KR20240064093A - 힘 센서 조립체의 제조 방법 및 이를 이용해 제조된 힘 센서 조립체 - Google Patents

힘 센서 조립체의 제조 방법 및 이를 이용해 제조된 힘 센서 조립체 Download PDF

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Abstract

힘 센서 조립체의 제조 방법 및 이를 이용해 제조된 힘 센서 조립체가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 정도를 측정하여 상기 힘을 측정하는 힘 센서 조립체의 제조 방법으로서, 회로부를 지지부 상에 안착시키고, 상기 회로부와 상기 지지부를 접합하는 단계, 상기 지지부를 다이어프램에 안착시키고, 상기 지지부와 상기 다이어프램을 접합하는 단계, 와이어를 상기 회로부에 형성된 상기 와이어 본딩 홀을 관통시키며, 상기 와이어를 이용해 상기 다이어프램에 부착된 감지요소와 상기 회로부를 전기적으로 연결하는 단계, 상기 회로부에 외부 장치와 연결되는 케이블을 전기적으로 연결하는 단계, 상기 케이블을 하우징에 형성된 관통홀에 관통시키며, 상기 하우징을 상기 다이어프램에 안착시키는 단계 및 상기 하우징과 상기 다이어프램을 접합하는 단계를 포함한다.

Description

힘 센서 조립체의 제조 방법 및 이를 이용해 제조된 힘 센서 조립체{Method of manufacturing a force sensor assembly and a force sensor assembly manufactured using the same}
본 발명은 힘 센서 조립체의 제조 방법 및 이를 이용해 제조된 힘 센서 조립체에 관한것이다. 더 자세하게는, 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 변형되는 다이어프램을 이용하여 그 힘을 측정할 수 있는 힘 센서 조립체의 제조 방법 및 이를 이용해 제조된 힘 센서 조립체에 관한 것이다.
차량의 드럼 브레이크는 운전자가 브레이크를 밟으면 브레이크 오일이 휠 실린더를 밀고 이를 통해 브레이크 슈와 드럼이 밀착되어 제동되는 원리이다. 그러나 드럼 브레이크 시스템은 페이드 현상으로 인한 제동 성능이 불안정하고, 정비성의 단점으로 사양 되는 추세였다.
하지만 전기 자동차에서는 회생제동시스템을 적극적으로 활용하기 위해 다시 드럼 브레이크를 사용하는 경향이 나타나고 있다. 전기 자동차에 적용되는 드럼 브레이크는 브레이크 오일의 역할을 케이블이 하고, 휠 실린더의 역할을 모터가 할 수 있다. 브레이크 슈 사이에는 힘 센서가 마련되어 양측에서 가압되는 브레이크 슈의 힘을 측정하여 모터를 제어하기 위한 용도로 사용되고 있다.
그러나 종래의 힘 센서의 측정하는 힘의 감도가 낮아 모터의 정확한 제어가 어려운 문제가 있다.
KR 10-2007-0102518 A1 (2007.10.18.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감지 분해능과 감지 정확성이 높은 힘 센서 조립체의 제조 방법 및 이를 이용해 제조된 힘 센서 조립체를 제공하고자 한다.
본 발명의 해결 과제들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 정도를 측정하여 상기 힘을 측정하는 힘 센서 조립체의 제조 방법으로서, 회로부를 지지부 상에 안착시키고, 상기 회로부와 상기 지지부를 접합하는 단계; 상기 지지부를 다이어프램에 안착시키고, 상기 지지부와 상기 다이어프램을 접합하는 단계; 와이어를 상기 회로부에 형성된 상기 와이어 본딩 홀을 관통시키며, 상기 와이어를 이용해 상기 다이어프램에 부착된 감지요소와 상기 회로부를 전기적으로 연결하는 단계; 상기 회로부에 외부 장치와 연결되는 케이블을 전기적으로 연결하는 단계; 상기 케이블을 하우징에 형성된 관통홀에 관통시키며, 상기 하우징을 상기 다이어프램에 안착시키는 단계; 및 상기 하우징과 상기 다이어프램을 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부는, 링 형태로 형성되고, 상기 지지부의 원주를 따라 돌출되는 복수의 돌출부를 포함하며, 상기 회로부는 상기 복수의 돌출부의 상부에 안착되어 상기 지지부와 접합될 수 있다.
또한, 상기 다이어프램은, 상기 감지요소가 부착되는 감지부; 상기 감지부의 하부에 마련되어 제1 방향으로의 힘이 가해지는 제1 림부; 및 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로의 힘이 가해지는 제2 림부;를 포함하고, 상기 감지요소는, 상기 제1 림부 및 상기 제2 림부에 가해지는 힘에 의해 변형되는 상기 감지부의 변형 정도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 다이어프램은, 상기 감지부와 상기 제1 림부 사이에 제3 림부이 형성되고, 상기 지지부는, 상기 제3 림부에 안착되어 접합될 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 상기 다이어프램의 상기 제1 림부에 안착되고, 외주를 따라 원주 용접 또는 밀착 조립으로 상기 다이어프램과 접합될 수 있다.
또한, 상기 감지부는, 상기 힘이 가해지면, 상기 감지부의 외경 주변은 인장되고 상기 감지부의 중심 주변은 압축되어 상기 감지부의 중심에 골이 형성될 수 있다.
또한, 상기 감지요소는, 상기 감지부가 변형될 때, 인장되는 영역과 압축되는 영역의 경계에 걸치도록 부착될 수 있다.
또한, 상기 지지부는, 상기 다이어프램의 제3 림부 상에 장착되고, 상기 하우징은, 상기 다이어프램의 제1 림부 상에 장착되며, 상기 제1 림부는, 상기 제3 림부의 둘레 외측에 마련되고, 상기 제1 림부와 상기 제3 림부는 단차가 형성될 수 있다.
또한, 상기 와이어가 연결된 상기 감지요소에 도포제를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징의 기밀을 유지하기 위해 상기 케이블이 관통되어 있는 상기 관통홀을 보호막으로 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체의 제조 방법으로 제조된 힘 센서 조립체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 힘 센서 조립체로서, 서로 다른 방향으로 가해지는 제1 힘 및 제2 힘에 의해 형태가 변형되는 다이어프램; 상기 다이어프램에 마련되어, 상기 다이어프램의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시키는 감지요소; 상기 감지요소의 신호를 처리하는 회로부; 상기 회로부가 장착되어 상기 다이어프램으로부터 상기 회로부를 지지하는 지지부; 및 상기 회로부를 보호하도록 상기 회로부를 덮으며 상기 다이어프램에 배치되는 하우징을 포함하고, 상기 다이어프램은, 상기 제1 힘이 가해지는 제1 림부; 상기 제2 힘이 가해지는 제2 림부; 및 상기 제1 림부의 내측에 마련되어 상기 제1 림부와 단차를 형성하고, 상기 지지부가 안착되어 상기 지지부를 지지하는 제3 림부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지부는, 링 형태로 형성되고, 상기 지지부의 원주를 따라 돌출되는 복수의 돌출부를 포함하며, 상기 회로부는, 상기 복수의 돌출부의 상부에 안착되어 상기 지지부와 접합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법으로 제조되는 힘 센서 조립체는 가해지는 힘의 감지 분해능과 감지 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 다이어프램의 제1 림부와 제3 림부를 인접하게 배치하며 서로 단차를 두게 함으로써, 다이어프램 상에 PCB를 지지하는 지지부와 하우징을 컴팩트하게 결합할 수 있어, 힘 센서 조립체를 소형화 시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 내용으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법으로 제조되는 힘 센서 조립체의 분해도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 단면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 평면도이고, 도 4(b)는 힘에 의해 변형된 다이어프램의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체의 회로부와 지지부의 조립을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부와 다이어프램의 조립을 나타낸 도면이다.
도 8을 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부와 감지요소의 와이어 본딩을 나타기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부와 케이블을 연결 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징과 다이어프램의 조립을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포제 도포 단계를 추가한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부와 감지요소의 와이어 본딩 이후 도포제를 도포한 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호막 도포 단계를 추가한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호막이 도포된 하우징의 상태를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 조립된 힘 센서 조립체에 가해지는 힘을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법으로 제조되는 힘 센서 조립체의 분해도를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체(100)는 자동차 브레이크 시스템을 채택한 자동차에서 모터로 작동되는 브레이크 슈의 힘의 강도를 측정하기 위한 것으로서, 다이어프램(110), 감지요소(120), 회로부(130) 및 하우징(140)을 포함할 수 있다.
다이어프램(110)은 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 변형될 수 있다. 다이어프램(110)의 감지부(111)에는 감지요소(120)가 부착되어 다이어프램(110)의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시킴으로써 다이어프램(110)의 변형 정도를 측정할 수 있다. 다이어프램(110)은 금속 재질을 이용해 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 금속 재질은 SUS316L 또는 SUS630일 수 있다.
감지요소(120)는 MEMS형 스트레인 게이지로서, 부착된 면(111)의 변형에 따라 그 형태가 같이 변형됨에 따라 저항값이 달라질 수 있고, 이에 따라 감지요소(120)의 신호 값이 달라질 수 있다. 자동차의 ECU(Electronic Control Unit)는 상기 신호의 값을 기초로 다이어프램(110)에 가해지는 힘, 즉, 드럼에서 브레이크 힘의 크기를 산출할 수 있다.
회로부(130)는 감지요소(120)와 연결되어, 감지요소(120)의 신호를 수신하고 처리하여 자동차의 다른 요소로 상기 신호를 전송하기 위한 것으로서, 지지부(150)에 지지될 수 있다. 지지부(150)는 회로부(130)를 지지하기 위한 것으로서, 링 형태로 형성될 수 있다. 힘 센서 조립체(100)가 조립되면 지지부(150)의 내주면에는 다이어프램(110)의 감지부(111)가 위치할 수 있다. 지지부(150)가 링 형태로 형성하여 그 내부에 감지부(111)를 위치하게 함으로써, 지지부(150)의 상부에 위치하는 회로부(130)를 감지부(111)에 부착된 감지요소(120)에 근접시킬 수 있다. 이를 통해 감지요소(120)와 회로부(130)의 와이어 연결 시, 사용되는 와이어 길이를 최대로 단축할 수 있다.
지지부(150)는 회로부(130)가 안착되는 방향의 원주를 따라 돌출되는 복수의 돌출부(151)가 형성될 수 있다. 회로부(130)는 돌출부(151)의 상부에 안착될 수 있다. 돌출부(151)는 다이어프램(110)의 감지부(111)와 회로부(130)를 소정의 거리로 이격시키기 위한 것으로서, 감지부(111)가 회로부(130)에 접촉되어 힘에 의한 변형이 방해되는 것을 방지할 수 있다.
회로부(130)에는 와이이 본딩 홀(131a)이 형성될 수 있다. 와이이 본딩 홀(131a)은 감지요소(120)로부터 연결되는 와이어의 접근을 용이하게 하기 위한 것으로서, 감지요소(120)에 연결되는 와이어는 와이이 본딩 홀(131a)을 관통하여 회로부(130)에 연결될 수 있다. 와이이 본딩 홀(131a)은 힘 센서 조립체(100)의 공정 과정에서 와이어와 회로부(130)의 와이어 본딩 작업을 보다 수월하게 할 수 있다.
하우징(140)은 회로부(130)를 보호하기 위한 것으로서, 원통 형상으로 금속 재질로 형성될 수 있다. 하우징(140)은 다이어프램(110)의 일면에 안착되어 접합되고, 그 내부에는 다이어프램(110)의 일부, 감지요소(120), 및 회로부(130)가 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(140)은 외부 장치와 전기적 연결을 위한 케이블(160)이 관통될 수 있는 관통홀(141)이 하우징(140)의 측면에 형성될 수 있다. 케이블(160)은 관통홀(141)을 통해 하우징(140) 내부로 진입하여 회로부(130)와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 하우징(140)은 SUS316L 또는 SUS630인 금속으로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체(100)의 다이어프램(110)은 하나의 금속체가 서로 다른 직경을 가지는 원통형의 구조를 가지도록 일체로 성형되는 구조체로서, 감지요소(120)가 부착되는 감지부(111), 제1 방향(D1)으로 힘(F1)이 가해지는 제1 림부(113) 및 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향(D2)으로 힘(F2)이 가해지는 제2 림부(114)를 포함할 수 있다. 감지요소(120)는 제1 림부(113) 및 제2 림부(114)에 가해지는 힘에 의해 변형되는 감지부(111)의 변형 정도를 측정할 수 있다.
감지부(111)는 다이어프램(110)의 일단에 형성되고, 감지부(111)와 제1 림부(113) 사이에는 감지부(111)와 제1 림부(113)의 직경보다 작은 직경을 가지는 목부(115)가 형성될 수 있다. 목부(115)는 감지부(111)의 바로 아래에 형성될 수 있다. 목부(115)의 아래에는 감지부(111)보다 큰 직경을 가지는 연결부(112)가 형성될 수 있고, 연결부(112)의 아래에 연결부(112)보다 큰 직경을 가지는 제1 림부(113)가 형성될 수 있다. 제1 림부(113)에는 면직 방향인 제1 방향(D1)으로 제1 힘(F1)이 가해질 수 있다. 목부(115)는 감지부(111) 및 연결부(112)보다 직경이 작아 목부(115) 주변으로 빈 공간(116)이 형성될 수 있다. 제2 림부(114)는 다이어프램(110)의 타단에 형성될 수 있다. 제2 림부(114)는 면직 방향인 제2 방향(D2)으로 제2 힘(F2)이 가해질 수 있다. 제2 림부(114)에는 제2 림부(114)의 중심으로부터 감지부(111)의 중심 방향으로 일단이 폐쇄된 캐비티(117)가 형성될 수 있다. 캐비티(117)는 목부(115)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상술된 다이어프램(110)의 구조로 인해, 다이어프램(110)에 힘이 가해졌을 때, 감지부(111)는 중심에 골(118)이 형성되도록 변형될 수 있다.
감지부(111)에 부착된 감지요소(120)는 변형된 정도에 따라 신호를 발생시키므로 변형량 수치가 크면 힘의 감지 감도가 높을 수 있다. 따라서, 변형량 수치가 높으면 힘을 감지하는 것에 유리하다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이어프램의 평면도이고, 도 4(b)는 힘에 의해 변형된 다이어프램의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 힘에 의해 다이어프램(110)이 변형되면, 다이어프램(110)의 감지부(111)은 중심에 골이 형성되도록 변형될 수 있다. 구체적으로는, 감지부(111)의 외경 주변(111a)는 인장되고, 감지부(111)의 중심 주변(111b)은 압축되며 감지부(111)의 중심에는 골(118)이 형성될 수 있다. 감지요소(120)는 다이어프램(110)의 감지부(111)에서 변형 시 인장되는 영역(111a)과 압축되는 영역(111b)의 경계에 걸치도록 배치될 수 있다. 이로 인해 인장되는 영역(111a)의 감지요소(120)는 인장되고 압축되는 영역(111b)의 감지요소(120)는 압축되어 감지요소(120)의 저항체의 인장과 압축이 동시에 발생하여 변형에 따른 감지 감도를 더 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 정도를 측정하여 상기 힘을 측정하는 힘 센서 조립체(100)의 제조 방법은, 회로부(130)를 지지부(150)에 안착시키고, 회로부(130)와 지지부(150)를 접합하는 단계(S110), 지지부(150)를 다이어프램(110)에 안착시키고, 지지부(150)와 다이어프램(110)을 접합하는 단계(S120), 와이어(131)를 회로부(130)에 형성된 와이이 본딩 홀(131a)을 관통시키며, 와이어(131)를 이용해 다이어프램(110)에 부착된 감지요소(120)와 회로부(130)를 연결하는 단계(S130), 회로부(130)에 외부 장치와 연결되는 케이블(160)을 연결하는 단계(S140), 케이블(160)을 하우징(140)에 형성된 관통홀(141)에 관통시키며, 하우징(140)을 다이어프램(110)에 안착시키는 단계(S150) 및 하우징(140)과 다이어프램(110)을 접합하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.
각 단계에 대해서 이하의 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체의 회로부와 지지부의 조립을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 회로부(130)를 지지부(150)에 안착시키고, 회로부(130)와 지지부(150)를 접합하는 단계(S110)에서, 회로부는 지지부(150)의 돌출부(151)의 상부에 안착시킬 수 있다. 이후, 회로부(130)와 돌출부(151)를 납땜함으로써 서로 접합시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부와 다이어프램의 조립을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 지지부(150)를 다이어프램(110)에 안착시키고, 지지부(150)와 다이어프램(110)을 접합하는 단계(S120)에서, 지지부(150)는 다이어프램(110)의 제3 림부(119)에 안착시킬 수 있다. 제3 림부(119)은 감지부(111)와 제1 림부(113) 사이에 형성되는 것으로서, 지지부(150)를 지지할 수 있다. 즉, 제1 림부(113)는 제3 림부(119)의 둘레 외측에 마련될 수 있다. 제1 림부(113)와 제3 림부(119)는 단차가 형성되어, 지지부(150)는 상기 단차 상인, 제3 림부(119) 상에 안착될 수 있다. 지지부(150)가 제3 림부(119)에 안착된 이후, 지지부(150)와 제3 림부(119)을 2점 용접으로 복수 방향 또는 복수번 용접할 수 있다. 본 실시예에서는 4방향 2점 용접으로 각각을 접합시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8을 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부와 감지요소의 와이어 본딩을 나타기 위한 평면도이다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 와이어(131)를 회로부(130)에 형성된 와이이 본딩 홀(131a)을 관통시키며, 와이어(131)를 이용해 다이어프램(110)에 부착된 감지요소(120)와 회로부(130)를 연결하는 단계(S130)에서, 와이어(131)를 이용하여 회로부(130)와 감지요소(120)를 연결할 수 있다. 이때, 와이어(131)는 회로부(130)의 상면에 연결시키고, 와이어 본딩 홀(131a)을 관통하여 감지요소(120)에 연결시킬 수 있다. 본 단계에서 와이이 본딩 홀(131a)로 인해 와이어 본딩 단계가 수월할 수 있다. 일 실시예에서, 와이어(131)는 5개가 사용될 수 있으며, 와이어는 1.5㎜ 이상 2.0㎜ 이하의 직경을 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부와 케이블을 연결 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 9를 참조하면, 회로부(130)에 외부 장치와 연결되는 케이블(160)을 연결하는 단계(S140)에서, 케이블(160)은 3개가 사용될 수 있고, 각각 ‘GND’ 단자, ‘SENT’ 단자, ‘VOUT’ 단자에 연결될 수 있다. 회로부(130)에 연결된 케이블(160)은 외부 장치에 연결되어 힘 센서 조립체가 측정하는 정보를 상기 외부 장치로 전달할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징과 다이어프램의 조립을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 10을 참조하면, 케이블(160)을 하우징(140)에 형성된 관통홀(141)에 관통시키며, 하우징(140)을 다이어프램(110)에 안착시키는 단계(S150)에서, 하우징(140)은 다이어프램(110)의 제1 림부(113)에 안착될 수 있다. 이때, 회로부(130)와 연결되지 않은 케이블(160)의 일단을 하우징(140)에 형성된 관통홀(141)을 통해 하우징(140)의 외부로 빼낼 수 있다.
이후, 하우징(140)과 다이어프램(110)을 접합하는 단계(S160)로서, 하우징(140)과 제1 림부(113)의 접촉 부위를 따라 원주용접 또는 밀착 조립을 함으로써 서로를 접합할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포제 도포 단계를 추가한 흐름도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 회로부와 감지요소의 와이어 본딩 이후 도포제를 도포한 상태를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체 제조 방법은 와이어(131)가 연결된 감지요소(120)에 도포제(101)를 도포하는 단계(S131)를 더 포함할 수 있다. 도포제(101)는 감지요소(120)와 와이어(131)가 본딩된 부분을 이물질 침투로부터 보호하기 위한 것으로서, 감지요소(120)와 회로부(130)를 와이어(131)를 연결한 이후, 수행할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 보호막 도포 단계를 추가한 흐름도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호막이 도포된 하우징의 상태를 나타낸 도면이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 힘 센서 조립체의 제조 방법은 하우징(140)의 기밀을 유지하기 위해 케이블(160)이 관통되어 있는 관통홀(141)을 보호막(102)으로 도포하는 단계(S170)를 더 포함할 수 있다. 케이블(160)이 관통홀(141)을 통해 나올 때, 관통홀(141)에는 틈이 있을 수 있다. 따라서, 관통홀(141)에 보호막(102)을 도포하여 상기 틈을 막음으로써 하우징(140)의 기밀을 유지하게 할 수 있다.
도 15는 본 발명의 개선된 일 실시예에 따른 조립된 힘 센서 조립체에 가해지는 힘을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 15를 참조하면, 제1 림부(113)에 하우징이 안착되므로 하우징(140)은 하우징(140)의 상면으로부터 가해지는 제1 힘(F1)을 제1 림부(113)에 전달함으로써 제1 힘(F1)이 다이어프램(110)에 가해질 수 있고, 제2 림부(114)로 제2 힘(F2)이 가해짐으로써, 다이어프램(110)의 감지부(111)가 변형되고, 감지부(111)에 부착된 감지요소(120)가 이를 전기적 신호로 전환하여 각각의 힘을 측정할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 제조 방법으로 제조되는 힘 센서 조립체는 가해지는 힘의 감지 분해능과 감지 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 다이어프램의 제1 림부와 제3 림부를 인접하게 배치하며 서로 단차를 두게 함으로써, 다이어프램 상에 PCB를 지지하는 지지부와 하우징을 컴팩트하게 결합할 수 있어, 힘 센서 조립체를 소형화 시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 힘 센서 조립체
101: 도포제
102: 보호막
110:다이어프램
120: 감지요소
130: 회로부
140: 하우징
150: 지지부
160: 케이블

Claims (13)

  1. 서로 다른 방향으로 가해지는 힘에 의해 형태가 변형되는 정도를 측정하여 상기 힘을 측정하는 힘 센서 조립체의 제조 방법으로서,
    회로부를 지지부 상에 안착시키고, 상기 회로부와 상기 지지부를 접합하는 단계;
    상기 지지부를 다이어프램에 안착시키고, 상기 지지부와 상기 다이어프램을 접합하는 단계;
    와이어를 상기 회로부에 형성된 상기 와이어 본딩 홀을 관통시키며, 상기 와이어를 이용해 상기 다이어프램에 부착된 감지요소와 상기 회로부를 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 회로부에 외부 장치와 연결되는 케이블을 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 케이블을 하우징에 형성된 관통홀에 관통시키며, 상기 하우징을 상기 다이어프램에 안착시키는 단계; 및
    상기 하우징과 상기 다이어프램을 접합하는 단계를 포함하는 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 링 형태로 형성되고, 상기 지지부의 원주를 따라 돌출되는 복수의 돌출부를 포함하며,
    상기 회로부는, 상기 복수의 돌출부의 상부에 안착되어 상기 지지부와 접합되는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다이어프램은,
    상기 감지요소가 부착되는 감지부;
    상기 감지부의 하부에 마련되어 제1 방향으로의 힘이 가해지는 제1 림부; 및
    상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로의 힘이 가해지는 제2 림부;를 포함하고,
    상기 감지요소는, 상기 제1 림부 및 상기 제2 림부에 가해지는 힘에 의해 변형되는 상기 감지부의 변형 정도를 측정하는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다이어프램은, 상기 감지부와 상기 제1 림부 사이에 제3 림부이 형성되고,
    상기 지지부는, 상기 제3 림부에 안착되어 접합되는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 다이어프램의 상기 제1 림부에 안착되고, 외주를 따라 원주 용접 또는 밀착 조립으로 상기 다이어프램과 접합되는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 감지부는, 상기 힘이 가해지면, 상기 감지부의 외경 주변은 인장되고 상기 감지부의 중심 주변은 압축되어 상기 감지부의 중심에 골이 형성되는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 감지요소는, 상기 감지부가 변형될 때, 인장되는 영역과 압축되는 영역의 경계에 걸치도록 부착되는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 다이어프램의 제3 림부 상에 장착되고,
    상기 하우징은, 상기 다이어프램의 제1 림부 상에 장착되며,
    상기 제1 림부는, 상기 제3 림부의 둘레 외측에 마련되고, 상기 제1 림부와 상기 제3 림부는 단차가 형성되는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 와이어가 연결된 상기 감지요소에 도포제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 기밀을 유지하기 위해 상기 케이블이 관통되어 있는 상기 관통홀을 보호막으로 도포하는 단계를 더 포함하는 것인 힘 센서 조립체의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제10항의 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 제조된 힘 센서 조립체.
  12. 힘 센서 조립체로서,
    서로 다른 방향으로 가해지는 제1 힘 및 제2 힘에 의해 형태가 변형되는 다이어프램;
    상기 다이어프램에 마련되어, 상기 다이어프램의 변형에 따라 대응되는 신호를 발생시키는 감지요소;
    상기 감지요소의 신호를 처리하는 회로부;
    상기 회로부가 장착되어 상기 다이어프램으로부터 상기 회로부를 지지하는 지지부; 및
    상기 회로부를 보호하도록 상기 회로부를 덮으며 상기 다이어프램에 배치되는 하우징을 포함하고,
    상기 다이어프램은,
    상기 제1 힘이 가해지는 제1 림부;
    상기 제2 힘이 가해지는 제2 림부; 및
    상기 제1 림부의 내측에 마련되어 상기 제1 림부와 단차를 형성하고, 상기 지지부가 안착되어 상기 지지부를 지지하는 제3 림부를 포함하는 것인 힘 센서 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 지지부는, 링 형태로 형성되고, 상기 지지부의 원주를 따라 돌출되는 복수의 돌출부를 포함하며,
    상기 회로부는, 상기 복수의 돌출부의 상부에 안착되어 상기 지지부와 접합되는 것인 힘 센서 조립체.
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