KR20140116699A

KR20140116699A - Inertial Sensor

Info

Publication number: KR20140116699A
Application number: KR1020130031591A
Authority: KR
Inventors: 이성준; 양정승; 한승훈; 임창현
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-10-06

Abstract

An inertial sensor according to the present invention includes a mass, a flexible beam on which an electrode or a piezoresistive device is arranged and which is combined with the mass, a support unit which is connected to the flexible beam and supports the flexible beam to levitate the mass, and a bottom cover which is combined with the support unit to cover the mass. A damping layer is combined with one side of the mass facing the bottom cover.

Description

Inertial Sensor

본 발명은 관성센서에 관한 것이다.
The present invention relates to an inertial sensor.

일반적으로 관성센서는 자동차, 항공기, 이동통신단말기, 완구등에서 다양하게 사용되고 있으며, X축, Y축 및 Z축 가속도 및 각속도를 측정하는 3축 가속도 및 각속도 센서가 요구되고, 미세한 가속도를 검출하기 위해 고성능 및 소형으로 개발되고 있다.Generally, inertial sensors are widely used in automobiles, airplanes, mobile communication terminals, toys, etc., and three-axis acceleration and angular velocity sensors for measuring X-axis, Y-axis and Z-axis acceleration and angular velocity are required. In order to detect minute accelerations High performance and small size.

또한, 종래기술에 따른 가속도 센서는 질량체 및 가요부의 움직임을 전기신호로 변환시키는 기술적특징을 포함하고, 질량체의 움직임을 가요부에 배치된 피에조저항 소자의 저항변화로부터 검출하는 압저항(피에조 저항)방식과, 질량체의 움직임을 고정전극과의 사이의 정전용량 변화로 검출하는 정전용량방식 등이 있다.The acceleration sensor according to the related art includes a technical feature for converting the movement of the mass body and the flexible portion into an electric signal and includes a piezo resistor (piezoresistance) detecting the movement of the mass from the resistance change of the piezoresistive element disposed in the flexible portion, And a capacitance type in which the movement of the mass is detected by a change in capacitance between the fixed electrode and the like.

그리고 압저항방식은 응력(Stress)에 의한 저항값이 변화하는 소자를 이용하는 것으로, 예를 들어 인장응력이 분포된 곳에는 저항값이 증가하며, 압축응력이 분포된 곳에는 저항값이 감소한다. And the piezoresistance method uses a device whose resistance value changes by stress. For example, where the tensile stress is distributed, the resistance value increases and the resistance value decreases where the compressive stress is distributed.

관성센서의 일예로서, 선행기술문헌을 포함한 종래기술에 따른 압저항방식의 가속도 센서는 감도증가를 위해 빔의 면적을 축소하다보니 충격에 취약하고, 특히 낙하 신뢰성이 저하되는 문제점을 지니고 있다.
As an example of the inertial sensor, a conventional piezoresistive acceleration sensor including prior art documents has a problem that the area of the beam is reduced to increase the sensitivity, so that it is vulnerable to impact, and in particular drop reliability is deteriorated.

US 20060156818 AUS 20060156818A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 제1 관점은 하부커버에 대향되는 질량체에 댐핑층을 결합시킴에 따라 외부충격등으로 인해 상기 질량체가 하부커버와 충돌될 경우, 상기 댐핑층에 의해 충격이 저하되는 관성센서를 제공하기 위한 것이고,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is a first aspect of the present invention to provide a damping layer for a damping layer, wherein when a damping layer is bonded to a mass body opposed to a lower cover, To provide an inertial sensor whose impact is lowered by the damping layer,

본 발명의 제2 관점은 상부커버에 대향되는 가요성 빔에 댐핑층을 결합시킴에 따라 외부충격등으로 인해 상기 가요성 빔과 상부커버와 충돌될 경우, 상기 댐핑층에 의해 충격이 저하되는 관성센서를 제공하기 위한 것이고,According to a second aspect of the present invention, there is provided a damping material for a damping layer, comprising: a damping layer having an inertia, which is lowered in impact by the damping layer when the damping layer is collided with the flexible beam and the upper cover, Sensor,

본 발명의 제3 관점은 상부커버 및 하부커버의 적어도 하나에 관통홀을 형성시킴에 따라 센서부의 내부압력과 외부압력을 동일하게 유지시킬 수 있는 관성센서를 제공하기 위한 것이다.
A third aspect of the present invention is to provide an inertial sensor capable of keeping the internal pressure and the external pressure of the sensor portion the same by forming the through holes in at least one of the upper cover and the lower cover.

본 발명의 일실시예에 따른 관성센서는 질량체와, 전극 또는 압저항 소자 배치되고, 상기 질량체가 결합된 가요성 빔과, 상기 가요성 빔에 연결되고, 상기 질량체가 부상되도록 가요성 빔을 지지하는 지지부와, 상기 질량체를 커버하도록 상기 지지부에 결합된 하부커버를 포함하고, 상기 하부커버에 대향되는 상기 질량체의 일면에 댐핑층이 결합된다. An inertial sensor according to an embodiment of the present invention includes a mass body, an electrode or a piezoresistive element, a flexible beam to which the mass is coupled, and a flexible beam connected to the flexible beam, And a lower cover coupled to the support to cover the mass body, wherein a damping layer is bonded to one surface of the mass body facing the lower cover.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 관성센서의 상기 하부커버는 관통홀이 형성된다. Further, the lower cover of the inertial sensor according to an embodiment of the present invention is formed with a through hole.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 관통홀은 상기 질량체의 댐핑층에 대향되도록 형성되고, 질량체의 크기보다 작은 크기로 형성된다.Further, in the inertial sensor according to an embodiment of the present invention, the through-hole is formed to be opposed to the damping layer of the mass body, and is formed to be smaller than the mass body.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 질량체의 댐핑층은 폴리머로 형성될 수 있으며, 상기 관통홀을 통해 하부커버에 대향되는 질량체의 일면에 증착된다.Further, in the inertial sensor according to an embodiment of the present invention, the damping layer of the mass body may be formed of a polymer, and is deposited on one surface of the mass body opposed to the lower cover through the through hole.

본 발명의 다른 실시예에 따른 관성센서는 전극 또는 압저항 소자를 커버하도록 상기 가요성 빔의 일면에 결합되는 상부커버를 더 포함한다. The inertial sensor according to another embodiment of the present invention further includes an upper cover coupled to one surface of the flexible beam to cover the electrode or the piezoresistive element.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 상부커버는 상기 가요성 빔에 대향되어 관통홀이 형성된다. In the inertial sensor according to another embodiment of the present invention, the upper cover is opposed to the flexible beam to form a through hole.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 가요성 빔에 대향되는 상부커버의 일면에는 댐핑층에 더 결합된다. Further, in the inertial sensor according to another embodiment of the present invention, one surface of the upper cover facing the flexible beam is further coupled to the damping layer.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성센서에 있어서, 상기 상부커버에 결합된 댐핑층은 폴리머로 형성될 수 있으며, 상기 상부커버에 형성된 관통홀을 통해 상기 상부커버의 일면에 증착된다.
In addition, in the inertial sensor according to another embodiment of the present invention, the damping layer coupled to the upper cover may be formed of a polymer, and is deposited on one surface of the upper cover through a through hole formed in the upper cover.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다. The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of a term in order to best describe its invention The present invention should be construed in accordance with the spirit and scope of the present invention.

본 발명에 의하면 하부커버에 대향되는 질량체에 댐핑층을 결합시킴에 따라 외부충격등으로 인해 상기 질량체가 하부커버와 충돌될 경우, 상기 댐핑층에 의해 충격이 저하되고, 상부커버에 대향되는 가요성 빔에 댐핑층을 결합시킴에 따라 외부충격등으로 인해 상기 가요성 빔과 상부커버와 충돌될 경우, 상기 댐핑층에 의해 충격이 저하되고, 상부커버 및 하부커버의 적어도 하나에 관통홀을 형성시킴에 따라 센서부의 내부압력과 외부압력을 동일하게 유지시킬 수 있는 관성센서를 얻을 수 있다.
According to the present invention, when a damping layer is bonded to a mass body opposed to a lower cover, when the mass body collides with the lower cover due to an external impact or the like, the impact is lowered by the damping layer, The impact is reduced by the damping layer when the flexible beam and the upper cover collide with each other due to an external impact or the like due to the coupling of the damping layer to the beam and the through hole is formed in at least one of the upper cover and the lower cover It is possible to obtain an inertial sensor capable of keeping the internal pressure and the external pressure of the sensor unit the same.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 관성센서를 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성센서를 개략적으로 도시한 구성도.1 is a schematic view showing an inertial sensor according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic view showing an inertial sensor according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 관성센서를 개략적으로 도시한 구성도이다. 1 is a schematic view showing an inertial sensor according to an embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 상기 관성센서(100)는 압저항 가속도 센서 또는 각속도 센서로 구현되고, 이를 위해 센서부(110), 상부커버(120) 및 하부커버(130)를 포함한다.As shown in the figure, the inertial sensor 100 includes a sensor unit 110, an upper cover 120, and a lower cover 130, which are realized by a piezoresistive acceleration sensor or an angular velocity sensor.

보다 구체적으로, 상기 상부커버(120)는 상기 센서부(110)의 일측을 커버하도록 상기 센서부에 결합되고, 상기 하부커버(130)는 상기 센서부(110)의 타측을 커버하도록 상기 센서부(110)에 결합된다.
More specifically, the upper cover 120 is coupled to the sensor unit to cover one side of the sensor unit 110, and the lower cover 130 is coupled to the sensor unit 110 to cover the other side of the sensor unit 110. [ (Not shown).

그리고 상기 센서부(110)는 질량체(111), 가요성 빔(112) 및 지지부(113)를 포함한다.The sensor unit 110 includes a mass body 111, a flexible beam 112, and a support unit 113.

또한, 상기 가요성 빔(112)의 일면에는 각속도 센서로 구현되기 위해 구동전극 및 감지전극이 형성되거나, 가속도 센서로 구현되기 위해 압저항 소자(미도시)가 결합되고, 타면에는 질량체(111)가 결합된다. 그리고 상기 지지부(113)는 상기 질량체(111)가 부상가능하도록 상기 가요성 빔(112)의 타면에 결합되고, 가요성 빔(112)를 지지한다. In addition, a driving electrode and a sensing electrode are formed on one surface of the flexible beam 112 to be realized by an angular velocity sensor, a piezoresistive element (not shown) is coupled to be realized as an acceleration sensor, . The support portion 113 is coupled to the other surface of the flexible beam 112 to support the flexible beam 112 so that the mass body 111 can float.

이와 같이 이루어지고, 외력이 발생될 경우 상기 질량체(111)는 외력에 의해 모멘트가 발생되어 이동되고, 가요성 기판으로 이루어진 가요성 빔(112)의 압저항소자(미도시)는 질량체(111)의 변위에 의해 저항값이 변화되고, 상기 저항값을 검출하여 가속도를 산출한다. When the external force is generated, the mass body 111 generates a moment by an external force and is moved. A piezoresistive element (not shown) of the flexible beam 112 composed of a flexible board is mounted on the mass body 111, The resistance value is changed by detecting the resistance value, and the acceleration is calculated.

또한, 상기 상부커버(120)는 구동 및 감지전극 또는 압저항 소자를 커버하도록 상기 가요성 빔(112)의 일면에 결합된다. 그리고 상기 가요성 빔(112)에 상부커버를 결합하기 위해 본딩제(B)가 도포될 수 있고, 상기 본딩제(B)의 두께에 의해 상기 가요성 빔(120)과 상부커버(120)와의 간격이 결정될 수 있다.In addition, the top cover 120 is coupled to one side of the flexible beam 112 to cover the driving and sense electrodes or piezoresistive elements. A bonding agent B may be applied to bond the upper cover to the flexible beam 112 and the thickness of the bonding agent B may affect the flexibility of the flexible beam 120 and the upper cover 120. [ The interval can be determined.

또한, 상기 하부커버(130)는 상기 질량체(111)를 커버하도록 상기 지지부(113)의 일면에 결합된다. 그리고 상기 지지부(113)에 상기 하부커버(130)를 결합하기 위해 본딩제(B)가 도포될 수 있고, 상기 본딩제(B)의 두께에 의해 상기 질량체(111)와 상기 하부커버(130)의 간격이 결정될 수 있다.The lower cover 130 is coupled to one surface of the support 113 to cover the mass body 111. The bonding agent B may be applied to the support portion 113 to bond the lower cover 130 and the mass body 111 and the lower cover 130 may be coated by the thickness of the bonding agent B, Can be determined.

그리고 상기 하부커버에 대향되는 상기 질량체(111)의 일면에는 댐핑층(140)이 결합된다. 그리고 상기 댐핑층(140)은 상기 질량체(111)가 외부충격등에 의해 상기 하부커버(130)와의 충돌될 경우, 충격을 완화시키기 위한 것이다. A damping layer 140 is coupled to one surface of the mass body 111 facing the lower cover. The damping layer 140 is provided to mitigate impact when the mass body 111 is collided with the lower cover 130 due to an external impact or the like.

이에 더하여 상기 하부커버(130)에는 관통홀(131)이 형성된다. 그리고 상기 관통홀은 상기 센서부(110)의 내부압력과 외부압력을 동일하게 유지시키기 위한 것이다. 즉, 질량체(111)와 지지부(113) 사이에 형성된 공간부의 압력과 상기 하부커버(130)의 외부압력을 동일하게 유지시키기 위한 것이다.In addition, a through hole 131 is formed in the lower cover 130. The through hole is for keeping the internal pressure and external pressure of the sensor unit 110 the same. That is, the pressure of the space portion formed between the mass body 111 and the support portion 113 and the external pressure of the lower cover 130 are kept the same.

또한, 상기 관통홀(131)을 통해 상기 질량체에 댐핑층(140)을 부착시킬 수도 있다. 즉, 상기 댐핑층(141)은 금속 또는 폴리머 등으로 형성될 수 있으며, 이를 위해 상기 관통층(131)을 통해 상기 하부커버에 대향되는 질량체의 일면에 댐핑층(141)의 두께를 조절해 가면서 증착할 수 있어, 질량체의 크기 및 형상을 고려하여 최적구조로 댐핑층(140)을 부착시킬 수 있을 뿐만 아니라, 적은 공정시간과 공정비용으로 댐핑층(140)을 부착시킬 수 있다. In addition, the damping layer 140 may be attached to the mass body through the through hole 131. That is, the damping layer 141 may be formed of metal or polymer. For this purpose, the thickness of the damping layer 141 is adjusted on one surface of the mass body facing the lower cover through the penetration layer 131 The damping layer 140 can be adhered to the optimum structure in consideration of the size and shape of the mass body and the damping layer 140 can be adhered with a small processing time and process cost.

또한, 상기 관통홀(131)이 상기 질량체(111)에 대향되도록 형성되고, 상기 질량체(111)보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 이와 같이 이루어질 경우, 상기 질량체가 외부충격등으로 인해 상기 하부커버(130)와 충돌될 경우, 상기 관통홀에 의해 형성된 하부커버의 내경부(132)는 스토퍼 역할을 수행한다.
The through hole 131 may be formed to face the mass body 111 and be formed to have a smaller size than the mass body 111. In this case, when the mass body collides with the lower cover 130 due to an external impact or the like, the inner diameter portion 132 of the lower cover formed by the through hole serves as a stopper.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관성센서를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 관성센서는 일실시예에 따른 관성센서와 비교하여 상부커버의 형상만이 상이하다. 그리고, 일실시예에 따른 관성센서를 통해 전술한 바 동일부호에 따른 동일 기술구성의 설명은 생략한다.2 is a schematic view showing an inertial sensor according to another embodiment of the present invention. As shown, the inertial sensor according to another embodiment differs from the inertial sensor according to the embodiment only in the shape of the upper cover. The same reference numerals as used in the above description for the inertial sensor according to the embodiment will not be described.

보다 구체적으로, 상기 상부커버(120)는 구동전극 및 감지전극 또는 압저항 소자를 커버하도록 상기 가요성 빔(112)의 일면에 결합된다. 이를 위해 본딩제(B)가 도포되고, 이에 따라 상기 상부커버와 가요성 빔(112) 사이에 공간부가 형성된다. More specifically, the upper cover 120 is coupled to one side of the flexible beam 112 to cover the driving electrode and the sensing electrode or the piezoresistive element. To this end, a bonding agent (B) is applied so that a space is formed between the upper cover and the flexible beam (112).

그리고 상기 공간부에 의해 형성된 상기 센서부(110)의 내부압력과 외부압력을 동일하게 유지시키기 위한 것이다. 즉, 가요성 빔(112)와 상부커버(120) 사이에 형성된 공간부의 압력과 상기 상부커버(120)의 외부압력을 동일하게 유지시키기 위해 상기 상부커버에 관통홀(121)이 형성된다.And to keep the internal pressure and the external pressure of the sensor unit 110 formed by the space unit the same. That is, a through hole 121 is formed in the upper cover to maintain the same pressure of the space portion formed between the flexible beam 112 and the upper cover 120 and the external pressure of the upper cover 120.

그리고 상기 가요성 빔(112)에 대향되는 상부커버(120)의 일면에는 댐핑층(140)이 결합된다. 그리고 상기 댐핑층(141)은 금속 또는 폴리머 등으로 형성될 수 있으며, 이를 위해 상기 관통층(121)을 통해 상기 가요성 빔(112)에 대향되는 상부커버의 일면에 댐핑층(140)의 두께를 조절해 가면서 증착할 수 있다.A damping layer 140 is coupled to one surface of the upper cover 120 facing the flexible beam 112. The damping layer 141 may be formed of a metal or a polymer. The thickness of the damping layer 140 may be formed on one surface of the upper cover facing the flexible beam 112 through the penetration layer 121, It is possible to carry out the deposition while adjusting.

이와 같이 이루어짐에 따라, 상기 질량체가 외부충격등으로 인해 상기 상부커버(120)와 충돌될 경우, 상기 댐핑층(140)에 의해 충격이 저하되고, 상기 센서부의 내부압력과 외부압력은 동일하게 유지된다.
Accordingly, when the mass body collides with the upper cover 120 due to an external impact or the like, the impact is reduced by the damping layer 140, and the internal pressure and the external pressure of the sensor unit are kept the same do.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification and the modification are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 관성센서 110 : 센서부
120 : 상부커버 130 : 하부커버
111 : 질량체 112 : 가요성 빔
113 : 지지부
131 : 관통홀 132 : 내경부
141 : 댐핑층 131 : 관통홀100: inertia sensor 110: sensor unit
120: upper cover 130: lower cover
111: mass body 112: flexible beam
113: Support
131: Through hole 132: Inner neck portion
141: damping layer 131: through hole

Claims

Mass;
A flexible beam having electrodes or piezoresistive elements arranged therein, the masses being coupled;
A support coupled to the flexible beam and supporting the flexible beam such that the mass is lifted; And
And a lower cover coupled to the support to cover the mass,
And a damping layer is coupled to one surface of the mass body facing the lower cover.

The method according to claim 1,
Wherein the lower cover has a through-hole formed therein.

The method of claim 2,
Wherein the through hole is formed to be opposed to the damping layer of the mass body and formed to have a size smaller than a size of the mass body.

The method of claim 2,
Wherein the damping layer of the mass body is formed of a polymer and is deposited on one surface of the mass body facing the lower cover through the through hole.

The method according to claim 1,
Further comprising an upper cover coupled to one surface of the flexible beam to cover the electrode or piezoresistive element.

The method of claim 5,
Wherein the upper cover is formed with a through hole facing the flexible beam.

The method of claim 6,
And further coupled to a damping layer on one side of the top cover opposite the flexible beam.

The method of claim 7,
Wherein the damping layer coupled to the upper cover is formed of a polymer and is deposited on one surface of the upper cover through a through hole formed in the upper cover.