KR20160147503A - 압력센서장치 및 그 제조방법 - Google Patents

압력센서장치 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160147503A
KR20160147503A KR1020150084319A KR20150084319A KR20160147503A KR 20160147503 A KR20160147503 A KR 20160147503A KR 1020150084319 A KR1020150084319 A KR 1020150084319A KR 20150084319 A KR20150084319 A KR 20150084319A KR 20160147503 A KR20160147503 A KR 20160147503A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure sensor
pressure
substrate
hole
sensor chip
Prior art date
Application number
KR1020150084319A
Other languages
English (en)
Inventor
나혁휘
황호석
구자근
정호
Original Assignee
주식회사 아이티엠반도체
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 주식회사 아이티엠반도체 filed Critical 주식회사 아이티엠반도체
Priority to KR1020150084319A priority Critical patent/KR20160147503A/ko
Publication of KR20160147503A publication Critical patent/KR20160147503A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/14—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/04—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using floats or liquids as sensing elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/06—Means for preventing overload or deleterious influence of the measured medium on the measuring device or vice versa
    • G01L19/0627—Protection against aggressive medium in general
    • G01L19/0654—Protection against aggressive medium in general against moisture or humidity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

본 발명은 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀을 구비하는 기판; 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 제 1 홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 제 1 홀을 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩; 상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 유체의 압력을 전달할 수 있으며, 상기 압력센서칩 및 상기 기판의 적어도 일부를 밀봉할 수 있는 압력전달매체; 및 상기 기판, 상기 압력센서칩 및 상기 압력전달매체의 적어도 일부를 보호하며, 상기 유체가 유입될 수 있는 제 2 홀을 구비하는 하우징;을 포함하고, 상기 제 1 홀과 상기 제 2 홀은 상기 압력센서칩을 기준으로 서로 대향(對向)되도록 배치된, 압력센서장치 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

압력센서장치 및 그 제조방법{Pressure sensor device and method of fabricating the same}
본 발명은 압력센서장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수위 감지용 압력센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 세탁조 내로 급수되는 물과 세제의 작용을 이용하여 세탁물의 세탁, 헹굼 및 탈수 등의 과정을 통해 세탁하는 장치로서, 상기 세탁기는 제어부에 기설정된 수위나 사용자가 직접 설정한 수위에 따라 물의 공급량을 적절히 조절할 수 있는 압력센서가 구비되어 있다.
상기 압력센서는 수위 감지 대상의 수위 변화에 따른 공기 압력의 변화를 통해 금속 코일과 마그네틱 바가 움직이는 구조로 이의 인덕턴스의 변화를 통해 주파수가 발진하는 원리로 구성된다.
한편, 최근에는 증기를 분사하여 세탁하는 드럼 세탁기도 상용화되면서 보다 정밀한 수위를 감지하고자 압력센서에 대한 연구가 많이 진행되고 있는 실정이다. 그러나 압력센서는 수 ㎑의 출력 주파수 변화 감도를 가지고 있으며, 비선형적인 2차 곡선의 형태로 출력 값이 변하여 수위를 정밀 감지하지 못하는 문제점이 있다. 또, 과도한 증기의 발생 또는 계속적으로 공급되는 수압에 의하여 내부에 과도한 압력이 발생하게 되어 심한 경우 압력센서의 파손 또는 고장을 가져오는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 정밀한 수위를 감지할 수 있으며, 세탁수에 의한 파손을 방지할 수 있는 압력센서장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 압력센서장치가 제공된다. 상기 압력센서장치는 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀을 구비하는 기판; 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 제 1 홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 제 1 홀을 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩; 상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 유체의 압력을 전달할 수 있으며, 상기 압력센서칩 및 상기 기판의 적어도 일부를 밀봉할 수 있는 압력전달매체; 및 상기 기판, 상기 압력센서칩 및 상기 압력전달매체의 적어도 일부를 보호하며, 상기 유체가 유입될 수 있는 제 2 홀을 구비하는 하우징;을 포함하고, 상기 제 1 홀과 상기 제 2 홀은 상기 압력센서칩을 기준으로 서로 대향(對向)되도록 배치될 수 있다.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 기판의 하부면에는 상기 제 1 홀을 통해서 불순물의 유입을 방지할 수 있는 방수필터를 더 포함할 수 있다.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 압력전달매체는 상기 유체 또는 외부의 수분에 의한 장치의 결함을 방지할 수 있는 것일 수 있다.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 보호보재는 상기 유체의 압력에 따라 그 형태가 변형될 수 있는 겔(gel)을 포함할 수 있다.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 기판 상에 실장되며, 상기 압력센서칩에서 발생하는 아날로그 신호 출력을 디지털 신호 출력으로 검출하거나 디지털 신호 출력으로 변환하는 집적회로(IC)칩을 포함할 수 있다.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 기판, 상기 압력센서칩 및 상기 집적회로칩 중 선택된 적어도 어느 둘은 도전성 리드를 사용함으로써 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 기판 상에 실장되며, 일정한 전압을 유지할 수 있는 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 제 1 홀, 상기 압력센서칩 및 상기 제 2 홀은 일직선 상에 일렬로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 압력센서장치가 제공된다. 상기 압력센서장치는 대기도입구를 구비하는 인쇄회로기판; 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 대기도입구를 덮도록 상기 인쇄회로기판 상에 실장되되, 하부는 상기 대기도입구를 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩; 상기 기판의 동일면 상에 형성되며, 상기 압력센서칩과 전기적으로 연결될 수 있는 집적회로(IC)칩; 상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 유체의 압력을 전달할 수 있으며, 상기 인쇄회로기판, 상기 압력센서칩 및 상기 집적회로칩의 적어도 일부를 밀봉함으로써 장치의 결함을 방지할 수 있는 압력전달매체; 및 상기 인쇄회로기판, 상기 압력센서칩 및 상기 압력전달매체의 적어도 일부를 보호하며, 상기 유체가 유입될 수 있는 압력도입구를 구비하는 하우징;을 포함하고, 상기 대기도입구와 상기 압력도입구는 상기 압력센서칩의 상면을 기준으로 서로 대향(對向)되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 압력센서장치의 제조방법이 제공된다. 상기 압력센서장치의 제조방법은 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀을 구비하는 기판을 준비하는 단계; 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정할 수 있도록 하부가 상기 제 1 홀을 통하여 대기에 노출되도록 상기 기판 상에 압력센서칩을 형성하는 단계; 상기 기판 상에 집적회로(IC)칩을 형성하는 단계; 상기 기판의 적어도 일부 상에 제 1 하우징을 형성하는 단계; 상기 압력센서칩에 유체의 압력을 전달할 수 있으며, 상기 제 1 하우징의 내부에 상기 기판 및 상기 압력센서칩의 적어도 일부를 밀봉할 수 있는 압력전달매체를 형성하는 단계; 및 상기 제 1 하우징 상에 제 2 홀을 구비하는 제 2 하우징을 결합함으로써 상기 제 1 홀과 상기 제 2 홀이 상기 압력센서칩을 기준으로 서로 대향(對向)되도록 배치시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 압력센서장치의 제조방법에 있어서, 상기 기판의 하부면의 상기 제 1 홀을 통해서 불순물의 유입을 방지할 수 있는 방수필터를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소형화가 가능하며, 정밀한 수위 제어를 통한 물의 절약 및 소비 전력의 절감을 구현할 수 있으며, 세탁수에 의한 파손을 방지할 수 있는 압력센서장치 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 구성을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법을 개략적으로 도해하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력센서장치의 구성을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법을 개략적으로 도해하는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접합하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 구성을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치(1000)의 단면도이다. 먼저, 압력센서장치(1000)는 기판(100) 상에 형성된 하우징(700)을 포함할 수 있다. 기판(100)은 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB)을 사용할 수 있다. 기판(100)의 상면(100a)과 하면(100b)에는 일반적으로 상기 인쇄회로기판의 레지스트 막이 얇게 형성된 것으로 이해될 수 있다.
기판(100)은 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀(210)을 구비할 수 있다. 여기서, 제 1 홀(210)은 대기가 통과할 수 있는 대기도입구로 이해될 수 있다. 제 1 홀(210)에 의해 하부가 대기에 노출되도록 기판(100) 상에 형성된 압력센서칩(200)을 포함할 수 있다. 압력센서칩(200)은 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정할 수 있는 센서로서, 압력센서칩(200)의 상면은 유체의 압력인 인가될 수 있으며, 압력센서칩(200)의 하면은 대기의 압력이 인가될 수 있다. 여기서, 상기 유체는 액체 또는 기체를 모두 포함하며, 압력센서칩(200)은 이미 공지된 기술로서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
압력센서칩(200)과 동일한 방식으로 압력센서칩(200)에서 발생하는 아날로그 신호 출력을 디지털 신호 출력으로 변환할 수 있는 집적회로(IC)칩(300)이 기판(100) 상에 실장될 수 있다. 여기서, 집적회로(IC)칩(300)은 예를 들어, 아날로그 프론트 엔드부(analog front end)로 이해될 수 있다.
기판(100), 압력센서칩(200) 및 집적회로(IC)칩(300) 중 선택된 적어도 어느 둘은 도전성 리드(800)를 사용함으로써 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 압력센서칩(200) 및 집적회로(IC)칩(300)은 각각 도전성 리드(800)를 이용함으로써 와이어본딩 공정을 통해 기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 압력센서칩(200)과 집적회로(IC)칩(300)도 도전성 리드(800)를 이용하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 하우징(700)은 제 1 하우징(700a)과 제 2 하우징(700b)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 하우징(700a)은 기판(100)의 적어도 일부 상에 접합될 수 있다. 제 1 하우징(700a) 상에 제 2 하우징(700b)이 접합될 수 있다. 여기서, 제 1 하우징(700a)과 제 2 하우징(700b)은 동일한 재질일 수 있으나, 기판(100)과 압력전달매체(500)의 물리화학적인 특성에 따라 서로 상이한 재질을 사용할 수도 있다.
먼저, 제 1 하우징(700a)을 살펴보면, 제 1 하우징(700a)은 대기가 통과할 수 있는 제 1 홀(210)을 커버하고, 제 1 하우징(700a)의 내부에 압력전달매체(500)를 압력센서칩(200)이 배치된 내부영역에 정확하게 채울 수 있다. 여기서, 압력전달매체(500)는 압력센서칩(200) 및 기판(100)의 적어도 일부를 밀봉할 수 있다. 또, 압력전달매체(500)는 기기 외부의 수분에 의한 전기적인 결함 또는 과도한 수압으로부터 압력센서칩(200)의 파손을 방지할 수 있다. 그리고 하우징(700)을 이용함으로써 기판(100), 압력센서칩(200) 및 압력전달매체(500)의 적어도 일부를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 여기서, 압력전달매체(500)는 유체 또는 외부의 수분에 의한 장치의 결함을 방지할 수 있는 것으로서, 예를 들어, 겔(gel) 형태의 재료를 사용할 수 있다. 여기서, 압력전달매체(500)는 예를 들면, 반도체 IC 및 MEMS 센서의 보호를 위하여 사용하는 실리콘 계열의 재료(영률 값은 0.001GPa 내지 0.05GPa) 또는 에폭시 계열의 재료(영률 값은 2.0GPa 내지 20.0GPa)를 사용할 수 있다. 상기 두 재료 모두 방수기능이 우수하고, 압력전달기능은 실리콘(Silicone) 계열 재료가 에폭시(Epoxy) 계열 재료보다 더 우수하다. 이는 재료들의 영률(young's modulus) 차이에 의해서 결정될 수 있다. 영률 값은 세로축 탄성률을 의미하며, 영률 값이 작을수록 수축이 잘되고, 이는 압력 전달이 잘됨을 의미한다.
한편, 압력센서칩(200) 상에 구비된 다이어프램(diaphragm, 미도시)에 유체의 압력이 인가됨으로써 전기적인 신호(예를 들어, 주파수 등)를 발생할 수 있도록 압력전달매체(500)는 유동적일 수 있다. 압력전달매체(500)는 예를 들면, 방수기능을 수행할 수 있는 겔을 사용할 수 있으며, 상기 겔은 콜로이드(colloid) 용액이 젤리 모양처럼 일정한 농도 이상으로 고체화된 상태로서, 상기 다이어프램 상에 형성된 압력전달매체(500)는 인가되는 압력에 의해 전해지는 힘이 그대로 상기 다이어프램에 전달될 수 있다. 또, 상기 다이어프램에 압력이 인가될 수 있도록 압력전달매체(500)는 각 칩들의 표면을 매우 얇게 덮어 형성할 수 있다.
또한, 기판(100)의 하부면에는 제 1 홀(210)을 통해서 대기만을 통과시키고, 불순물의 유입을 방지할 수 있는 방수필터(600)를 더 포함할 수 있다. 방수필터(600)는 기판(100)의 하부면에 접합될 수 있다. 여기서, 방수필터(600)는 예를 들면, 고어텍스(gore-tex)와 같이 방수성, 투습성 및 통기성 등이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 또, 방수필터(600)는 기판(100)의 하면(100b)에 형성되며, 압력센서장치(1000)의 효율적인 제조공정 과정을 위해서 압력센서칩(200)이 형성되기 이전 또는 이후에 형성할 수 있다.
또한, 제 2 하우징(700b)은 압력센서칩(200)에서 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정할 수 있도록 유체가 유입될 수 있는 제 2 홀(220)을 포함할 수 있다. 제 2 홀(220)은 예를 들어, 압력도입구로 이해될 수 있으며, 제 1 하우징(700a)과 제 2 하우징(700b)은 1차적으로 외부의 충격으로부터 기기 내부를 보호할 수 있다. 여기서, 제 1 홀(210)과 제 2 홀(220)은 압력센서칩(200)을 기준으로 서로 대향(對向)되도록 배치될 수 있다. 즉, 제 1 홀(210), 압력센서칩(200) 및 제 2 홀(220)은 일직선(제 1 홀(210)과 제 2 홀(220)은 압력센서칩(200)을 중심으로 상하로) 상에 일렬로 서로 이격되어 배치된 압력센서장치(1000)를 구현할 수 있다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법을 개략적으로 도해하는 사시도이다.
도 2a 내지 도 2i는 압력센서장치(1000)의 제조공정에 따라 구분된 것으로서, 기판(100), 압력센서치(200), 집적회로칩(300), 압력전달매체(500), 방수필터(600) 및 하우징(700)에 대한 상세한 설명은 도 1을 참조하여 상술한 바와 동일하므로 생략한다.
먼저, 도 2a를 참조하면, 인쇄회로기판(100)을 준비할 수 있다. 인쇄회로기판(100)을 사용할 경우, 별도의 몰딩공정이 생략될 수 있어 비용 및 공정시간상 유리할 수 있다. 인쇄회로기판(100)의 일부에는 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀(210)을 구비할 수 있다. 제 1 홀(210)은 대기가 유입될 수 있는 통로로서, 이후에 도 2i를 참조하여 후술할 제 2 하우징(700b)의 제 2 홀(220)과 서로 대향(對向)될 수 있다.
도 2b 및 도 2c를 참조하면, 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 제 1 홀(210)을 덮도록 기판(100) 상에 실장되되, 상부는 제 2 홀로부터 유입되는 유체의 압력이 인가되며, 하부는 제 1 홀(210)을 통하여 대기에 노출되도록 압력센서칩(200)이 형성될 수 있다. 이전에 압력센서칩(200)의 테두리에 압력센서칩(200)이 고정될 수 있도록 접착제 기능을 수행할 수 있는 실리콘 패터닝(202)을 형성할 수 있다.
도 2d 및 도 2e를 참조하면, 압력센서칩(200)과 동일한 방식으로 기판(100)의 동일면 상에 실장되며, 압력센서칩(200)에서 발생하는 아날로그 신호 출력을 디지털 신호 출력으로 변환하는 집적회로(IC)칩(300)이 형성될 수 있다. 기판(100), 압력센서칩(200) 및 집적회로칩(300) 중 선택된 적어도 어느 둘은 도전성 리드(800)들을 사용함으로써 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 2f 및 도 2g를 참조하면, 기판(100) 상부면의 적어도 일부에 제 1 하우징(700a)이 접합될 수 있다. 제 1 하우징(700a)은 기판(100)에 구비된 제 1 홀(210)이 내부에 배치되도록 기판(100)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 제 1 하우징(700a)은 기판(100)과 접하면서 내부공간을 한정함으로써 상기 내부공간 내에 압력전달매체(500)를 정밀하게 형성할 수 있다. 상기 내부공간 내에 압력전달매체(500)를 채워 기판(100)의 적어도 일부와 압력센서칩(200), 집적회로칩(300) 및 각각의 칩들을 전기적으로 연결시켜주는 도전성 리드들(800)을 밀봉할 수 있다.
도 2h 및 도 2i를 참조하면, 기판(100)의 하부에 제 1 홀(210)을 통해서 대기만을 통과시키고, 불순물의 유입을 방지할 수 있는 방수필터(600)가 기판(100)의 하부면에 접합될 수 있다. 마지막으로 유체가 유입될 수 있는 제 2 홀(220)을 구비하는 제 2 하우징(700b)이 제 1 하우징(700a) 상에 접합함으로써 압력센서장치(1000)를 제조할 수 있다. 여기서, 제 1 홀(210), 압력센서칩(200) 및 제 2 홀(220)은 일직선 상에 일렬로 서로 이격되어 배치된 형태일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력센서장치의 구성을 개략적으로 도해하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력센서장치(1100)는 기판(100)으로 리드프레임(lead frame)을 사용할 수 있다. 리드프레임을 사용할 경우, 각각의 리드프레임을 연결할 수 있는 별도의 몰딩부가 포함될 수 있다. 이후에 리드프레임 기판(100)의 일부 상에 접하면서 제 1 하우징(700a)이 형성될 수 있다. 그러나, 제 1 하우징(700a)은 리드프레임 기판(100)과 일체형으로 몰딩되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 제 1 하우징(700a)은 별도의 몰딩부 대신에 인서트(insert) 사출됨으로써 기판(100)과 일체형으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩부는 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀(210)을 가리지 않도록 형성될 수 있다. 그리고 제 1 하우징(700a) 상에 유체가 유입될 수 있는 제 2 홀(220)을 구비하는 제 2 하우징(700b)이 접합될 수 있다.
또한, 방수필터(600)은 제 1 홀(210)이 위치한 영역을 가리도록 리드프레임 기판(100)의 하부면에 접합될 수 있다. 여기서, 압력센서칩(200), 집적회로칩(300), 레귤레이터(400), 압력전달매체(500), 방수필터(600) 및 하우징(700)에 대한 상세한 설명은 도 1을 참조하여 상술한 바와 동일하므로 생략한다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법을 개략적으로 도해하는 사시도이다.
도 4a 내지 도 4h는 압력센서장치(1100)의 제조공정에 따라 구분된 것으로서, 기판(100), 압력센서치(200), 집적회로칩(300), 압력전달매체(500), 방수필터(600) 및 하우징(700)에 대한 상세한 설명은 도 1을 참조하여 상술한 바와 동일하므로 생략한다.
도 4a를 참조하면, 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀(210)을 포함하는 리드프레임 기판(100)을 준비할 수 있다. 기판(100)으로 리드프레임을 사용할 경우, 각각의 리드프레임을 연결할 수 있는 별도의 몰딩부로 몰딩하는 단계를 포함할 수 있다. 여기에서, 기판(100) 상에 제 1 하우징(700a)을 따로 형성하지 않고, 제 1 하우징(700a)을 복수개의 리드프레임들과 함께 인서트 사출시켜 형성함으로써 별도의 몰딩부 없이 하나의 기판으로 된 것을 사용할 수 있다. 또, 제 1 홀(210)은 대기가 유입될 수 있는 통로로서, 이후에 도 4h를 참조하여 후술할 제 2 하우징(700b)의 제 2 홀(220)과 서로 대향(對向)될 수 있다.
도 4b 내지 도 4f를 참조하면, 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 제 1 홀(210)을 덮도록 기판(100) 상에 실장되되, 하부는 제 1 홀(210)을 통하여 대기에 노출되도록 압력센서칩(200)이 형성될 수 있다. 이전에 압력센서칩(200)의 테두리에 압력센서칩(200)의 접착제 기능을 수행할 수 있는 실리콘 패터닝(202)을 형성할 수 있다.
또한, 압력센서칩(200)과 동일한 방식으로 기판(100)의 동일면 상에 실장되며, 압력센서칩(200)에서 발생하는 아날로그 신호 출력을 디지털 신호 출력으로 변환하는 집적회로(IC)칩(300)이 형성될 수 있다. 기판(100), 압력센서칩(200) 및 집적회로칩(300)은 도전성 리드(800)들을 사용함으로써 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 압력센서장치(1000)는 기판(100) 상에 실장되며, 일정한 전압을 유지할 수 있는 레귤레이터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 레귤레이터는 예를 들어, LDO 레귤레이터(Low Dropout Regulator)로 이해될 수 있다. 여기서, 상기 레귤레이터는 센서 및 집적회로의 조합에 따라서 사용되거나 미사용 될 수도 있다. 상기 레귤레이터는 이미 공지된 기술로서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4a에 기판(100)의 적어도 일부에 형성된 제 1 하우징(700a)에 의해서 구분된 내부공간 내에 압력전달매체(500)를 정밀하게 형성할 수 있다. 상기 내부공간 내에 압력전달매체(500)를 채워 기판(100)의 적어도 일부와 압력센서칩(200), 집적회로칩(300), 레귤레이터(미도시) 및 각각의 칩들을 전기적으로 연결시켜주는 도전성 리드들(800)을 밀봉할 수 있다.
도 4g 및 도 4h를 참조하면, 기판(100)의 하부에 제 1 홀(210)을 통해서 대기만을 통과시키고, 불순물의 유입을 방지할 수 있는 방수필터(600)가 기판(100)의 하부면에 접합될 수 있다. 마지막으로 유체가 유입될 수 있는 제 2 홀(220)을 구비하는 제 2 하우징(700b)이 제 1 하우징(700a) 상에 접합함으로써 압력센서장치(1000)를 제조할 수 있다. 여기서, 제 1 홀(210), 압력센서칩(200) 및 제 2 홀(220)은 일직선 상에 일렬로 서로 이격되어 배치된 형태일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의한 압력센서장치(1000, 1100)는 제 1 홀(210), 압력센서칩(200) 및 제 2 홀(220)이 서로 일직선 상에 나란히 배치되어 입구부터 센서까지의 거리가 가장 짧게 형성되어 있다. 따라서, 대기압에 대한 유체의 압력 변화가 빠르게 이루어지므로 제 1 홀(210)과 제 2 홀(220)의 위치가 서로 다른 곳에 배치된 경우보다 더 빠르게 압력을 측정할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 압력도입구, 압력센서칩 및 대기도입구가 가상의 일직선 상에 서로 이격되어 배치되고, 기기의 내부에 격벽에 의해서 압력전달매체를 정밀하게 제어하고, 기판의 하부에 방수필터를 형성함으로써 외부의 수분 또는 불순물에 의한 기기의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 과도한 수압으로부터 기기의 파손을 방지하는 부수적인 기능을 수행할 수 있으며, 소형화가 가능하고, 구조가 간단하며, 정확한 수위를 측정할 수 있는 압력센서장치를 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 기판
200 : 압력센서칩
210 : 제 1 홀
220 : 제 2 홀
300 : 집적회로칩
500 : 압력전달매체
600 : 방수필터
700 : 하우징
700a : 제 1 하우징
700b : 제 2 하우징
800 : 도전성 리드
1000, 1100 : 압력센서장치

Claims (11)

  1. 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀을 구비하는 기판;
    대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 제 1 홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 제 1 홀을 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩;
    상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 유체의 압력을 전달할 수 있으며, 상기 압력센서칩 및 상기 기판의 적어도 일부를 밀봉할 수 있는 압력전달매체; 및
    상기 기판, 상기 압력센서칩 및 상기 압력전달매체의 적어도 일부를 보호하며, 상기 유체가 유입될 수 있는 제 2 홀을 구비하는 하우징;
    을 포함하고,
    상기 제 1 홀과 상기 제 2 홀은 상기 압력센서칩을 기준으로 서로 대향(對向)되도록 배치된,
    압력센서장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 하부면에는 상기 제 1 홀을 통해서 불순물의 유입을 방지할 수 있는 방수필터를 더 포함하는,
    압력센서장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력전달매체는 상기 유체 또는 외부의 수분에 의한 장치의 결함을 방지할 수 있는 것인,
    압력센서장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 압력전달매체는 상기 유체의 압력에 따라 그 형태가 변형될 수 있는 겔(gel)을 포함하는,
    압력센서장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 실장되며, 상기 압력센서칩에서 발생하는 아날로그 신호 출력을 디지털 신호 출력으로 검출하거나 디지털 신호 출력으로 변환하는 집적회로(IC)칩을 포함하는,
    압력센서장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판, 상기 압력센서칩 및 상기 집적회로칩 중 선택된 적어도 어느 둘은 도전성 리드를 사용함으로써 서로 전기적으로 연결되는,
    압력센서장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 실장되며, 일정한 전압을 유지할 수 있는 레귤레이터를 더 포함하는,
    압력센서장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 홀, 상기 압력센서칩 및 상기 제 2 홀은 일직선 상에 일렬로 서로 이격되어 배치된,
    압력센서장치.
  9. 대기도입구를 구비하는 인쇄회로기판;
    대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 대기도입구를 덮도록 상기 인쇄회로기판 상에 실장되되, 하부는 상기 대기도입구를 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩;
    상기 기판의 동일면 상에 형성되며, 상기 압력센서칩과 전기적으로 연결될 수 있는 집적회로(IC)칩;
    상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 유체의 압력을 전달할 수 있으며, 상기 인쇄회로기판, 상기 압력센서칩 및 상기 집적회로칩의 적어도 일부를 밀봉함으로써 장치의 결함을 방지할 수 있는 압력전달매체; 및
    상기 인쇄회로기판, 상기 압력센서칩 및 상기 압력전달매체의 적어도 일부를 보호하며, 상기 유체가 유입될 수 있는 압력도입구를 구비하는 하우징;
    을 포함하고,
    상기 대기도입구와 상기 압력도입구는 상기 압력센서칩의 상면을 기준으로 서로 대향(對向)되도록 배치된,
    압력센서장치.
  10. 대기가 유입될 수 있는 제 1 홀을 구비하는 기판을 준비하는 단계;
    대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정할 수 있도록 하부가 상기 제 1 홀을 통하여 대기에 노출되도록 상기 기판 상에 압력센서칩을 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 집적회로(IC)칩을 형성하는 단계;
    상기 기판의 적어도 일부 상에 제 1 하우징을 형성하는 단계;
    상기 압력센서칩에 유체의 압력을 전달할 수 있으며, 상기 제 1 하우징의 내부에 상기 기판 및 상기 압력센서칩의 적어도 일부를 밀봉할 수 있는 압력전달매체를 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 하우징 상에 제 2 홀을 구비하는 제 2 하우징을 결합함으로써 상기 제 1 홀과 상기 제 2 홀이 상기 압력센서칩을 기준으로 서로 대향(對向)되도록 배치시키는 단계;
    를 포함하는,
    압력센서장치의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판의 하부면의 상기 제 1 홀을 통해서 불순물의 유입을 방지할 수 있는 방수필터를 형성하는 단계;를 더 포함하는,
    압력센서장치의 제조방법.
KR1020150084319A 2015-06-15 2015-06-15 압력센서장치 및 그 제조방법 KR20160147503A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150084319A KR20160147503A (ko) 2015-06-15 2015-06-15 압력센서장치 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150084319A KR20160147503A (ko) 2015-06-15 2015-06-15 압력센서장치 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160147503A true KR20160147503A (ko) 2016-12-23

Family

ID=57736121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150084319A KR20160147503A (ko) 2015-06-15 2015-06-15 압력센서장치 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160147503A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102146046B1 (ko) * 2019-03-26 2020-08-19 한국단자공업 주식회사 압력센서

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102146046B1 (ko) * 2019-03-26 2020-08-19 한국단자공업 주식회사 압력센서
WO2020197168A1 (ko) * 2019-03-26 2020-10-01 한국단자공업 주식회사 압력센서
US20220163419A1 (en) * 2019-03-26 2022-05-26 Korea Electric Terminal Co., Ltd. Pressure sensor
US11852552B2 (en) 2019-03-26 2023-12-26 Korea Electric Terminal Co., Ltd. Pressure sensor with a communicating passage in a straight line

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101740014B1 (ko) 압력센서장치 및 그 제조방법
US20090072333A1 (en) Sensor array having a substrate and a housing, and method for manufacturing a sensor array
WO2020206981A1 (zh) 差压传感器封装结构及电子设备
IT201600121210A1 (it) Modulo di trasduzione multi-dispositivo, apparecchiatura elettronica includente il modulo di trasduzione e metodo di fabbricazione del modulo di trasduzione
CN104198107B (zh) 一种压力传感器及其制造方法
CN110631759A (zh) 差压传感器封装结构及电子设备
US10900855B2 (en) Pressure sensor apparatus and method for manufacturing pressure sensor apparatus and pressure sensor assembly
KR101715244B1 (ko) 압력센서장치 및 그 제조방법
US10845378B2 (en) Multi-sensor device and method for manufacturing multi-sensor device
KR20120135104A (ko) 이중 포트 압력 센서
KR20160147503A (ko) 압력센서장치 및 그 제조방법
JP5089767B2 (ja) 圧力センサパッケージ
JP2014522102A (ja) 半導体チップのハウジングおよびハウジングを有する半導体チップ
JP6065560B2 (ja) 圧力センサ
JP6520636B2 (ja) 物理量センササブアセンブリおよび物理量測定装置
US7737544B2 (en) Sensor system having a substrate and a housing, and method for manufacturing a sensor system
JP2014211391A (ja) 圧力検出装置
CN211504505U (zh) 传感器封装结构
KR101762429B1 (ko) 압력센서장치 및 그 제조방법
CN211061108U (zh) 差压传感器封装结构及电子设备
KR101267436B1 (ko) 압력센서용 멤스 디바이스
US20140260650A1 (en) Silicon plate in plastic package
CN112897452B (zh) 传感器芯片、传感器和电子设备
US11597647B2 (en) Packaged die and assembling method
TWI742242B (zh) 包括整合式殼體密封的微機械感測器裝置，微機械感測器配置和相應的生產方法

Legal Events

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