KR20170047858A - Mems 장치, 이를 포함하는 mems 패키지 및 사용자 단말기 - Google Patents

Mems 장치, 이를 포함하는 mems 패키지 및 사용자 단말기 Download PDF

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KR20170047858A
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capacitance
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capacitor
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문상희
임근배
석세영
서평보
이종성
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주식회사 스탠딩에그
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Abstract

MEMS 장치, 이를 포함하는 MEMS 패키지 및 사용자 단말기가 제공된다. 상기 MEMS 장치는, 고정부, 스프링에 의해서 상기 고정부에 연결되고, 제1 방향으로 서로 대향하는 복수의 제1 질량체, 및 스프링에 의해서 상기 각각의 제1 질량체에 연결되고, 콤(Comb) 구조를 갖는 복수의 이동 전극을 포함하고, 코리올리 힘(Coriolis Force)이 제공되는 때에, 상기 복수의 이동 전극은 상기 복수의 제1 질량체로부터 분리되어 이동 가능하다.

Description

MEMS 장치, 이를 포함하는 MEMS 패키지 및 사용자 단말기{MEMS DEVICE, MEMS PACKAGE AND USER TERMINAL COMPRISING THE SAME}
본 발명은 MEMS 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콤형(Comb-Type) 센싱 방식의 MEMS 장치, 이를 포함하는 MEMS 패키지 및 사용자 단말기에 관한 것이다.
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)는 인공위성, 미사일, 무인 항공기 등의 군수용, 에어백(Air Bag), ESC(Electronic Stability Control), 차량용 블랙박스(Black Box) 등 차량용, 카메라, 캠코더 등의 손떨림 방지용, 핸드폰이나 게임기 등의 모션 센싱용, 네비게이션용 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
평행형(Parallel-Type) 센싱 방식의 MEMS 장치는 스퀴즈 필름 감쇠 효과(Squeeze film damping effect)로 인해서 원하는 주파수에서 공진이 발생하지 않으며, 그 공진 주파수를 감소시키게 된다. 외부의 노이즈의 영향을 감쇄시키기 위해서는 높은 공진 주파수가 요구된다. 또한, 평행형 센싱 방식의 MEMS 장치는 풀인 효과(Pull-in effect)로 인해서 선형성이 좋지 않다.
한국공개특허공보 제10-2003-0049313호, 2003.06.25
본 발명의 기술적 과제는, 높은 공진 주파수를 획득할 수 있는 콤형 센싱 방식의 MEMS 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 선형성 및 안정성을 개선시킬 수 있는 콤형 센싱 방식의 MEMS 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는, 상술한 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지 및 사용자 단말기를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 MEMS 장치는, 고정부, 스프링에 의해서 상기 고정부에 연결되고, 제1 방향으로 서로 대향하는 복수의 제1 질량체, 및 스프링에 의해서 상기 각각의 제1 질량체에 연결되고, 콤(Comb) 구조를 갖는 복수의 이동 전극을 포함하고, 코리올리 힘(Coriolis Force)이 제공되는 때에, 상기 복수의 이동 전극은 상기 복수의 제1 질량체로부터 분리되어 이동 가능하다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 복수의 이동 전극은 Yaw축 센싱을 위하여 이용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 장치는, 스프링에 의해서 상기 고정부에 연결되고, 제2 방향으로 서로 대향하는 복수의 제2 질량체를 더 포함하고, 스프링에 의해서 상기 복수의 제1 질량체와 상기 복수의 제2 질량체는 서로 커플링될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 장치는, 상기 각각의 이동 전극과 상응하고, 콤 구조를 갖는 복수의 고정 전극 그룹을 더 포함하고, 상기 각각의 고정 전극 그룹은 제1 커패시터를 구성하는 제1 고정 전극과 제2 커패시터를 구성하는 제2 고정 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 커패시터의 커패시턴스와 상기 제2 커패시터의 커패시턴스는 서로 반대로(oppositely) 증감할 수 있다.
또한, 상기 복수의 제1 커패시터의 커패시턴스의 변화량이 합산되어 처리되거나, 상기 복수의 제2 커패시터의 커패시턴스의 변화량이 합산되어 처리될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 소정의 방향의 회전이 제공되는 때에, 상기 복수의 이동 전극은 서로 다른 방향으로 이동할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 소정의 방향의 가속이 제공되는 때에, 상기 복수의 이동 전극은 동일한 방향으로 이동할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 MEMS 패키지는 상술한 장치들 중 어느 하나의 MEMS 장치를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 사용자 단말기는 상술한 장치들 중 어느 하나의 MEMS 장치를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 MEMS 장치에 의하면, 코리올리 힘이 제공되는 때에 질량체 전체가 아닌 질량체로부터 분리되어 이동 가능한 이동 전극을 이용하여 그 힘을 센싱하므로, 이동하는 구조물의 질량이 감소되어 결과적으로 높은 공진 주파수를 획득할 수 있다.
또한, 콤형 센싱 방식이 채용되므로 그 선형성이 개선되고, 풀인 전압이 감소되므로 MEMS 장치가 보다 안정화될 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는 소정의 방향의 회전이 제공되는 때에 도 1의 MEMS 장치의 동작을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 소정의 방향의 회전이 제공되는 때에 도 1의 MEMS 장치의 커패시턴스의 변화를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 소정의 방향의 가속이 제공되는 때에 도 1의 MEMS 장치의 동작을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 5는 소정의 방향의 가속이 제공되는 때에 도 1의 MEMS 장치의 커패시턴스의 변화를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 MEMS패키지를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7 내지 도8은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 센서 허브를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 사용자 단말기를 개략적으로 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 다양한 MEMS 장치 중 자이로 센서를 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 자이로 센서뿐만 아니라, 가속도 센서, 압력 센서, 마이크로폰 등 콤 방식(Comb-Type) 센싱 기반의 임의의 MEMS 장치에도 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 실질적으로 동일하게 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 1을 참조하면, MEMS 장치(100)는 복수의 질량체(110~140), 고정부(150), 이동 전극(115, 125), 고정 전극 그룹(170, 180), 스프링(161~163)을 포함한다.
복수의 질량체(110~140)는 복수의 제1 질량체(110, 120)와 복수의 제2 질량체(130, 140)를 포함한다. 복수의 제1 질량체(110, 120)는 제1 방향(예를 들어, 도 1 상의 수평 방향)으로 서로 대향하고, 복수의 제2 질량체(130, 140)는 제2 방향(예를 들어, 도 1 상의 수직 방향)으로 서로 대향할 수 있다. 복수의 질량체(110~140)는 스프링(162)에 의해서 중앙의 고정부(150)에 연결될 수 있다. 또한, 복수의 질량체(110~140)는 스프링(161)에 의해서 서로 직접 커플링될 수도 있다. 복수의 제1 질량체(110, 120)는 Pitch축 센싱을 위하여 이용될 수 있고, 복수의 제2 질량체(130, 140)는 Roll축 센싱을 위하여 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 이동 전극(115, 125)이 복수의 제1 질량체(110, 120)의 내측으로 배치될 수 있다. 각각의 제1 질량체(110, 120)의 내부의 소정 영역이 제거됨으로써, 각각의 제1 질량체(110, 120)에 홈 또는 오프닝의 내부 공간이 형성될 수 있다. 그리고, 이동 전극(115, 125)이 상기 공간 내에 형성될 수 있다. 이동 전극(115, 125)은 스프링(163)에 의해서 제1 질량체(110, 120)에 연결될 수 있다. 복수의 제1 질량체(110, 120)와 실질적으로 동일하게, 복수의 이동 전극(115, 125)도 서로 대향할 수 있다. 복수의 이동 전극(115, 125)은 Yaw축 센싱을 위하여 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 고정 전극 그룹(170, 180)은 제1 고정 전극 그룹(170)과 제2 고정 전극 그룹(180)을 포함한다. 제1 고정 전극 그룹(170)은 제1 이동 전극(115)에 상응하여 배치되고, 제2 고정 전극 그룹(180)은 제2 이동 전극(125)에 상응하여 배치될 수 있다. 각각의 고정 전극 그룹(170, 180)은 상부에 배치되는 제1 고정 전극(171, 181)과 하부에 배치되는 제2 고정 전극(173, 183)을 포함할 수 있다. 복수의 고정 전극(171, 173, 181, 183)과 복수의 이동 전극(115, 125)은 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 복수의 고정 전극(171, 173, 175, 177)과 복수의 이동 전극(115, 125)은 콤(Comb) 구조를 가지고, 서로 결합될 수 있다. 제1 고정 전극(171, 181)은 상응하는 각각의 이동 전극(115, 125)과 함께 제1 커패시터를 구성하고, 제2 고정 전극(173, 183)은 상응하는 각각의 이동 전극(115, 125)과 함께 제2 커패시터를 구성할 수 있다.
복수의 질량체(110~140), 복수의 이동 전극(115, 125), 복수의 고정 전극(171, 173, 175, 177)은 실리콘 또는 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
스프링(161~163)은 각각 복수의 질량체(110~140)와 복수의 이동 전극(125, 145)을 지지할 수 있다.
명확하게 도시하지 않았으나, 구동 전극이 복수의 제2 질량체(130, 140)에 인접하여 배치될 수 있다. 시변하는 소정의 전압이 구동 전극에 제공됨에 따라, 구동 전극으로부터 발생되는 정전기력에 의해서, 복수의 질량체(110~140)가 진동할 수 있다. 복수의 질량체(110~140)는 예를 들어 도 1 상의 수직 방향 또는 수평 방향과 평행하게 각각 서로 다른 방향으로 구동될 수 있다. 이동 전극(115, 125)은 스프링(163)에 의해 제1 질량체(110, 120)에 연결되어 있으므로, 이동 전극(115, 125)도 제1 질량체(110, 120)와 함께 진동할 수 있다. 구동 전극은 복수의 제1 질량체(110, 120)에 인접하여 배치될 수도 있다.
MEMS 장치(100)가 회전함에 따라 코리올리 힘(Coriolis Force)이 제공되는 때에, 복수의 이동 전극(115, 125)은 복수의 제1 질량체(110, 120)로부터 분리되어 이동할 수 있다. 복수의 이동 전극(115, 125)의 이동에 의하여, 제1 커패시터의 커패시턴스와 제2 커패시터의 커패시턴스는 서로 반대로 증감할 수 있다. 즉, 제1 커패시터의 커패시턴스가 증가하면 제2 커패시터의 커패시턴스가 감소하고, 제1 커패시터의 커패시턴스가 감소하면 제2 커패시터의 커패시턴스가 증가할 수 있다. 상기 커패시턴스의 증감을 이용하여 각속도의 방향 및 크기가 센싱될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 다르게, 복수의 질량체(110~140)의 전체적인 형상, 고정부(150), 스프링(161~163) 등의 배치, 복수의 이동 전극(115, 125)과 복수의 고정 전극(171, 173, 175, 177)의 형상 및 배치는, 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않는 범주 내에서, 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
도 2는 소정의 방향의 회전이 제공되는 때에 도 1의 MEMS 장치의 동작을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2를 참조하면, MEMS 장치(100)에 도 2에 도시된 소정의 방향의 회전이 제공되는 때에, 코리올리 힘에 의해서, 복수의 이동 전극(115, 125)은 서로 다른 방향으로 이동한다. 도시된 바와 같이, 복수의 이동 전극(115, 125)은 MEMS 장치(100)의 외측을 향해 각각 이동할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제공되는 회전의 방향에 따라 MEMS 장치(100)의 내측을 향해 각각 이동할 수도 있다.
도 3은 소정의 방향의 회전이 제공되는 때에 도 1의 MEMS 장치의 커패시턴스의 변화를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 복수의 이동 전극(115, 125)의 상부에 제1 고정 전극(171, 181)이 배치되고, 그 하부에 제2 고정 전극(173, 183)이 배치될 수 있다.
복수의 이동 전극(115, 125)은 다수의 핑거(116, 126)를 포함하고, 각각의 고정 전극(171, 173, 175, 177)도 다수의 핑거(172, 174, 182, 184)를 포함할 수 있다. 복수의 이동 전극(115, 125)의 핑거(116, 126)와 복수의 고정 전극(171, 173, 175, 177)의 핑거(172, 174, 182, 184)는 소정의 간격을 두고 서로 교대로 배치될 수 있다.
제1 고정 전극(171, 181)의 핑거(172, 174)와 제2 고정 전극(173, 183)의 핑거(174, 184)는 예를 들어 도 3 상의 수평 방향을 축으로 비대칭하게 형성될 수 있다.
이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 전극(115, 125)이 MEMS 장치(100)의 외측을 향해 이동하는 경우, 이동 전극(115, 125)의 핑거(116, 126)와 제1 고정 전극(171, 181)의 핑거(172, 182) 간의 간격이 감소하므로, 제1 커패시터의 커패시턴스는 증가하고, 이동 전극(115, 125)의 핑거(116, 126)와 제2 고정 전극(173, 183)의 핑거(174, 184) 간의 간격이 증가하므로, 제2 커패시터의 커패시턴스는 감소하게 된다.
역으로, 명확하게 도시하지 않았으나, 이동 전극(115, 125)이 MEMS 장치(100)의 내측을 향해 이동하는 경우, 이동 전극(115, 125)의 핑거(116, 126)와 제1 고정 전극(171, 181)의 핑거(172, 182) 간의 간격이 증가하므로, 제1 커패시터의 커패시턴스는 감소하고, 이동 전극(115, 125)의 핑거(116, 126)와 제2 고정 전극(173, 183)의 핑거(174, 184) 간의 간격이 감소하므로, 제2 커패시터의 커패시턴스는 증가하게 될 것이다.
도 4는 소정의 방향의 가속이 제공되는 때에 도 1의 MEMS 장치의 동작을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 4를 참조하면, MEMS 장치(100)에 도 4에 도시된 소정의 방향의 가속이 제공되는 때에, 관성력에 의해서, 복수의 이동 전극(115, 125)은 동일한 방향으로 이동한다. 도시된 바와 같이, 복수의 이동 전극(115, 125)은 MEMS 장치(100)의 일 측을 향해 함께 이동할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 제공되는 가속의 방향에 따라 MEMS 장치(100)의 다른 측을 향해 함께 이동할 수도 있다.
도 5는 소정의 방향의 가속이 제공되는 때에 도 1의 MEMS 장치의 커패시턴스의 변화를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이동 전극(115, 125)이 MEMS 장치(100)의 일 측을 향해 이동하는 경우, 이동 전극(115)의 핑거(116)와 제1 고정 전극 그룹(170)의 제1 고정 전극(171)의 핑거(172) 간의 간격이 감소하므로, 제1 고정 전극 그룹(170) 측의 제1 커패시터의 커패시턴스는 증가하지만, 이동 전극(125)의 핑거(126)와 제2 고정 전극 그룹(180)의 제1 고정 전극(181)의 핑거(182) 간의 간격은 증가하므로, 제2 고정 전극 그룹(180) 측의 제1 커패시터의 커패시턴스는 감소하게 된다. 그리고, 제1 커패시터와 반대로 제1 고정 전극 그룹(170) 측의 제2 커패시터의 커패시턴스는 감소하지만, 제2 고정 전극 그룹(180) 측의 제2 커패시터의 커패시턴스는 증가하게 된다
역으로, 명확하게 도시하지 않았으나, 이동 전극(115, 125)이 MEMS 장치(100)의 다른 측을 향해 이동하는 경우, 이동 전극(115)의 핑거(116)와 제1 고정 전극 그룹(170)의 제1 고정 전극(171)의 핑거(172) 간의 간격이 증가하므로, 제1 고정 전극 그룹(170) 측의 제1 커패시터의 커패시턴스는 감소하지만, 이동 전극(125)의 핑거(126)와 제2 고정 전극 그룹(180)의 제1 고정 전극(181)의 핑거(182) 간의 간격은 감소하므로, 제2 고정 전극 그룹(180) 측의 제1 커패시터의 커패시턴스는 증가하게 된다. 그리고, 제1 커패시터와 반대로 제1 고정 전극 그룹(170) 측의 제2 커패시터의 커패시턴스는 증가하지만, 제2 고정 전극 그룹(180) 측의 제2 커패시터의 커패시턴스는 감소하게 될 것이다.
복수의 제1 커패시터의 커패시턴스의 변화량 및/또는 복수의 제2 커패시터의 커패시턴스의 변화량이 합산되어 처리될 수 있다. 이로써, 각속도 측정의 정확도를 증가시키고, 외부 가속도에 의한 영향을 감쇄시킬 수 있다.
한편, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 다르게, 복수의 이동 전극(115, 125)의 핑거(116, 126)와 복수의 고정 전극(171, 173, 175, 177)의 핑거(172, 174, 182, 184)의 형상 및 배치는, 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않는 범주 내에서, 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 MEMS패키지를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, MEMS 패키지(1000)는 PCB 기판(1100), PCB 기판(1100) 상에 적층되어 본딩된 MEMS 장치(1200)와 ASIC 장치(1300)를 포함한다. MEMS 장치(1200)는 도 1을 참조하여 설명한 MEMS 장치(100)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 도 6에서는 와이어 본딩 방식을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 플립칩 방식이 이용될 수도 있다.
도 7내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 센서 허브를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 센서 허브(2000)는 프로세싱 장치(2100), MEMS 장치(2200), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 장치(2300)를 포함할 수 있다. MEMS 장치(2200)는 도 1을 참조하여 설명한 MEMS 장치(100)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. ASIC 장치(2300)는 MEMS 장치(2200)의 센싱 신호를 처리할 수 있다. 프로세싱 장치(2100)는, 애플리케이션 프로세서를 대신하여, 센서 데이터 처리를 전문적으로 수행하기 위한 보조 프로세서로 기능할 수 있다.
도8을 참조하면, 센서 허브(3000)는 복수 개의 MEMS 장치(3200, 3400)와 복수 개의 ASIC 장치(3300, 3500)를 포함할 수 있다. 복수 개의 MEMS 장치(3200, 3400) 중 적어도 하나는 도 1을 참조하여 설명한 MEMS 장치(100)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 제1 MEMS 장치(3200)는 가속도 센서이고, 제2 MEMS 장치(3400)는 자이로 센서일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 복수 개의 ASIC 장치(3300, 3500)는 각각 대응하는 MEMS 장치(3200, 3400)의 센싱 신호를 처리할 수 있다. 프로세싱 장치(3100)는, 애플리케이션 프로세서를 대신하여, 센서 데이터 처리를 전문적으로 수행하기 위한 보조 프로세서로 기능할 수 있다. 도시된 바와 다르게, 세 개 이상의 MEMS 장치와 ASIC 장치가 센서 허브(3000) 내에 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 사용자 단말기를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 사용자 단말기(200)는 무선 통신부(4100), A/V 입력부(4200), 사용자 입력부(4300), 센싱부(4400), 출력부(4500), 저장부(4600), 인터페이스부(4700), 제어부(48000), 전원 공급부(4900)를 포함한다.
무선 통신부(4100)는 외부 디바이스와 무선 통신할 수 있다. 무선 통신부(4100)는 이동 통신, 와이브로, 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 초음파, 적외선, RF(Radio Frequency) 등과 같은 각종 무선 통신 방식을 이용하여 외부 디바이스와 무선 통신할 수 있다. 무선 통신부(4100)는 외부 디바이스로부터 수신한 데이터 및/또는 정보를 제어부(4800)에 전달하고, 제어부(4800)로부터 전달된 데이터 및/또는 정보를 외부 디바이스에 전송할 수 있다. 이를 위하여, 무선 통신부(4100)는 이동 통신 모듈(4110) 및 근거리 통신 모듈(4120)을 포함할 수 있다.
또한, 무선 통신부(4100)는 위치 정보 모듈(4130)을 포함하여 사용자 단말기(4000)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 사용자 단말기(4000)의 위치 정보는 예를 들어 GPS 측위 시스템, WiFi 측위 시스템, 셀룰러(Cellular) 측위 시스템 또는 비콘(beacon) 측위 시스템들로부터 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 임의의 측위 시스템들로부터 위치 정보가 제공될 수 있다. 무선 통신부(4100)는 측위 시스템으로부터 수신한 위치 정보를 제어부(4800)에 전달할 수 있다.
A/V 입력부(4200)는 영상 또는 음성 신호 입력을 위한 것으로, 카메라 모듈(4210)과 마이크 모듈(4220)을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(4210)은 예를 들어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서, CCD(Charge Coupled Device) 센서 등과 같은 이미지 센서를 포함할 수 있다.
사용자 입력부(4300)는 사용자로부터 각종 정보를 입력받는다. 사용자 입력부(4300)는 키, 버튼, 스위치, 터치 패드, 휠 등의 입력 수단을 포함할 수 있다. 터치 패드가 후술하는 디스플레이 모듈(4510)과 상호 레이어 구조를 이루는 경우, 터치스크린을 구성할 수 있다.
센서부(4400)는 사용자 단말기(4000)의 상태 또는 사용자의 상태를 감지한다. 센싱부(4400)는 터치 센서, 근접 센서, 압력 센서, 진동 센서, 지자기 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 생체 인식 센서 등의 감지 수단을 포함할 수 있다. 센싱부(240)는 사용자 입력을 위하여 이용될 수도 있다.
출력부(4500)는 사용자에게 각종 정보를 통보한다. 출력부(4500)는 텍스트, 영상 또는 음성의 형태로 정보를 출력할 수 있다. 이를 위하여, 출력부(4500)는 디스플레이 모듈(4510) 및 스피커 모듈(4520)을 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(4510)은 PDP, LCD, TFT LCD, OLED, 플렉시블 디스플레이, 3차원 디스플레이, 전자잉크 디스플레이, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태로 제공될 수 있다. 출력부(4500)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 출력 수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.
저장부(4600)는 각종 데이터 및 명령을 저장한다. 저장부(4600)는 사용자 단말기(4000)의 동작을 위한 시스템 소프트웨어와 각종 애플리케이션을 저장할 수도 있다. 저장부(4600)는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함할 수 있다.
인터페이스부(4700)는 사용자 단말기(4000)에 접속되는 외부 디바이스와의 통로 역할을 수행한다. 인터페이스부(4700)는 외부 디바이스로부터 데이터 및/또는 정보를 수신하거나 전원을 공급받아 사용자 단말기(4000) 내부의 구성요소들에 전달하거나, 외부 디바이스에 사용자 단말기(4000) 내부의 데이터 및/또는 정보를 전송하거나 내부의 전원을 공급할 수 있다. 인터페이스부(4700)는 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 충전용 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus; USB) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트 등을 포함할 수 있다.
제어부(4800)는 다른 구성요소들을 제어하여 사용자 단말기(4000)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(4800)는 저장부(4600)에 저장된 시스템 소프트웨어와 각종 애플리케이션을 수행할 수 있다. 제어부(2800)는 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 디지털 신호 처리 코어, 그래픽 처리 코어, 애플리케이션 프로세서 등의 집적 회로 등을 포함할 수 있다.
전원 공급부(4900)는 무선 통신부(4100), A/V 입력부(4200), 사용자 입력부(4300), 센서부(4400), 출력부(4500), 저장부(4600), 인터페이스부(4700), 제어부(4800)의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원 공급부(4900)는 내장 배터리를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 MEMS 장치(100) 또는 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명한 센서 허브(2000, 3000)가 센서부(4400) 내에 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법은 프로세서에 의해 수행되는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 고정부;
    스프링에 의해서 상기 고정부에 연결되고, 제1 방향으로 서로 대향하는 복수의 제1 질량체; 및
    스프링에 의해서 상기 각각의 제1 질량체에 연결되고, 콤(Comb) 구조를 갖는 복수의 이동 전극을 포함하고,
    코리올리 힘(Coriolis Force)이 제공되는 때에, 상기 복수의 이동 전극은 상기 복수의 제1 질량체로부터 분리되어 이동 가능한, MEMS 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이동 전극은 Yaw축 센싱을 위하여 이용되는, MEMS 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    스프링에 의해서 상기 고정부에 연결되고, 제2 방향으로 서로 대향하는 복수의 제2 질량체를 더 포함하고,
    스프링에 의해서 상기 복수의 제1 질량체와 상기 복수의 제2 질량체는 서로 커플링되는, MEMS 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 이동 전극과 상응하고, 콤 구조를 갖는 복수의 고정 전극 그룹을 더 포함하고,
    상기 각각의 고정 전극 그룹은 제1 커패시터를 구성하는 제1 고정 전극과 제2 커패시터를 구성하는 제2 고정 전극을 포함하는, MEMS 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 커패시터의 커패시턴스와 상기 제2 커패시터의 커패시턴스는 서로 반대로(oppositely) 증감하는, MEMS 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 제1 커패시터의 커패시턴스의 변화량이 합산되어 처리되거나, 상기 복수의 제2 커패시터의 커패시턴스의 변화량이 합산되어 처리되는, MEMS 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    소정의 방향의 회전이 제공되는 때에, 상기 복수의 이동 전극은 서로 다른 방향으로 이동하는, MEMS 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    소정의 방향의 가속이 제공되는 때에, 상기 복수의 이동 전극은 동일한 방향으로 이동하는, MEMS 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항의 MEMS 장치를 포함하는, MEMS 패키지.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항의 MEMS 장치를 포함하는, 사용자 단말기.
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