KR20170119480A - 센서 패키지를 포함하는 센서 복합 모듈 - Google Patents

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KR20170119480A
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Abstract

본 발명에서는 센서 패키지 및 센서 복합 모듈이 개시된다. 본 발명의 센서 패키지는, 제1 이벤트를 감지하고 전기적인 제1 이벤트 신호를 출력하기 위한 맴스 소자와, 맴스 소자와 전기적으로 연결되어 전기적인 제1 이벤트 신호를 광학적인 제1 이벤트 신호로 변환하기 위한 발광 소자를 포함하는 센서 패키지로서, 제1 이벤트 신호는, 상대적으로 낮은 로우 레벨의 제1 전압 신호 및 상대적으로 높은 제2 전압 신호를 포함하되, 제1 전압 신호와 제2 전압 신호 사이 레벨의 다른 전압 신호를 포함하지 않고, 발광 소자는, 제1 전압 신호와 상기 제2 전압 신호에서 서로 다른 저항 특성을 갖는다.
본 발명에 의하면, 다수의 센서와 다수의 센서로부터의 출력 신호의 처리를 담당하는 신호 처리부 간의 통신에서, 통신 모듈의 구조가 단순화되고, 경량화 될 수 있는 구조의 센서 패키지 및 센서 복합 모듈이 제공된다.

Description

센서 패키지 및 센서 복합 모듈{Sensor package and sensor module having the same}
본 발명은 센서 패키지 및 센서 패키지를 포함하는 센서 복합 모듈에 관한 것이다.
종래 자동차, 항공기, 선박과 같은 대형 시스템에서, 다수의 센서와, 다수의 센서로부터의 출력 신호를 처리하기 위한 신호 처리부 간에는 일대일 연결 방식을 통하여 각각의 센서로부터 각각의 전송선을 통하여 신호 처리부와의 연결이 이루어지고 있다.
이러한 연결 방식에서는 다수의 전송선이 요구되며, 특히 유선 전송선을 채택하고 있는 방식에서는 다수의 와이어의 취합 및 취급에 별도의 수작업이나 배선 정리가 요구된다. 또한, 유선 전송선의 거리에 따라 신호 세기가 감쇄되는 문제와, 노후화에 따른 교체의 필요성이 있다는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 다수의 센서와 다수의 센서로부터의 출력 신호의 처리를 담당하는 신호 처리부 간의 통신에서, 통신 모듈의 구조가 단순화되고, 경량화 될 수 있는 구조의 센서 패키지 및 센서 복합 모듈을 포함한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 센서 패키지는,
제1 이벤트를 감지하고 전기적인 제1 이벤트 신호를 출력하기 위한 맴스 소자와, 상기 맴스 소자와 전기적으로 연결되어 전기적인 제1 이벤트 신호를 광학적인 제1 이벤트 신호로 변환하기 위한 발광 소자를 포함하는 센서 패키지로서,
상기 제1 이벤트 신호는, 상대적으로 낮은 로우 레벨의 제1 전압 신호 및 상대적으로 높은 제2 전압 신호를 포함하되, 상기 제1 전압 신호와 상기 제2 전압 신호 사이 레벨의 다른 전압 신호를 포함하지 않고,
상기 발광 소자는, 상기 제1 전압 신호와 상기 제2 전압 신호에서 서로 다른 저항 특성을 갖는다.
예를 들어, 상기 발광 소자가 1.5V를 변곡점으로 하여, 인가 전압과 주입 전류 사이에서 서로 다른 저항 특성을 가질 때,
상기 제1 전압 신호는 상기 변곡점 보다 낮은 레벨을 갖고, 상기 제2 전압 신호는 상기 변곡점 보다 높은 레벨을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 맴스 소자는,
맴스 구조부와 상기 맴스 구조부와 전기적으로 연결된 집적 회로부를 포함하고,
상기 맴스 구조부는,
베이스;
상기 베이스의 내부 공간에 배치되고 외부 충격에 따라 진동하는 질량체;
상기 베이스와 질량체 사이에서 상기 질량체를 탄성적으로 지지해주는 탄성 빔;
상기 탄성 빔에 설치되어 상기 탄성 빔의 변위에 따라 가변적인 저항을 갖는 피에조 저항; 및
상기 피에조 저항과 전기적으로 연결된 것으로, 일단에 전극이 형성된 배선 패턴;을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 집적 회로부는,
상기 베이스 상에 배치되고, 상기 전극과 전기적으로 연결되며,
상기 전극을 통하여 입수되는 전압의 피크 신호에 따라 외부 충격을 감지하고 외부 충격의 감지 여부에 따라 제1, 제2 전압 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 맴스 소자 및 발광 소자는, 와이어 본딩 또는 플립 칩 본딩을 통하여 서로 전기적으로 연결되고,
상기 맴스 소자 및 발광 소자는 하나의 패키징으로 포장될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 센서 복합 모듈은,
서로 다른 제1 내지 제4 이벤트를 감지하기 위한 것으로, 서로 다른 파장 대역의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 출력하기 위한 제1, 제2 센서 패키지;
상기 제1 내지 제4 센서 패키지와 연결된 다중화기;
상기 다중화기와 연결된 전송단을 포함하고, 상기 전송단과 반대편의 수신단을 포함하는 하나의 광섬유;
상기 광섬유의 수신단에 연결된 역다중화기; 및
상기 역다중화기와 연결된 제1 내지 제4 수광 소자를 포함한다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제4 센서 패키지는 서로 다른 파장 대역에서 동작하는 제1 내지 제4 발광 소자를 각각 포함하고,
상기 역다중화기는 서로 다른 파장 대역의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 분리하기 위한 파장 선택 필터를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 다중화기 및 역다중화기는, 양방향성 다중화/역다중화기를 포함하고,
상기 양방향성 다중화/역다중화기는,
서로 다른 파장 대역의 제1 내지 제4 이벤트 신호에 대응되는 렌즈 어레이를 포함하는 제1 렌즈블록; 및
상기 제1 렌즈 블록의 렌즈 어레이에 대응되는 렌즈부를 포함하는 제2 렌즈 블록을 포함하고,
상기 제1, 제2 렌즈 블록은 동일한 기저부의 내측에 함께 조립되어 광학적으로 정렬될 수 있다.
예를 들어, 상기 기저부는 상기 제1, 제2 렌즈 블록이 배치되는 일 측에 형성된 제1 가이드를 포함하고,
상기 베이스의 타 측에는 상기 제1 내지 제 센서 패키지의 장착 공간을 제공하기 위한 제2 가이드를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제4 센서 패키지는 기판 상에 형성된 걸림턱의 네 모서리에 의해 광학적으로 정렬될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 렌즈 블록 및 제2 렌즈 블록 사이에는 서로 다른 파장 대역의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 분리하기 위한 파장 선택 필터가 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 기저부의 제1, 제2 렌즈의 반대편에는 금속 소재의 보강판이 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 다수의 센서가 요구되는 자동차, 항공기, 선박과 같은 대형 시스템에서, 센서와 센서의 출력 신호의 처리를 담당하는 신호 처리부 간의 통신에, 하나의 통신 라인을 이용하는 다중화 방식을 채택함으로써, 통신 모듈의 구조의 단순화 및 경량화가 가능하다. 또한 센서와 신호 처리부 간의 통신에 광 통신을 적용함으로써, 유선 송신선을 사용하는 방식에 비해, 신호 감쇄 문제를 해결할 수 있으며, 송신 거리의 제약을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 센서와 발광 소자를 하나의 패키지로 포장한 센서 패키지를 제공함으로써, 전체 구조의 단순화가 가능하고, 조립 공정의 단축이 가능하다. 이렇게 센서 패키지와 광 통신 모듈의 조립이 간단하게 이루어지면서도, 장착 공간의 절약이 가능하여, 센서 장착 개소의 설계에 있어서, 폭 넓은 자유도를 제공할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 관한 센서 패키지의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 3에는 도 2와 다른 실시형태에 따른 단면도가 도시되어 있다.
도 4에는 센서 패키지의 작동을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 5a에는, 발광 소자서의 레이저에 인가되는 인가 전압과 주입 전류 간의 특성을 나타내는 V-I 커브가 도시되어 있다.
도 5b에는 발광 소자로서의 레이저의 주입 전류에 대한 레이저의 광 파워를 나타내는 곡선이 도시되어 있다.
도 6에는 도 1에 도시된 센서 패키지를 포함하는 센서 복합 모듈의 전체적인 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 7에는 다중화기/역다중화기가 도시되어 있다.
도 8에는 도 7에 도시된 다중화기/역다중화기의 다중화기 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 9에는 도 7에 도시된 다중화기/역다중화기의 역다중화기 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 10 및 도 11에는 본 발명의 다른 실시형태에 적용 가능한 집적 회로부의 구성을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 12에는 도 6에 도시된 센서 복합 모듈의 변형된 실시형태를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 관한 센서 패키지 및 센서 패키지를 포함하는 센서 복합 모듈에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시형태에 관한 센서 패키지에 대해 설명하고, 이후에 센서 패키지를 포함하는 센서 복합 모듈에 대해 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시형태에 관한 센서 패키지의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 도 3에는 도 2와 다른 실시형태에 따른 단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 센서 패키지의 작동을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 상기 센서 패키지(1)는 차량의 충격과 같은 제1 이벤트를 감지하기 위한 맴스 소자(5)와, 상기 맴스 소자(5)와 전기적으로 연결되어 있는 발광 소자(30)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 맴스 소자(5)와 발광 소자(30)는 와이어 본딩(wire-bonding) 이나 플립 칩 본딩(flip-chip bonding)으로 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있고, 하나의 소자로서 함께 패키징되어 있을 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 맴스 소자(5)와 발광 소자(30)는, 도전성 접착제(S)를 통하여 서로 플립 칩 본딩(flip-chip bonding) 될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 접착제(S)로는 솔더 볼이나 솔더 크림과 같은 솔더링 소재를 포함할 수 있고, 베이스(11) 상에 형성된 단자(P)와 집적 회로부(30) 사이에서 도전성 연결을 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 맴스 소자(5)와 발광 소자(30)는, 도전성 와이어(W)를 통하여 서로 와이어 본딩(wire-bonding) 될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 와이어(W)로는 높은 전기 전도성을 갖는 금속 세선을 포함할 수 있고, 베이스(11) 상에 형성된 단자(P)와 집적 회로부(30) 사이에서 도전성 연결을 형성할 수 있다.
상기 맴스 소자(5)와 발광 소자(30)는, 서로 마주하게 조립되는 상부 캡(40)과 하부 캡(50)에 의해 하나의 패키지 형태로 포장될 수 있다. 상기 상부 캡(40)에는 발광 소자(30)의 광 경로 상에 형성된 투명 창(41)을 포함할 수 있다. 상기 하부 캡(50)에는 질량체(15)의 진동을 방해하지 않도록, 질량체(15)의 대응 위치에 형성된 홀(51)이 형성될 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 맴스 소자(5)는 제1 이벤트에 대응하여 전기적인 제1 이벤트 신호를 출력하고, 상기 발광 소자(30)는 상기 전기적인 신호를 광학적인 형태로 변환할 수 있다. 이렇게 제1 이벤트에 대응하여 광학적인 신호로 변환된 제1 이벤트 신호는 후술하는 광통신 모듈(70)을 통하여 중앙 처리부(95)로 전송될 수 있다.
이하에서는 맴스 소자(5)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 맴스 소자(5)는 제1 이벤트(충격)에 따른 가속도에 비례하여 물리적으로 변위 가능한 구조를 포함하는 맴스 구조부(10)와, 상기 맴스 구조부(10)와 전기적으로 연결되고 맴스 구조부(10)의 출력 신호로부터 제1 이벤트에 대응하는 제1 이벤트 신호를 생성하기 위한 집적 회로부(20)를 포함할 수 있다.
상기 맴스 구조부(10)는, MEMS(Micro Electric Mechanical System) 공정을 통해 제조할 수 있다. 상기 맴스 구조부(10)는, 베이스(11)와, 상기 베이스(11)의 내부 공간에 설치되는 질량체(15)와, 상기 베이스(11)와 질량체(15) 사이를 탄성적으로 연결해주는 탄성 빔(12)을 포함할 수 있다.
상기 탄성 빔(12)은 외력에 따른 가속도에 비례하여 진동하는 질량체(15)를 탄성적으로 지지해주는 역할을 할 수 있다. 상기 베이스(11) 상에는 배선 패턴(B)이 형성될 수 있다. 상기 배선 패턴(B)은 전극(E)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 탄성 빔(12)에는 피에조 저항(R)이 설치될 수 있다. 외력의 가속도에 비례하여 질량체(15)가 진동할 때 발생되는 피에조 저항(R)의 변화는 전기적인 신호로서 전극(E)을 통하여 출력될 수 있다.
상기 전극(E)에는 집적 회로부(20)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극(E)은 와이어 본딩(wire-bonding) 이나 플립 칩 본딩(flip-chip bonding)을 통하여 집적 회로부(20)와 연결될 수 있고, 상기 집적 회로부(20)는 맴스 구조부(10)의 베이스(11) 상에 탑재될 수 있다.
상기 집적 회로부(20)는 상기 피에조 저항(R)의 변화를 전기적인 신호로 검출하고, 검출된 신호를 이용하여 차량의 충격 순간을 포착해내기 위한 신호 처리를 수행할 수 있다.
상기 집적 회로부(20)는 AD 변환부(21)와 신호 검출부(22)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 AD 변환부(21)는 전극(E)으로부터 검출되는 아날로그 형태의 출력 파형을 일정한 샘플링 주파수로 샘플링하고 양자화된 디지털 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 신호 검출부(22)는 제1 이벤트로서, 차량의 충격을 순간적으로 포착하고 충격 신호(제1 이벤트 신호)를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 신호 검출부(22)는 상기 전극(E)으로부터 출력되는 피크 전압을 검출하고 차량의 충격(제1 이벤트)을 포착하여 차량의 충격에 대응하는 충격 신호(제1 이벤트 신호)를 출력할 수 있다.
상기 신호 검출부(22)로부터의 충격 신호(제1 이벤트 신호)는, 서로 다른 레벨의 제1 전압 신호(V1) 및 제2 전압 신호(V2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전압 신호(V1)는 차량의 충격이 감지되지 않는 로우 레벨의 신호에 해당될 수 있다. 상기 제2 전압 신호(V2)는 차량의 충격이 감지된 상태, 즉 차량의 충격 순간에 출력되는 하이 레벨의 신호에 해당될 수 있다.
상기 제1, 제2 전압 신호(V1,V2)는, 1.5V의 임계 전압(Vc)을 전후로 하여, 각각 임계 전압(Vc) 보다 낮은 전압과 임계 전압(Vc) 보다 높은 전압 신호에 해당될 수 있다. 상기 발광 소자(30)는 임계 전압(Vc)을 기준으로 서로 다른 저항 특성을 보이고, 임계 전압(Vc) 보다 낮은 제1 전압(V1)에서와, 임계 전압(Vc) 보다 높은 제2 전압(V2)에서 서로 다른 저항 특성을 갖는다.
도 5a에는, 발광 소자(30)로서의 레이저에 인가되는 인가 전압과 주입 전류 간의 특성을 나타내는 V-I 커브가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 임계 전압(Vc)이란 인가 전압의 크기에 따른 주입 전류의 양이 급격하게 변화되는 변곡점에 해당된다.
상기 임계 전압(Vc, 변곡점) 보다 낮은 전압 하에서, 주입 전류의 양은 무시할 수 있는 정도의 작은 값으로 제한된다. 인가 전압이 점차적으로 증가하여 임계 전압(Vc, 변곡점) 이상의 높은 인가 전압에서는 주입 전류의 양이 급격하게 증가하게 된다.
도 5b에는 발광 소자(30)로서의 레이저의 주입 전류에 대한 레이저의 광 파워를 나타내는 곡선이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 레이저의 주입 전류의 양이 적은 경우에는 레이저의 광 파워가 사실상 제로에 근접하며 발광이 일어나지 않는다.
도 5a 및 도 5b를 함께 참조하면, 집적 회로부(20)로부터의 충격 신호(제1 이벤트 신호)는, 충격 OFF 상태에 해당되는 로우 레벨의 임계 전압(Vc) 보다 낮은 제1 전압 신호(V1)와, 임계 전압(Vc) 보다 높은 하이 레벨의 제2 전압 신호(V2)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 집적 회로부(20)로부터 제1 전압 신호(V1)가 발광 소자(30)에 입력되면, 발광 소자(30)의 주입 전류의 양이 극소하게 제한되며, 실질적으로 발광이 일어나지 않는다. 한편, 집적 회로부(20)로부터 제2 전압 신호(V2)가 발광 소자(30)에 입력되면, 발광 소자(30)의 주입 전류의 양이 급격하게 증가되며, 실질적인 발광이 일어나게 된다.
상기 집적 회로부(20)는 발광 소자(30)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 집적 회로부(20)의 단자(P)에는 발광 소자(30)가 연결될 수 있다. 상기 발광 소자(30)는 집적 회로부(20)로부터 출력되는 충격 신호(제1 이벤트 신호)를 입력으로 하여 충격 신호에 대응되는 광 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 충격 OFF 상태의 로우 레벨의 제1 전압 신호(V1)에 대응하여, 상기 발광 소자(30)는 실질적으로 동작하지 않고 광 신호를 생성하지 않는다. 상기 충격 ON 상태의 하이 레벨의 제2 전압 신호(V2)에 대응하여, 상기 발광 소자(30)는 광 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(30)는 광학적으로 ON/OFF의 신호를 생성할 수 있다.
일반적으로 발광 소자(30)의 동작은 광검출 소자(미도시)를 통하여 포착한 광량에 따라 전압의 세기를 제어함으로써 일정한 구동 전류를 인가하는 방식으로 구동된다. 발광 소자(30)의 광량은 주입 전류의 세기에 따라 결정되기 때문이다. 그러나, 본 발명에서는 제1 이벤트의 발생 여부에 따라 광학적으로 구별 가능한 두 가지 신호를 생성하는 것으로 충분하므로, 임계 전압(Vc) 이하의 로우 레벨의 제1 전압 신호(V1)와 임계 전압(Vc) 이상의 하이 레벨의 제2 전압 신호(V2)만으로 구동될 수 있다.
요약하면, 상기 집적 회로부(20)가 출력하는 제1 이벤트 신호는 로우 레벨의 제1 전압 신호(V1) 및 하이 레벨의 제2 전압 신호(V2)를 포함하고, 상기 제1, 제2 전압 신호(V1,V2) 사이의 다른 레벨의 전압 신호를 포함하지 않는다. 또한, 상기 발광 소자(30)의 구동을 제어하기 위해, 예를 들어, 발광 소자(30)를 일정한 광량으로 제어하고, 주입 전류의 양을 일정하게 유지하기 위한 광검출 소자와 같은 피드백이 요구되지 않는다.
예를 들어, 상기 발광 소자(30)는 레이저 다이오드, LED 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 소자(30)는, 에지 발광 레이저 다이오드(edge emitting laser diode) 또는 수직 공진 표면 발광 레이저 다이오드(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode, VCSEL)일 수 있다.
참고적으로, 상기 도 5a 및 도 5b에 도시된 레이저의 전기 광학적 거동은, 수직 공진 표면 발광 레이저 다이오드(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode, VCSEL)에 관한 것이나, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명된 이상의 기술적 사항은, 다른 레이저나 LED 에도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
도 6에는 도 1에 도시된 센서 패키지를 포함하는 센서 복합 모듈의 전체적인 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 센서 복합 모듈은 파장 분할 다중화 방식의 광 통신을 지원하는 광통신 모듈(70)을 포함할 수 있다. 상기 파장 분할 다중화 방식의 광통신에서는 여러 채널의 신호를 여러 파장의 광 신호로 바꿔 하나의 광 섬유(85)를 통해 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 광통신 모듈(70)은 여러 개의 광 신호를 한 개의 광 섬유(85)로 연결하는 다중화기(81)와, 한 개의 광 섬유(85)에서 여러 개의 광 신호를 파장별로 분리하는 역다중화기(82)와, 다중화기(81)와 역다중화기(82) 사이에 연결된 광 섬유(85)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 다중화기(81)에는, 서로 다른 제1 내지 제4 파장 대(λ1,λ2,λ3,λ4)에서 동작하는 서로 다른 제1 내지 제4 발광 소자(30a,30b,30c,30d, 제1 내지 제4 센서 패키지 1a,1b,1c,1d에 해당)가 연결될 수 있다. 또한, 상기 역다중화기(82)에는, 서로 다른 제1 내지 제4 파장 대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광 신호를 수신하기 위한 서로 다른 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)가 연결될 수 있다. 상기 역다중화기(82)는 서로 다른 제1 내지 제4 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광 신호를 파장대별로 분리하기 위한 파장 선택 필터(90)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)는 동일한 차량의 내부에 설치될 수 있고, 차량의 서로 다른 상태 정보를 입수하여 중앙 처리부(95)로 전송해줄 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 센서 패키지(1a)는 차량의 가속도 정보를 이용하여 차량의 충격과 같은 제1 이벤트를 포착할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 센서 패키지(1b)는 차량 엔진의 온도 정보를 입수하여 엔진 과열과 같은 제2 이벤트를 포착할 수 있다.
예를 들어, 상기 센서 복합 모듈은, 제1, 제2 센서 패키지(1a,1b) 외에 또 다른 제3, 제4 이벤트를 감지하기 위한 제3, 제4 센서 패키지(1c,1d)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3, 제4 이벤트는, 차량의 타이어 압력 등과 같이 차량의 현재 상태에 관한 각종의 정보를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)는 각각 서로 다른 제1 내지 제4 이벤트에 대응하여 광 신호의 형태로 제1 내지 제4 이벤트 신호를 출력할 수 있다. 한편, 도 6에서 미 설명된 도면 부호 5a,5b,5c,5d는 각각의 제1 내지 제4 맴스 패키지(1a,1b,1c,1d)에 포함된 맴스 구조부를 나타낸다.
상기 광통신 모듈(70)은 하나의 통신선, 그러니까, 하나의 광 섬유(85)를 이용하여 서로 독립적인 제1 내지 제4 이벤트 신호를 전송하기 위한 다중화기(81)와 역다중화기(82)를 포함할 수 있고, 상기 다중화기(81)와 역다중화기(82) 사이에 연결된 광 섬유(85)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)는 다중화기(81)에 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1,1d)의 출력 신호는 다중화기(81)를 통하여 하나의 광 섬유(85)의 전송단으로 입력될 수 있고, 광 섬유(85)의 수신단 측에는 역다중화기(82)가 설치되어 서로 다른 제1 내지 제4 이벤트 신호를 각각 분리해낼 수 있다. 이렇게 분리된 제1 내지 제4 이벤트 신호는 역다중화기(82)에 연결된 서로 다른 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91,91d)를 통하여 이벤트 발생 여부를 포착해낼 수 있다.
이렇게 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)를 통하여 이벤트 발생 여부를 포착한 중앙 처리부(95)는, 각각의 제1 내지 제4 이벤트에 대응되는 구체적인 처리를 개시할 수 있다. 예를 들어, 상기 중앙 처리부(95)는 충격이라는 제1 이벤트에 대응하여 에어백을 전개하거나 운행자에게 경고 신호를 출력할 수 있다. 또한, 상기 중앙 처리부(95)는, 엔진 과열이라는 제2 이벤트에 대응하여 엔진의 회전수를 낮추거나 운행자에게 경고 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서 상기 다중화기(81)와 역다중화기(82)는 하나의 통신선을 이용하여 서로 독립적인 제1 내지 제4 이벤트 신호를 전송하기 위한 것으로, 후술하는 바와 같이, 서로 다른 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 이용하는 파장 분할 방식의 다중화를 수행할 수 있다.
상기 파장 분할 다중화에서는 서로 다른 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)에서 동작하는 제1 내지 제4 발광 소자(30a,30b,30c,30d)가 적용될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 발광 소자(30a,30b,30c,30d)는 각각 서로 다른 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)에 구성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)로는 동일한 구조의 수광 소자가 적용될 수 있으며, 각각의 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)의 앞 단에 배치된 파장 선택 필터(90)를 통하여 서로 다른 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 선택적으로 수신할 수 있다.
도 7에는 다중화기/역다중화기(80)가 도시되어 있다. 도 8에는 도 7에 도시된 다중화기/역다중화기(80)의 다중화기(81) 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 9에는 도 7에 도시된 다중화기/역다중화기(80)의 역다중화기(82) 동작을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도 7에 도시된 다중화기/역다중화기(80)란, 도 6에 도시된 다중화기(81) 또는 역다중화기(82)로 동작할 수 있는 이른바, 양 방향성을 갖는다. 즉, 이하에서 설명되는 다중화기/역다중화기(80)는, 도 6에 도시된 다중화기(81)로도 작용할 수 있고, 도 6에 도시된 역다중화기(82)로도 작용할 수 있다. 다만, 다중화기(81) 측에는 신호의 전송 측에 해당되는 제1 내지 제4 발광 소자(30a,30b,30c,30d, 제1 내지 제4 센서 패키지 1a,1b,1c,1d)가 연결될 수 있고, 역다중화기(82) 측에는 신호의 수신 측에 해당되는 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)가 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 다중화기/역다중화기(80)가 다중화기(81)로 작동될 때, 상기 다중화기(81) 측에는 제1 내지 제4 발광 소자(30a,30b,30c,30d)가 배치될 수 있고, 도 7에 도시된 다중화기/역다중화기(80)가 역다중화기(82)로 작동될 때, 상기 역다중화기(82) 측에는 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)가 배치될 수 있다. 또한, 이하에서 설명되는 파장 선택 필터(90)는 상기 다중화기/역다중화기(80)가 역다중화기(82)로 작동될 때, 역다중화기(82) 측에 배치되어 하나의 광 섬유(85)를 통하여 전송되는 광 신호를 서로 다른 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)를 갖는 서로 독립적인 제1 내지 제4 이벤트 신호로 분리해낼 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 다중화기/역다중화기(80)는 렌즈 어레이(149)를 포함하는 제1 렌즈 블록(140), 상기 렌즈 어레이(149)에 대응되는 렌즈부(166)를 포함하는 제2 렌즈 블록(160)을 포함할 수 있다.
상기 제1 렌즈 블록(140)의 렌즈 어레이(149)는 상기 제1 렌즈 블록(140)의 중심축 주위에 대칭적으로 배치된 제1 내지 제4 보조 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 보조 렌즈는, 각각 초점에서 출발한 광을 평행 광으로 제공할 수 있고, 평행하게 입사한 광을 초점에 제공할 수 있다.
상기 제2 렌즈 블록(160)의 렌즈부(166)는 상기 렌즈 어레이(149)에 대해 평행광을 제공하거나, 렌즈 어레이(149)가 제공하는 평행광을 집속하여 광 섬유(184)에 제공할 수 있다.
상기 제1, 제2 렌즈 블록(140,160) 사이에는 파장 선택 필터(150)가 배치될 수 있다. 상기 파장 선택 필터(150)는 각각 서로 다른 제1 내지 제4 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광 신호를 선택적으로 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 파장 선택 필터(150)는 밴드 패스 필터 또는 에지 필터 일 수 있다. 상기 파장 선택 필터(150)는 유리 기판 또는 플라스틱 기판 상에 다중 적층된 유전체 박막들을 포함할 수 있다. 상기 파장 선택 필터(150)는 제1 렌즈 블록(140)의 장착 홈(144)에 삽입되어 접착제로 고정될 수 있다.
상기 제1, 제2 렌즈 블록(140,160)은 기저부(130)의 내측에 삽입되어 상호 광학적으로 정렬될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기저부(130)는 제1, 제2 렌즈 블록(140,160)을 수용하는 제1 가이드(133)를 포함할 수 있다. 상기 제1 가이드(133) 내측에는 상기 제1 렌즈 블록(140)의 렌즈 어레이(149)를 둘러싸는 프레임(146)과, 제2 렌즈 블록(160)의 렌즈부(166)를 둘러싸는 프레임(162)이 끼워질 수 있다.
상기 제1, 제2 렌즈 블록(140,160)에는 상호 얼라인을 위한 정렬 홈(143,163)이 형성될 수 있고, 상기 제1 렌즈 블록(140)의 돌출부(141)는 기저부(130)의 절개부(135)에 끼워질 수 있다. 제1, 제2 렌즈 블록(140,160) 및 기저부(130)에는 평편하게 절단된 형태의 측면(137,147,167)이 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 렌즈 블록(140,160) 및 기저부(130)의 측면(137,147,167)은 서로 같은 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 기저부(130)의 일 측에는 상기 제1, 제2 렌즈 블록(140,160)을 수용하기 위한 제1 가이드(133)가 형성될 수 있고, 상기 기저부(130)의 타 측에는 센서 패키지(124)의 수용 공간을 제공하기 위한 제2 가이드(134)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 기저부(130)에는 센서 패키지(124)의 광 경로를 제공하기 위한 관통 홀(131)이 형성될 수 있다.
상기 센서 패키지(124)는, 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 서로 전기적으로 연결되어 있는 맴스 소자(5)와, 발광 소자(30)를 포함할 수 있으며, 하나의 패키지 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 맴스 소자(5)와 발광 소자(30)는 와이어 본딩(wire-bonding) 이나 플립 칩 본딩(flip-chip bonding)을 통하여 연결될 수 있다.
상기 센서 패키지(124)는, 도 6을 참조하여 설명된 바와 같이, 서로 다른 이벤트를 감지하기 위한 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)를 포함할 수 있고, 각각의 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)는, 서로 다른 제1 내지 제4 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)에서 동작하는 제1 내지 제4 발광 소자(30a,30b,30c,30d)를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 센서 패키지(124)가, 상기 다중화/역다중화기(80)가 다중화기로 작동될 때, 상기 센서 패키지(124)는 맴스 소자와 발광 소자를 포함할 수 있다. 다만, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 다중화/역다중화기(80)가 역다중화기로 작동될 때, 센서 패키지(124) 대신에, 수광 소자(124a)가 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 센서 패키지(124)는 기판(123) 상에 형성된 걸림턱(125)에 의해 정렬될 수 있다. 예를 들어, 상기 센서 패키지(124, 제1 내지 제4 센서 패키지 1a,1b,1c,1d)는 걸림턱(125)의 모서리에 정렬될 수 있다.
상기 기판(123)은 인쇄 회로 기판(120) 상에 장착될 수 있다. 상기 인쇄 회로 기판(120)의 도전 패드(122)는 외부 회로와 연결될 수 있고, 상기 인쇄 회로 기판(120)과 기판(123)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 인쇄 회로 기판(120) 상에는 기저부(130)와의 위치 정렬을 위한 정렬선(121)이 패터닝될 수 있다.
상기 제2 렌즈 블록(160) 위에는 광 섬유 패럴(180)을 고정하기 위한 리셉터클(170)이 적층될 수 있다. 상기 리셉터클(170)의 중심축 상에는 광 섬유 패럴(180)이 삽입될 수 있다. 상기 광 섬유 패럴(180)의 일단은 제2 렌즈 블록(160)의 초점거리에 배치될 수 있다. 상기 광 섬유 패럴(180)은, 광 섬유(184)와, 상기 광 섬유(184)를 지지하기 위한 연결부(182)를 포함할 수 있다.
상기 기저부(130)의 일 측에는, 제1, 제2 렌즈 블록(140,160)이 배치되고, 상기 기저부(130)의 타 측에는 보강판(110)이 배치될 수 있다. 상기 기저부(130)는 일체형으로 제작될 수 있고, 상기 기저부(130)는 유리를 포함하는 고강도 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기저부(130)는 유리가 30% 포함된 울템(ultem)이나 폴리카보네이트(polycarbonate) 일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 기저부(130)를 금속 소재와 동등한 열 팽창 계수를 갖는 소재로 형성함으로써, 금속 소재로 형성된 보강판(110)을 통하여, 기저부(130)와 보강판(110) 사이의 열적 변형을 억제할 수 있다.
상기 보강판(110)은 상기 기저부(130)의 열 팽창 계수와 거의 동일한 열 팽창 계수를 갖는 소재로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 기저부(130)와 보강판(110) 사이의 열 팽창 계수의 차이에 따른 열 변형을 억제하기 위한 수단이 생략될 수 있다. 예를 들어, 상기 보강판(110)은 금속 소재로 형성될 수 있고, 보다 구체적으로, 스테인레스 소재로 형성될 수 있다.
도 10 및 도 11에는 본 발명의 다른 실시형태에 적용 가능한 집적 회로부(20`)의 구성을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.
도면들을 참조하면, 집적 회로부(20`)를 제외한 맴스 소자(5`)의 다른 구성은, 도 4를 참조하여 설명된 바와 실질적으로 동일하다. 상기 집적 회로부(20`)는 충격 순간에 발생되는 높은 주파수의 피크 전압을, 누락 없이 포착해내기 위해, 높은 주파수의 측정 신호(고주파 신호, 전극의 출력 전압)을, 이 보다 낮은 저주파수의 신호로 변환하기 위한 신호 변환부(21a)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 집적 회로부(20`)는, 상기 신호 변환부(21a)의 저주파수의 출력 신호를 입력으로 하여, 양자화된 디지털 신호를 출력하기 위한 AD 변환부(21b) 및 상기 AD 변환부(21b)의 출력 신호로부터 충격에 대응되는 제1 이벤트를 포착하고 이에 대응하여 제1 이벤트 신호를 출력하기 위한 신호 검출부(22)를 포함할 수 있다.
상기 신호 변환부(21a)는 상대적으로 높은 주파수의 측정 신호를 낮은 주파수의 신호로 변환함으로써, 결과적으로 높은 주파수의 충격 신호를 낮은 샘플링 주파수로도 포착할 수 있도록 할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 신호 변환부(21a)는, 교류 파형의 측정 신호를 직류 파형으로 변환하기 위한 정류부(21aa, 풀 브릿지 회로)와, 정류된 신호를 충전 및 유지하여 저주파수의 출력 신호를 생성하기 위한 커패시터(C1)와, 정류부(21aa)와 커패시터(C1) 사이에 연결되어 버퍼링을 수행하는 버퍼(112)를 포함할 수 있다. 상기 버퍼(112)의 출력 단자와 커패시터(C1) 사이에는 전류의 흐름을 제어하기 위한 다이오드(113)가 배치될 수 있다. 상기 커패시터(C1)의 방전 경로 상에는 저항 소자(R3)가 배치될 수 있으며, 상기 저항 소자(R3)는 커패시터(C1)에 충전된 전하량을 소진함으로써 차후의 충격에 대응하는 피크 신호를 검출할 수 있도록 커패시터(C1)를 초기화시킬 수 있다. 이때, 상기 커패시터(C1)의 방전 경로는 스위칭 소자(SW)에 의해 개폐될 수 있으며, AD 변환부(21b)로 입력되는 신호를 초기화시킬 수 있다. 상기 정류부(21aa)의 저항 소자(R1)는 피에조 저항(R)의 내부 저항이 상당히 크다는 점을 고려하고, 또한 입력 임피던스를 높이기 위해 10MΩ 이상의 전기 저항을 가질 수 있다.
도 12에는 도 6에 도시된 센서 복합 모듈의 변형된 실시형태를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 센서 복합 모듈은 파장 분할 다중화 방식의 광 통신을 지원하는 광통신 모듈(70)을 포함할 수 있다. 상기 파장 분할 다중화 방식의 광통신에서는 여러 채널의 신호를 여러 파장의 광 신호로 바꿔 하나의 제1 광 섬유(85)를 통해 전송할 수 있다. 상기 광통신 모듈(70)은 여러 개의 광 신호를 한 개의 제1 광 섬유(85)로 연결하는 다중화기(81`)와, 한 개의 제1 광 섬유(85)에서 여러 개의 광 신호를 파장별로 분리하는 역다중화기(82`)와, 다중화기(81`)와 역다중화기(82`) 사이에 연결된 제1 광 섬유(85)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 다중화기(81`)에는, 서로 다른 제1 내지 제4 파장 대(λ1,λ2,λ3,λ4)에서 동작하는 서로 다른 제1 내지 제4 발광 소자(30a,30b,30c,30d, 제1 내지 제4 센서 패키지 1a,1b,1c,1d에 해당)가 연결될 수 있다. 또한, 상기 역다중화기(82`)에는, 서로 다른 제1 내지 제4 파장 대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광 신호를 수신하기 위한 서로 다른 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)가 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)는, 차량의 서로 다른 개소에 분산되어 설치될 수 있고, 각각의 개소에서 차량의 서로 다른 상태 정보를 입수하여 중앙 처리부(95)로 전송해줄 수 있다. 이때, 각각의 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)와 다중화기(81`) 사이에는 서로 다른 광 경로를 제공하기 위한 다수의 제2 광 섬유(83)가 연결될 수 있다. 상기 제2 광 섬유(83)는 서로로부터 떨어져 분산된 다수의 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)로부터의 광 신호를 다중화기(81`)로 집중시키도록 이들 사이에서 서로 다른 광 경로를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 광 섬유(83)는 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d)로부터 서로 다른 제1 내지 제4 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광 신호를 전송하기 위해 다수로 마련될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 광 섬유(83)는 각각의 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1c,1d) 마다 하나씩 연결될 수 있다.
상기 다중화기(81`)는 다수의 제2 광 섬유(83)와 하나의 제1 광 섬유(85) 사이를 연결하는 광 경로 상에 배치된 다수의 반사투과막(84)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사투과막(84)은 제1 광 섬유(85)를 경유하는 광 경로 상에서 일 열로 배열된 제1 내지 제4 반사투과막(84a,84b,84c,84d)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 반사투과막(84a,84b,84c,84d)은, 특정 파장대의 광은 반사시키고, 나머지 다른 파장대의 광은 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제4 반사투과막(84a,84b,84c,84d)은, 각각의 제1 내지 제4 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광은 선택적으로 반사시키되, 앞 단의 반사투과막(84)으로부터 입사되는 다른 파장대의 광은 투과시켜서 제1 광 섬유(85)로 제공할 수 있다.
상기 반사투과막(84)은 서로 다른 파장대의 광을 선택적으로 반사/투과가 가능한 여하 형태의 반사투과막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사투과막(84)은 명칭이나 형태에 구애 받지 않고, 다이크로익 미러(dichroic mirror), 광 필터, 빔 스프리터와 같은 다른 명칭으로 호칭될 수 있다.
이렇게 제1 내지 제4 센서 패키지(1a,1b,1,1d)의 출력 신호는 다중화기(81`)를 통하여 하나의 제1 광 섬유(85)의 전송단으로 입력될 수 있고, 제1 광 섬유(85)의 수신단 측에는 역다중화기(82`)가 설치될 수 있다. 상기 역다중화기(82`)는 서로 다른 제1 내지 제4 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광 신호를 분리하고 서로 다른 광 경로로 분기시킬 수 있다. 그리고, 이렇게 분기된 제1 내지 제4 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광 신호는 역다중화기(82`)에 연결된 서로 다른 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91,91d)로 입력될 수 있다. 이때, 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)를 통하여 이벤트 발생 여부를 포착한 중앙 처리부(95)는, 각각의 제1 내지 제4 이벤트에 대응되는 구체적인 처리를 개시할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)로는 동일한 구조의 수광 소자가 적용될 수 있으며, 제1 내지 제4 수광 소자(91a,91b,91c,91d)의 전방에 배치된 반사투과막(86)을 통하여 서로 다른 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 선택적으로 수신할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 역다중화기(82`)는 제1 광 섬유(85)로부터 출력되는 광 신호를 서로 다른 파장대의 광 신호로 분리하여 서로 다른 광 경로로 분기시키기 위한 다수의 반사투과막(86)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사투과막(86)은 제1 광 섬유(85)를 경유하는 광 경로 상에서 일 열로 배열된 제1 내지 제4 반사투과막(86a,86b,86c,86d)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 반사투과막(86a,86b,86c,86d)은, 특정 파장대의 광은 반사시키고, 나머지 다른 파장대의 광은 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 내지 제4 반사투과막(86a,86b,86c,86d)은, 각각의 제1 내지 제4 파장대(λ1,λ2,λ3,λ4)의 광은 선택적으로 반사시키되, 제1 광 섬유(85)로부터 제공되는 다른 파장대의 광은 투과시켜서 뒤 단의 반사투과막(86)에 제공할 수 있다.
상기 반사투과막(86)은 서로 다른 파장대의 광을 선택적으로 반사/투과가 가능한 여하 형태의 반사투과막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사투과막(86)은 명칭이나 형태에 구애 받지 않고, 다이크로익 미러(dichroic mirror), 광 필터, 빔 스프리터와 같은 다른 명칭으로 호칭될 수 있다.
상기한 바와 같이, 다수의 반사투과막(84,86)을 포함하는 다중화기(81`) 및/또는 역다중화기(82`)를 적용하면, 통신 채널의 개수를 늘릴 수 있고, 그 만큼 더 많은 상태 정보를 입수하여 차량과 같은 대형 시스템의 보다 정확한 동작 환경을 실시간으로 모니터링할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1 : 센서 패키지 5 : 맴스 소자
10 : 맴스 구조부 11 : 베이스
12 : 탄성 빔 15 : 질량체
20 : 집적 회로부 30 : 발광 소자
40 : 상부 캡 41 : 투명 창
50 : 하부 캡 51 : 홀
70 : 광통신 모듈 80 : 다중화/역다중화기
81 : 다중화기 82 : 역다중화기
85 : 광 섬유 90 : 파장 선택 필터
91 : 수광 소자 95 : 중앙 처리부
110 : 보강판 130 : 기저부
140 : 제1 렌즈 블록 150 : 파장 선택 필터
160 : 제2 렌즈 블록 170 : 리셉터클
R : 피에조 저항 B : 배선 패턴
P : 단자 E : 전극

Claims (12)

  1. 제1 이벤트를 감지하고 전기적인 제1 이벤트 신호를 출력하기 위한 맴스 소자와, 상기 맴스 소자와 전기적으로 연결되어 전기적인 제1 이벤트 신호를 광학적인 제1 이벤트 신호로 변환하기 위한 발광 소자를 포함하는 센서 패키지로서,
    상기 제1 이벤트 신호는, 상대적으로 낮은 로우 레벨의 제1 전압 신호 및 상대적으로 높은 제2 전압 신호를 포함하되, 상기 제1 전압 신호와 상기 제2 전압 신호 사이 레벨의 다른 전압 신호를 포함하지 않고,
    상기 발광 소자는, 상기 제1 전압 신호와 상기 제2 전압 신호에서 서로 다른 저항 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자가 1.5V를 변곡점으로 하여, 인가 전압과 주입 전류 사이에서 서로 다른 저항 특성을 가질 때,
    상기 제1 전압 신호는 상기 변곡점 보다 낮은 레벨을 갖고, 상기 제2 전압 신호는 상기 변곡점 보다 높은 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 맴스 소자는,
    맴스 구조부와 상기 맴스 구조부와 전기적으로 연결된 집적 회로부를 포함하고,
    상기 맴스 구조부는,
    베이스;
    상기 베이스의 내부 공간에 배치되고 외부 충격에 따라 진동하는 질량체;
    상기 베이스와 질량체 사이에서 상기 질량체를 탄성적으로 지지해주는 탄성 빔;
    상기 탄성 빔에 설치되어 상기 탄성 빔의 변위에 따라 가변적인 저항을 갖는 피에조 저항; 및
    상기 피에조 저항과 전기적으로 연결된 것으로, 일단에 전극이 형성된 배선 패턴;을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 집적 회로부는,
    상기 베이스 상에 배치되고, 상기 전극과 전기적으로 연결되며,
    상기 전극을 통하여 입수되는 전압의 피크 신호에 따라 외부 충격을 감지하고 외부 충격의 감지 여부에 따라 제1, 제2 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 맴스 소자 및 발광 소자는, 와이어 본딩 또는 플립 칩 본딩을 통하여 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 맴스 소자 및 발광 소자는 하나의 패키징으로 포장되어 있는 것을 특징으로 하는 센서 패키지.
  6. 서로 다른 제1 내지 제4 이벤트를 감지하기 위한 것으로, 서로 다른 파장 대역의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 출력하기 위한 제1, 제2 센서 패키지;
    상기 제1 내지 제4 센서 패키지와 연결된 다중화기;
    상기 다중화기와 연결된 전송단을 포함하고, 상기 전송단과 반대편의 수신단을 포함하는 하나의 광섬유;
    상기 광섬유의 수신단에 연결된 역다중화기; 및
    상기 역다중화기와 연결된 제1 내지 제4 수광 소자를 포함하는 센서 복합 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 센서 패키지는 서로 다른 파장 대역에서 동작하는 제1 내지 제4 발광 소자를 각각 포함하고,
    상기 역다중화기는 서로 다른 파장 대역의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 분리하기 위한 파장 선택 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 복합 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다중화기 및 역다중화기는, 양방향성 다중화/역다중화기를 포함하고,
    상기 양방향성 다중화/역다중화기는,
    서로 다른 파장 대역의 제1 내지 제4 이벤트 신호에 대응되는 렌즈 어레이를 포함하는 제1 렌즈블록; 및
    상기 제1 렌즈 블록의 렌즈 어레이에 대응되는 렌즈부를 포함하는 제2 렌즈 블록을 포함하고,
    상기 제1, 제2 렌즈 블록은 동일한 기저부의 내측에 함께 조립되어 광학적으로 정렬되는 것을 특징으로하는 센서 복합 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기저부는 상기 제1, 제2 렌즈 블록이 배치되는 일 측에 형성된 제1 가이드를 포함하고,
    상기 베이스의 타 측에는 상기 제1 내지 제 센서 패키지의 장착 공간을 제공하기 위한 제2 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 복합 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 센서 패키지는 기판 상에 형성된 걸림턱의 네 모서리에 의해 광학적으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 센서 복합 모듈.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 렌즈 블록 및 제2 렌즈 블록 사이에는 서로 다른 파장 대역의 제1 내지 제4 이벤트 신호를 분리하기 위한 파장 선택 필터가 배치되는 것을 특징으로 하는 센서 복합 모듈.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기저부의 제1, 제2 렌즈의 반대편에는 금속 소재의 보강판이 형성되는 것을 특징으로 하는 센서 복합 모듈.
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