KR20160147504A - Pressure sensor device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압력센서장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수위 감지용 압력센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a pressure sensor for detecting a water level and a method of manufacturing the same.
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.In general, a washing machine is an apparatus for washing laundry through washing, rinsing and dewatering processes using the action of water and detergent supplied into the washing tub, and the washing machine is installed in the washing machine according to a predetermined water level A pressure sensor capable of appropriately adjusting the supply amount of water is provided.
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.The pressure sensor has a structure in which a metal coil and a magnetic bar move through a change in air pressure according to a change in the water level of a water level sensing object, and the frequency is oscillated through a change in inductance thereof.
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.Meanwhile, in recent years, a drum washing machine for spraying steam by spraying steam has also been commercialized, and a lot of researches on pressure sensors have been conducted to detect a more accurate water level. However, the pressure sensor has a sensitivity of changing the output frequency of several kHz, and the output value changes in the form of a nonlinear quadratic curve, which causes a problem that the level can not be precisely detected. Also, there is a problem that excessive pressure is generated due to excessive steam generation or water pressure continuously supplied, resulting in breakage or failure of the pressure sensor in severe cases.
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.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pressure sensor device capable of sensing a precise level and preventing breakage by washing water and a method of manufacturing the same, . However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 따르면, 압력센서장치가 제공된다. 상기 압력센서장치는 대기도입구 및 유체도입구를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 내부공간에 배치되며, 대기가 통과할 수 있도록 제 1 관통홀 및 제 2 관통홀을 구비하는 기판; 및 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 제 1 관통홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 제 1 관통홀을 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩;을 포함하고, 상기 대기도입구를 통해 유입된 대기가 상기 제 2 관통홀을 거쳐 상기 하우징에 의해 구분된 내부공간과 상기 제 1 관통홀을 순차적으로 통과함으로써 상기 제 1 관통홀에 의해 노출된 상기 압력센서칩에 대기가 도달할 수 있도록 연통된 구조를 가질 수 있다.According to one aspect of the present invention, a pressure sensor device is provided. The pressure sensor device comprising: a housing having an atmospheric fluid inlet and a fluid fluid inlet; A substrate disposed in the inner space of the housing, the substrate having a first through hole and a second through hole to allow air to pass therethrough; And a pressure sensor chip mounted on the substrate so as to cover the first through hole, wherein a lower portion of the pressure sensor chip is exposed to atmosphere through the first through hole to measure a relative pressure of the fluid with respect to the atmospheric pressure, The air introduced through the air inlet passes sequentially through the first through-hole and the inner space separated by the housing through the second through-hole, thereby to prevent the pressure sensor chip exposed by the first through- And can have a communicated structure so that the atmosphere can be reached.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 하우징은 상기 기판을 기준으로 상부 하우징과 하부 하우징으로 구분되며, 상기 상부 하우징은 상기 기판과 접하면서 내부공간을 한정하는 격벽을 더 포함할 수 있다.In the pressure sensor device, the housing may be divided into an upper housing and a lower housing with respect to the substrate, and the upper housing may further include a partition wall contacting the substrate and defining an inner space.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 내부공간 내에 배치되어 상기 압력센서칩을 보호하며, 상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 상기 유체의 압력을 전달할 수 있는 압력전달매체를 더 포함할 수 있다.The pressure sensor device may further include a pressure transmission medium disposed in the internal space to protect the pressure sensor chip and to transmit pressure of the fluid so as to measure pressure in the pressure sensor chip.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 격벽에 의해 상기 대기도입구로부터 유입되는 대기가 이동할 수 있는 공간과 상기 압력전달매체가 형성될 수 있는 공간으로 구분될 수 있다.The pressure sensor device may be divided into a space through which the atmospheric air introduced from the air inlet by the partition wall can move and a space through which the pressure transmission medium can be formed.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 기판의 상면에 상기 격벽이 접합되고, 상기 격벽 상에 상기 상부 하우징이 접합되며, 상기 기판의 하면에 상기 하부 하우징이 접합될 수 있다.In the pressure sensor device, the partition wall is bonded to the upper surface of the substrate, the upper housing is bonded to the partition wall, and the lower housing is bonded to the lower surface of the substrate.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 하부 하우징은 상기 기판과 접하면서 상기 대기도입구와 연통된 것일 수 있다.In the pressure sensor device, the lower housing may be in contact with the substrate and communicated with the air inlet.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 대기도입구와 상기 유체도입구는 상기 하우징의 동일한 면에서 동일한 방향으로 신장할 수 있다.In the pressure sensor device, the air inlet and the fluid inlet may extend in the same direction on the same side of the housing.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 압력전달매체는 상기 유체가 상기 압력센서칩에 직접 닿지 않도록 방수 기능을 가질 수 있다.In the pressure sensor device, the pressure transmission medium may have a waterproof function so that the fluid does not directly touch the pressure sensor chip.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 압력전달매체는 상기 유체의 압력에 따라 그 형태가 변형될 수 있는 겔(gel)을 포함할 수 있다.In the pressure sensor device, the pressure transmission medium may include a gel that can be deformed according to a pressure of the fluid.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 압력전달매체는 상기 유체의 압력에 따라 그 형태가 변형될 수 있는 실리콘(Silicone) 또는 에폭시(Epoxy)를 포함할 수 있다.In the pressure sensor device, the pressure transmission medium may include silicone or epoxy, which may be deformed depending on the pressure of the fluid.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 기판 상에 실장되며, 상기 압력센서칩에서 발생하는 아날로그 신호 출력을 디지털 신호 출력으로 변환하는 집적회로(IC)칩을 포함할 수 있다.The pressure sensor device may include an integrated circuit (IC) chip mounted on the substrate and converting an analog signal output generated from the pressure sensor chip into a digital signal output.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 기판과 상기 압력센서칩은 도전성 리드를 사용함으로써 서로 전기적으로 연결되고, 상기 압력센서칩 및 상기 도전성 리드는 상기 압력전달매체를 이용하여 밀봉될 수 있다.In the pressure sensor device, the substrate and the pressure sensor chip may be electrically connected to each other by using a conductive lead, and the pressure sensor chip and the conductive lead may be sealed using the pressure transmission medium.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 기판 상에 실장되며, 일정한 전압을 유지할 수 있는 레귤레이터를 더 포함할 수 있다.The pressure sensor device may further include a regulator mounted on the substrate and capable of maintaining a constant voltage.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 압력센서장치가 제공된다. 상기 압력센서장치는 대기가 통과할 수 있도록 제 1 관통홀 및 제 2 관통홀을 구비하는 기판; 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 제 1 관통홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 제 1 관통홀을 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩; 상기 압력센서칩을 보호할 수 있도록 상기 기판의 상부면과 접합됨으로써 내부공간을 한정하는 격벽; 상기 격벽 상에 접합되어 상기 압력센서칩의 적어도 일부를 보호할 수 있는 대기도입구와 유체도입구를 구비하는 상부 하우징; 및 상기 압력센서칩을 보호하기 위해서 상기 기판의 하부면에 접합됨으로써 상기 대기도입구를 통해 유입된 대기가 상기 제 2 관통홀과 상기 제 1 관통홀을 순차적으로 통과할 수 있도록 통로를 형성하는 하부 하우징;을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a pressure sensor device is provided. The pressure sensor device comprising: a substrate having a first through hole and a second through hole to allow air to pass therethrough; Wherein the pressure sensor chip is mounted on the substrate so as to cover the first through hole and the lower portion is exposed to the atmosphere through the first through hole to measure a relative pressure of the fluid with respect to the atmospheric pressure. A partition wall defining an inner space by being joined to an upper surface of the substrate so as to protect the pressure sensor chip; An upper housing having an air inlet and a fluid inlet, which are bonded to the partition wall to protect at least a part of the pressure sensor chip; And a lower portion which is joined to a lower surface of the substrate to protect the pressure sensor chip, thereby forming a passage so that air introduced through the air inlet may sequentially pass through the second through hole and the first through hole, And a housing.
상기 압력센서장치에 있어서, 상기 압력센서칩을 밀봉하며, 상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 상기 유체의 압력을 전달할 수 있는 압력전달매체를 포함할 수 있다.The pressure sensor device may include a pressure transmission medium which seals the pressure sensor chip and can transmit the pressure of the fluid so as to measure pressure in the pressure sensor chip.
본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 압력센서장치의 제조방법이 제공된다. 상기 압력센서장치의 제조방법은 대기가 통과할 수 있도록 적어도 둘 이상의 관통홀을 구비하는 기판을 준비하는 단계; 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 관통홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 관통홀을 통하여 대기에 노출되도록 압력센서칩을 형성하는 단계; 상기 기판 상에 집적회로(IC)칩을 형성하는 단계; 상기 압력센서칩과 상기 집적회로칩을 보호할 수 있도록 상기 기판과 접하면서 내부공간을 한정하는 격벽을 형성하는 단계; 상기 내부공간에 상기 압력센서칩과 상기 집적회로칩의 적어도 일부를 밀봉할 수 있는 압력전달매체를 형성하는 단계; 상기 기판의 하부에 상기 관통홀에 의해 노출된 상기 압력센서칩을 보호하기 위하여 하부 하우징을 형성하는 단계; 및 대기도입구 및 유체도입구를 구비하는 상부 하우징을 상기 격벽 상에 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a pressure sensor device is provided. The method of manufacturing the pressure sensor device includes: preparing a substrate having at least two through holes so that air can pass therethrough; Forming a pressure sensor chip on the substrate so as to cover the through hole and measuring the relative pressure of the fluid with respect to the atmospheric pressure so that the lower part is exposed to the atmosphere through the through hole; Forming an integrated circuit (IC) chip on the substrate; Forming a partition wall defining an internal space in contact with the substrate to protect the pressure sensor chip and the integrated circuit chip; Forming a pressure transmission medium capable of sealing at least a part of the pressure sensor chip and the integrated circuit chip in the internal space; Forming a lower housing to protect the pressure sensor chip exposed by the through hole at a lower portion of the substrate; And forming an upper housing on the partition wall, the upper housing having an atmospheric inlet and a fluid inlet.
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.According to the embodiment of the present invention described above, it is possible to provide a pressure sensor device capable of realizing miniaturization, saving water and reducing power consumption through precise level control, and preventing breakage by washing water, The manufacturing method can be implemented. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법을 개략적으로 도해하는 공정순서도이다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법을 개략적으로 도해하는 사시도이다.
도 3은 도 2i에 도시된 압력센서장치의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력센서장치의 구성을 개략적으로 도해하는 도면이다.FIG. 1 is a process flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a pressure sensor device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2I are perspective views schematically illustrating a method of manufacturing a pressure sensor device according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of the pressure sensor device shown in FIG. 2I.
4 is a schematic view illustrating the configuration of a pressure sensor device according to another embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions illustrated herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법을 개략적으로 도해하는 공정순서도이다.FIG. 1 is a process flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a pressure sensor device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법은 대기가 통과할 수 있도록 적어도 둘 이상의 관통홀을 구비하는 기판을 준비하는 단계(S100), 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 관통홀을 덮도록 기판 상에 실장되되, 하부는 관통홀을 통하여 대기에 노출되도록 압력센서칩을 형성하는 단계(S200), 기판 상에 집적회로칩을 형성하는 단계(S300), 압력센서칩과 집적회로칩을 보호할 수 있도록 기판과 접하면서 내부공간을 한정하는 격벽을 형성하는 단계(S400), 내부공간에 압력센서칩과 집적회로칩의 적어도 일부를 밀봉할 수 있는 압력전달매체를 형성하는 단계(S500), 기판의 하부에 관통홀에 의해 노출된 압력센서칩을 보호하기 위하여 하부 하우징을 형성하는 단계(S600) 및 대기도입구 및 유체도입구를 구비하는 상부 하우징을 격벽 상에 형성하는 단계(S700)를 포함할 수 있다. 이하에서, 압력센서장치의 구성 및 제조방법에 대한 상세한 설명은 도 2a 내지 도 2i, 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a pressure sensor device according to an embodiment of the present invention includes preparing a substrate having at least two through-holes so that air can pass therethrough (S100) Forming a pressure sensor chip on the substrate so as to cover the through hole and exposing the air to the atmosphere through the through hole; S200 forming an integrated circuit chip on the substrate; S300 (S400) of forming a partition defining the internal space while contacting the substrate so as to protect the pressure sensor chip and the integrated circuit chip (S400); sealing the pressure sensor chip and the integrated circuit chip (S500); forming a lower housing (S600) to protect the pressure sensor chip exposed by the through hole at the lower portion of the substrate (S600); and introducing the atmospheric pressure inlet and the fluid inlet It may include a step (S700) of forming the upper housing on the partition wall. Hereinafter, a detailed description of the construction and manufacturing method of the pressure sensor device will be given later with reference to Figs. 2A to 2I, 3 and 4. Fig.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력센서장치의 제조방법을 개략적으로 도해하는 사시도이다.2A to 2I are perspective views schematically illustrating a method of manufacturing a pressure sensor device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 2a를 참조하면, 적어도 둘 이상의 관통홀을 구비하는 기판(100)을 준비할 수 있다. 상기 관통홀에는 제 1 관통홀(102)과 제 2 관통홀(104)을 포함할 수 있다. 기판(100)은 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB) 또는 리드프레임을 사용할 수 있다. 제 1 관통홀(102)과 제 2 관통홀(104)은 대기가 유입될 수 있는 통로로서, 이후에 도 2i를 참조하여 후술할 상부 하우징의 대기도입구와 연결될 수 있다.First, referring to FIG. 2A, a
도 2b 및 도 2c를 참조하면, 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 제 1 관통홀(102)을 덮도록 기판(100) 상에 실장되되, 하부는 제 1 관통홀(102)을 통하여 대기에 노출되도록 압력센서칩(200)이 형성될 수 있다. 이전에 압력센서칩(200)의 테두리에 실리콘 패터닝(202)을 형성할 수 있다. 실리콘 패터닝(202)은 기판(100) 상에 압력센서칩(200)이 고정될 수 있도록 접착제 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 유체는 액체 또는 기체를 모두 포함하며, 상기 압력센서칩(200)은 이미 공지된 기술로서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.2B and 2C, in order to measure the relative pressure of the fluid with respect to the atmospheric pressure, the
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. 여기서, 집적회로칩(300)은 예를 들어, 아날로그 프론트 엔드부(analog front end)로 이해될 수 있다.2D and 2E, the
한편, 기판(100), 압력센서칩(200) 및 집적회로칩(300) 중 선택된 적어도 어느 둘은 도전성 리드(800)들을 사용함으로써 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 압력센서칩(200) 및 집적회로칩(300)은 각각 도전성 리드(800)를 이용하여 와이어본딩 공정을 통해 기판(100)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 압력센서칩(200)과 집적회로칩(300)도 도전성 리드(800)를 이용하여 와이어본딩 공정을 통해서 서로 전기적으로 연결될 수 있다.At least two selected ones of the
또한, 압력센서장치는 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.In addition, the pressure sensor device may further include a regulator (not shown) mounted on the
도 2f 및 도 2g를 참조하면, 기판(100) 상부면의 적어도 일부에 격벽(700a)이 접합될 수 있다. 격벽(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), 레귤레이터(미도시) 및 각각의 칩들을 전기적으로 연결시켜주는 도전성 리드들(800)을 밀봉할 수 있다. Referring to FIGS. 2F and 2G, the
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.Here, the
또한, 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. 상기 재료들은 상기 다이어프램에 상기 유체의 압력을 전달하는 기능 및 방수기능을 수행할 수 있는 겔 형태의 재료를 사용할 수 있다. 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 칩들(200, 300)의 표면을 매우 얇게 덮어 형성할 수 있다. 따라서, 압력전달매체(500)는 기기 외부의 수분에 의한 전기적인 결함 또는 과도한 수압으로부터 압력센서칩(200)의 파손을 방지할 수 있다.The pressure transmitting medium 500 may be formed of a flexible material such that fluid pressure may be applied to a diaphragm (not shown) provided on the
도 2h 및 도 2i를 참조하면, 기판(100)의 하부에 하부 하우징(700b)을 형성할 수 있다. Referring to FIGS. 2h and 2i, a
먼저, 도 2h를 참조하면, 기판(100)의 하부면 중 적어도 일부에 하부 하우징(700b)이 접합될 수 있다. 하부 하우징(700b)은 압력센서장치에 유입되는 대기가 압력센서칩(200)의 하부에 도달되어 표준압력을 측정할 수 있도록 대기가 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 또, 하부 하우징(700b)은 격벽(700a)과 동일한 재질로 형성될 수 있으나, 기판(100)과 압력전달매체(500)의 물리화학적인 특성에 따라 서로 상이한 재질을 사용할 수도 있다.Referring to FIG. 2H, the
도 2i를 참조하면, 마지막으로 대기가 유입될 수 있는 대기도입구(210) 및 유체가 유입될 수 있는 유체도입구(220)를 구비하는 상부 하우징(700c)이 격벽(700a) 상에 접합함으로써 압력센서장치(1000)를 제조할 수 있다.2I, finally, an
한편, 대기도입구(210)와 유체도입구(220)는 상부 하우징(700c)의 동일한 면에 동일한 방향으로 신장할 수 있다. 대기도입구(210)는 유체도입구(220)의 직경보다 더 클 수 있으며, 크기도 더 클 수 있다. 반면에, 대기도입구(210)와 유체도입구(220)의 크기 및 형성 방향은 소자 내에 배치된 압력센서칩(200)의 위치, 기판(100)에 구비된 관통홀의 위치, 격벽(700a)의 높이 또는 각 센서칩들의 위치 등에 의해서 서로 다른 방향을 갖도록 설계될 수도 있다. 이에 대한 예시는 도 3을 참조하여 후술한다.Meanwhile, the
도 3은 도 2i에 도시된 압력센서장치의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of the pressure sensor device shown in FIG. 2I.
도 3을 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.3 is a cross-sectional view of a
하우징(700)은 격벽(700a), 하부 하우징(700b) 및 상부 하우징(700c)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 격벽(700a)은 기판(100)의 적어도 일부 상에 접합될 수 있다. 하부 하우징(700b)은 기판(100)의 하부면 중 적어도 일부에 접합될 수 있다. 또, 격벽(700a) 상에 상부 하우징(700c)이 접합될 수 있다. 상부 하우징(700c)은 동일한 면에 동일한 방향으로 신장된 대기도입구(210)와 유체도입구(220)를 구비할 수 있다.The
여기서, 기판(100), 압력센서칩(200), 집적회로칩(300) 및 압력전달매체(500)에 대한 상세한 설명은 도 2a 내지 도 2i를 참조하여 상술한 바와 동일하므로 생략한다.The detailed description of the
한편, 격벽(700a), 하부 하우징(700b) 및 상부 하우징(700c)은 모두 동일한 물질일 수 있으며, 기판(100) 또는 압력전달매체(500)의 물리화학적 특성에 따라 서로 상이한 물질로 구성될 수도 있다. 격벽(700a)은 기판(100)의 적어도 일부를 구분시킴으로써 압력전달매체(500)를 압력센서칩(200)이 배치된 영역에 정확하게 채울 수 있다.The
또한, 압력전달매체(500)를 격벽(700a)에 의해 구분된 내부공간에 매립한 후 기판(100)의 하부에 하부 하우징(700b)을 형성함으로써 대기가 이동할 수 있는 통로를 형성할 수 있다. 상기 대기는 대기도입구(210)에 유입되는 대기가 기판(100)에 구비된 제 2 관통홀(104)과 제 1 관통홀(102)을 순차적으로 통과함으로써 압력센서칩(200)에서 대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하는데 이용될 수 있다.In addition, a passageway through which the atmosphere can move can be formed by embedding the
이후에 격벽(700a) 상에 상부 하우징(700c)을 조립하여 압력센서장치(1000)를 형성할 수 있다. 상부 하우징(700c)에 구비된 대기도입구(210)와 유체도입구(220)는 예시적으로 동일한 방향으로 형성되었으나, 격벽의 위치 및 크기에 따라 서로 다른 방향으로 형성될 수도 있다.The
여기에 도시되지는 않았지만, 예를 들면, 압력센서칩(200)이 배치된 영역과 대기가 유입되는 통로 사이에 형성된 격벽의 높이가 높을 경우, 대기도입구(210)의 방향은 오른쪽으로 꺾인 구조를 가질 수 있다. 만일, 기판(100)에 대기를 통과할 수 있는 제 2 관통홀(104)이 없다면, 하부 하우징(700b)의 어느 일측에 대기도입구(210)가 형성될 수도 있다.Although not shown in the drawing, for example, when the height of the partition formed between the area where the
상술한 바와 같이, 격벽(700a), 하부 하우징(700b) 및 상부 하우징(700c)이 기판 상에 접합되는 방식으로 압력센서장치(1000)를 형성할 수 있으므로, 기판(100)으로 인쇄회로기판을 사용할 경우, 별도의 몰딩공정 없이 간단하게 압력센서장치(1000)를 형성할 수 있다. As described above, since the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력센서장치의 구성을 개략적으로 도해하는 도면이다.4 is a schematic view illustrating the configuration of a pressure sensor device according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력센서장치(1100)는 기판(100)으로 리드프레임을 사용할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 리드프레임을 기판(100)으로 사용할 경우, 각각의 리드프레임을 전기적으로 연결할 수 있는 별도의 몰딩부가 더 포함될 수 있다.Referring to FIG. 4, a
리드프레임을 기판(100)으로 사용할 경우, 도 3에 도시된 격벽(700a)과 하부 하우징(700b)은 일체형으로 형성될 수 있다. 이 때, 하부 하우징(700b)이 생략될 수 있다. 상기 격벽(700a)이 하부 하우징(700b)의 기능을 대신 수행함으로써 압력센서칩(200)을 보호하는 기능을 하고, 대기가 이동할 수 있도록 연통된 유체이동경로를 형성한다. 이후에 격벽(700a) 상에 상부 하우징(700c)이 조립되어 압력센서장치(1100)를 형성할 수 있다. 여기서, 기판(100)으로 사용되는 리드프레임 각각을 몰딩하는 단계가 더 포함된다.When the lead frame is used as the
상술한 바와 같이, 본 발명은 압력전달매체를 도입함으로써 압력센서칩 및 집적회로칩 등에 대하여 유체 또는 수분에 의한 장치 결함을 방지할 수 있다. 또, 압력센서장치의 부착 형태가 유체도입구가 하부로 가는 형태이므로 압력센서장치의 하부 방수가 상대적으로 취약할 수 있다. 따라서, 방수 기능을 가지면서 외부를 보호할 수 있는 하우징으로 감싸주어 수분에 의한 결함을 방지할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention can prevent a device defect due to fluid or moisture from occurring in a pressure sensor chip, an integrated circuit chip and the like by introducing a pressure transmission medium. In addition, since the mounting form of the pressure sensor device is a shape in which the fluid inlet is downward, the lower waterproofing of the pressure sensor device may be relatively weak. Therefore, it is possible to prevent defects due to moisture by covering the housing with a waterproof function and protecting the outside.
또한, 압력전달매체의 특성이 딱딱한 경화를 하게 되면 센서의 특성이 변화하고, 점도가 낮은 방수겔 형태의 압력전달매체를 고정시키기 위하여 격벽 구조를 도입함으로써 압력센서의 작동을 원활하게 할 수 있다. 또, 각각의 하우징은 분리형 구조로 되어 있으며, 유체도입구와 대기도입구가 기판의 상부에 위치됨으로써 자동조립 등에 의한 생산성이 우수하며, 구조가 간단하고, 제조공정시 각 센서칩 및 집적회로의 실장이 용이한 압력센서장치를 구현할 수 있다.In addition, when the characteristics of the pressure transmission medium are hardened, the characteristic of the sensor changes, and the operation of the pressure sensor can be smoothly performed by introducing the partition wall structure for fixing the pressure transmitting medium in the form of a waterproof gel having a low viscosity. In addition, each housing has a detachable structure, and the fluid inlet and the air inlet are located at the top of the substrate, so that the productivity is improved by automatic assembly and the like, and the structure is simple, and the sensor chip and the integrated circuit It is possible to realize a pressure sensor device which can be easily mounted.
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.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100 : 기판
102 : 제 1 관통홀
104 : 제 2 관통홀
200 : 압력센서칩
202 : 실리콘 패터닝
210 : 대기도입구
220 : 유체도입구
300 : 집적회로칩
500 : 보호부재
700 : 하우징
700a : 격벽
700b : 하부 하우징
700c : 상부 하우징
800 : 도전성 리드
1000 : 압력센서장치100: substrate
102: first through hole
104: second through hole
200: Pressure sensor chip
202: Silicon patterning
210: Air intake
220: Fluid inlet
300: integrated circuit chip
500: protective member
700: Housing
700a: partition wall
700b: Lower housing
700c: upper housing
800: conductive lead
1000: Pressure sensor device
Claims (16)
상기 하우징의 내부공간에 배치되며, 대기가 통과할 수 있도록 제 1 관통홀 및 제 2 관통홀을 구비하는 기판; 및
대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 제 1 관통홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 제 1 관통홀을 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩;을 포함하고,
상기 대기도입구를 통해 유입된 대기가 상기 제 2 관통홀을 거쳐 상기 하우징에 의해 구분된 내부공간과 상기 제 1 관통홀을 순차적으로 통과함으로써 상기 제 1 관통홀에 의해 노출된 상기 압력센서칩에 대기가 도달할 수 있도록 연통된 구조를 가지는,
압력센서장치.A housing having an atmospheric fluid inlet and a fluid fluid inlet;
A substrate disposed in the inner space of the housing, the substrate having a first through hole and a second through hole to allow air to pass therethrough; And
And a pressure sensor chip mounted on the substrate so as to cover the first through hole, wherein a lower portion of the pressure sensor chip is exposed to the atmosphere through the first through hole to measure a relative pressure of the fluid with respect to the atmospheric pressure,
The air introduced through the air inlet passes sequentially through the first through-hole and the inner space separated by the housing through the second through-hole, thereby to prevent the pressure sensor chip exposed by the first through- And having a communicated structure so that the atmosphere can reach,
Pressure sensor device.
상기 하우징은 상기 기판을 기준으로 상부 하우징과 하부 하우징으로 구분되며, 상기 상부 하우징은 상기 기판과 접하면서 내부공간을 한정하는 격벽을 더 포함하는,
압력센서장치.The method according to claim 1,
Wherein the housing is divided into an upper housing and a lower housing with respect to the substrate, the upper housing further including a partition wall contacting the substrate and defining an inner space,
Pressure sensor device.
상기 내부공간 내에 배치되어 상기 압력센서칩을 보호하며, 상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 상기 유체의 압력을 전달할 수 있는 압력전달매체를 더 포함하는,
압력센서장치.3. The method of claim 2,
Further comprising a pressure delivery medium disposed in the inner space to protect the pressure sensor chip and to transmit pressure of the fluid to measure pressure in the pressure sensor chip,
Pressure sensor device.
상기 격벽에 의해 상기 대기도입구로부터 유입되는 대기가 이동할 수 있는 공간과 상기 압력전달매체가 형성될 수 있는 공간으로 구분되는,
압력센서장치.The method of claim 3,
Wherein the partition wall separates the space into which the atmospheric air flowing from the atmospheric pressure inlet can move and the space through which the pressure transmission medium can be formed,
Pressure sensor device.
상기 기판의 상면에 상기 격벽이 접합되고, 상기 격벽 상에 상기 상부 하우징이 접합되며, 상기 기판의 하면에 상기 하부 하우징이 접합되는,
압력센서장치.3. The method of claim 2,
Wherein the upper housing is bonded to the upper surface of the substrate and the lower housing is bonded to a lower surface of the substrate,
Pressure sensor device.
상기 하부 하우징은 상기 기판과 접하면서 상기 대기도입구와 연통된 것인,
압력센서장치.3. The method of claim 2,
Wherein the lower housing is in contact with the substrate and is in communication with the atmospheric air inlet.
Pressure sensor device.
상기 대기도입구와 상기 유체도입구는 상기 하우징의 동일한 면에서 동일한 방향으로 신장하는,
압력센서장치.The method according to claim 1,
Wherein the atmospheric fluid inlet and the fluid fluid inlet extend in the same direction on the same side of the housing,
Pressure sensor device.
상기 압력전달매체는 상기 유체가 상기 압력센서칩에 직접 닿지 않도록 방수 기능을 가지는,
압력센서장치.The method of claim 3,
Wherein the pressure transmitting medium has a waterproof function so that the fluid does not directly touch the pressure sensor chip,
Pressure sensor device.
상기 압력전달매체는 상기 유체의 압력에 따라 그 형태가 변형될 수 있는 겔(gel)을 포함하는,
압력센서장치.The method of claim 3,
Wherein the pressure transmission medium comprises a gel that can be deformed in response to a pressure of the fluid.
Pressure sensor device.
상기 압력전달매체는 상기 유체의 압력에 따라 그 형태가 변형될 수 있는 실리콘(Silicone) 또는 에폭시(Epoxy)를 포함하는,
압력센서장치.The method of claim 3,
Wherein the pressure transmitting medium comprises silicone or epoxy which can be deformed according to a pressure of the fluid.
Pressure sensor device.
상기 기판 상에 실장되며, 상기 압력센서칩에서 발생하는 아날로그 신호 출력을 디지털 신호 출력으로 변환하는 집적회로(IC)칩을 포함하는,
압력센서장치.The method according to claim 1,
And an integrated circuit (IC) chip mounted on the substrate for converting the analog signal output generated by the pressure sensor chip into a digital signal output.
Pressure sensor device.
상기 기판과 상기 압력센서칩은 도전성 리드를 사용함으로써 서로 전기적으로 연결되고, 상기 압력센서칩 및 상기 도전성 리드는 상기 압력전달매체를 이용하여 밀봉되는,
압력센서장치.The method of claim 3,
Wherein the substrate and the pressure sensor chip are electrically connected to each other by using a conductive lead, the pressure sensor chip and the conductive lead are sealed using the pressure transmission medium,
Pressure sensor device.
상기 기판 상에 실장되며, 일정한 전압을 유지할 수 있는 레귤레이터를 더 포함하는,
압력센서장치.The method according to claim 1,
Further comprising a regulator mounted on the substrate and capable of maintaining a constant voltage,
Pressure sensor device.
대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 제 1 관통홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 제 1 관통홀을 통하여 대기에 노출되는, 압력센서칩;
상기 압력센서칩을 보호할 수 있도록 상기 기판의 상부면과 접합됨으로써 내부공간을 한정하는 격벽;
상기 격벽 상에 접합되어 상기 압력센서칩의 적어도 일부를 보호할 수 있는 대기도입구와 유체도입구를 구비하는 상부 하우징; 및
상기 압력센서칩을 보호하기 위해서 상기 기판의 하부면에 접합됨으로써 상기 대기도입구를 통해 유입된 대기가 상기 제 2 관통홀과 상기 제 1 관통홀을 순차적으로 통과할 수 있도록 통로를 형성하는 하부 하우징;
을 포함하는,
압력센서장치.A substrate having a first through hole and a second through hole to allow air to pass therethrough;
Wherein the pressure sensor chip is mounted on the substrate so as to cover the first through hole and the lower portion is exposed to the atmosphere through the first through hole to measure a relative pressure of the fluid with respect to the atmospheric pressure.
A partition wall defining an inner space by being joined to an upper surface of the substrate so as to protect the pressure sensor chip;
An upper housing having an air inlet and a fluid inlet, which are bonded to the partition wall to protect at least a part of the pressure sensor chip; And
And a lower housing coupled to the lower surface of the substrate to protect the pressure sensor chip so that the atmosphere introduced through the atmospheric air inlet may sequentially pass through the second through hole and the first through hole, ;
/ RTI >
Pressure sensor device.
상기 압력센서칩을 밀봉하며, 상기 압력센서칩에서 압력을 측정할 수 있도록 상기 유체의 압력을 전달할 수 있는 압력전달매체를 포함하는,
압력센서장치.15. The method of claim 14,
And a pressure delivery medium that seals the pressure sensor chip and is capable of transferring the pressure of the fluid so as to measure pressure in the pressure sensor chip.
Pressure sensor device.
대기압에 대한 유체의 상대적인 압력을 측정하기 위하여, 상기 관통홀을 덮도록 상기 기판 상에 실장되되, 하부는 상기 관통홀을 통하여 대기에 노출되도록 압력센서칩을 형성하는 단계;
상기 기판 상에 집적회로(IC)칩을 형성하는 단계;
상기 압력센서칩과 상기 집적회로칩을 보호할 수 있도록 상기 기판과 접하면서 내부공간을 한정하는 격벽을 형성하는 단계;
상기 내부공간에 상기 압력센서칩과 상기 집적회로칩의 적어도 일부를 밀봉할 수 있는 압력전달매체를 형성하는 단계;
상기 기판의 하부에 상기 관통홀에 의해 노출된 상기 압력센서칩을 보호하기 위하여 하부 하우징을 형성하는 단계; 및
대기도입구 및 유체도입구를 구비하는 상부 하우징을 상기 격벽 상에 형성하는 단계;
를 포함하는,
압력센서장치의 제조방법.Preparing a substrate having at least two through holes so that the atmosphere can pass through;
Forming a pressure sensor chip on the substrate so as to cover the through hole and measuring the relative pressure of the fluid with respect to the atmospheric pressure so that the lower part is exposed to the atmosphere through the through hole;
Forming an integrated circuit (IC) chip on the substrate;
Forming a partition wall defining an internal space in contact with the substrate to protect the pressure sensor chip and the integrated circuit chip;
Forming a pressure transmission medium capable of sealing at least a part of the pressure sensor chip and the integrated circuit chip in the internal space;
Forming a lower housing to protect the pressure sensor chip exposed by the through hole at a lower portion of the substrate; And
Forming an upper housing on the partition wall having an atmospheric inlet and a fluid inlet;
/ RTI >
A method of manufacturing a pressure sensor device.
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