KR20110040546A - 수직형 압력 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일단에서 전달되는 압력을 계측하는 센서에 관한 것으로, 특히 센서가 설치되는 단면적이 작게 한정되는 조건 하에서 각 구성요소의 조립성을 향상시킨 수직형 압력 센서에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 수직형 압력 센서는 배면에 측정대상인 유체가 접촉하여 변형되며 그 상면에는 스트레인 게이지(3)가 부착되는 다이어프램이 상단에 형성되어 있고, 다이어프램의 중심을 지나는 가상선 상에 스트레인 게이지가 부착되되, 다이어프램의 중심에서 제1압저항소자 및 제2압저항소자와, 제3압저항소자 및 제4압저항소자가 서로 대응되게 순차적으로 부착되어, 본체하우징의 하부에 결합되는 압력인가부; 압력인가부의 다이어프램의 주변을 이격되게 감싸며, 다이어프램의 상단부에 대응하여 관통부가 형성되는 소켓부; 휘스톤 브리지의 회로 패턴을 가지며 소켓부의 상단부에 내장되되, 관통부에서 노출되는 일단은 스트레인 게이지와 와이어 본딩으로 통전가능하게 연결되며, 타단은 소켓부의 상단으로 돌출되어 전극봉을 형성하는 제1 내지 4전극단자; 제1 내지 4전극단자에 접속되어 압력값을 전기 신호로 발신하는 회로기판; 및 회로기판의 상부면에 접속되어 전기 신호를 외부로 전달하는 전극로드;가 포함되는 것을 특징으로 하는 수직형 압력 센서를 제시한다.
스트레인 게이지, 압력, 센서

Description

수직형 압력 센서{vertical pressure sensor}
본 발명은 일단에서 전달되는 압력을 계측하는 센서에 관한 것으로, 특히 센서가 설치되는 단면적이 작게 한정된 조건 하에서 각 구성요소의 조립성을 향상시킨 수직형 압력 센서에 관한 것이다.
압력을 계측하는 센싱 방식은 통상 압력이 작용하는 방향과 수직되게 다이어프램을 형성하여 작용 압력에 의하여 다이어프램이 미세하게 탄성변형되게 하고, 다이어프램 상에는 4개의 스트레인 게이지를 부착하여 상기 탄성변형을 전기 신호(통상 전압변위차)로 검출하는 것이다. 이때, 스트레인 게이지는 다이어프램의 중심에서 대칭되게 한 쌍씩이 부착되며, 일들 스트레인 게이지에서 얻어지는 전기적 신호를 회로기판(PCB) 상에서 구현되는 휘스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로를 통하여 다이어프램에 가해진 압력값을 정확하게 산출하게 된다.
통상 압력 센서에는 다이어프램이 포함되어 외부의 압력을 입력받는 입력부, 다이어프램의 스트레인 게이지와 전기적으로 연결되어 스트레인 게이지로부터 전기 신호를 입력 받아 휘스톤 브리지 회로를 거치게 하는 제1회로기판, 제1회로기판과 전기적으로 연결되어 센서 외부의 제어수단에 압력값을 전송하기 위한 회로설비를 갖춘 제2회로기판이 구비된다.
한편, 압력 센서는 제한된 크기를 가지도록 한정될 수 있다. 일예로, 자동차의 제동장치분야에서 안티 록 브레이크 시스템(anti-lock brake system, ABS)에 사용되는 ESP 모듈에 장착되는 압력 센서가 있다. 공지된 바와 같이 ESP 모듈에는 솔레노이드밸브, 펌프라인 등이 밀집되게 배치되며, 이 ESP 모듈이 작동되는 경우에 그 내부에는 브레이킹을 작동하기 위한 고압의 유체가 맥동되도록 구성된다. 이러한 ESP 모듈은 장비의 소형화를 위하여 각 구성요소가 가능한 밀집되게 배치되어 있으며, 내부에 이동되는 유체의 압력을 감시하기 위한 압력센서 역시 제한된 단면을 가질 것이 요구된다.
이러한 압력센서의 단면도를 도 6에 개략적으로 도시하였다.
원통형 케이싱(210)의 하단부에 결합되는 입력부(220)의 상단부에는 다이어프램(221)이 형성되고, 이 다이어프렘 상에는 4개의 스트레인 게이지(222)가 부착되어 있다. 입력부(220)의 상부에는 금속재질의 소켓(223)이 감싸는 형상으로 결합되어 있으며, 휘스톤 브리지 회로를 내장한 제1회로기판(230)은 소켓의 상부에 견고하게 결합되어 있다.
제1회로기판(230)과 스트레인 게이지(222)는 와이어 본딩(Wire Bonding)을 통하여, 다이어프램의 탄성변형에 대한 영향이 최소화되며 통전 가능하게 결합된 다. 이때, 다이어프램(221)의 탄성변형에 의한 스트레인 게이지(222)와 제1회로기판(230)의 상대적인 위치 변경시에 구배를 형성하고 있는 와이어(240) 양 단에서의 용접이 떨어지지 아니하도록, 스트레인 게이지(222)가 부착되는 다이어프램(221)의 상단면과 제1회로기판(230)은 일정 간격 이상 벌어지지 않도록 제한을 받게 된다.
한편, 제2회로기판(270)은 원통형 케이싱(210)의 상단부에 결합되며, 이 제2회로기판(270)의 상단면은 압력 센서(200)의 상부로 돌출되게 삽입되어 압력값을 압력 센서의 외부로 전달하는 전극로드(250)에 통전 가능하게 접하게 된다. 한편, 제2회로기판(270)에는 제1회로기판(230)에서 생성된 압력값을 전달받기 위하여, 하부를 향하여 돌출된 탄성단자(260)가 구비된다.
이때, 제1회로기판(230)은 스트레인 게이지(222)와 와이어 본딩을 위하여 중앙에 홀을 갖게 되므로, 만일 제1회로기판(230)에서 ESP 모듈의 접촉포인트(도시 생략)에 바로 전기 연결하려면, 제1회로기판의 홀의 주변부에 다수의 전극로드가 설치되는 것을 가정해 볼 수 있다. 이때, 다수의 전극로드는 제1회로기판(230)의 중앙에 형성된 홀로 인하여 서로의 이격간격이 매우 크게 되어, ESP 모듈에 형성된 접촉포인트와의 간격이 서로 맞지 아니한 문제가 있다. 따라서 제1회로기판(230)과 ESP 모듈의 접촉포인트 사이에 제2회로기판(270)을 더 구비하여, 제1회로기판과 제2회로기판은 이격 간격이 큰 다수의 전극로드를 통하여 통전가능하게 연결하고, 제2회로기판과 ESP 모듈과의 통전은 제2회로기판의 중심에서 집약되게 설치되는 다수의 전극로드를 통하여 이루어지게 구성된다. 이렇듯 종래의 기술에서는 제1회로기 판에 형성된 홀로 인하여, 제1,2회로기판이 반드시 필요하게 된다.
또한, 탄성단자(260)는 내부에 스프링(도시 생략)이 내부에 구비되며 제2회로기판(270)을 관통하여 고정되는 외곽관체(261)와, 외곽관체(261)에 삽입되어 상부로 탄성있게 슬라이딩되는 내부관체(262)로 이루어진다. 이러한 외곽관체(261)와 내부관체(262)는 전도성 재질로 이루어진 것이어서, 원통형 케이싱(210)의 하단부에 입력부(220)가 삽입될 때 상부로 탄성 이동하며 제1회로기판(230) 상에 형성된 전기패턴(도시 생략)과 접촉하는 것이다.
이러한 탄성단자(260)는 제1회로기판(230) 상에는 고정될 수 없는 것인데, 이는 전술된 바와 같이 다이어프램의 상단면과 제1회로기판과의 이격 간격의 제한에 따른 것이다. 즉, 탄성단자(260)를 제1회로기판(230)에 견고하게 결합하기 위하여 외곽관체(261)를 제1회로기판(230)에 가압 매설하는 경우, 제1회로기판(230)의 하부로 돌출되는 외곽관체(261)의 끝단부의 길이로 인하여, 스트레인 게이지(222)와 제1회로기판(230)의 이격 간격이 지나치게 길어지고, 이로써 와이어의 용접부가 설계수명 기간 동안 건전하게 유지될 수 없기 때문이다.
결국, 종래의 압력 센서는 제한된 면적으로 인하여 휘스톤 브리지 회로가 형성된 제1회로기판과, 회로설비가 구비되는 제2회로기판을 분리하여 상,하의 회로기판을 구성하면서, 이러한 상,하 회로기판을 탄성단자를 통하여 연결할 수 밖에 없는 구조를 가진 것이다.
탄성단자를 이용함으로써 종래의 압력 센서에서는 탄성단자의 신축 공간을 확보하기 위하여 제1,2회로기판의 이격 간격을 크게 가질 수 밖에 없어, 압력 센서의 상하 길이가 길어지는 단점을 갖는 것이다.
또한, 외곽관체, 내부관체, 스프링의 미세한 다수의 구성요소로 이루어지는 탄성단자를 구비함으로써 조립성이 나빠지고, 생산단가가 상승하는 원인이 된다.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 압력 센서가 설치되는 단면적을 최소로 하면서도 각 구성요소의 조립성을 향상시키는 목적을 갖는다.
구체적으로 스트레인 게이지 상에서 측정된 전기 신호를 전기회로에 전달하는 구조를 간단히 하여 사용 중 건전성을 증대시키며, 조립이 손쉽게 이루어지게 하는 목적을 갖는다.
한편, 압력 센서의 차폐 성능을 향상시키는 목적도 갖는다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시예로
배면에 측정대상인 유체가 접촉하여 변형되며 그 상면에는 스트레인 게이지가 부착되는 다이어프램이 상단에 형성되어 본체하우징의 하부에 결합되는 압력인가부; 상기 압력인가부의 상기 다이어프램의 주변을 이격되게 감싸며, 상기 다이어프램의 상단부에 대응하여 관통부가 형성되는 소켓부; 휘스톤 브리지의 회로 패턴을 가지며 상기 소켓부의 상단부에 내장되되, 상기 관통부에서 노출되는 일단은 상기 스트레인 게이지와 와이어 본딩으로 통전가능하게 연결되며, 타단은 상기 소켓부의 상단으로 돌출되어 전극봉을 형성하는 제1 내지 4전극단자; 상기 제1 내지 4전극단자에 접속되어 압력값을 전기 신호로 발신하는 회로기판; 및 상기 회로기판의 상부면에 접속되어 상기 전기 신호를 외부로 전달하는 전극로드;가 포함되는 것 을 특징으로 하는 수직형 압력 센서를 제시한다.
또한, 상기 관통부에는 대향되는 제1,2노출홈이 형성되어 있고, 서로 마주보는 제1,3전극단자의 일단은 상기 제1,2노출홈에서 노출되며, 상기 제2,4전극단자의 일단은 각각 제1노출홈과 제2노출홈에서 노출되는 것을 특징으로 하는 수직형 압력센서를 제시한다.
또한, 상기 스트레인 게이지는 상기 다이어프램의 중심을 지나는 가상선 상에 부착되되, 상기 다이어프램의 중심에서 제1압저항소자 및 제2압저항소자와, 제3압저항소자 및 제4압저항소자가 서로 대응되게 순차적으로 부착되고, 상기 제1노출홈에서 노출되는 제1전극단자, 제3전극단자에는 각각 상기 제4압저항소자와 제3압저항소자가 연결되고, 상기 제1노출홈에서 노출되는 제2전극단자에는 상기 제3압저항소자와 제4압저항소자 사이의 전극이 연결되고, 상기 제2노출홈에서 노출되는 제1전극단자, 제3전극단자에는 각각 상기 제2압저항소자와 제1압저항소자가 연결되고, 상기 제2노출홈에서 노출되는 제4전극단자에는 상기 제1압저항소자와 제2압저항소자 사이의 전극이 연결되는 것을 특징으로 하는 수직형 압력 센서를 제시한다.
또한, 상기 회로기판의 상부면을 감싸도록 결합되어, 하단면은 상기 회로기판의 접지선에 전기 접속되고, 외주면은 상기 본체하우징의 내측면에 전기접속되는 차폐쉘이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수직형 압력센서를 제시한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 압력 센서에 따르면, 휘 스톤 브리지 회로 패턴을 구현하면서, 회로기판과 결속되는 제1 내지 4전극단자가 구비됨으로써, 제한된 단면적을 갖는 장소에 설치되는 압력 센서의 상하 사이즈를 작게 할 수 있는 효과를 갖는다.
나아가 종래의 복잡한 구성을 배제할 수 있으므로, 조립이 용이하므로 생산성이 증대되는 효과를 갖으며, 소켓부와 전극단자의 단순한 구조로써 견고하게 제작 가능하므로 건전성이 증대되는 효과를 갖는다.
한편, 차폐쉘이 더 구비됨으로써 회로기판에 대한 차폐성능을 증대시켜, 외부 전자파 등의 간섭에 의한 오작동의 우려를 낮출 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 첨부도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명인 수직형 압력 센서의 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 압력 센서를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수직형 압력 센서를 분해한 사시도이다.
본 발명의 실시예에 의한 수직형 압력 센서(100)는 원형 단면을 가지며 상하로 긴 형상을 가지는 것으로, 단면적의 크기는 수직형 압력 센서가 장착되는 다른 기계장치에 의하여 제한되는 것이다. 수직형 압력 센서(100)의 하부에는 압력이 작용되는 압력인가부(2)가 구비되어 있으며, 상부에는 압력인가부(2)를 통해 전달된 압력이 전기적 신호로 산출된 것을 외부로 전달하기 위한 전극로드(61)가 돌출되어 있다. 수직형 압력 센서(100)는 본체하우징(1)을 통하여 외부의 유체 등이 내부로 침입하지 못하도록 기밀된다.
도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수직형 압력 센서(100)에는 스트레인 게이지(3)가 부착된 다이어프램(21)이 형성되는 압력인가부(2), 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d)가 내부에 구비되도록 인서트 사출 성형되는 소켓부(4), 각 전극단자와 접속되어 전기 신호를 처리하는 회로기판(5) 및 회로기판(5)과 접속되어 외부로 전기 신호를 전달하는 전극로드(61)가 포함된다.
수직형 압력 센서(100)의 둘레를 이루는 본체하우징(1)은 원통형 관체로 형성되는 것으로, 차폐를 위하여 전도성 재질인 금속으로 이루어진다. 또한, 본체하우징(1)의 상부는 내측으로 오므려져 있다.
수직형 압력 센서(100)의 상부 구조는 절연체인 로드하우징(6)에 장착되는 전극로드(61)와, 이 로드하우징(6)의 하단부에 결합되는 회로기판(5)이 포함되어 이루어진다. 이때, 회로기판(5)의 상부면에는 형성되는 출력전극면(도시 생략)에 전극로드(61)의 하단이 접속된다. 한편, 후술되는 바와 같이 로드하우징(6)의 하부에 차폐쉘(7)이 결합되고, 이 차폐쉘(7)의 하부에 회로기판(5)이 결합되도록 구성될 수도 있다.
이렇게 조립된 상부 구조는 상단에 씰링부재(S)가 개재된 상태에서 본체하우징(1)의 하부로부터 삽입되어 장착되며, 전극로드(61)의 상단부는 수직형 압력 센서(100)의 상단면에서 돌출되어 다른 기구장치에 구비되는 커넥터(도시 생략)에 결합되는 것이다.
한편, 압력인가부(2)는 외주면에 단턱이 형성되어 본체하우징(1)의 하단에 결합되는 것이며, 그 상단부에는 다이어프램(21)이 형성되어 있다. 이 다이어프램(21)은 수평한 원판으로 형성되고, 압력인가부(2)의 하부에는 압력 측정의 대상이 되는 유체가 다이어프램(21)의 배면까지 이동될 수 있도록 입력홀(22)이 형성되어 있다. 이로써 입력홀(22)을 통하여 다이어프램(21)의 배면까지 유체가 다다르게 되며, 유체의 압력 증가로 인하여 다이어프램(21)이 미세하게 탄성변형되는 것이다.
한편, 다이어프램(21)의 상단에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다이어프램(21)의 중심을 지나는 가상선(L) 상에 스트레인 게이지(3)가 부착되되, 상기 다이어프램(21)의 중심(21a)에서 스트레인 게이지의 제1압저항소자(R1) 및 제2압저항소자(R2)와, 제3압저항소자(R3) 및 제4압저항소자(R4)가 서로 대응되게 순차적으로 부착된다.
이때, 스트레인 게이지(3)는 게이지율이 높은 반도체형 스트레인 게이지를 사용하는 것이 바람직하다. 각 스트레인 게이지(3)에는 한 쌍의 이웃하는 압저항소자가 구비되어 하나의 부재를 이루며, 이웃하는 압저항소자 사이에는 전극(31,32)이 도출되게 형성되어 있는 것으로, 기존의 공지된 상용품을 이용할 수 있다.
이러한 스트레인 게이지(3)는 다이어프램(21)의 변형시 대칭된 출력값을 갖도록 다이어프램(21)의 중심에서 서로 대칭되게 부착되는 것으로, 본 명세서 상에 는 설명의 편의를 위하여 어느 일방향을 기준으로 하여 순서대로 제1 내지 4압저항소자로 정의한다.
기구적으로 제1압저항소자(R1)와 제4압저항소자(R4)는 다이어프램의 중심상에서 서로 동일거리 상에서 대칭되게 부착되며, 제2압저항소자(R2)와 제3압저항소자(R3)는 보다 짧은 거리에서 서로 동일거리 상에 대칭되게 부착되어 있는 것이다.
한편, 소켓부(4)는 압력인가부(2)의 다이어프램(21)의 주변을 이격되게 감싸며, 상기 다이어프램(21)의 상단부에 대응하여 관통부(41)가 형성되는 절연체이다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 소켓부(4)는 압력인가부(2)의 상부를 감싸는 형상이면서, 그 내부면은 외부의 압력에 의하여 탄성변형되는 다이어프램(21)의 변형에 간섭되지 아니하도록 다이어프램(21)의 주변과 이격되게 구성된다.
또한, 소켓부(4)의 내부에는 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d)가 구비되는 것으로, 이러한 소켓부는 인서트 사출 성형에 의하여 제조될 수 있다.
한편, 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d)는 스트레인 게이지(3)와 와이어 본딩을 통하여 통전가능하게 연결되어 스트레인 게이지(3)에서 얻어지는 출력값을 회로기판(5)으로 전달하고 아울러 형상을 통하여 휘스톤 브리지의 회로 패턴을 가지는 것이다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d)에 의한 휘스톤 브리지의 회로 패턴은 소켓부(4)의 상단부에 내부에 형성되는 각 전극단자의 패턴에 의하여 이루어지는 것이고, 각 패턴의 일단은 관통부(41)에서 노출되어, 와이어 본딩을 통해 스트레인 게이지(3)와 연결된다.
각 전극단자의 패턴에서 상부를 향하여 연장형성되는 전극봉(43)은 소켓부(4)에서 돌출되어 회로기판(5)에 접속됨으로써 출력값을 회로기판(5)으로 전달하게 된다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 전극봉(43)의 상단부는 회로기판(5)에 형성된 접속홀(51)에 끼워지며 가압 고정되도록 구성될 수 있다.
소켓부(4)에 형성된 관통부(41)는, 스트레인 게이지(3)와 관통부(41)를 통하여 노출된 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d) 간의 와이어 본딩시 자동화된 와이어 본딩장치(도시 생략)의 작업툴이 용접 작업하는 공간을 제공하는 것이다.
이때, 상기 작업툴의 작동공간을 충분히 확보하기 위하여 상기 관통부(41)에는 제1,2노출홈(411,412)이 형성될 수 있다. 이 제1,2노출홈(411,412)은 관통부(41)의 내측면이 함몰되어 형성되는 것으로, 각 노출홈을 통하여 전극단자의 일단이 노출되는 것이다.
이로써, 작업툴의 작업공간인 관통부를 정형적인 다각형 또는 원형으로 할 수 있으므로, 와이어 본딩장치의 작동을 설정하기 편리해지는 것이다.
한편, 도 4(a)는 스트레인 게이지와 제1 내지 4전극단자간의 와이어 본딩을 과장되게 나타낸 평면도이고, 도 4(b)는 도 4(a)에 대응되는 휘스톤 브리지의 회로도이다.
휘스톤 브리지의 회로 패턴을 구성하기 위하여 서로 마주보게 위치되는 제1,3전극단자(42a,42c)의 일단은 각각 상기 제1,2노출홈(411,412)에서 노출되며, 상기 제2,4전극단자(42b,42d)의 일단은 각각 제1노출홈(411)과 제2노출홈(412)에서 노출된다.
또한, 상기 제1노출홈(411)에서 노출되는 제1전극단자(42a), 제3전극단자(42c)에는 각각 상기 제4압저항소자(R4)와 제3압저항소자(R3)가 연결되고, 상기 제1노출홈(411)에서 노출되는 제2전극단자(42b)에는 상기 제3압저항소자(R3)와 제4압저항소자(R4) 사이의 전극(32)이 연결된다.
상기 제2노출홈(412)에서 노출되는 제1전극단자(42a), 제3전극단자(42c)에는 각각 상기 제2압저항소자(R2)와 제1압저항소자(R1)가 연결되고, 상기 제2노출홈(412)에서 노출되는 제4전극단자(42d)에는 상기 제1압저항소자(R1)와 제2압저항소자(R2) 사이의 전극(31)이 연결된다.
제1,3전극단자(42a,42c)는 소켓부(4)의 상단부에 서로 대향되게 위치되어 있으며, 말발굽 형상을 가지며, 각 일단은 제1,2노출홈(411,412)에서 노출된다. 한편, 제2전극단자(42b)는 제1노출홈(411)에 그 일단이 노출되면서 나머지 전극단자 들과는 독립적으로 형성된다. 한편, 제4전극단자(42d)는 그 일단이 제2노출홈(412)에서 노출되며, 이 제4전극단자도 나머지 전극단자들과는 독립적으로 형성된다.
각 스트레인 게이지(3)의 압저항소자와 전극은 휘스톤 브리지를 형성하도록 제1,2노출홈(411,412)에서 노출된 각 전극단자의 일단에 와이어 본딩을 통하여 연결된다.
이로써, 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d)의 전극봉(43)과 휘스톤 브리지 회로의 관계는 다음의 [표 1]과 같다.

전극단자
휘스톤 브리지의 노드

제1전극단자의 전극봉
GND

제2전극단자의 전극봉
INM

제3전극단자의 전극봉
VCC

제4전극단자의 전극봉
INP
이로써, 상기 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d)의 구성과, 스트레인 게이지(3)의 와이어 본딩 방식에 의하여 휘스톤 브리지의 회로 패턴이 구현되는 것이다.
한편, 회로기판(5)은 전극봉(43)을 통하여 입력받은 출력값을 처리하여 회로기판의 상부면에 접하는 전극로드(61)를 통하여 계측된 압력값을 외부 장치에 전달하게 된다.
다시 도 2와 도 5를 참고하면, 회로기판(5)의 차폐성능을 증대시키기 위하여, 회로기판(5)의 상부면을 감싸는 차폐쉘(7)이 더 구비될 수 있다.
차폐쉘(7)은 하부가 개방된 형상을 가지며, 상부에는 각 전극로드(61)가 접촉되지 아니하고 통과할 수 있는 충분한 직경을 갖는 통과홀이 형성되어 있다. 또한, 하단면(71)은 상기 회로기판(5)의 접지선(도시 생략)에 전기 접속되고, 그 외주면(72)은 상기 본체하우징(1)의 내측면에 전기 접속되어 외부의 전자기파에 대하여 회로의 보호가 가능하게 된다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 수직형 압력 센서의 작용을 설명한다.
본 발명에 따른 수직형 압력 센서의 조립은, 전술된 바와 같이 회로기판(5), 차폐쉘(7), 전극로드(61), 로드하우징(6)이 결합된 상부 구조와, 압력인가부(2), 소켓부(4)로 결합된 하부 구조를 개별 조립한 후에 차례로 본체하우징(1)에 삽입 고정함으로써 이루어진다.
이때, 상,하부 구조의 물리적 체결 및 전기적 연결은 소켓부(4)에서 돌출된 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d)의 전극봉(43)이 회로기판(5)에 물리적, 전기적 결합되어 이루어지게 된다.
종래의 기술과 대비하여 볼 때에, 종래의 기술에서 휘스톤 브리지를 형성하는 제1회로기판이 본 발명에서 제1 내지 4전극단자로 대체됨으로써, 종래의 기술에서 반드시 요구되었던 제1회로기판 및 탄성단자를 배제할 수 있게 된다. 이로써, 소켓부의 상단부와 회로기판 사이의 공간을 줄일 수 있게 되므로 그만큼 소형인 수직형 압력 센서를 얻을 수 있는 것이다.
또한, 종래의 구성을 보다 간단히 함으로써 개별 조립에 소요되는 노력과 시간을 절감하여 생산성을 더욱 증대시킬 수 있게 된다.
나아가 회로기판의 접지선과 본체하우징을 연결하면서, 회로기판의 상단부를 감싸는 차폐쉘이 더 구비됨으로써, 회로기판의 차폐성능이 향상되어 작동의 신뢰성이 더욱 향상되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 압력 센서를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 수직형 압력 센서를 분해한 사시도.
도 3은 본 발명에 채용된 소켓부와 제1 내지 4전극단자를 나타낸 도면.
도 4(a)는 스트레인 게이지와 제1 내지 4전극단자간의 와이어 본딩을 과장되게 나타낸 평면도
도 4(b)는 도 4(a)에 대응되는 휘스톤 브리지의 회로도.
도 5는 도 1에 도시된 수직형 압력 센서의 단면도.
도 6은 종래의 기술을 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 센서
1 : 본체하우징
2 : 압력인가부
21 : 다이어프램 22 : 입력홀
3 : 스트레인 게이지
R1,R2,R3,R4 : 제1 내지 4압전소자 31,32 : 전극
4 : 소켓부
41 : 관통부 411 : 제1노출홈 412 : 제2노출홈
42a,42b,42c,42d : 제1 내지 4전극단자 43 : 전극봉
5 : 회로기판
51 : 접속홀
6 : 로드하우징
61 : 전극로드
7 : 차폐쉘
71 : 하단면 72 : 외주면
S : 씰링부재

Claims (4)

  1. 배면에 측정대상인 유체가 접촉하여 변형되며 그 상면에는 스트레인 게이지(3)가 부착되는 다이어프램(21)이 상단에 형성되어 본체하우징(1)의 하부에 결합되는 압력인가부(2);
    상기 압력인가부(2)의 상기 다이어프램(21)의 주변을 이격되게 감싸며, 상기 다이어프램(21)의 상단부에 대응하여 관통부(41)가 형성되는 소켓부(4);
    휘스톤 브리지의 회로 패턴을 가지며 상기 소켓부(4)의 상단부에 구비되되, 상기 관통부(41)에서 노출되는 일단은 상기 스트레인 게이지(3)와 와이어 본딩으로 통전 가능하게 연결되며, 타단은 상기 소켓부(4)의 상단으로 돌출되어 전극봉(43)을 형성하는 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d); 및
    상기 제1 내지 4전극단자(42a,42b,42c,42d)에 접속되어 계측된 압력 값을 전기 신호로 발신하는 회로기판(5);이 포함되는 것을 특징으로 하는 수직형 압력 센서.
  2. 제1항에서,
    상기 관통부(41)의 내주면에는 제1,2노출홈(411,412)이 함몰 형성되어 있고,
    서로 마주보는 제1,3전극단자(42a,42c)의 일단은 상기 제1,2노출홈(411,412)에서 노출되며, 상기 제2,4전극단자(42b,42d)의 일단은 각각 제1노출홈(411)과 제2노출홈(412)에서 노출되는 것을 특징으로 하는 수직형 압력 센서.
  3. 제2항에서,
    상기 스트레인 게이지(3)는 상기 다이어프램(21)의 중심을 지나는 가상선 상에 부착되되, 상기 다이어프램(21)의 중심에서 제1압저항소자(R1) 및 제2압저항소자(R2)와, 제3압저항소자(R3) 및 제4압저항소자(R4)가 서로 대응되게 순차적으로 부착되고,
    상기 제1노출홈(411)에서 노출되는 제1전극단자(42a), 제3전극단자(42c)에는 각각 상기 제4압저항소자(R4)와 제3압저항소자(R3)가 연결되고, 상기 제1노출홈(411)에서 노출되는 제2전극단자(42b)에는 상기 제3압저항소자(R3)와 제4압저항소자(R4) 사이의 전극(32)이 연결되고,
    상기 제2노출홈(412)에서 노출되는 제1전극단자(42a), 제3전극단자(42c)에는 각각 상기 제2압저항소자(R2)와 제1압저항소자(R1)가 연결되고, 상기 제2노출홈(412)에서 노출되는 제4전극단자(42d)에는 상기 제1압저항소자(R1)와 제2압저항소자(R2) 사이의 전극(31)이 연결되는 것을 특징으로 하는 수직형 압력 센서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,
    상기 회로기판(5)의 상부면을 감싸도록 결합되어, 하단면은 상기 회로기판(5)의 접지면에 전기 접속되고, 외주면(72)은 상기 본체하우징(1)의 내측면에 전 기 접속되는 차폐쉘(7)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수직형 압력센서.
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