 하는 구조로 제작 한다. 하부 PCB 납땜에서 안측 몰드는 높이를 안정적으로 가질 수 있도록 구조화 되어 있으며, 납땜에서는 옆측면에 인두를 넣을 수 있는 구조화 되어 있어 납땜성이 용이한 구조 설계가 되어 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법은 압력 센서 모듈의 구성부분이 많이 줄어들게 되어 제조가 간단하게 되어 제조비용이 저렴하게 되는 것은 물론이고 하부 PCB의 센서모듈베이스에의 고정작업이 에폭시의 주입만으로 간단하게 이루어지므로 작업이 간편하게 되어 신속하게 이루어지므로 작업효율이 높아지게 되고 마찬가지로 하부 PCB의 센서부와 센서모듈베이스의 센서소자가 동일평면상에 배치되므로 본딩작업이 간편하게 되어 역시 작업효율이 향상되게 되며 연결부가 세로가 높게 형성된 구조를 가지므로 제조가 간편하면서 하부의 연결핀이 납땜이 가능한 구조이므로 안전하고 고착되는 구조를 가지므로 진동이 많은 환경에서도 안정적인 작동이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 압력 센서 모듈 및 압력 센서 모듈 패키징 방법은 일반적인 압력 센서 모듈의 제조산업에서 동일한 방법으로 반복적인 시행이 가능하고 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

1. 센서모듈베이스 2. 하부 PCB 3. 연결와이어
4. 연결부 5. 상부 PCB

Claims (4)

1. 압력 센서 모듈(A)에 있어서,
   상기 압력 센서 모듈(A)은, 상부에 수압부(11)가 형성되고 수압부(11)의 중앙에 센서소자(12)가 형성되게 돌출된 수압부(11)가 있고 상기 수압부(11)의 측면에는 접합용 계단식 단턱부(13)가 형성된 센서모듈베이스(1)와,
   상기 센서모듈베이스(1)의 수압부(11)에 삽입되는 삽입공(21)이 형성되고 상기 수압부(1)의 센서소자(12)와 동일한 높이로 배치된 센서부(22)가 설치되고 가장자리에는 에폭시본딩홀(23)이 형성되고 신호전달홈(24)이 형성된 하부 PCB(2)와,
   상기 센서모듈베이스(1)의 센서소자(12)와 하부 PCB(2)의 센서부(22)가 동일한 평면으로 연결되는 연결와이어(3)와,
   상기 하부 PCB(2)의 신호전달홈(24)에 삽입되는 하부 연결핀(41)이 하부로 돌출되어 상기 하부 PCB(2)에 납땜고정되며 합성수지로 형성된 연결부(4)와,
   신호전달홈(51)이 형성되어 상기 연결부(4)의 상부 연결핀(42)에 삽입고정되는 상부 PCB(5)를 포함하고,
   상기 센서모듈베이스(1)의 계단식 단턱부(13)와 상기 하부 PCB(2)는 에폭시본딩홀(23)을 통하여 주입된 에폭시가 계단식 단턱부(13)에서 경화되어 접합되는 것을 특징으로 하는 압력 센서 모듈
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수압부(11)의 높이는 상기 하부 PCB(2)의 조립시에 상기 하부 PCB(2)의 높이와 동일하게 형성되므로, 상기 하부 PCB(2)의 센서부(22)와 상기 수압부(11)의 센서소자(12)가 동일 평면상에 배치된 것을 특징으로 하는 압력 센서 모듈
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 연결부(4)는 하부 PCB(2)의 신호를 상부 PCB(5)로 전달하는 기능을 수행하면서 상기 하부 PCB(2)와 상부 PCB(5)의 정해진 간격을 유지시키며,
   상기 연결부본체(40)는 합성수지로 형성되고 세로가 가로보다 더 높게 형성되고, 상기 상하부 연결핀(41,42)은 금속재로 형성되고,
   상기 상하부 연결핀(41,42)은 상하부 PCB(2,5)에 납땜조립되는 것을 특징으로 하는 압력 센서 모듈
   
4. 압력 센서 모듈 패키징 방법에 있어서,
   상기 압력 센서 모듈 패키징 방법은, 상부에 수압부가 형성되고 수압부의 중앙에 센서소자가 형성되고 돌출된 수압부가 있고 상기 수압부의 측면에는 접합용 단턱부가 형성된 센서모듈베이스가 배치되는 단계와,
   상기 수압부의 센서소자와 동일한 높이로 배치된 센서부가 설치되고 가장자리에는 에폭시본딩홀이 형성되고 신호전달홈이 형성된 하부 PCB가 상기 센서모듈베이스의 수압부에 삽입되어 조립되는 단계와,
   상기 하부 PCB의 에폭시본딩홀에 에폭시를 주입하여 상기 하부 PCB를 센서모듈베이스에 고정시키는 단계와,
   동일한 평면으로 배치된 상기 센서모듈베이스의 센서소자와 하부 PCB의 센서부를 연결와이어로 접합시키는 단계와,
   상하로 연결핀이 돌출된 연결핀 중에서 하부 연결핀을 상기 하부 PCB의 신호전달홈에 삽입하여 연결부를 고정시키는 단계와,
   상기 연결부의 상부로 돌출된 상부 연결핀상에 상부 PCB를 고정시키는 단계와,
   상기 하부 PCB의 신호전달홈에 삽입된 하부 연결핀과 하부 PCB를 납땜으로 안전하게 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 모듈 패키징 방법
   
   
   

Images