WO2023038198A1 - 전자 기기의 초음파 센서 조립체 및 이를 포함하는 전자 기기 - Google Patents

전자 기기의 초음파 센서 조립체 및 이를 포함하는 전자 기기 Download PDF

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WO2023038198A1
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WO
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ultrasonic sensor
circuit unit
electronic device
coupling frame
sensor assembly
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/017298
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Inventor
김형민
박찬홍
유남준
이진상
김윤화
Original Assignee
(주)드림텍
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H15/00—Measuring mechanical or acoustic impedance
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to an ultrasonic sensor assembly of an electronic device and an electronic device including the same.
  • electronic devices for example, mobile devices
  • electronic devices are configured to include a structure capable of being pressed to form a physical button, and a mechanical switch that senses a pressing manipulation of the structure.
  • the connection circuit of most mechanical switches is provided in the form of bonding to the set mechanism.
  • waterproof coating for waterproofing of physical buttons is required.
  • physical buttons of mobile devices eg, mobile phones, etc.
  • the ultrasonic touch sensor is gradually developing as a means to commercialize the keyless design of the recent mobile phone market.
  • a mobile product to which an ultrasonic touch sensor is applied uses an adhesive between the ultrasonic sensor and the device to adhere to each other.
  • a process of bonding the sensor surface and the counterpart mechanism is required in order to eliminate the air gap.
  • An object of the present invention is to use an ultrasonic button and adopt a structure capable of accepting and transmitting the most important acoustic impedance in an ultrasonic type structure, which can be applied to a keyless type mobile device. It is to provide an ultrasonic sensor assembly of an electronic device.
  • an object of the present invention is to provide an electronic device including the ultrasonic sensor assembly.
  • an ultrasonic sensor assembly of an electronic device adopting a structure capable of accepting and transmitting the most important acoustic impedance in an ultrasonic structure.
  • An ultrasonic sensor assembly of an electronic device includes at least one ultrasonic sensor; a circuit unit provided with the ultrasonic sensor; a metal plate adhered to one surface of the circuit unit; a coupling frame coupled to the other surface of the circuit unit; and a transmission member formed on the ultrasonic sensor provided in the circuit to form an ultrasonic transmission medium layer and preventing attenuation of acoustic impedance of the ultrasonic sensor.
  • the transmission body may be coated and formed to a predetermined thickness on the IC unit detection surface of the ultrasonic sensor.
  • the carrier may be made of at least one of PDMS, Silicone, and PMMA.
  • the carrier may be made of a material having low acoustic impedance such as an elastic material such as a silicon polymer including PDMS, PMMA, and a urea resin series.
  • an outer wall is located at a predetermined distance from the outer surface of the detection surface of the IC unit of the ultrasonic sensor, protrudes from one surface of the circuit unit to a predetermined height, and surrounds the ultrasonic sensor.
  • the delivery member may be applied to the inside of the outer wall with the outer wall as a boundary.
  • the transmission body may be molded into a shape surrounding the ultrasonic sensor at a predetermined height from one surface of the circuit part by using an insert mold. In this way, the transmission body may be formed in such a way that it is applied to a predetermined thickness on the detection surface of the IC unit of the ultrasonic sensor.
  • the transmission body may be formed by forming an outer wall having a predetermined height in advance to enclose the ultrasonic sensor of the circuit unit, and then applying the outer wall to the inside of the outer wall with the outer wall as a boundary.
  • the transmission body can be accurately coated and formed in a preset shape and thickness, preventing air gaps on the sensor in advance and transmitting acoustic impedance more properly.
  • an adhesive unit located between the metal plate and the circuit unit provided with the ultrasonic sensor, and bonding the metal plate and the circuit unit to each other.
  • the metal plate may include at least one hole corresponding to the ultrasonic sensor, and the hole may be formed to have a size larger than that of the ultrasonic sensor.
  • the adhesive portion may be interposed between the metal plate and the circuit portion to adhere to each other.
  • the adhesive part may be provided in a divided form in a plurality of areas except for the hole. As a result, the metal plate and the circuit part are face-to-face bonded to each other in the remaining area except for the hole, so that a structurally solid fixed state can be maintained.
  • the hole may have a size equal to or larger than the size of the outer wall.
  • the thickness of the metal plate and the size of the hole may be determined corresponding to the formation thickness of the transmission body when assembling and compressing the ultrasonic sensor assembly, and the metal plate has a function of preventing damage to the ultrasonic sensor accommodated inside the hole. can provide.
  • the transmission body having a predetermined thickness is accommodated inside the hole of the metal plate, and the ultrasonic sensor is structurally sealed between the transmission body and the circuit unit, thereby preventing damage to the sensor due to external force.
  • a pressure support unit installed facing the other surface of the circuit unit so as to be located between the circuit unit and the coupling frame; further includes.
  • the pressure support unit includes at least one elastic structure that supports the pressure applied from the coupling frame when the coupling frame is coupled and transfers the pressure to the other surface of the circuit unit.
  • the elastic structure may be an elastic rubber pad having a predetermined thickness and elastically supported, or a spring structure capable of being supported by elasticity.
  • the pressure support unit including the elastic structure supports the circuit unit with a predetermined pressure during assembly or compression between the circuit unit and the coupling frame to suppress the occurrence of an air gap and provide a function of preventing the attenuation of acoustic impedance due to the air gap in advance.
  • the pressure support unit can prevent breakage and damage to the circuit unit during assembly and compression of the coupling frame.
  • At least one reinforcing part provided for the SMT process of the ultrasonic sensor between the other surface of the circuit part and the pressure support part; is further included.
  • the reinforcing part may be interposed between the other surface of the circuit part and the pressure support part, and includes at least one reinforcing member provided for the SMT process of the ultrasonic sensor.
  • an adhesive may be used without the use of the reinforcing portion.
  • a set mechanism having an installation groove in which the ultrasonic sensor, the circuit unit, the transmission body, the metal plate, and the coupling frame are compressed and assembled together is further included.
  • the coupling frame is coupled to the other surface of the circuit unit, and at least one of a wedge-shaped coupling frame and a latch-type coupling frame may be used.
  • a wedge-shaped coupling frame after the sensor module coupled to the metal frame, the transmission body, the circuit unit having the ultrasonic sensor, the adhesive unit, the reinforcing unit, and the pressure support unit is first inserted into the first installation groove of the set mechanism, It is a structure that is inserted in a wedge shape to the rear and assembled or compressed with the sensor module.
  • the wedge-shaped coupling frame includes an insertion portion inserted into the first installation groove.
  • the insertion part has a front contact part having a predetermined area facing the sensor module so as to adhere to the rear surface of the sensor module when inserted in a wedge shape, and a rear support part supporting at least one surface of the first installation groove at a predetermined distance from the front contact part.
  • It may include a fastening part that is horizontally connected between the front contact part and the rear support part and has at least one fastening hole for fastening screw coupling with the set mechanism after assembly.
  • the elastic structure of the pressure support unit may be excluded, and the pressure may be supported only by the elastic capability of the wedge-shaped coupling frame.
  • the clasp-type coupling frame includes a plate-shaped clasp frame capable of pressing a sensor module, that is, a sensor module to which a metal frame, a transmission body, a circuit unit having an ultrasonic sensor, an adhesive unit, a reinforcing unit, and a pressure support unit are coupled with a set force.
  • the clasp-type coupling frame may include two embodiments.
  • a clasp-type coupling frame according to a first embodiment of the present invention includes a first clasp frame having a plate shape supporting the rear of a sensor module, and a first clasp frame extending a predetermined length outward from the rear surface of the sensor module at one end of the first clasp frame.
  • a lateral extension part, and a first clasp lead-out portion cross-connected from one end of the first lateral extension portion to the rear of the sensor module, and formed bent at the first clasp lead-out portion to be parallel to the first lateral extension portion. It includes a first clasp bent portion extending to form.
  • a round protrusion is formed between the first lateral extension part and the first latch lead-out part, and a round protrusion connected to the outside convexly and roundly is formed, and due to the protruding shape of the round protrusion, there is a A first groove portion that is concavely recessed is formed.
  • the first groove portion engages with a protrusion positioned on a boundary of the second installation groove when the clasp-type coupling frame is assembled to the second installation groove of the set mechanism.
  • the clasp-type coupling frame according to the second embodiment of the present invention includes a plate-shaped second clasp frame supporting the rear of the sensor module, and a second clasp frame extending a predetermined length outward from the rear surface of the sensor module at one end of the second clasp frame.
  • a lateral extension part, and a second latch lead-out part cross-connected from one end of the second lateral extension part to the rear of the sensor module, and bently connected at the second latch pull-out part to be parallel to the second lateral extension part. It includes a second clasp bent portion extending to form.
  • the second latch lead-out portion is further provided with a branch lead-out portion protruding in a predetermined length inclined in an outward direction.
  • a concave second groove portion is formed between the branch lead-out portion and the second clasp bending portion due to the protruding shape of the branch lead-out portion.
  • the second groove part is coupled with the protrusion located on the boundary of the second installation groove when the clasp-type coupling frame is assembled into the second installation groove of the set mechanism, and the diverging lead-out part has a restraining shape interfering with the projection and mutually supporting each other.
  • an electronic device including the ultrasonic sensor assembly may be provided.
  • an ultrasonic button is used, and a structure capable of accepting and transmitting the acoustic impedance, which is most important in an ultrasonic structure, is adopted, and can be applied to a keyless type mobile device.
  • the ultrasonic sensor can be manufactured as a touch sensor that can replace the physical buttons of a mobile device, for example, a mobile phone, and is advantageous in terms of function implementation.
  • the number of used parts can be significantly reduced and the manufacturing process can be greatly simplified.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of an ultrasonic sensor assembly of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2, 3 and 4 are views showing detailed configurations of an ultrasonic sensor assembly of an electronic device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view of a wedge-shaped coupling frame constituting an ultrasonic sensor assembly of an electronic device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 and 7 are views schematically illustrating an assembly structure using a wedge-shaped coupling frame.
  • FIG. 8 is a view schematically illustrating a clasp-type coupling frame constituting an ultrasonic sensor assembly of an electronic device according to a second embodiment of the present invention.
  • 9a, 9b and 10a, 10b are diagrams showing exemplary shapes of a clasp-type coupling frame.
  • FIG. 11 is a view schematically illustrating an assembly structure using a clasp-type coupling frame constituting an ultrasonic sensor assembly of an electronic device according to a second embodiment of the present invention.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, order, or number of the corresponding component is not limited by the term.
  • FIGS. 2, 3 and 4 are ultrasonic sensors of an electronic device according to an embodiment of the present invention. It is a drawing showing the detailed configuration of the assembly.
  • the ultrasonic sensor assembly 100 of an electronic device adopts a structure capable of accepting and transmitting the most important acoustic impedance in an ultrasonic structure.
  • the ultrasonic sensor assembly 100 of an electronic device includes an ultrasonic sensor 110, a circuit unit 120, a transmission body 130, a metal plate 140, and a coupling frame 150, 250 , It includes an adhesive part 160, a reinforcing part 170, and a pressure support part 180.
  • the ultrasonic sensor 110 refers to an ultrasonic touch sensor.
  • An ultrasonic touch sensor that can replace a physical key applied to an existing electronic device can be used without limiting a specific shape and type.
  • At least one ultrasonic sensor 110 may be provided.
  • three ultrasonic sensors 110 may be spaced apart from each other at a predetermined distance and disposed on one surface of the circuit unit 120 .
  • the circuit unit 120 refers to a circuit structure in which the ultrasonic sensor 110 is provided.
  • the circuit unit 120 according to the embodiments of the present invention is not necessarily limited to the illustrated form, and may be changed and used in various other forms.
  • the metal plate 140 refers to a plate-shaped member made of metal that is adhered to one surface of the circuit unit 120 .
  • the coupling frames 150 and 250 refer to rigid members coupled to one side opposite to the other side of the circuit unit 120 to which the metal plate 140 is bonded, that is, to the other side of the circuit unit 120 in a wedge shape or clasp shape.
  • the transmission body 130 is formed on the ultrasonic sensor 110 provided in the circuit unit 120 to form an ultrasonic transmission medium layer.
  • the transmission body 130 may prevent the formation of an air gap to prevent attenuation of the acoustic impedance of the ultrasonic sensor 110 .
  • the transmission body 130 may be applied and formed to a predetermined thickness on the detection surface 113 of the IC unit 111 of the ultrasonic sensor 110 (see FIG. 2 ).
  • the carrier 130 may be made of at least one of PDMS, Silicone, and PMMA.
  • the carrier 130 may be made of a material having low acoustic impedance such as an elastic material such as a silicone polymer including PDMS, PMMA, and a urea resin series.
  • the ultrasonic sensor assembly 100 of the mobile device further includes an outer wall 115 provided on one surface of the circuit unit 120 (see FIG. 3 ).
  • the outer wall 115 may be spaced apart from the outer portion of the detection surface 113 of the IC unit 111 of the ultrasonic sensor 110 by a set distance.
  • the outer wall 115 may protrude from one surface of the circuit unit 120 to a predetermined height.
  • the outer wall 115 may be formed in a wall shape surrounding the ultrasonic sensor 110 . Accordingly, the transmission body 130 may be coated and formed to surround the ultrasonic sensor 110 inside the outer wall 115 with the outer wall 115 as a boundary.
  • the transmission body 130 may be molded to have a predetermined thickness from one surface of the circuit unit 120 using an insert mold (not shown). Accordingly, the transmission body 130 may be molded into a shape surrounding the ultrasonic sensor as a whole to form an ultrasonic transmission medium layer on the ultrasonic sensor 110 .
  • the transmitter 130 may be applied to the detection surface 113 of the IC unit 111 of the ultrasonic sensor 110 to a predetermined thickness.
  • an outer wall 115 having a predetermined height surrounding the ultrasonic sensor 110 in upper, lower, left, and right directions is formed on one surface of the circuit unit 120 equipped with the ultrasonic sensor 110, and the outer wall 115 is formed.
  • a material constituting the delivery member 130 may be inserted and applied to the inside of the outer wall 115 to form the delivery member 130 having a required shape and thickness.
  • the transmission body 130 can be accurately applied on the ultrasonic sensor 110 in a predetermined shape and thickness, As a result, it is possible to remove the air gap on the ultrasonic sensor and prevent acoustic impedance attenuation due to the air gap, thereby improving sensor quality.
  • the adhesive part 160 refers to an adhesive material positioned between the metal plate 140 and the circuit part 120 provided with the ultrasonic sensor 110 .
  • the adhesive part 160 firmly adheres between the metal plate 140 and the circuit part 120 .
  • the metal plate 140 has at least one hole 141 at a position or region corresponding to the ultrasonic sensor 110.
  • the hole 141 may be formed to have a larger size than the ultrasonic sensor 110 (see FIG. 4 ).
  • the adhesive portion 160 may be interposed between the metal plate 140 and the circuit portion 120 to serve to adhere each other.
  • the adhesive portion 160 may be provided in a divided form in a plurality of areas except for the hole 141 .
  • the metal plate 140 and the circuit unit 120 are bonded in opposite directions in the remaining area except for the hole 141 to have a more stable structure, and the metal plate 140 is a transmission body 130 is formed to a predetermined thickness, and breakage or damage of the ultrasonic sensor 110 may be prevented.
  • the hole 141 may have a size equal to or larger than the size of the outer wall 115 .
  • the delivery member 130 molded to the inside of the outer wall 115 through the hole 141 can be accommodated in a predetermined shape and height, and damage to the ultrasonic sensor 110 can be prevented.
  • the thickness of the metal plate 140 and the size of the hole may be determined corresponding to the formation thickness of the transmission body 130 when the ultrasonic sensor assembly 110 is assembled and compressed.
  • the metal plate 140 prevents damage to the ultrasonic sensor 110 accommodated inside the hole 141, and the transmission body 130 having a predetermined thickness is accommodated inside the hole 141 of the metal plate 140, and the transmission body ( 130) and the circuit unit 120, the ultrasonic sensor 110 is wrapped and coupled in a stable structure to prevent damage to the ultrasonic sensor due to external force.
  • an air gap on the ultrasonic sensor 110 may be removed, attenuation of acoustic impedance due to an air gap may be prevented in advance, and thus sensor quality may be improved.
  • the reinforcement part 170 is provided between the other surface of the circuit part 120 and the pressure support part 180, and at least one may be provided for the SMT process of the ultrasonic sensor 110.
  • the reinforcement part 170 may be located between the other surface of the circuit part 110 and the pressure support part 180, and is provided for the SMT process of the ultrasonic sensor 110.
  • an adhesive may be used without using the reinforcing portion 170 .
  • the pressure support unit 180 refers to an elastic rubber material installed facing the other surface of the circuit unit 120 so as to be positioned between the circuit unit 120 and the coupling frames 150 and 250 .
  • the pressure support unit 180 may include at least one elastic structure that supports the pressure applied from the coupling frames 150 and 250 when the coupling frames 150 and 250 are coupled and transmits the pressure to the other surface of the circuit unit 120.
  • the elastic structure may be an elastic rubber pad having a predetermined thickness and elastically supported, or a spring structure capable of being supported by elasticity.
  • the pressure support unit 180 including such an elastic structure suppresses the occurrence of an air gap by supporting the circuit unit 120 with a predetermined pressure when assembling or compressing the circuit unit 120 and the coupling frames 150 and 250. It provides a function to prevent the attenuation of acoustic impedance by
  • the pressure support unit 180 may provide a function of preventing breakage and damage of the circuit unit 120 during assembly and compression of the coupling frames 150 and 250 .
  • the ultrasonic sensor assembly 100 of the mobile device further includes a set mechanism 300.
  • the ultrasonic sensor 110, the circuit unit 120, the metal plate 140, the coupling frames 150 and 250, and the transmission body 130 are in close contact with each other by the coupling of the coupling frames 150 and 250 ( or crimping) refers to a mechanism having installation grooves 310 and 320 that are inserted.
  • the coupling frames 150 and 250 are coupled to the other surface of the circuit unit 120, and the wedge-shaped coupling frame depends on the coupling form or compression method of the coupling frame (150, see Figs. 5 to 7) and a clasp-type coupling frame (250, see Figs. 8 to 11).
  • the wedge-shaped coupling frame 150 constituting the ultrasonic sensor assembly of the mobile device according to the first embodiment of the present invention and an assembly structure using the same will be described.
  • FIG. 5 is a view briefly showing a wedge-shaped coupling frame constituting an ultrasonic sensor assembly of a mobile device according to a first embodiment of the present invention
  • FIGS. 6 and 7 briefly show an assembly structure using a wedge-shaped coupling frame. they are drawings
  • the wedge-shaped coupling frame 150 is a circuit unit 120 having a metal frame 140, a transmission body 130, and an ultrasonic sensor 10 in the first installation groove 310 of the set mechanism 300
  • the coupling frame 150 is wedged to the rear of the first installation groove 310 inserted
  • the coupling frame 150 may be compressed with the sensor module 400 to eliminate an air gap and provide a structure capable of better accepting and transmitting acoustic impedance.
  • the wedge-shaped coupling frame 150 includes an insertion portion 151 .
  • the insertion part 151 is inserted into the first installation groove 310 .
  • the insertion part 151 is inserted into the first installation groove 310 in a wedge shape, and includes a front contact part 1511 and a rear support part 1512 .
  • the front contact part 1511 is a combination of a metal frame 140, a transmission body 130, a circuit part 120 having an ultrasonic sensor 10, an adhesive part 160, a reinforcing part 170, and a pressure support part 180. As a part that comes into close contact with the rear surface of the sensor module 400, it has a predetermined area facing the sensor module 400.
  • the rear support part 1512 is supported on at least one surface of the first installation groove 310 at a predetermined interval.
  • the rear support part 1512 is positioned parallel to the front contact part 1511 at a distance back and forth from each other, so that the front contact part 1511 presses the rear surface of the sensor module 400 and simultaneously the rear support part 1512 ) has a structure that can be supported on the rear surface of the first installation groove 310.
  • the wedge-shaped coupling frame 150 includes a fastening portion 153 .
  • the fastening part 153 is horizontally connected between the front contact part 1511 and the rear support part 1512 and can be fastened with the set mechanism 300 after assembly.
  • at least one fastening hole 155 may be provided in the fastening part 153, and the fastening screw 157 passes through the fastening hole 155 and is between the fastening part 153 and the set mechanism 300. tightly coupled.
  • the elastic structure of the pressure support unit may be excluded, and the pressure may be supported only by the elastic capability of the wedge-shaped coupling frame.
  • FIGS. 9A, 9B, 10A, and 10B are examples of the clasp-type coupling frame.
  • 11 is a schematic diagram showing an assembly structure using a clasp-type coupling frame constituting an ultrasonic sensor assembly of an electronic device according to a second embodiment of the present invention.
  • the clasp-type coupling frame 250 includes a sensor module 400, that is, a metal frame 140, a transmission body 130, a circuit unit 120 having an ultrasonic sensor 110, an adhesive unit 160, It includes plate-shaped clasp frames 261 and 271 capable of pressing the sensor module 400 to which the reinforcement part 170 and the pressure support part 180 are coupled with a predetermined force.
  • the clasp frames 261 and 271 may have a shape capable of evenly supporting the front surface of the reinforcement part, such as an arch shape, a W shape, a trapezoid shape, etc. there is.
  • the clasp-type coupling frame 250 may include two embodiments (see FIGS. 9a, 9b and 10a, 10b).
  • the clasp-type coupling frame 250 includes a plate-shaped first clasp frame 260 supporting the rear of the sensor module 400, and a first A first lateral extension part 261 extending a predetermined length outward from the rear surface of the sensor module 400 at one end of the clasp frame 260, and the sensor module 400 at one end of the first lateral extension part 261 A first clasp lead-out portion 267 cross-connected to the rear of the first clasp bend portion 267 bent at the first clasp draw-out portion 267 to extend parallel to the first lateral extension portion 261 ( 269).
  • a round protrusion 163 connected convexly and roundly to the outside is formed between the first lateral extension part 261 and the first latch lead-out part, and the round protrusion 263 is formed by the protruding shape of the round protrusion 263.
  • a first groove 265 concavely recessed is formed between the and the first clasp bending portion 269 .
  • the clasp-type coupling frame 250 may have a shape bent in a 'd' shape as a whole.
  • the first groove portion 265 is located on the boundary of the second installation groove 320 when the clasp-type coupling frame 250 is assembled to the second installation groove 320 of the set mechanism 300 (see FIG. 11).
  • the protrusion 321 is coupled to each other.
  • the clasp-type coupling frame 250 includes a plate-shaped second clasp frame 270 supporting the rear of the sensor module 400, A second lateral extension part 271 extending a predetermined length outward from the rear surface of the sensor module 400 at one end of the second clasp frame 270, and a sensor module at one end of the second lateral extension part 271 ( 400) and the second clasp lead-out portion 277 cross-connected to the rear, and the second clasp bend extending parallel to the second lateral extension portion 271 by being bent and connected at the second clasp lead-out portion 277. section 279.
  • the clasp-type coupling frame 250 may have a shape bent in an 'L' shape as a whole.
  • the second latch lead-out portion 277 is further provided with a branch lead-out portion 273 protruding with a predetermined length inclined in an outward direction.
  • a concavely recessed second groove 275 is formed between the branch lead-out 273 and the second clasp bending portion 279 due to the protruding shape of the branch lead-out 273 .
  • the second groove portion 275 is connected to the protrusion 321 located on the boundary of the second installation groove 320 when the clasp-type coupling frame 250 is assembled to the second installation groove 320 of the set mechanism 300.
  • the branch lead-out portion 273 may have a shape that interferes with the protrusion 321 and constrains each other.
  • an ultrasonic button is used, and a structure capable of accepting and transmitting the most important acoustic impedance in an ultrasonic type structure is adopted,
  • an ultrasonic sensor can be manufactured as a touch sensor that can replace physical buttons of a mobile device, for example, a mobile phone, and has an advantage in function implementation.
  • the present invention by replacing the mechanical switch of the physical button and the button-shaped structure for pressing operation with the ultrasonic sensor assembly, the number of parts used can be significantly reduced compared to the existing ones, and the manufacturing process can be greatly simplified. .

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Abstract

본 발명의 실시예에 따르는 전자 기기의 초음파 센서 조립체는 적어도 하나의 초음파 센서, 초음파 센서가 구비되는 회로부, 회로부의 일면에 접착되는 금속 플레이트, 회로부의 타면에 결합되는 결합 프레임, 및 회로부에 구비된 초음파 센서 상에 형성되어 초음파 전달 매질 층을 형성하며, 초음파 센서의 음향 임피던스 감쇄를 방지하는 전달체를 포함한다.

Description

전자 기기의 초음파 센서 조립체 및 이를 포함하는 전자 기기
본 발명의 실시예들은 전자 기기의 초음파 센서 조립체 및 이를 포함하는 전자 기기에 관한 것이다.
일반적으로 전자 기기, 예를 들어 모바일 기기들은 물리버튼을 구성하기 위해서 누름 조작 가능한 구조물과, 구조물의 누름 조작을 감지하는 기계적 스위치를 포함하여 구성되어 있다. 대부분의 기계적 스위치의 연결 회로는 세트 기구물에 접착된 형태로 제공된다. 그리고 물리적 버튼의 방수를 위한 방수 코팅이 필수적으로 요청된다. 이와 같이 모바일 기기(예: 모바일 폰 등)의 물리버튼은 물리적으로 누름 조작 가능한 키로 인해 방수/방진 등급을 받기 위한 추가 작업이 반드시 필요하다.
한편, 현재 모바일 산업은 접는 디스플레이 방식의 제품과 키리스(Keyless) 디자인으로 발전하고 있다. 초음파 터치센서는 최근의 모바일 폰 시장의 키리스(Keyless) 디자인을 상용화 하기 위한 수단으로 점점 발전해 나가는 추세이다.
현재, 초음파 터치센서가 적용된 모바일 제품은 초음파 센서와 기구물 사이에 접착제가 사용되어 상호 접착되는 방식이 이용되고 있다. 그리고 이와 같은 공정에는 에어 갭(Air gap)을 없애기 위해 센서 면과 상대 기구물을 접착시키는 과정이 필수적으로 요청된다.
그러나 기존의 접착 공정의 이용 시 공정이 까다롭고 제조가 어려울 뿐만 아니라 추후 제품 수리 작업을 진행 시에도 접착으로 인해 많은 어려움이 따르는 문제점이 있다.
이와 같이, 초음파 센서를 이용하여 종래의 물리버튼을 대체함에 있어서, 가장 중요한 기술은 음향 임피던스(Acoustic Impedance)를 제대로 전달 하는 것이다.
음향 인피던스(Acoustic Impedance)는 에어 갭(Air gap)이 생기는 경우에 가장 큰 감쇠가 일어나게 되어 조립 시에 많은 주의가 필요하다. 이는 키리스(Keyless) 모바일 폰을 개발함에 있어 초음파 터치센서의 적용을 늦추는 요인 중 하나이다.
본 발명의 목적은 초음파 방식의 버튼을 사용하며, 초음파 방식의 구조에서 가장 중요한 음향 임피던스(Acoustic Impedance)를 잘 받아들이고 전달할 수 있는 구조를 채택함으로써, 키리스(Keyless) 방식의 모바일 기기에 적용이 가능한 전자 기기의 초음파 센서 조립체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기의 초음파 센서 조립체를 포함하는 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 초음파 방식의 구조에서 가장 중요한 음향 임피던스(Acoustic Impedance)를 잘 받아들이고 전달할 수 있는 구조를 채택한 전자 기기의 초음파 센서 조립체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 전자 기기의 초음파 센서 조립체는 적어도 하나의 초음파 센서; 상기 초음파 센서가 구비되는 회로부; 상기 회로부의 일면에 접착되는 금속 플레이트; 상기 회로부의 타면에 결합되는 결합 프레임; 및 상기 회로부에 구비된 상기 초음파 센서 상에 형성되어 초음파 전달 매질 층을 형성하며, 상기 초음파 센서의 음향 임피던스(Acoustic Impedance) 감쇄를 방지하는 전달체;를 포함한다.
이때, 상기 전달체는, 상기 초음파 센서의 IC부 검지 면에 소정 두께로 도포 형성될 수 있다.
또한, 상기 전달체는, PDMS, Silicone, PMMA 중 적어도 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 이에 더하여, 상기 전달체는 PDMS를 포함한 실리콘 중합체, PMMA, 우레아 수지 계열 등의 탄성체로서 음향 임피던스가 낮은 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 초음파 센서의 IC부 검지 면의 외곽상에서 설정 거리를 두고 이격하여 위치하며, 상기 회로부의 일면으로부터 소정 높이로 돌출되어 상기 초음파 센서를 둘러 감싸는 외곽 월;을 더 포함한다. 상기 전달체는, 상기 외곽 월을 경계로 상기 외곽 월의 내측으로 도포 형성될 수 있다.
또한, 상기 전달체는, 인서트 금형을 이용하여 상기 회로부의 일면으로부터 소정 높이로 상기 초음파 센서를 둘러 감싸는 형상으로 성형될 수 있다. 이와 같이, 상기 전달체는 초음파 센서의 IC부 검지 면에 소정의 두께로 도포되는 방식으로 형성될 수 있다.
특히, 상기 전달체는 미리 회로부의 초음파 센서를 둘러 감싸는 형태로 소정 높이의 외곽 월을 형성한 후, 이 외곽 월을 경계로 상기 외곽 월의 내측으로 도포하여 형성될 수 있다. 외곽 월이 미리 회로부의 일면에 소정의 높이로 돌출 형성되는 경우, 전달체는 미리 설정된 형상 및 두께로 정확하게 도포 형성될 수 있어 센서 상의 에어 갭 발생을 미연에 방지하고 음향 임피던스를 보다 제대로 전달할 수 있다.
또한, 상기 금속 플레이트와, 상기 초음파 센서가 구비된 상기 회로부 사이에 위치하며, 상기 금속 플레이트와 상기 회로부 사이를 접착시키는 접착부;를 더 포함한다.
또한, 상기 금속 플레이트는, 상기 초음파 센서에 대응하는 적어도 하나의 홀을 구비하며, 상기 홀은, 상기 초음파 센서보다 큰 사이즈를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 접착부는 상기 금속 플레이트와 상기 회로부 사이에 개재되어 상호 간을 접착시키는 역할을 할 수 있다. 상기 접착부는 상기 홀을 제외한 영역에 복수 개로 분할된 형태로 구비될 수 있다. 이로써, 상기 홀을 제외한 나머지 영역에서 상기 금속 플레이트와 상기 회로부는 대면 접착되어 구조적으로 견고한 고정상태를 유지할 수 있다.
상기 홀은, 상기 외곽 월의 사이즈에 대응하여 동일하거나 이보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 상기 금속 플레이트의 두께 및 상기 홀의 사이즈는 상기 초음파 센서 조립체의 조립 및 압착 시 상기 전달체의 형성 두께에 대응하여 정해질 수 있으며, 상기 금속 플레이트는 상기 홀의 내측에 수용된 상기 초음파 센서의 파손을 방지하는 기능을 제공할 수 있다. 이로써, 금속 플레이트의 홀 내측에서 소정의 두께의 전달체가 수용되는 동시에 전달체와 회로부의 사이에서 초음파 센서가 구조적으로 밀봉되어 외력에 의한 센서의 파손을 방지할 수 있다. 이에 더하여, 초음파 센서와 상대 기구물 간의 에어 갭을 방지하여 음향 임피던스(Acoustic Impedance)의 감쇄를 방지할 수 있다.
또한, 상기 회로부와 상기 결합 프레임 사이에 위치하도록, 상기 회로부의 타면에 대면 설치되는 압력지지부;를 더 포함한다.
또한, 상기 압력지지부는, 상기 결합 프레임의 결합 시 상기 결합 프레임으로부터 가해진 압력을 지지하고 상기 회로부의 타면에 상기 압력을 전달하는 적어도 하나의 탄성 구조체;를 포함한다. 탄성 구조체는 소정의 두께를 가지며 탄성 지지되는 탄성 고무 패드 또는 탄성에 의한 지지를 할 수 있는 스프링 구조체일 수 있다. 탄성 구조체를 포함하는 압력지지부는 회로부와 결합 프레임 간의 조립 또는 압착 시 회로부를 소정의 압력으로 지지하여 에어 갭의 발생을 억제하고, 에어 갭에 의한 음향 임피던스의 감쇄를 미연에 방지하는 기능을 제공한다. 아울러, 압력지지부는 결합 프레임의 조립 및 압착 시 회로부의 파손 및 손상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 회로부의 타면과 상기 압력지지부 사이에는 상기 초음파 센서의 SMT 공정을 위해 구비되는 적어도 하나의 보강부;를 더 포함한다. 보강부는 회로부의 타면과 압력지지부 사이에 개재될 수 있으며, 초음파 센서의 SMT 공정을 위해 구비되는 적어도 하나의 보강재를 포함한다. 이와 다른 실시예로서, 상기 보강부의 사용 없이 접착제가 이용될 수 있다.
또한, 상기 초음파 센서, 상기 회로부, 상기 전달체, 상기 금속 플레이트, 및 상기 결합 프레임이 서로 압착되어 조립되는 설치 홈을 갖는 세트 기구물;을 더 포함한다.
한편, 상기 결합 프레임은 회로부의 타면에 결합되는데, 쐐기형 결합 프레임 또는 걸쇠형 결합 프레임 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 쐐기형 결합 프레임은, 세트 기구물의 제1 설치 홈에 금속 프레임, 전달체, 초음파 센서를 구비한 회로부, 접착부, 보강부, 압력지지부가 결합된 센서 모듈이 먼저 삽입된 후, 상기 제1 설치 홈의 후방으로 쐐기 형태로 삽입되어 센서 모듈과 조립 또는 압착되는 구조이다. 쐐기형 결합 프레임은 제1 설치 홈에 삽입되는 삽입부를 포함한다. 삽입부는 쐐기 형태 삽입 시 센서 모듈의 후면을 밀착하도록 센서 모듈에 마주하는 소정의 면적을 갖는 전방 밀착부와, 전방 밀착부와 소정의 간격을 두로 제1 설치 홈의 적어도 일면에 지지하는 후방 지지부를 포함한다. 전방 밀착부와 후방 지지부 사이에 수평 연결되어 조립 이후 세트 기구물과 체결나사 결합을 위한 적어도 하나의 체결 홀을 구비하는 체결부를 포함할 수 있다. 또한, 초음파 센서 내의 보조 기능인 압력센서의 유무에 따라서는 압력지지부의 탄성 구조체를 배제하고, 쐐기형 결합 프레임의 탄성 능력으로만 압력 지지할 수 있다.
걸쇠형 결합 프레임은 센서 모듈, 즉, 금속 프레임, 전달체, 초음파 센서를 구비한 회로부, 접착부, 보강부, 압력지지부가 결합된 센서 모듈을 설정된 힘으로 가압할 수 있는 플레이트 형상의 걸쇠 프레임을 포함한다. 예를 들어, 걸쇠형 결합 프레임은 2가지 실시예를 포함할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 걸쇠형 결합 프레임은 센서 모듈의 후방을 지지하는 플레이트 형상의 제1 걸쇠 프레임과, 제1 걸쇠 프레임의 일단에서 센서 모듈의 후면으로부터 외측으로 소정 길이 연장되는 제1 측 방향 연장부와, 상기 제1 측 방향 연장부의 일단에서 상기 센서 모듈의 후방으로 교차 연결되는 제1 걸쇠 인출부와, 상기 제1 걸쇠 인출부에서 굽힘 형성되어 상기 제1 측 방향 연장부와 평행을 이루도록 연장 형성되는 제1 걸쇠 굽힘부를 포함한다. 이때, 제1 측 방향 연장부와 상기 제1 걸쇠 인출부 사이에는 외측으로 볼록하게 라운드지게 연결된 라운드 돌출부가 형성되고, 상기 라운드 돌출부의 돌출 형상에 의해 상기 라운드 돌출부와 상기 제1 걸쇠 굽힘부 사이에는 오목하게 함몰된 제1 홈부가 형성된다. 제1 홈부는 걸쇠형 결합 프레임이 세트 기구물의 제2 설치 홈에 조립될 때 제2 설치 홈의 경계 상에 위치한 돌기와 서로 결합된다. 이로써, 세트 기구물과 걸쇠형 결합 프레임간의 장착이 가능해지고, 간단한 방식으로 걸쇠형 결합 프레임의 장착을 통해 걸쇠형 결합 프레임이 센서 모듈을 소정의 힘으로 가압할 수 있어 초음파 센서 상의 에어 갭 제거가 손쉬우며, 에어 갭에 의한 음향 임피던스의 감쇄를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 걸쇠형 결합 프레임은 센서 모듈의 후방을 지지하는 플레이트 형상의 제2 걸쇠 프레임과, 제2 걸쇠 프레임의 일단에서 센서 모듈의 후면으로부터 외측으로 소정 길이 연장되는 제2 측 방향 연장부와, 상기 제2 측 방향 연장부의 일단에서 상기 센서 모듈의 후방으로 교차 연결되는 제2 걸쇠 인출부와, 상기 제2 걸쇠 인출부에서 굽힘 연결되어 상기 제2 측 방향 연장부와 평행을 이루도록 연장 형성되는 제2 걸쇠 굽힘부를 포함한다. 이때, 상기 제2 걸쇠 인출부에는 외측 방향으로 경사지게 소정 길이 돌출 형성되는 분기 인출부가 더 구비된다. 상기 분기 인출부의 돌출 형상에 의해 상기 분기 인출부와 상기 제2 걸쇠 굽힘부 사이에는 오목하게 함몰된 제2 홈부가 형성된다. 제2 홈부는 걸쇠형 결합 프레임이 세트 기구물의 제2 설치 홈에 조립될 때 제2 설치 홈의 경계 상에 위치한 돌기와 서로 결합되고, 상기 분기 인출부는 상기 돌기와 서로 간섭되어 상호 지지하는 구속 형상을 가질 수 있다. 이로써, 세트 기구물과 걸쇠형 결합 프레임간의 장착이 가능해지고, 걸쇠형 결합 프레임은 센서 모듈을 설정된 힘으로 가압하여 초음파 센서 상의 에어 갭을 제거하고, 에어 갭에 의한 음향 임피던스의 감쇄를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 상기의 초음파 센서 조립체를 포함하는 전자 기기를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 초음파 방식의 버튼을 사용하며, 초음파 방식의 구조에서 가장 중요한 음향 임피던스(Acoustic Impedance)를 잘 받아들이고 전달할 수 있는 구조를 채택하여, 키리스(Keyless) 방식의 모바일 기기에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 초음파 센서를 모바일 기기, 예를 들어 모바일 폰의 물리버튼을 대체할 수 있는 터치센서로 제작할 수 있으며, 기능 구현상 유리하다.
또한, 본 발명에 의하면 물리버튼의 기계식 스위치 및 누름 조작을 위한 버튼 형태의 구조물을 초음파 센서 조립체로 대체함으로써 기존 대비 사용 부품의 개수를 대폭 줄일 수 있으며, 제조 공정을 대폭 단순화 시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 외관 관리를 위한 부품의 제거가 가능하여 관리에 대한 리스크를 줄일 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체의 세부 구성을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체를 구성하는 쐐기형 결합 프레임을 간략히 도시한 도면.
도 6 및 도 7은 쐐기형 결합 프레임을 이용한 조립 구조를 간략히 도시한 도면들.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체를 구성하는 걸쇠형 결합 프레임을 간략히 도시한 도면.
도 9a, 도 9b 및 도 10a, 도 10b는 걸쇠형 결합 프레임의 예시적 형상을 보여주는 도면들.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체를 구성하는 걸쇠형 결합 프레임을 이용한 조립 구조를 간략히 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체 및 이를 포함하는 전자 기기에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체(100)는 초음파 방식의 구조에서 가장 중요한 음향 임피던스(Acoustic Impedance)를 잘 받아들이고 전달할 수 있는 구조를 채택하였다.
이를 위한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 전자 기기의 초음파 센서 조립체(100)는 초음파 센서(110), 회로부(120), 전달체(130), 금속 플레이트(140), 결합 프레임(150, 250), 접착부(160), 보강부(170), 압력지지부(180)를 포함한다.
초음파 센서(110)는 초음파 터치센서를 말한다. 기존의 전자 기기에 적용된 물리적 키를 대체할 수 있는 초음파 터치센서라면 특정 형태 및 종류에 제한을 두지 않고 이용 가능하다.
초음파 센서(110)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 3개의 초음파 센서(110)가 서로 일정 거리를 두고 이격하여 회로부(120)의 일면에 배치될 수 있다.
회로부(120)는 초음파 센서(110)가 구비되는 회로 구조물을 말한다. 다만, 본 발명의 실시예들에 따르는 회로부(120)는 반드시 도시된 형태에 한정되지 않으며, 이와 다른 다양한 형태로 변경하여 이용할 수 있다
금속 플레이트(140)는 회로부(120)의 일면에 접착되는 금속 재질의 플레이트 형태의 부재를 말한다.
결합 프레임(150, 250)은 금속 플레이트(140)가 접착되는 회로부(120)의 일면 반대편, 즉 회로부(120)의 타면에 쐐기 형태 또는 걸쇠 형태로 결합되는 강성 부재를 말한다.
전달체(130)는 회로부(120)에 구비된 초음파 센서(110) 상에 형성되어 초음파 전달 매질 층을 형성한다. 전달체(130)는 에어 갭의 형성을 막아 초음파 센서(110)의 음향 임피던스(Acoustic Impedance) 감쇄를 방지할 수 있다.
전달체(130)는 초음파 센서(110)의 IC부(111) 검지 면(113)에 소정 두께로 도포 형성될 수 있다(도 2 참조).
이러한 전달체(130)는 PDMS, Silicone, PMMA 중 적어도 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 이에 더하여, 상기 전달체(130)는 PDMS를 포함한 실리콘 중합체, PMMA, 우레아 수지 계열 등의 탄성체로서 음향 임피던스가 낮은 소재로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르는 모바일 기기, 예를 들어 모바일 기기의 초음파 센서 조립체(100)는 회로부(120)의 일면에 구비되는 외곽 월(115)을 더 포함한다(도 3 참조).
도 3을 참조하면, 외곽 월(115)은 초음파 센서(110)의 IC부(111) 검지 면(113)의 외곽에서 설정 거리를 두고 이격하여 위치할 수 있다. 외곽 월(115)은 회로부(120)의 일면으로부터 소정 높이로 돌출될 수 있다. 외곽 월(115)은 초음파 센서(110)를 둘러 감싸는 벽 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 전달체(130)는 외곽 월(115)을 경계로 외곽 월(115)의 내측에서 초음파 센서(110)를 감싸도록 도포 형성될 수 있다.
예컨대, 전달체(130)는 인서트 금형(미도시)을 이용하여 회로부(120)의 일면으로부터 소정 두께를 갖도록 성형될 수 있다. 이로써, 전달체(130)는 초음파 센서를 전체적으로 둘러 감싸는 형상으로 성형되어 초음파 센서(110) 상에서 초음파 전달 매질 층을 형성할 수 있다.
이와 같이, 전달체(130)는 초음파 센서(110)의 IC부(111) 검지 면(113)에 소정의 두께로 도포될 수 있다.
특히, 초음파 센서(110)가 구비된 회로부(120)의 일면에 초음파 센서(110)를 상, 하, 좌, 우로 둘러싸는 소정 높이의 외곽 월(115)을 형성하고, 외곽 월(115)을 경계로 외곽 월(115)의 내측에 전달체(130)를 구성하는 소재를 인서트 도포하여 필요한 형상 및 두께의 전달체(130)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 외곽 월(115)이 미리 회로부(120)의 일면에 소정의 높이로 돌출 형성되는 경우, 전달체(130)는 기 설정된 형상 및 두께로 초음파 센서(110) 상에 정확히 도포될 수 있으며, 그 결과 초음파 센서 상의 에어 갭을 제거하고, 에어 갭에 의한 음향 임피던스 감쇄를 방지하여 센서 품질을 향상시킬 수 있다.
접착부(160)는 금속 플레이트(140)와 초음파 센서(110)가 구비된 회로부(120) 사이에 위치하는 접착 물질을 말한다. 접착부(160)는 금속 플레이트(140)와 회로부(120) 사이를 견고하게 접착시킨다.
그리고 한편, 본 발명의 실시예에 따르는 모바일 기기의 초음파 센서 조립체(100)에서, 금속 플레이트(140)는 초음파 센서(110)에 대응하는 위치 또는 영역에 적어도 하나의 홀(141)을 구비한다. 홀(141)은 초음파 센서(110)보다 큰 사이즈를 갖도록 형성될 수 있다(도 4 참조).
접착부(160)는 금속 플레이트(140)와 회로부(120) 사이에 개재되어, 상호 간을 접착시키는 역할을 할 수 있다.
예를 들어, 접착부(160)는 홀(141)을 제외한 영역에 복수 개로 분할된 형태로 구비될 수 있다. 이와 같은 구조를 가짐에 따라, 홀(141)을 제외한 나머지 영역에서 금속 플레이트(140)와 회로부(120)는 서로 마주보는 방향으로 접착되어 보다 안정적인 구조를 가질 수 있으며, 금속 플레이트(140)는 전달체(130)를 기 설정된 두께로 형성시키며 초음파 센서(110)의 파손 또는 손상을 방지할 수 있다.
홀(141)은 외곽 월(115)의 사이즈에 대응하여 동일하거나 이보다 큰 사이즈를 가질 수 있다. 홀(141)을 통해 외곽 월(115)의 내측으로 성형된 전달체(130)가 기 설정된 형상 및 높이로 수용될 수 있으며, 초음파 센서(110)의 파손이 방지될 수 있다.
금속 플레이트(140)의 두께 및 상기 홀의 사이즈는 초음파 센서 조립체(110)의 조립 및 압착 시 전달체(130)의 형성 두께에 대응하여 정해질 수 있다. 금속 플레이트(140)는 홀(141)의 내측에 수용된 초음파 센서(110)의 파손을 방지하는데, 금속 플레이트(140)의 홀(141) 내측에 소정 두께의 전달체(130)가 수용되는 동시에 전달체(130)와 회로부(120)의 사이에 초음파 센서(110)가 안정적인 구조로 감싸 결합되어 초음파 센서의 외력에 의한 파손을 방지할 수 있다. 그리고 초음파 센서(110) 상의 에어 갭을 제거할 수 있어, 에어 갭 발생에 따른 음향 임피던스(Acoustic Impedance)의 감쇄를 미연에 방지할 수 있어 센서 품질을 향상시킬 수 있다.
보강부(170)는 회로부(120)의 타면과 압력지지부(180) 사이에 구비되며, 초음파 센서(110)의 SMT 공정을 위해 적어도 하나 구비될 수 있다. 보강부(170)는 회로부(110)의 타면과 압력지지부(180) 사이에 위치할 수 있는데, 초음파 센서(110)의 SMT 공정을 위해 구비된다. 또한, 다른 실시예로서, 보강부(170)의 사용 없이 접착제를 이용할 수 있다.
압력지지부(180)는 회로부(120)와 결합 프레임(150, 250) 사이에 위치하도록 회로부(120)의 타면에 마주하여 설치되는 탄성 고무 재질의 소재를 말한다.
예컨대, 압력지지부(180)는 결합 프레임(150, 250)의 결합 시 결합 프레임(150, 250)으로부터 가해진 압력을 지지하고 회로부(120)의 타면에 압력을 전달하는 적어도 하나의 탄성 구조체를 포함할 수 있다. 탄성 구조체는 소정의 두께를 가지며 탄성 지지되는 탄성 고무 패드 또는 탄성에 의한 지지를 할 수 있는 스프링 구조체일 수 있다. 이러한 탄성 구조체를 포함하는 압력지지부(180)는 회로부(120)와 결합 프레임(150, 250) 간의 조립 또는 압착 시 회로부(120)를 소정의 압력으로 지지하여 에어 갭의 발생을 억제하고, 에어 갭에 의한 음향 임피던스의 감쇄를 미연에 방지하는 기능을 제공한다. 아울러, 압력지지부(180)는 결합 프레임(150, 250)의 조립 및 압착 시 회로부(120)의 파손 및 손상을 방지하는 기능을 제공할 수 있다.
그리고 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르는 모바일 기기의 초음파 센서 조립체(100)는 세트 기구물(300)을 더 포함한다.
세트 기구물(300)은 초음파 센서(110), 회로부(120), 금속 플레이트(140), 결합 프레임(150, 250) 및 전달체(130)가 결합 프레임(150, 250)의 결합에 의해 서로 밀착(또는 압착) 되어 삽입되는 설치 홈(310, 320)을 갖는 기구물을 말한다.
본 발명의 실시예들에 따르는 모바일 기기의 초음파 센서 조립체(100)에서, 결합 프레임(150, 250)은 회로부(120)의 타면에 결합되는데 결합 프레임의 결합 형태 또는 압착 방식에 따라 쐐기형 결합 프레임(150, 도 5 내지 도 7 참조)와, 걸쇠형 결합 프레임(250, 도 8 내지 도 11 참조)을 포함한다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모바일 기기의 초음파 센서 조립체를 구성하는 쐐기형 결합 프레임(150)과 이를 이용한 조립 구조에 관하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모바일 기기의 초음파 센서 조립체를 구성하는 쐐기형 결합 프레임을 간략히 도시한 도면이고, 도 6 및 도 7은 쐐기형 결합 프레임을 이용한 조립 구조를 간략히 도시한 도면들이다.
도시된 바와 같이, 쐐기형 결합 프레임(150)은 세트 기구물(300)의 제1 설치 홈(310)에 금속 프레임(140), 전달체(130), 초음파 센서(10)를 구비한 회로부(120), 접착부(160), 보강부(170), 압력지지부(180)가 결합된 센서 모듈(400)이 먼저 삽입된 후, 제1 설치 홈(310)의 후방으로 결합 프레임(150)이 쐐기 형태로 삽입된다. 이로써, 결합 프레임(150)이 센서 모듈(400)과 압착되어 에어 갭을 제거하고, 음향 임피던스를 보다 잘 받아들이고 전달할 수 있는 구조로 제공될 수 있다.
도 5를 참조하면, 쐐기형 결합 프레임(150)은 삽입부(151)를 포함한다. 삽입부(151)는 제1 설치 홈(310)에 삽입된다.
삽입부(151)는 쐐기 형태로 제1 설치 홈(310)에 삽입되는데, 전방 밀착부(1511), 후방 지지부(1512)를 포함한다. 전방 밀착부(1511)는 금속 프레임(140), 전달체(130), 초음파 센서(10)를 구비한 회로부(120), 접착부(160), 보강부(170), 압력지지부(180)가 결합된 센서 모듈(400)의 후면에 밀착되는 부위로서, 센서 모듈(400)에 마주하는 소정의 면적을 갖는다. 후방 지지부(1512)는 소정의 간격을 두로 제1 설치 홈(310)의 적어도 일면에 지지한다. 예를 들어, 후방 지지부(1512)는 전방 밀착부(1511)와 서로 전후로 간격을 두고 평행을 이루어 위치함으로써, 전방 밀착부(1511)가 센서 모듈(400)의 후면을 가압하는 동시에 후방 지지부(1512)가 제1 설치 홈(310)의 후면에 지지될 수 있는 구조를 가진다.
또한, 쐐기형 결합 프레임(150)은 체결부(153)를 구비한다. 체결부(153)는 전방 밀착부(1511)와 후방 지지부(1512) 사이에 수평으로 연결되어 조립 이후 세트 기구물(300)과 체결될 수 있다. 예를 들어, 체결부(153)에는 적어도 하나의 체결 홀(155)이 구비될 수 있는데, 체결나사(157)는 체결 홀(155)을 통과하여 체결부(153)와 세트 기구물(300) 사이를 견고하게 결합시킨다. 또한, 초음파 센서 내의 보조 기능인 압력센서의 유무에 따라서는 압력지지부의 탄성 구조체를 배제하고, 쐐기형 결합 프레임의 탄성 능력으로만 압력 지지할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모바일 기기의 초음파 센서 조립체를 구성하는 걸쇠형 결합 프레임(250)과 이를 이용한 조립 구조에 관하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체를 구성하는 걸쇠형 결합 프레임을 간략히 도시한 도면이고, 도 9a, 도 9b 및 도 10a, 도 10b는 걸쇠형 결합 프레임의 예시적 형상을 보여주는 도면들이며, 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 기기의 초음파 센서 조립체를 구성하는 걸쇠형 결합 프레임을 이용한 조립 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 걸쇠형 결합 프레임(250)은 센서 모듈(400), 즉, 금속 프레임(140), 전달체(130), 초음파 센서(110)를 구비한 회로부(120), 접착부(160), 보강부(170), 압력지지부(180)가 결합된 센서 모듈(400)을 소정의 힘으로 가압할 수 있는 플레이트 형상의 걸쇠 프레임(261, 271)을 포함한다. 걸쇠 프레임(261, 271)은 도시된 형상을 포함함은 물론, 도면에 도시되지 않은 다양한 형상, 예를 들어 아치형, W자형, 사다리꼴형 등과 같이 보강부 전면을 고르게 지지할 수 있는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르는 걸쇠형 결합 프레임(250)은 2가지 실시예를 포함할 수 있다(도 9a, 도 9b 및 도 10a, 도 10b 참조).
도 9a, 도 9b를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 걸쇠형 결합 프레임(250)은 센서 모듈(400)의 후방을 지지하는 플레이트 형상의 제1 걸쇠 프레임(260)과, 제1 걸쇠 프레임(260)의 일단에서 센서 모듈(400)의 후면으로부터 외측으로 소정 길이 연장되는 제1 측 방향 연장부(261)와, 제1 측 방향 연장부(261)의 일단에서 센서 모듈(400)의 후방으로 교차 연결되는 제1 걸쇠 인출부(267)와, 제1 걸쇠 인출부(267)에서 굽힘 형성되어 제1 측 방향 연장부(261)와 평행을 이루도록 연장 형성되는 제1 걸쇠 굽힘부(269)를 포함한다.
이때, 제1 측 방향 연장부(261)와 제1 걸쇠 인출부 사이에는 외측으로 볼록하게 라운드지게 연결된 라운드 돌출부(163)가 형성되고, 라운드 돌출부(263)의 돌출 형상에 의해 라운드 돌출부(263)와 제1 걸쇠 굽힘부(269) 사이에는 오목하게 함몰된 제1 홈부(265)가 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 걸쇠형 결합 프레임(250)은 전체적으로 'ㄹ' 형태로 구부러진 형상을 가질 수 있다.
제1 홈부(265)는 걸쇠형 결합 프레임(250)이 세트 기구물(300)의 제2 설치 홈(320)에 조립될 때(도 11 참조), 제2 설치 홈(320)의 경계 상에 위치한 돌기(321)와 서로 결합된다. 이로써, 세트 기구물(300)과 걸쇠형 결합 프레임(250) 간의 장착이 가능해지고, 간단한 방식으로 걸쇠형 결합 프레임(250)이 장착되기만 하면 제1 걸쇠 프레임(260)이 센서 모듈(400)을 가압할 수 있어 에어 갭 제거가 가능해질 수 있다. 그 결과, 에어 갭에 의한 음향 임피던스의 감쇄를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 도 9a, 도 9b를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 걸쇠형 결합 프레임(250)은 센서 모듈(400)의 후방을 지지하는 플레이트 형상의 제2 걸쇠 프레임(270)과, 제2 걸쇠 프레임(270)의 일단에서 센서 모듈(400)의 후면으로부터 외측으로 소정 길이 연장되는 제2 측 방향 연장부(271)와, 제2 측 방향 연장부(271)의 일단에서 센서 모듈(400)의 후방으로 교차 연결되는 제2 걸쇠 인출부(277)와, 제2 걸쇠 인출부(277)에서 굽힘 연결되어 제2 측 방향 연장부(271)와 평행을 이루도록 연장 형성되는 제2 걸쇠 굽힘부(279)를 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 걸쇠형 결합 프레임(250)은 전체적으로 'L' 형태로 구부러진 형상을 가질 수 있다.
여기서, 제2 걸쇠 인출부(277)에는 외측 방향으로 경사지게 소정 길이 돌출 형성되는 분기 인출부(273)가 더 구비된다.
분기 인출부(273)의 돌출 형상에 의해 분기 인출부(273)와 제2 걸쇠 굽힘부(279) 사이에는 오목하게 함몰된 제2 홈부(275)가 형성된다.
제2 홈부(275)는 걸쇠형 결합 프레임(250)이 세트 기구물(300)의 제2 설치 홈(320)에 조립될 때 제2 설치 홈(320)의 경계 상에 위치한 돌기(321)와 서로 결합되고, 분기 인출부(273)는 돌기(321)와 서로 간섭되어 서로 구속하는 형상을 가질 수 있다. 이로써, 세트 기구물(300)과 걸쇠형 결합 프레임(250) 간의 장착이 이루어지기만 하면, 걸쇠형 결합 프레임(250)은 센서 모듈(400)을 설정된 힘으로 가압하여 초음파 센서 상의 에어 갭을 제거하고, 에어 갭에 의한 음향 임피던스의 감쇄를 미연에 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면 본 발명에 의하면 초음파 방식의 버튼을 사용하며, 초음파 방식의 구조에서 가장 중요한 음향 임피던스(Acoustic Impedance)를 잘 받아들이고 전달할 수 있는 구조를 채택하여, 키리스(Keyless) 방식의 모바일 기기에 적용할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, 본 발명에 의하면 초음파 센서를 모바일 기기, 예를 들어 모바일 폰의 물리버튼을 대체할 수 있는 터치센서로 제작할 수 있으며, 기능 구현상 유리한 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면 물리버튼의 기계식 스위치 및 누름 조작을 위한 버튼 형태의 구조물을 초음파 센서 조립체로 대체함으로써 기존 대비 사용 부품의 개수를 대폭 줄일 수 있으며, 제조 공정을 대폭 단순화 시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면 외관 관리를 위한 부품의 제거가 가능하여 관리에 대한 리스크를 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (9)

  1. 적어도 하나의 초음파 센서;
    상기 초음파 센서가 구비되는 회로부;
    상기 회로부의 일면에 접착되는 금속 플레이트;
    상기 회로부의 타면에 결합되는 결합 프레임; 및
    상기 회로부에 구비된 상기 초음파 센서 상에 형성되어 초음파 전달 매질 층을 형성하는 전달체;
    를 포함하는 전자 기기의 초음파 센서 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전달체는,
    상기 초음파 센서의 IC부 검지 면에 소정 두께로 도포 형성되는
    전자 기기의 초음파 센서 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전달체는,
    인서트 금형을 이용하여 상기 회로부의 일면으로부터 소정 두께로 상기 초음파 센서를 둘러 감싸는 형상으로 성형되는
    전자 기기의 초음파 센서 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 플레이트와, 상기 초음파 센서가 구비된 상기 회로부 사이에 위치하며, 상기 금속 플레이트와 상기 회로부 사이를 접착시키는 접착부;
    를 더 포함하는 전자 기기의 초음파 센서 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회로부와 상기 결합 프레임 사이에 위치하도록, 상기 회로부의 타면에 대면 설치되는 압력지지부;
    를 더 포함하는 전자 기기의 초음파 센서 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압력지지부는,
    상기 결합 프레임의 결합 시 상기 결합 프레임으로부터 가해진 압력을 지지하고 상기 회로부의 타면에 상기 압력을 전달하는 적어도 하나의 탄성 구조체로 이루어지는
    전자 기기의 초음파 센서 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회로부의 타면과 상기 압력지지부 사이에는 상기 초음파 센서의 SMT 공정을 위해 구비되는 적어도 하나의 보강부;
    를 더 포함하는 전자 기기의 초음파 센서 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 센서, 상기 회로부, 상기 전달체, 상기 금속 플레이트, 및 상기 결합 프레임이 서로 압착되어 조립되는 설치 홈을 갖는 세트 기구물;
    을 더 포함하는 전자 기기의 초음파 센서 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 초음파 센서 조립체를 포함하는
    전자 기기.
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