KR20160005317A - 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치 - Google Patents

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KR20160005317A
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송찬호
김기현
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Abstract

비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치가 개시된다. 본 발명의 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치는 전자 장치 내부에 위치하고, 적어도 하나의 전자 소자가 실장되며, 입출력 단자를 포함하는 경성 회로 기판, 일단이 상기 입출력 단자와 전기적으로 연결되고, 타단에 온도 센서 패키지를 위한 연결 단자가 형성된 연성 회로 기판, 상기 연성 회로 기판의 타단과 연결되는 센서 베이스 기판, 상기 센서 베이스 기판과 결합하여 밀폐된 패키지 공간을 형성하는 커버 하우징, 상기 센서 베이스 기판의 일면에 실장되어 상기 패키지 공간 내부에 수용되는 비접촉식 온도 센서 칩 및 상기 커버 하우징의 렌즈 결합구에 결합되는 렌즈를 포함하고, 상기 경성 회로 기판과는 이격되어 배치되는 비접촉식 온도 센서 패키지, 및 상기 온도 센서 패키지 및 상기 연성 회로 기판의 타단을 내부 공간에 수용하고, 상기 렌즈에 대향되는 부분이 개방된 입사구가 형성되고, 외측면이 상기 전자 장치의 케이스에 결합하는 외부 하우징을 포함하되, 상기 온도 센서 패키지와 상기 외부 하우징은 그 사이에 충진된 수지재를 매개로 하여 결합되어 서로 직접 접촉되지는 않고 이격되도록 배치되는 비접촉식 온도 센서가 장착된다.

Description

비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치{ELECTRONIC DEVICE HAVING CONTACTLESS TEMPERATURE SENSOR}
본 발명은 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치에 관한 것이다.
최근 전자 장치에는 다양한 센서가 장착되고 있다. 종래의 전자 장치에는 마이크로폰, 카메라, 근접 센서 및 조도 센서 등의 센서 등이 장착되어 왔다.
스마트폰 및 태블릿 컴퓨터 등의 모바일 전자 장치를 비롯한 최근의 전자 장치는 복합적이고 고도화된 기능을 탑재하고 있다. 그 중 하나는 인체의 상태의 변화를 감지할 수 있는 헬스 케어 기능이다.
이러한 추세에 따라 체온이나 주변 환경의 온도를 측정할 수 있는 온도 센서가 장착된 전자 장치에 대한 수요가 높아지고 있다. 통상적으로 전자 장치에 장착되는 온도 센서는 비접촉식 온도 센서인 경우가 많다. 이러한 비접촉식 온도 센서는 간편하게 온도를 측정할 수 있다는 장점이 있으나, 온도 센서가 장착된 부분의 온도 변화에 따라 측정 오차가 발생할 수 있다는 문제점을 가진다.
특히, 온도 센서와 온도 센서 실장면과의 온도차에 의해 측정 오차가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서 이러한 주변 온도 변화에 따른 온도 측정 오차를 최소화할 수 있는 비접촉식 온도 센서 패키지 및 모듈 등에 대한 요구가 증대되고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 비접촉식 온도 센서와 그 실장면 사이의 온도차를 최소화할 수 있는 구조를 제공하는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 전자 장치의 자체적인 발열에 영향을 적게 받을 수 있는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치의 구조를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 전자 장치의 자체적인 발열이 전도 또는 대류하는 공간과 비접촉식 온도 센서가 장착되는 공간을 분리할 수 있는 전자 장치의 구조를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 자체적인 발열에 영향을 적게 받으면서, 소형 및 박형인 전자 장치에서 다른 전자 소자과의 관계에서 효율적으로 배치되고 조립되는 비접촉식 온도 센서 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치는 전자 장치 내부에 위치하고, 적어도 하나의 전자 소자가 실장되며, 입출력 단자를 포함하는 경성 회로 기판, 일단이 상기 입출력 단자와 전기적으로 연결되고, 타단에 온도 센서 패키지를 위한 연결 단자가 형성된 연성 회로 기판, 상기 연성 회로 기판의 타단과 연결되는 센서 베이스 기판, 상기 센서 베이스 기판과 결합하여 밀폐된 패키지 공간을 형성하는 커버 하우징, 상기 센서 베이스 기판의 일면에 실장되어 상기 패키지 공간 내부에 수용되는 비접촉식 온도 센서 칩 및 상기 커버 하우징의 렌즈 결합구에 결합되는 렌즈를 포함하고, 상기 경성 회로 기판과는 이격되어 배치되는 비접촉식 온도 센서 패키지, 및 상기 온도 센서 패키지 및 상기 연성 회로 기판의 타단을 내부 공간에 수용하고, 상기 렌즈에 대향되는 부분이 개방된 입사구가 형성되고, 외측면이 상기 전자 장치의 케이스에 결합하는 외부 하우징을 포함하되, 상기 온도 센서 패키지와 상기 외부 하우징은 그 사이에 충진된 수지재를 매개로 하여 결합되어 서로 직접 접촉되지는 않고 이격되도록 배치되는 비접촉식 온도 센서가 장착된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 센서 베이스 기판의 타면은 상기 연성 회로 기판의 연결 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 렌즈는 상기 전자 장치 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자 장치가 상온에서 사용될 때, 상기 연성 회로 기판은 상기 경성 회로 기판보다 열 유속이 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연성 회로 기판은 폴리이미드 수지로 형성된 필름 및 상기 필름 상에 형성된 도전성 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 커버 하우징과 상기 외부 하우징 사이의 간극은 50㎛이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전자 장치가 상온에서 사용될 때, 상기 외부 하우징은 상기 비접촉식 온도 센서 패키지의 커버 하우징보다 큰 열 유속을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 외부 하우징은 상기 연성 회로 기판이 관통하는 개구가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 연성 회로 기판이 관통하는 상기 개구는 수지재로 충진되어 기밀(氣密)하게 밀폐될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수지재는 상기 온도 센서 패키지와 상기 외부 하우징 사이를 기밀하게 밀폐할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수지재는 상기 온도 센서 패키지의 상기 렌즈 개구부 주변과 상기 외부 하우징의 입사구 주변 사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 외부 하우징의 내부 공간은 기밀하게 밀폐될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치는 비접촉식 온도 센서와 그 실장면 사이의 온도차를 최소화할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
또한, 비접촉식 온도 센서가 전자 장치의 자체적인 발열에 영향을 적게 받을 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
또한, 전자 장치의 자체적인 발열이 전도 또는 대류하는 공간과 비접촉식 온도 센서가 장착되는 공간을 분리할 수 있는 전자 장치의 구조를 제공할 수 있다.
또한, 자체적인 발열에 영향을 적게 받으면서, 소형 및 박형인 전자 장치에서 다른 전자 소자과의 관계에서 효율적으로 배치되고 조립될 수 있다.
도 1은 종래의 비접촉 온도 센서가 전자 장치의 회로 기판에 실장된 것을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치의 일부의 단면도이다.
도 3은 동일한 형상의 물체에 대해서 폴리이미드 수지 재질의 물체와 FR-4 수지 재질의 물체에 대한 열 유속을 비교한 것이다.
도 4는 연성 회로 기판과 경성 회로 기판 상에 실장된 비접촉식 온도 센서 패키지의 하면의 열 유속을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치의 일부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치의 일부의 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서 모듈의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 종래의 비접촉 온도 센서가 전자 장치의 회로 기판에 실장된 것을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 비접촉식 온도 센서(15)는 통상적으로 회로 기판(13)에 실장된다. 그러나 비접촉식 온도 센서(15)는 실장된 회로 기판(13)의 실장면과 온도 센서(15)의 온도 차이에 의해 측정 오차가 발생한다. 측정 오차가 발생한다는 것은 측정 정확도가 떨어진다는 것을 의미한다.
통상적으로 전자 장치의 회로 기판(13)에 직접 비접촉식 온도 센서(15)가 실장되는 경우, 회로 기판(13)의 실장면 온도가 온도 센서 패키지(15)의 온도보다 높아지는 경우가 발생한다.
예를 들어, 비접촉식 온도 센서 패키지(15) 또는 전자 장치의 온도보다 상대적으로 고온인 타겟 물체의 온도를 측정하는 경우, 타겟 물체에서 방사되는 복사열에 의해 전자 장치 전체의 온도가 상승한다. 이 때, 전자 장치 전체에 있어서 온도 센서 패키지(15)보다 온도 센서가 실장된 회로 기판(13) 실장면의 온도 상승이 빠르다. 이는 회로 기판(13)의 열 유속이 온도 센서 패키지(15)의 열 유속보다 크기 때문에 기인하는 현상이다. 따라서 온도 센서 패키지(15)와 회로 기판(13)의 실장면이 완전히 열 평형 상태에 놓이기 전까지 회로 기판(13)의 실장면의 온도는 온도 센서 패키지(150)의 온도보다 빠르게 증가한다. 이 때 발생하는 회로 기판(13) 실장면과 온도 센서 패키지(15)의 온도 차이에 의해 측정 오차가 발생한다.
또한, 전자 장치의 회로 기판(13)에 실장된 전자 소자에 의해 열이 발생할 수 있다. 이러한 발열에 의해 전자 장치의 내부에 있어서, 회로 기판(13)의 표면 및 그 주변은 상대적으로 온도가 높고, 케이스의 주변은 상대적으로 온도가 낮을 수 있다.
이러한 경우, 비접촉식 온도 센서 패키지(15)가 전자 장치가 회로 기판(13) 상에 실장되면 회로 기판(13)의 실장면은 상대적으로 온도가 높고 회로 기판(13)과 일정 부분 이격되어 있는 온도 센서 패키지(15)는 상대적으로 온도가 낮게 된다. 이러한 온도 차이에 의해 온도 센서의 측정 오차가 발생한다.
이하, 이러한 온도 센서 패키지와 온도 센서가 실장되는 실장면 사이의 온도 차이에 의한 측정 오차를 최소화할 수 있는 구조를 가지는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치에 대해서 설명한다.
이하, 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치에 대해 설명한다.
본 발명의 전자 장치는 전원 장치를 구비하거나 외부의 전원 장치와 연결되어 작동되고, 적어도 하나의 전자 소자를 구비하는 장치를 의미한다. 본 발명의 전자 장치는 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 모바일 멀티미디어 플레이어, PDA, 랩톱 컴퓨터, 내비게이션 장치 등의 모바일 전자 장치일 수 있다. 그러나 본 발명의 전자 장치는 상술한 것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 전자 장치는 케이스(101)를 구비한다. 케이스(101)는 내부 공간을 형성하고, 케이스(101)의 내부 공간에는 다양한 부품 및 소자(111) 등이 수용된다. 특히, 본 발명의 전자 장치는 적어도 하나의 회로 기판을 포함한다. 회로 기판은 통상적으로 사용되는 경성의 인쇄 회로 기판(Rigid PCB)(110)일 수 있다. 회로 기판에는 전자 장치의 구동을 위한 적어도 하나의 전자 소자가 실장된다. 예를 들어, 제어 장치, 연산 장치, 통신 장치 또는 전원 장치 등의 능동 소자뿐만 아니라 저항, 커패시터 또는 인덕터 등의 수동 소자일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치의 일부의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치는 경성 회로 기판(110), 연성 회로 기판(130) 및 비접촉식 온도 센서 패키지(150)를 포함한다.
경성 회로 기판(110)은 전자 장치 내부에 위치한다. 경성 회로 기판(110)에는 적어도 하나의 전자 소자(111)가 실장된다. 경성 회로 기판(110)은 예를 들어, 전자 장치의 메인 보드일 수 있다. 전자 장치의 메인 보드는 전자 장치 내부의 소정의 영역을 차지하며 형성될 수 있다. 전자 장치의 메인 보드에는 전자 장치의 구동을 위한 주된 부품 및 소자 등이 실장된다.
경성 회로 기판(110)은 통상적인 인쇄회로기판(Rigid PCB)일 수 있다. 통상적인 인쇄회로기판은 FR-4 수지 재질로 형성되고, 구리(Cu) 등으로 형성된 도전성 패턴을 포함한다.
경성 회로 기판(110)의 일면에는 입출력 단자(113)가 형성된다. 입출력 단자(113)는 비접촉식 온도 센서 패키지(150)에 신호를 입출력 할 수 있고, 전원을 공급할 수 있다.
연성 회로 기판(130)은 소정의 길이를 같은 정방형으로 형성될 수 있다. 연성 회로 기판(130)의 양단에는 전기적으로 연결될 수 있는 단자(131, 133)가 형성되어 있고, 양단의 단자(131, 133)는 연성 회로 기판(130) 상의 도전성 패턴을 통해 전기적으로 연결된다. 연성 회로 기판(130)의 일단(131)은 경성 회로 기판(110)의 입출력 단자(113)와 전기적으로 연결된다. 연성 회로 기판(130)의 타단(133)은 비접촉식 온도 센서 패키지(150)와 전기적으로 연결된다. 연성 회로 기판(130)의 일단(131)과 타단(133)은 도전성 패턴에 의해 서로 전기적으로 연결된다.
연성 회로 기판(130)은 외력에 의해 휘어질 수 있는 필름과 필름 상에 형성된 도전성 패턴을 포함한다. 필름은 예를 들어, 폴리이미드(polyimide) 또는 이와 유사한 특성을 가지는 수지재로 형성될 수 있다.
비접촉 온도 센서 패키지(150)는 연성 회로 기판(130)의 타단(133)에 실장되어, 연결 단자와 전기적으로 연결된다.
구체적으로, 비접촉 온도 센서 패키지(150)는 센서 베이스 기판(151), 커버 하우징(153), 비접촉 온도 센서 칩(155) 및 렌즈(157)를 포함한다.
센서 베이스 기판(151)은 상면에 비접촉 온도 센서 칩(155) 및 ASIC 등이 실장될 수 있는 연결 패드가 형성될 수 있다. 기판의 하면에는 연성 회로 기판(130)의 연결 단자와 연결될 수 있는 연결 단자가 형성될 수 있다.
커버 하우징(153)은 센서 베이스 기판(151)의 외곽 테두리 부분과 결합하여 내부의 패키지 공간을 형성한다. 패키지 공간은 기판(151)이 하면을 이루고, 커버 하우징(153)이 상면과 측면을 이루도록 형성될 수 있다. 패키지 공간의 외부와 차폐되도록 밀폐될 수 있다.
센서 베이스 기판(151)과 대향하는 커버 하우징(153)의 상면에는 렌즈(157)가 삽입될 수 있는 렌즈 결합구가 형성될 수 있다.
비접촉 온도 센서 칩(155)은 센서 베이스 기판(151)의 상면에 실장된다. 비접촉 온도 센서 칩(155)은 다양한 방식으로 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 비접촉 온도 센서 칩(155)은 타겟 물체의 표면에서 방사되는 적외선을 측정하여 온도를 측정할 수 있다. 비접촉 온도 센서 칩(155)의 온도 측정 방식은 이에 한정되지 않는다. 비접촉 온도 센서 칩(155)은 렌즈(157)의 하부에 위치할 수 있다.
센서 베이스 기판(151)의 상면에는 비접촉 온도 센서 칩(155)과 다양한 기능을 수행할 수 있는 ASIC이 실장될 수 있다.
렌즈(157)는 커버 하우징(153)의 렌즈 결합구에 삽입된다. 렌즈(157)는 타겟 물체의 표면에서 방사되는 적외선을 집광하거나 굴절시킬 수 있다. 또한, 렌즈(157)는 비접촉 온도 센서가 수광하는 특정 파장 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 필터로서 기능할 수 있다. 렌즈(157)는 전자 장치의 외측 방향을 향하도록 배치된다.
비접촉 온도 센서 패키지(150)는 센서 베이스 기판(151)의 하면이 연성 회로 기판(130) 타단의 연결 단자(133)와 결합된다. 또한, 커버 하우징(153)의 상면이 전자 장치의 케이스(101)에 결합될 수 있다. 이 때, 커버 하우징(153)의 상면과 결합하는 전자 장치 케이스(101) 중 렌즈 결합구와 대응되는 부분에는 개구부가 형성될 수 있다. 케이스(101)의 개구부는 별도의 윈도우가 없으며, 커버 하우징(153)의 상면 중 렌즈(157) 결합구 또는 그 주변이 결합되어 케이스(101)의 내외부를 차폐할 수 있다. 이러한 경우, 렌즈(157)의 외측 표면은 전자 장치의 외부로 노출된다. 경우에 따라서, 비접촉 온도 센서 패키지(150)의 렌즈(157)의 기능을 수행할 수 있는 윈도우가 케이스(101)의 개구에 삽입되어 결합될 수도 있다.
비접촉 온도 센서 패키지(150)가 케이스(101)에 결합됨에 따라서, 연성 회로 기판(130)의 타단은 경성 회로 기판(110)으로부터 이격될 수 있다. 즉, 비접촉 온도 센서 패키지(150)가 결합되는 부분에서 경성 회로 기판(110)과 케이스(101) 내측까지의 높이는 비접촉 온도 센서 패키지(150)와 연성 회로 기판(130)의 두께의 합보다 크게 형성되어, 연성 회로 기판(130)의 타단의 하면과 경성 회로 기판(110)의 표면 사이에 이격 공간이 형성될 수 있다.
따라서, 경성 회로 기판(110)의 열이 비접촉 온도 센서 패키지(150)에 전도되어 전달되기 위해서는 연성 회로 기판(130)의 일단(131)에서 타단(133)까지를 통해서 전달되어야 한다.
상술한 것과 같이, 경성 회로 기판(110)은 FR-4 등의 에폭시 계열의 수지일 수 있고, 연성 회로 기판(130)은 폴리이미드 수지로 형성될 수 있다.
폴리이미드 수지는 FR-4 수지보다 열 유속(heat flux)이 낮은 특징이 있다. 열 유속은 단위 면적 및 단위 시간 당 물체를 통과하는 열량을 의미한다. [W/mm2]의 단위가 사용될 수 있다. 어떠한 물체의 열 유속이 낮다는 것은 어떠한 물체를 통해 열이 전달되는 속도가 느리다는 것을 의미한다.
도 3은 동일한 형상의 물체에 대해서 폴리이미드 수지 재질의 물체와 FR-4 수지 재질의 물체에 대한 열 유속을 비교한 것이다. 물체 표면의 온도가 50초내에 0℃에서 70℃까지 상승한다는 조건하에 열 유속을 측정하였다.
도 3을 참조하면, 폴리이미드 수지 재질의 물체는 FR-4 수지 재질의 물체보다 열 유속이 대략 2배 이상 낮음을 알 수 있다.
따라서, 폴리이미드 수지재로 형성된 연성 회로 기판(130)은 FR-4수지재로 형성된 경성 회로 기판(110)보다 단위 시간 당 전달되는 열이 절반 이하이다. 따라서 연성 회로 기판(130) 상에 실장된 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 실장면은 경성 회로 기판(110) 상에 실장된 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 실장면보다 온도 변화가 느리다.
도 4는 연성 회로 기판과 경성 회로 기판 상에 실장된 비접촉식 온도 센서 패키지의 하면의 열 유속을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 연성 회로 기판에 실장된 비접촉식 온도 센서 패키지의 하면의 열 유속이 상대적으로 작은 것을 알 수 있다. 이는 비접촉식 온도 센서 패키지가 실장된 실장면으로부터 비접촉식 온도 센서 패키지로 전달되는 열의 양이 작다는 것을 의미하고, 이는 둘 사이의 온도 차가 상대적으로 크지 않다는 것을 의미한다.
예를 들어, 비접촉식 온도 센서 패키지(150) 또는 전자 장치의 온도보다 상대적으로 고온인 타겟 물체의 온도를 측정하기 위해서 전자 장치를 타겟 물체에 근접하게 위치시키면, 타겟 물체의 복사열에 의해 경성 회로 기판(110)의 온도가 상승하기 시작한다. 그러나 경성 회로 기판(110)에 연결된 연성 회로 기판(130)은 경성 회로 기판(110)보다 온도가 느리게 상승한다. 따라서 온도 센서가 타겟 물체의 온도를 측정하는 소정의 시간 동안 연성 회로 기판(130)과 그에 실장된 비접촉 온도 센서 패키지(150) 사이의 온도차는 경성 회로 기판(110)과 그에 실장된 비접촉 온도 센서 패키지(150) 사이의 온도차보다 작게 유지된다.
또한, 예를 들어, 전자 장치 내부의 발열로 인하여 경성 회로 기판(110) 주변의 온도가 케이스(101) 주변에 비해 높을 경우, 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 실장면과 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 온도 차이가 발생한다. 그러나 비접촉식 온도 센서 패키지(150)가 연성 회로 기판(130)에 실장되고, 비접촉식 온도 센서 패키지(150)가 전자 장치의 케이스(101)에 결합되어 경성 회로 기판(110)과 이격되면 실장면과 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 온도 차이는 상대적으로 작게 유지된다.
따라서 비접촉식 온도 센서의 측정 정확도를 상대적으로 높게 유지할 수 있다.
이하, 첨부한 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 다른 일 실시예를 설명하는데 있어서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술한 온도 센서가 장착된 전자 장치와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치의 일부의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 경성 회로 기판(110)의 입출력 단자(113)와 연성 회로 기판(130)의 일단(131)은 커넥팅 부재(120)를 통해 전기적으로 연결된다. 커넥팅 부재(120)는 적어도 하나의 전기적인 신호를 전달할 수 있고, 전원을 공급할 수 있다. 상기 신호 및 전원은 비접촉식 온도 센서 패키지(150)에 전달될 수 있다.
커넥팅 부재(120)는 서로 체결되어, 적어도 하나의 단자가 전기적으로 연결되는 두 개 부분(121, 122)으로 이뤄질 수 있다. 일 부분(121)은 경성 회로 기판(110)에 결합되고, 다른 부분(122)은 연성 회로 기판(130)의 일단(131)에 결합될 수 있다.
커넥팅 부재(120)는 전자 장치에 설치된 다른 전자 부품(190)과 공용으로 사용될 수 있다. 구체적으로, 커넥팅 부재(120)의 다수 개의 단자 중 일부는 비접촉식 온도 센서 패키지(150)에 신호 또는 전원을 송수신하는데 사용하고, 나머지 단자는 다른 전자 부품(190)과 신호 또는 전원을 송수신하는데 사용될 수 있다.
전자 장치에 설치된 다른 전자 부품(190)은 전자 장치 내에서 비접촉식 온도 센서 패키지(150) 부근에 설치되는 것이 바람직하다. 전자 장치에 설치된 다른 전자 부품(190)은 구체적으로 카메라 모듈, 근접 센서, 조도 센서, 압력 센서, 발광 소자, 스피커 또는 마이크로폰 등이 될 수 있다. 상기 다른 전자 부품(190)은 하나 또는 둘 이상이 될 수 있다. 상기 다른 전자 부품(190)은 상술한 것에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도 6을 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 다른 일 실시예를 설명하는데 있어서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술한 온도 센서가 장착된 전자 장치와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치의 일부의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 전자 장치는 외부 하우징(170)을 더 포함한다. 외부 하우징(170)은 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 적어도 일부를 커버한다. 바람직하게는, 외부 하우징(170)은 내부 공간을 형성하고, 내부 공간에 비접촉식 온도 센서 패키지(150)를 수용한다. 구체적으로, 비접촉식 온도 센서 칩(155)과 그 실장면이 외부 하우징(170)의 내부 공간에 위치한다.
따라서 비접촉식 온도 센서 패키지(150)가 실장되어 결합되는 연성 회로 기판(130)의 타단(133)은 외부 하우징(170)의 내부 공간에 위치하고, 일단(131) 측이 외부로 연장되도록 형성될 수 있다. 외부 하우징(170)에는 연성 회로 기판(130)이 외부로 연장될 수 있도록 개구가 형성되어 있을 수 있다. 상기 개구를 통해 연성 회로 기판(130)이 외부로 연장되고, 개구는 수지재(175) 등으로 충진되어 밀폐될 수 있다.
외부 하우징(170)은 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 커버 하우징(153)의 렌즈(157) 결합구에 대응되는 개구(174)를 포함한다. 개구(174)는 광의 입사구로 사용될 수 있다. 개구(174)를 통해 광이 입사되어, 커버 하우징(153)의 렌즈(157)를 통과한다. 구체적으로 외부 하우징(170)의 개구(174)는 커버 하우징(153)의 렌즈 결합구보다 크게 형성될 수 있다. 온도 센서 칩(155)이 수광하는 광의 입사 범위를 차단하지 않게 하기 위해서이다.
개구(174) 주변의 외부 하우징(170)은 렌즈 결합구 주변의 커버 하우징(153)과 간극을 형성하며 이격된다. 구체적으로, 개구 주변의 외부 하우징(170) 내측과 렌즈(157) 결합구 주변의 커버 하우징(153) 외측이 50㎛이하로 이격되도록 결합될 수 있다. 이격 공간에는 수지재 등이 충진될 수 있다.
외부 하우징(170)의 내부 공간의 외부와 기밀(氣密)하게 밀폐될 수 있다. 따라서 외부 하우징(170) 내부 공간의 공기는 외부와 차폐될 수 있다. 이를 통해, 외부 하우징(170) 내부 공간에 수용된 비접촉식 온도 센서와 그 실장면 사이의 온도차를 최소화하여 유지할 수 있다.
전자 장치의 내부는 발열성 부품 또는 소자로 인해 열이 발생하고, 발열성 부품 또는 소자 주변에서 열기(熱氣)가 대류한다. 따라서 전자 장치 내부에서도 발열성 부품 또는 소자 주변의 온도가 상대적으로 높고, 전자 장치의 케이스(101) 주변이 상대적으로 온도가 낮을 수 있다. 따라서 외부 하우징(170)에 의해 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 주변이 기밀하게 유지되고, 상기 발열성 부품 또는 소자에 의한 온도차를 해소할 수 있다.
외부 하우징(170)은 큰 열 유속을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 전자 장치가 상온에서 사용될 때, 상기 외부 하우징(170)은 상기 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 커버 하우징(153)보다 큰 열 유속을 가지는 것이 바람직하다. 따라서 외부 하우징(170)은 기판 부근과 전자 장치의 케이스(101) 부근에서 빠르게 열 평형에 도달할 수 있다. 이에 따라 외부 하우징(170)의 내부 공간의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. 결과적으로, 온도 센서와 실장면 사이의 온도차를 최소화할 수 있다.
외부 하우징(170) 중 렌즈(157) 결합구에 대응하는 개구를 포함하는 부분이 전자 장치 케이스(101)의 내측에 결합될 수 있다. 또한, 외부 하우징(170)은 경성 회로 기판(110)과 이격될 수 있다. 따라서 외부 하우징(170)은 경성 회로 기판(110)의 온도 변화에 영향을 적게 받을 수 있다.
이하, 첨부한 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서 모듈에 대해 설명한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 온도 센서 모듈의 사시도이다. 이하 설명할 비접촉식 온도 센서 모듈은 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치의 비접촉식 온도 센서 패키지와 유사하다. 따라서 상술한 것과 동일한 내용 중 일부는 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 비접촉식 온도 센서 모듈은 비접촉식 온도 센서 패키지(150)와 연성 회로 기판(130)을 포함한다.
비접촉식 온도 센서 패키지(150)는 센서 베이스 기판(151), 커버 하우징(153), 비접촉식 온도 센서 칩 및 렌즈(157)를 포함한다.
연성 회로 기판(130)은 일단(133)에 비접촉식 온도 센서 패키지(150)가 결합되고, 타단(131)은 비접촉식 온도 센서 패키지(150)와 전기적으로 연결된 입출력 단자를 구비한다.
연성 회로 기판(130)은 폴리이미드 수지로 형성되는 필름 및 상기 필름 상에 형성된 도전성 패턴을 포함한다.
본 발명의 비접촉식 온도 센서 모듈은 전자 장치에 실장될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 비접촉식 온도 센서 모듈은 외부 하우징(170)을 더 포함할 수 있다. 외부 하우징(170)은 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 적어도 일부를 커버한다. 바람직하게는, 외부 하우징(170)은 내부 공간을 형성하고, 내부 공간에 비접촉식 온도 센서 패키지(150)를 수용한다.
비접촉식 온도 센서 패키지(150)가 실장되어 결합되는 연성 회로 기판(130)의 타단(131)은 외부 하우징(170)의 내부 공간에 위치하고, 일단(133) 측이 외부로 연장되도록 형성될 수 있다. 외부 하우징(170)에는 연성 회로 기판(130)이 외부로 연장될 수 있도록 개구부가 형성되어 있을 수 있다.
외부 하우징(170)은 비접촉식 온도 센서 패키지(150)의 커버 하우징(153)의 렌즈(157) 결합구에 대응되는 개구(174)를 포함한다. 구체적으로 외부 하우징(170)의 개구(174)는 커버 하우징(153)의 렌즈(157) 결합구보다 크게 형성될 수 있다. 온도 센서 칩(155)이 수광하는 광의 입사 범위를 차단하지 않게 하기 위해서이다.
개구(174) 주변의 외부 하우징(170)은 렌즈(157) 결합구 주변의 커버 하우징(153)과 간극을 형성하며 이격된다. 구체적으로, 개구 주변의 외부 하우징(170) 내측과 렌즈(157) 결합구 주변의 커버 하우징(153) 외측이 50㎛이하로 이격되도록 결합될 수 있다. 이격 공간에는 수지재 등이 충진될 수 있다.
외부 하우징(170)의 내부 공간의 외부와 기밀(氣密)하게 밀폐될 수 있다. 따라서 외부 하우징(170) 내부 공간의 공기는 외부와 차폐될 수 있다. 이를 통해, 외부 하우징(170) 내부 공간에 수용된 비접촉식 온도 센서와 그 실장면 사이의 온도차를 최소화하여 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치 및 비접촉식 온도 센서 모듈의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 경성 회로 기판 130 : 연성 회로 기판
150 : 비접촉식 온도 센서 패키지 151 : 센서 베이스 기판
153 : 커버 하우징 155 : 비접촉식 온도 센서 칩
157 : 렌즈 170 : 외부 하우징

Claims (12)

  1. 전자 장치 내부에 위치하고, 적어도 하나의 전자 소자가 실장되며, 입출력 단자를 포함하는 경성 회로 기판;
    일단이 상기 입출력 단자와 전기적으로 연결되고, 타단에 온도 센서 패키지를 위한 연결 단자가 형성된 연성 회로 기판;
    상기 연성 회로 기판의 타단과 연결되는 센서 베이스 기판, 상기 센서 베이스 기판과 결합하여 밀폐된 패키지 공간을 형성하는 커버 하우징, 상기 센서 베이스 기판의 일면에 실장되어 상기 패키지 공간 내부에 수용되는 비접촉식 온도 센서 칩 및 상기 커버 하우징의 렌즈 결합구에 결합되는 렌즈를 포함하고, 상기 경성 회로 기판과는 이격되어 배치되는 비접촉식 온도 센서 패키지; 및
    상기 온도 센서 패키지 및 상기 연성 회로 기판의 타단을 내부 공간에 수용하고, 상기 렌즈에 대향되는 부분이 개방된 입사구가 형성되고, 외측면이 상기 전자 장치의 케이스에 결합하는 외부 하우징을 포함하되,
    상기 온도 센서 패키지와 상기 외부 하우징은 그 사이에 충진된 수지재를 매개로 하여 결합되어 서로 직접 접촉되지는 않고 이격되도록 배치되는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 베이스 기판의 타면은 상기 연성 회로 기판의 연결 단자와 전기적으로 연결되는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 렌즈는 상기 전자 장치 외부로 노출되는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전자 장치가 상온에서 사용될 때, 상기 연성 회로 기판은 상기 경성 회로 기판보다 열 유속이 작은 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판은 폴리이미드 수지로 형성된 필름 및 상기 필름 상에 형성된 도전성 패턴을 포함하는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 커버 하우징과 상기 외부 하우징 사이의 간극은 50㎛이하인 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전자 장치가 상온에서 사용될 때, 상기 외부 하우징은 상기 비접촉식 온도 센서 패키지의 커버 하우징보다 큰 열 유속을 가지는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 하우징은 상기 연성 회로 기판이 관통하는 개구가 형성되는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 연성 회로 기판이 관통하는 상기 개구는 수지재로 충진되어 기밀(氣密)하게 밀폐되는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 수지재는 상기 온도 센서 패키지와 상기 외부 하우징 사이를 기밀하게 밀폐하는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 수지재는 상기 온도 센서 패키지의 상기 렌즈 개구부 주변과 상기 외부 하우징의 입사구 주변 사이에 형성되는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 하우징의 내부 공간은 기밀하게 밀폐되는 비접촉식 온도 센서가 장착된 전자 장치.
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