KR20150021851A - Micro electro mechanical systems am modulator and magnetic field sensor having the same - Google Patents
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Abstract
Description
실시예는 멤스 진폭 변조기 및 이를 포함하는 멤스 자계 센서에 관한 것이다.Embodiments relate to a MEMS amplitude modulator and a MEMS magnetic field sensor including the same.
MEMS 용량형 센싱 기술 기반의 자계센서의 경우 일반적으로 자계에 반응하여 움직임이 가능한 구동전극과 이에 대응하여 용량의 변화를 센싱할 수 있는 고정전극으로 구성되어 있다. In the case of a magnetic sensor based on MEMS capacitive sensing technology, it is generally composed of a driving electrode capable of moving in response to a magnetic field and a fixed electrode capable of sensing a change in capacitance corresponding thereto.
자계센서의 원리는 구동전극에 일정방향으로 기준전류를 흘려주게 되면 외부에서 들어오는 자계방향과 세기에 따라 로렌쯔의 힘에 의해 구동전극이 고정전극에 대해서 양이나 음의 방향으로 움직이게 된다. The principle of the magnetic field sensor is that when the reference current is supplied to the driving electrode in a predetermined direction, the driving electrode moves in the positive or negative direction with respect to the fixed electrode by the Lorentz force according to the magnetic field direction and intensity from the outside.
이때 두 전극 간의 거리나 오버랩 면적의 변화가 발생하여 커패시턴스가 변화하게 된다. 이러한 커패시턴스의 변화 또는 이와 상응하여 변화하는 신호를 검출함으로써 자계를 센싱하게 된다. At this time, the distance between the two electrodes and the overlap area change, and the capacitance changes. And sensing the magnetic field by detecting such a change in capacitance or correspondingly changing signal.
그러나, 자계를 센싱하기 위해 이용되는 로렌쯔의 힘은 중력과 비교해서 상대적으로 매우 작기 때문에 스프링 등의 센서구조 설계의 제한으로 인해 충분한 기계적 변위량을 얻기 어렵다.However, since the Lorentz force used to sense the magnetic field is relatively small compared with gravity, it is difficult to obtain sufficient mechanical displacement due to limitations of sensor structure design such as a spring.
또한, 구동전극에 구동을 위해 교류나 직류의 전류를 인가하면서 변화된 신호를 검출하는 경우, 전류의 혼재로 인해 원하는 신호를 검출하는 것이 용이하지 않다. Further, in the case of detecting a changed signal by applying alternating current or direct current for driving to the driving electrode, it is not easy to detect a desired signal due to mixed currents.
실시예는 감지능이 개선된 멤스 진폭 변조기 및 이를 포함하는 멤스 자계 센서를 제공한다.The embodiment provides a MEMS amplitude modulator with improved sensing performance and a MEMS magnetic sensor including the same.
실시예는 타겟 자계가 흐르는 영역에 배치되어 상기 타겟 자계를 센싱하는 자계 센서로서, 기판으로부터 공급되는 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 수신하고, 상기 타겟 자계에 의해 공진 운동하는 제1 구동전극; 및 상기 제2 주파수 신호를 수신하고, 상기 제1 구동전극과 상기 타겟 자계에 의해 공진 운동하는 제2 구동전극을 포함하는 구동전극부, 그리고 상기 구동전극부의 상기 제2 구동전극으로부터 상기 제1 및 제2 주파수 신호가 변조된 변조 신호를 수신하여 상기 타겟 자계의 세기를 판독하는 판독부를 포함하는 자계 센서를 제공한다.The embodiment is a magnetic field sensor that is disposed in a region where a target magnetic field flows and senses the target magnetic field. The magnetic field sensor receives a first frequency signal and a second frequency signal supplied from a substrate, ; And a second driving electrode which receives the second frequency signal and resonates by the first driving electrode and the target magnetic field, and a second driving electrode which receives the second driving signal from the second driving electrode, And a reading section for receiving the modulated signal in which the second frequency signal is modulated and reading the intensity of the target magnetic field.
실시예에 따른 멤스 진폭 변조기는 캐리어 신호와 공진 주파수의 구동 신호를 동시에 인가하면, 자계에 따른 기계적인 공진에 의해 캐리어 신호가 변조된 신호를 출력하므로 복잡한 회로 구성이 없이 진폭 변조가 가능하다.The MEMS amplitude modulator according to the embodiment outputs a signal modulated with a carrier signal by a mechanical resonance according to a magnetic field when a carrier signal and a drive signal of a resonance frequency are simultaneously applied so that amplitude modulation is possible without a complicated circuit configuration.
또한, 상기 멤스 소자는 절연층이 포함되지 않는 단일 구조체로서, 하나의 구조체에 단일 신호를 인가하여 구동이 단순하고, 양 단의 구동 전극이 모두 구동하여 가변 커패시턴스의 변화량이 2배로 커짐으로 센서능이 향상된다.In addition, since the MEMS element is a single structure that does not include an insulating layer, a single signal is applied to a single structure to simplify driving, both the driving electrodes of both ends are driven, and the variation amount of the variable capacitance is doubled, .
또한, 다양한 신호 검출 방식을 통해 상기 멤스 소자가 자계 센서로 사용되는 경우, 출력되는 변조된 신호를 가공하여 자계의 세기를 검출할 수 있다. In addition, when the MEMS device is used as a magnetic field sensor through various signal detection methods, the intensity of the magnetic field can be detected by processing the output modulated signal.
도 1은 제1 실시예에 따른 진폭 변조기의 상면도이다.
도 2는 도 1의 진폭 변조기를 Ι-Ι'로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 진폭 변조기의 구동 전극의 확대도이다.
도 4 내지 도 8은 도 1의 진폭 변조기의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 도 1의 진폭 변조기의 구동을 나타내는 원리를 설명하는 구성도이다.
도 10은 도 9의 출력 신호를 주파수 도메인과 시간 도메인에서 나타내는 파형도이다.
도 11은 도 1의 진폭 변조기가 자계 센서로 적용되는 일 예를 도시한 것이다.
도 12는 도 11의 자계 센서의 각 단계별 파형도를 나타낸 것이다.
도 13은 도 1의 진폭 변조기가 자계 센서로 적용되는 다른 예를 도시한 것이다.
도 14는 도 13의 자계 센서의 각 단계별 파형도를 나타낸 것이다.1 is a top view of an amplitude modulator according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the amplitude modulator of FIG. 1 taken along line I-I '.
3 is an enlarged view of a driving electrode of the amplitude modulator of FIG.
4 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the amplitude modulator of FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of driving the amplitude modulator of FIG. 1;
10 is a waveform diagram showing the output signal of FIG. 9 in the frequency domain and the time domain.
FIG. 11 shows an example in which the amplitude modulator of FIG. 1 is applied to a magnetic field sensor.
12 is a waveform chart of each step of the magnetic sensor of FIG.
FIG. 13 shows another example in which the amplitude modulator of FIG. 1 is applied to a magnetic field sensor.
FIG. 14 is a waveform chart of each step of the magnetic sensor of FIG. 13; FIG.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
본 발명은 기계적 변위량이 확장된 멤스 소자가 적용된 진폭 변조기 및 이를 포함하는 자계 센서를 제공한다.The present invention provides an amplitude modulator to which a MEMS element having an expanded mechanical displacement amount is applied, and a magnetic field sensor including the same.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 진폭 변조기를 설명한다. Hereinafter, an amplitude modulator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
도 1은 제1 실시예에 따른 진폭 변조기의 상면도이고, 도 2는 도 1의 진폭 변조기를 Ι-Ι'로 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 진폭 변조기의 구동 전극의 확대도이다.FIG. 1 is a top view of an amplitude modulator according to a first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line I-I 'of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a driving electrode of the amplitude modulator of FIG. .
도 1을 참고하면, 실시예에 따른 진폭 변조기는 멤스 소자로서 고정 기판(110), 구동전극부(120), 및 복수의 탄성부(300, 310, 320, 330)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the amplitude modulator according to the embodiment includes a
멤스 소자(MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS)는 실리콘이나 수정, 유리 등을 가공해 초고밀도 집적회로, 초소형 기어, 하드디스크 등 초미세 기계구조물을 만드는 기술을 말한다. 멤스로 만든 미세 기계는 마이크로미터(100만분의 1 미터) 이하의 정밀도를 갖는다. 구조적으로는 증착과 식각 등의 과정을 반복하는 반도체 미세공정기술을 적용하며, 구동력은 전하간에 서로 당기는 힘인 정전기력과 표면장력 등을 이용해 전류를 발생시켜 전력소비량을 크게 낮추는 원리를 적용한 것이다.MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS (MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS) is a technology for fabricating ultra-fine mechanical structures such as ultra-high density integrated circuits, ultra-small gears, and hard disks by processing silicon, quartz, and glass. Micromachines made with MEMS have a precision of micrometers (less than one millionth of a meter). Structurally, semiconductor microprocessing technology is used to repeat deposition and etching processes. The driving force is applied to the principle of reducing electric power consumption by generating electric current using electrostatic force and surface tension which are attracted to each other between charges.
이러한 멤스 소자로 이루어진 멤스 진폭 변조기는 상기 고정 기판(110)은 구동전극부(120) 및 복수의 탄성부(300, 310, 320, 330)를 지지한다.In the MEMS amplitude modulator composed of such MEMS elements, the
상기 고정 기판(110)은 플레이트 형상을 가지며, 사각형의 프레임 형상을 가질 수 있다. 이러한 고정 기판(110)은 가로로 긴 사각형일 수 있으며, 3mm·1mm의 면적을 가질 수 있다.The
상기 고정 기판(110)은 복수의 층상 구조를 가지며, 도 2와 같이 지지 기판(400), 지지 기판(400) 위에 절연층(200) 및 상기 절연층(200) 위에 전극층(115a, 115b)으로 형성될 수 있다.The
상기 지지 기판(400)은 실리콘 기판, 유리기판 또는 폴리머 기판일 수 있으나, 제1 실시예에서는 실리콘 기판으로 설명한다.The supporting
상기 지지 기판(400)은 100 내지 500μm의 두께를 가지며, 바람직하게는 400μm의 두께를 가질 수 있다. The supporting
상기 지지 기판(400) 위에 절연층(200)이 형성되어 있다.An
상기 절연층(200)은 상기 지지 기판(400)이 실리콘 기판일 경우, 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있으며, 1 내지 1.5μm의 두께를 가질 수 있다.When the supporting
상기 절연층(200) 위에 전극층(115)이 형성되어 있다.An electrode layer 115 is formed on the
상기 고정 기판(110)은 중앙에 구동전극부(120)를 수용하는 캐비티(215)를 가지는 지지 기판(400) 위에 상기 전극층(115)을 패터닝하여 사각형의 각 변을 따라 배치되어 있으며, 서로 분리되어 있는 복수의 전극(111, 112, 116, 117)을 포함한다.The
복수의 전극(111, 112, 116, 117)은 실리콘, 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐 등의 전도성 물질일 수 있으며, 바람직하게는 지지 기판(400)이 실리콘 기판인 경우, 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 전극(111, 112, 116, 117)은 10 내지 100 μm의 두께를 가지며, 바람직하게는 50 μm 내외의 두께를 가질 수 있다.The plurality of
상기 전극(111, 112, 116, 117)은 전기적으로 서로 이격되어 있으며, 4개의 모서리 영역에 배치되어 있는 2개의 전원전극(112, 117) 및 상기 전원전극(112, 117)과 대응되는 2개의 감지전극(111, 116)을 포함할 수 있다.The
보다 상세하게는, x축을 따라 일직선 상에서 각각 모서리 영역에 배치되는 제1 전원전극(112) 및 제2 전원전극(117)이 형성되며, 제1 전원전극(111)과 y축 방향으로 마주보며 모서리 영역에 배치되는 제1 감지전극(111), 제2 전원전극(117)과 y축 방향으로 마주보며 모서리 영역에 배치되는 제2 감지전극(116)을 포함한다.More specifically, a first
실시예에서는 각 전극(111, 112, 116, 117)이 모서리 영역에 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 구동 전극부(120)와 연결되도록 서로 이격되어 형성되어 있으면 조건을 충족한다.Although the
제1 전원전극(112)과 제1 감지전극(111)은 소정의 이격 거리를 포함하며, 상기 이격 거리가 소정 범위 이상인 경우, 도 1과 같이 두 전극(112, 111) 사이에 더미전극(115a)이 더 형성될 수 있다.When the distance between the first
상기 더미전극(115a)이 형성되는 경우, 더미전극(115a)은 x축 방향으로 두 전극(112, 111)보다 작은 폭을 갖도록 형성된다.When the
제2 전원전극(117)과 제2 감지전극(116)은 소정의 이격 거리를 포함하며, 상기 이격 거리가 소정 범위 이상인 경우, 도 4와 같이 두 전극(117, 116) 사이에 더미전극(115b)이 더 형성될 수 있다.The second
상기 더미전극(115b)이 형성되는 경우, 더미전극(115b)은 두 전극(117, 116) 보다 작은 폭을 갖도록 형성된다.When the
이와 같이 더미전극(115a, 115b)을 각각 형성하는 경우, 도 2의 A와 같이 상기 더미전극(115a, 115b) 하부의 지지기판(400)은 캐비티(215)를 향하여 돌출되도록 형성될 수 있으며, 더미전극(115a, 115b)과 같거나 작을 수 있다.When the
즉, 캐비티(215)를 이루는 측면에 지지기판(400)이 노출되도록 더미전극(115a, 115b)의 폭을 제어하여 더미전극(115a, 115b)과 전극(111, 112, 116, 117)의 쇼트발생을 방지할 수 있다. That is, the width of the
각 전극(111, 112, 116, 117)은 구동 전극부(120)와 연결되는 영역에 소캐비티를 포함하며, 각각의 소캐비티에 탄성부(300, 310, 320, 330)가 배치된다.Each of the
이때, 상기 복수의 전극(111, 112, 116, 117) 위에 금속층(500)이 더 형성될 수 있다.At this time, a
금속층(500)은 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 은 등의 고전도성 물질로 형성되며, 전극층이 실리콘으로 형성되는 경우, 실리콘보다 전기전도성이 높은 물질로 형성된다.The
이와 같이 전극 영역에 전기전도성이 높은 물질을 더 형성함으로써 전류 확산을 원활히 진행하여 반응 속도를 높일 수 있다.By forming a material having high electrical conductivity in the electrode region as described above, current diffusion can be smoothly performed and the reaction rate can be increased.
상기 고정기판(110)의 캐비티(215) 내에 구동전극부(120)가 배치된다.The driving
상기 구동전극부(120)는 제1 감지전극(111) 및 제1 전원전극(112) 사이에 둘러싸여 전원을 공급받는 제1 구동전극(121), 및 상기 제2 감지전극(116) 및 제2 전원전극(117) 사이에 둘러싸여 전원을 공급받는 제2 구동전극(131)을 포함한다.The driving
상기 제1 구동전극(121)은 캐비티(215) 내에서 y축으로 연장되어 있는 몸체, 상기 몸체의 양쪽 장 측면으로부터 확장되는 확장면, 및 상기 확장면으로부터 돌출되는 전극편을 포함한다.The
제1 구동전극(121)은 두 개의 탄성부(300, 310)로부터 연장되는 전극층으로 형성된다.The
제1 구동전극(121)의 몸체는 제1 및 제2 탄성부(300, 310) 사이를 연결하는 바(bar) 타입으로 형성된다.The body of the
상기 확장면은 상기 몸체의 두 개의 장 변으로부터 x축 방향으로 돌출되어 확장되며, 이러한 확장은 제1 전원전극(112)과 더미전극(115a) 사이에서 형성되는 x축 방향으로의 단차에 의한 공간으로의 확장을 의미한다.The extension extends from the two long sides of the body so as to protrude in the x-axis direction. The extension extends in the x-axis direction formed between the first
상기 제1 구동전극(121)의 길이(d1)는 500 내지 5000 μm, 바람직하게는 1500 내지 2500 μm일 수 있다. The length d1 of the
상기 제1 구동전극(121)은 더미전극(115a)을 향하여 돌출되어 있는 복수의 제1 기준전극편(122) 및 상기 제2 구동전극(131)을 향하여 돌출되어 있는 복수의 제1 구동전극편(127)을 포함한다.The
상기 제1 기준전극편(122) 및 제1 구동전극편(127)은 빗살(comb) 형상으로 형성될 수 있으며, 소정의 길이(d4)를 가지는 제1 기준전극편(122)의 폭(W3)은 1 내지 30μm, 바람직하게는 3 내지 4 μm를 충족할 수 있다.The first
제1 구동전극(121)의 길이(d1), 제1 기준전극편(112)의 폭(W3) 및 이격거리에 따라 제1 기준전극편(122) 및 제1 구동전극편(127)의 수효가 결정된다.The number of the first
제1 기준전극편(122) 및 제1 구동전극편(127)이 동일한 형상을 가지며, 몸체를 기준으로 서로 대칭적으로 배치된다. 따라서, 제1 구동전극(121)은 x축 방향의 무게 중심을 유지할 수 있다.The first
한편, 제2 구동 전극(131)은 제1 구동 전극(121)과 동일한 구성을 가지며, 캐비티(215) 내에서 y축으로 연장되어 있는 몸체, 상기 몸체의 양쪽 장 측면으로부터 확장되는 확장면, 및 상기 확장면으로부터 돌출되는 전극편을 포함한다.The
제2 구동전극(131)은 두 개의 탄성부(320, 330)로부터 연장되는 전극층으로 형성된다.The
제2 구동전극(121)의 몸체는 제3 및 제4 탄성부(320, 330) 사이를 연결하는 바(bar) 타입으로 형성된다.The body of the
상기 확장면은 상기 몸체의 두 개의 장 변으로부터 x축 방향으로 돌출되어 확장되며, 이러한 확장은 제2 전원전극(112)과 더미전극(115b) 사이에서 형성되는 x축 방향으로의 단차에 의한 공간으로의 확장을 의미한다.The extension extends from the two long sides of the body to extend in the x-axis direction. The extension extends in the x-axis direction formed between the second
상기 제2 구동전극(131)은 더미전극(115b)을 향하여 돌출되어 있는 복수의 제1 기준전극편(132) 및 상기 제1 구동전극(121)을 향하여 돌출되어 있는 복수의 제1 구동전극편(137)을 포함한다.The
상기 제2 기준전극편(132) 및 제2 구동전극편(137)은 빗살(comb) 형상으로 형성될 수 있으며, 그 구성은 제1 구동전극(121)의 그것과 동일하다.The second
제2 기준전극편(132) 및 제2 구동전극편(137)이 동일한 형상을 가지며, 몸체를 기준으로 서로 대칭적으로 배치된다. 따라서, 제2 구동전극(131)은 x축 방향의 무게 중심을 유지할 수 있다.The second
제1 구동전극편(127)과 제2 구동전극편(137)은 서로 교차하도록 배치된다.The first
즉, 상기 제1 구동전극(121)과 제2 구동전극(131)의 각 전극편(127, 137)이 자계 센서의 중앙 영역에서 서로 마주보도록 배치되어 가변 커패시터를 형성한다.That is, the
상기 가변 커패시터는 제1 구동전극(121)의 제1 구동전극편(127)과 제2 구동전극(131)의 제2 구동전극편(137)이 서로 교차하도록 배치되어 교차되는 편(127, 137)의 면적에 따라 커패시터의 용량이 가변한다. The variable capacitors are arranged such that the first
본 실시예에서는 이러한 빗살모양의 구동기인 콤 드라이브(Comb drive)에 의하여 가변 커패시터를 구현하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정하지 않으며 마주보는 편의 거리 차를 이용하는 구조 등 가변 커패시터를 구현할 수 있는 다양한 구조에 의해 실현될 수 있다.In this embodiment, a variable capacitor is implemented by a comb drive, which is a comb-shaped driver. However, the present invention is not limited to this, and various structures capable of implementing a variable capacitor, such as a structure using a facing distance difference, Lt; / RTI >
상기 제1 구동전극편(127)과 제2 구동전극편(137)은 제1 내지 제2 전원전극(112, 117)에 전압이 인가되지 않은 상태 또는 로렌츠 힘이 발생하지 않은 상태에서 약 30μm 내외의 중첩 거리(d2)를 가진다.The first
하나의 제1 구동전극편(127)과 이웃한 제2 구동전극편(137) 사이의 이격거리(W2)는 1 내지 10 μm, 바람직하게는 2 내지 3 μm일 수 있다.The distance W2 between the first
한편, 상기 진폭 변조기는 고정기판(110)과 제1 구동전극(121)을 연결하는 제1 탄성부(300) 및 제2 탄성부(310), 고정기판(110)과 제2 구동전극(131)을 연결하는 제3 탄성부(320) 및 제4 탄성부(330)를 포함한다. The amplitude modulator includes a first
각각의 탄성부(300, 310, 320, 330)는 각 구동전극(121, 131)의 양 단과 기준전극(112,117) 또는 감지전극(111, 116)을 연결한다.The
제1 탄성부 내지 제4 탄성부(300, 310, 320, 330)는 더블 폴디드 타입(double folded type)의 스프링으로 구성될 수 있으며, 도 1과 같이 4개의 다리를 갖도록 형성될 수도 있다. The first to fourth
제1 내지 제4 탄성부(300, 310, 320, 330)는 각각의 기준전극(112, 117) 및 감지전극(111, 116)이 형성하는 소캐비티 내에 각각 배치된다.The first through fourth
즉, 제1 감지전극(111)이 형성하는 소캐비티 내에 제1 탄성부(300)가 배치되고, 제1 기준전극(112)의 소캐비티 내에 제2 탄성부(310)가 배치된다. 또한, 제2 감지전극(116)이 형성하는 소캐비티 내에 제3 탄성부(320)가 배치되며, 제2 기준전극(117)이 형성하는 소캐비티 내에 제4 탄성부(330)가 배치된다. That is, the first
제2 및 제1 탄성부(310, 300)는 제1 구동전극(121)의 양 단과 각각 연결되어 제1기준전극(112)과 제1 감지전극(111)을 연결한다.The second and first
제4 및 제2 탄성부(330, 320)는 제2 구동전극(131)의 양 단과 각각 연결되어 제2 기준전극(117)과 제2 감지전극(116)을 연결한다.The fourth and second
4개의 탄성부(300, 310, 320, 330)는 서로 동일한 수효의 다리를 포함하며, 진폭 변조기(100)의 구동전극부(120)의 양 단에 서로 마주하며 형성되어 장력을 분산시킬 수 있다. The four
또한, 서로 대칭적으로 형성되어 전체적으로 균형을 이루어 소자 신뢰성이 확보될 수 있다.In addition, they can be formed symmetrically with each other so that the overall reliability of the device can be ensured.
이러한 4개의 탄성부(300, 310, 320, 330)는 전극층(500)만으로 구성되어 각 구성 요소의 물리적 연결뿐 아니라, 전기적 연결을 수행하며, 구동 뒤에 탄성력에 의한 복원력을 제공한다.The four
또한, 4개의 탄성부(300, 310, 320, 330)는 동일하게 구성되며, 전체에 고정기판(110)의 전극들로부터 연장되는 금속층(500)이 형성되어 전기 전도성을 높인다.The four
이하에서는 도 4 내지 도 8을 참고하여 도 1의 진폭 변조기의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of the amplitude modulator of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 4 to 8. FIG.
먼저 도 4와 같이, 베이스 기판에 금속층(500)을 이용하여 패턴을 형성한다.First, as shown in FIG. 4, a pattern is formed on the base substrate using the
상기 베이스 기판은 지지 기판(400) 위에 절연층(200) 및 전극층(150)이 형성되어 있는 구조를 가진다.The base substrate has a structure in which an insulating
상기 지지 기판(400)은 300 내지 500μm의 두께를 가지며, 바람직하게는 400μm의 두께를 가질 수 있다. The
상기 절연층(200)은 상기 지지 기판(400)이 실리콘 기판일 경우, 실리콘 산화막 또는 실리콘질화막으로 형성될 수 있으며, 1.5μm 내외의 두께를 가질 수 있다.When the supporting
상기 전극층(150)은 실리콘, 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐 등의 전도성 물질일 수 있으며, 바람직하게는 지지 기판(400)이 실리콘 기판인 경우, 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 전극층(150)은 10 내지 100 μm의 두께를 가지며, 바람직하게는 50 μm 내외의 두께를 가질 수 있다.The electrode layer 150 may be a conductive material such as silicon, copper, aluminum, molybdenum, or tungsten. Preferably, the electrode layer 150 may be formed of silicon when the supporting
즉, 내부에 실리콘 절연층(200)을 포함하는 실리콘 기판일 수 있으며, 상기 지지 기판(400)의 하부에 외부 절연층(410)이 형성될 수 있다.That is, it may be a silicon substrate including a
상기 외부 절연층(410)은 1.5μm 내외의 두께를 가지는 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막일 수 있다.The external
상기 전극층(150) 위에 금속층(500)을 형성하고, 이를 패터닝하여 복수의 패턴(을 형성한다.A
상기 패턴은 도 1에서 전극층(150) 위에 전기전도성을 향상시키기 위한 금속패턴으로, 고정기판(110)의 기준전극(112, 117), 감지전극(111, 116), 복수의 탄성부(300-330) 및 구동전극부(120)의 몸체 일부에 형성될 수 있다.The pattern is a metal pattern for improving electrical conductivity on the electrode layer 150 in FIG. 1 and includes
다음으로, 도 5와 같이 같이 금속 패턴 및 전극층(150) 위에 마스크(510)를 형성하여 상부의 전극층(150)을 디자인에 따라 식각하여 각각의 전극, 전극편 및 스프링 등을 형성한다.Next, a mask 510 is formed on the metal pattern and the electrode layer 150 as shown in FIG. 5, and the upper electrode layer 150 is etched according to the design to form respective electrodes, electrode pieces, springs, and the like.
상세하게는 상기 금속패턴 및 전극층(150) 위에 포토 마스크(510)를 형성한 뒤, 상기 포토 마스크(510)에 의해 노출된 전극층(150)을 제거함으로써 도 6과 같은 복수의 패턴을 형성할 수 있다.More specifically, a plurality of patterns as shown in FIG. 6 can be formed by forming a photomask 510 on the metal pattern and the electrode layer 150, and then removing the electrode layer 150 exposed by the photomask 510 have.
이때, 식각 공정으로 반응성 이온 식각(RIE)을 진행할 수 있다.At this time, reactive ion etching (RIE) can be performed by the etching process.
마스크 패턴(510)을 제거한 뒤, 도 7과 같이 하부의 외부 절연층(410) 위에 포토 마스크(420)를 형성한 뒤, 패터닝하여 도 8과 같이 지지 기판(400)을 제거한다.After the mask pattern 510 is removed, a photomask 420 is formed on the lower external insulating
상세하게는, 지지 기판(400) 위의 외부 절연층(410) 위에 포토 마스크(420)를 형성한 뒤, 외부 절연층(410)을 패터닝하여 고정기판(110) 하부에만 외부절연층(410)을 남긴다. 뒤에 다시 포토 마스크(420)를 고정기판(110)의 하부에만 형성하고 노출된 지지기판(400)을 제거하고, 노출된 절연층(200)까지 식각하여 제거한다.A photomask 420 is formed on the external insulating
이때, 하부의 공정 전에 상부 패턴을 보호하기 위하여 상부에 보호층(도시하지 않음)을 형성할 수 있다. At this time, a protective layer (not shown) may be formed on the upper portion to protect the upper pattern before the lower process.
다음으로, 도 2와 같이 디자인에 따라 내부의 실리콘 절연층(200)을 식각하여 구동전극부(120)를 부유시킨다.Next, as shown in FIG. 2, the inner
이때, 내부의 실리콘 절연층(200)의 식각은 가스 플라즈마 에칭을 수행할 수 있으며, 산화 불소 가스를 사용할 수 있다. At this time, the etching of the
이와 같이 형성되는 멤스 소자인 진폭 변조기는 구동전극부(120)가 부유 상태를 유지하면서 스프링에 의해 고정됨으로써 자계 센싱을 위해 운동할 수 있다.The amplitude modulator, which is the MEMS element thus formed, can be moved for magnetic field sensing by being fixed by the spring while the driving
이하에서는 도 9 및 도 10을 참고하여 도 1의 진폭 변조기의 구동을 설명한다.Hereinafter, the driving of the amplitude modulator of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG.
도 9는 도 1의 진폭 변조기의 구동을 나타내는 원리를 설명하는 구성도이고, 도 10은 도 9의 출력 신호를 주파수 도메인과 시간 도메인에서 나타내는 파형도이다.FIG. 9 is a diagram illustrating the principle of driving the amplitude modulator of FIG. 1, and FIG. 10 is a waveform diagram showing the output signal of FIG. 9 in the frequency domain and the time domain.
도 9를 참고하면, 실시예에 따른 진폭 변조기(100)는 주변의 자계에 의해 물리적공진을 수행하여 일단으로 인가되는 두 개의 신호를 변조하여 타단으로 변조된 신호를 출력한다.Referring to FIG. 9, the
이러한 진폭 변조는 도 9와 같은 주변 회로에 의해 구현될 수 있다.This amplitude modulation can be implemented by a peripheral circuit as shown in FIG.
상세하게는, 상기 진폭 변조기(100)는 제1 노드(n1)에 기준 신호(V1) 및 측정 신호(V2)를 인가받는다.In detail, the
이때, 기준 신호(V1)는 상기 진폭 변조기(100)의 물리적 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지는 사인파 교류 신호일 수 있다.At this time, the reference signal V1 may be a sinusoidal AC signal having the same frequency as the physical resonance frequency of the
상기 기준 신호(V1)의 주파수를 ωr이라고 한다.The frequency of the reference signal V1 is referred to as? R.
한편, 상기 측정 신호(V2)는 상기 기준 신호(V1)의 주파수보다 큰 주파수를 가지는 사인파 교류 신호일 수 있다.Meanwhile, the measurement signal V2 may be a sinusoidal AC signal having a frequency greater than the frequency of the reference signal V1.
상기 측정 신호(V2)의 주파수를 ωc라고 할 때, 상기 측정 신호(V2)의 주파수는 상기 기준신호의 주파수보다 최소 1000배 높은 주파수로서 로패스필터(LPF) (610)를 통해 필터링 될 수 있을 정도의 비율을 갖도록 설정될 수 있다.The frequency of the measurement signal V2 may be filtered through a low pass filter (LPF) 610 as a frequency at least 1000 times higher than the frequency of the reference signal, assuming that the frequency of the measurement signal V2 is ωc And the like.
상기 고정 기판(110)의 제1 기준 전극(112)이 제1 노드(n1)로서 기능하며, 상기 제1 기준 전극(112)에 기준신호(V1) 및 측정 신호(V2)가 동시에 인가된다.The
한편, 제2 구동 전극(131)과 연결되는 제2 기준 전극(117)은 상기 기준 신호(V1)만을 인가받는다.The
이러한 제2 기준 전극(117)은 제1 노드(n1)와 로패스필터(610)를 통해 연결되어 상기 측정 신호(V2)를 필터링하고, 기준 신호(V1)만을 전달받아 제2 구동 전극(131)에 인가할 수 있다.The
이때, 제2 구동 전극(131)에 인가되는 기준 신호(V1)는 위상이 180도 늦은 기준 신호(V1)로서, 두 구동 전극(121, 131)에 반대의 위상을 갖도록 로패스필터(610)가 지연기의 역할을 수행할 수 있다. The reference signal V1 applied to the
제1 구동 전극 및 제2 구동 전극(121, 131)의 타단, 즉 제1 감지 전극(111) 및 제2 감지 전극(116)은 각각 접지와 연결되어 있으며, 접지와 각 감지 전극(111, 116) 사이에 인덕터(620, 630)가 각각 연결될 수 있다.The
상기 인덕터(620, 630)는 설계 시에 구동 전극(121, 131)이 가지는 임피던스의 1/10 이상을 유지하도록 설정할 수 있다.The
상기와 같이 인덕터(620, 630)를 연결하는 경우, 구동 전극(121, 131)에서 접지로 바이패스되는 측정 신호(V2)를 방지할 수 있어 구조체가 안정적으로 구동할 수 있도록 한다.When the
동시에 저주파 노이즈를 접지로 바이패스하여 노이즈 비율(SNR)을 개선시킬 수 있다. At the same time, the low frequency noise can be bypassed to ground to improve the noise ratio (SNR).
상기 제2 감지 전극(116)은 인덕터(620, 630)와 병렬로 하이패스필터(640)를 포함하며, 하이패스필터(640)를 통해 출력 신호(out1)를 출력한다.The
상기 하이패스필터(640)는 커패시터로 구현될 수 있으며, 차단 주파수보다 낮은 공진 신호를 블러킹(Blocking)하여 측정 신호(V2)만을 흐르게 하고 기준 신호(V1)가 흐르지 않도록 하여 원하는 신호만이 하이패스필터(640)를 통해 출력단으로 출력된다.The high-
특정 자계가 형성되어 있는 환경에 상기 진폭 변조기(100)가 배치되고, 상기 진폭 변조기(100)의 물리적인 공진 주파수와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호(V1)가 양 단에 인가되면, 자계에 의해 여기된 로렌쯔 힘에 의해 양쪽의 구동 전극이 역위상을 가지는 공진 주파수 주기로 상호 공진을 진행한다.When the
따라서, 양 구동 전극(121, 131)의 전극편(127, 137)의 중첩 면적이 커졌다가 작아졌다를 반복하면서 가변 커패시턴스가 형성되고, 이때, 가변 커패시턴스는 자계 강도에 비례하여 발생한다.Therefore, the variable capacitance is formed while repeating that the overlapping area of the
이때, 제1 구동 전극(121)에만 고주파의 측정 신호(V2)가 인가되면, 물리적 공진에 의해 제2 구동 전극(131)에 기준 신호(V1)로 변조된 측정 신호(V2)가 흐르게 된다.At this time, when the high frequency measurement signal V2 is applied only to the
즉, 이러한 신호의 파형은 도 10b와 같다.That is, the waveform of such a signal is shown in FIG.
기준 신호(V1)에 포락(envelope)된 변조된 측정신호(V2)가 제2 구동 전극(131)을 따라 흐르게 된다.The modulated measuring signal V2 enveloped in the reference signal V1 flows along the
이러한 변조된 측정 신호(V2) 중 노이즈로 정의되는 기준 신호(V1)는 하이패스필터(640)에 의해 차단되고, 출력단으로는 도 10b의 변조된 측정 신호(V2)만이 출력된다.The reference signal V1 defined by the noise among the modulated measurement signal V2 is blocked by the
따라서, 상기 진폭 변조기(100)는 도 10a와 같이 측정 신호(V2)의 주파수인 ωc에 대하여 ±ωr인 파형, 즉, 출력신호(out1)는 cos(ωct)+sin(ωct±ωrt)을 얻을 수 있다.10A, the
이와 같이 간단한 구조체에 의해 진폭 변조가 가능하게 되어 복잡한 회로 구성을 생략할 수 있어 경제적이다.Since the amplitude modulation can be performed by the simple structure as described above, a complicated circuit configuration can be omitted and it is economical.
이하에서는 도 11 및 도 12를 참고하여 상기 진폭 변조기(100)를 적용한 자계 센서를 설명한다.Hereinafter, a magnetic field sensor to which the
도 11은 도 1의 진폭 변조기(100)가 자계 센서로 적용되는 일 예를 도시한 것이고, 도 12는 도 11의 자계 센서의 각 단계별 파형도를 나타낸 것이다.FIG. 11 shows an example in which the
도 11을 참고하면, 진폭 변조기(100)를 적용한 자계 센서는 변조된 출력 신호(out1)로부터 자계의 강도를 센싱할 수 있다.Referring to FIG. 11, the magnetic sensor using the
이러한 자계 센서는 구동 전극부(120), 기준신호(V1), 측정 신호(V2) 및 로패스필터(610), 인덕터(620, 630) 및 하이패스필터(640)를 포함한다.The magnetic field sensor includes a driving
구동 전극부(120) 주변의 구성은 도 9와 같다.The structure around the driving
한편, 도 11의 자계 센서는 구동 전극부(120)와 동일한 구성을 가지는 비교 전극부(130)를 더 포함할 수 있다.The magnetic field sensor of FIG. 11 may further include a
상기 비교 전극부(130)는 구동 전극부(120)와 동일한 물리적 특성을 갖도록 형성되어 있으며, 제1 비교 전극(138)과 마주보는 제2 비교 전극(139)을 포함할 수 있다.The
제1 비교 전극(138)의 일단은 접지되어 있고, 타단은 저항(660)에 의해 비교 신호를 출력한다.One end of the
제2 비교 전극(139)의 일단은 하이패스필터(650)를 통해 제1 노드(n1)와 연결되어 있으며, 제1 노드(n1)로부터 측정 신호(V2)만을 수신한다. One end of the
이러한 비교 전극부(130)는 양 전극편이 커패시터를 형성하고, 하이패스필터로 동작하여 제2 비교 전극(139)으로 인가되는 측정 신호(V2)를 제1 비교 전극(138)으로 전달한다.The
따라서 고주파의 측정 신호(V2)가 저항(660)을 통해 비교 신호로 출력된다.Therefore, the measurement signal V2 of the high frequency is outputted as the comparison signal through the resistor 660. [
상기 저항(660)은 비교 전극부(130)에서 출력되는 비교 신호의 진폭을 조절하는 역할을 하며, 뒤에 설명될 비교기의 입력 레벨을 일정하게 유지하여 구동전극부(120)의 출력보다 비교 전극부(130)의 출력 레벨을 감소시켜야 한다. 또한 비교 전극부(130)의 비교 신호보다 높은 주파수의 노이즈를 차단하여 고주파 노이즈를 블러킹할 수 있다. The resistor 660 controls the amplitude of the comparison signal output from the
상기 자계 센서는 구동 전극부(120) 및 비교 전극부(130)와 연결되어 출력되는 출력 신호(out1) 및 비교 신호에 의해 자계의 세기를 감지하는 판독부(700)를 더 포함한다.The magnetic sensor further includes a
상기 판독부(700)는 도 11과 같이 비교기(710), 증폭기(720), 복조기(730), 미분기(740) 및 변환기기(750)를 포함할 수 있다.The
상기 비교기(710)는 반전 입력단 및 비반전 입력단을 가지며, 상기 반전 입력단 및 비반전 입력단의 입력 신호를 서로 상쇄하여 남은 신호를 출력한다. The
상기 비반전 입력단에는 상기 구동 전극부(120)의 제2 구동 전극(131)으로부터의 출력 신호(out1)가 입력되고, 반전 입력단에는 상기 비교 전극부(130)의 제1 비교 전극(138)으로부터의 비교 신호가 입력된다.The output signal out1 from the
상기 비교기(710)는 상기 비교 신호를 반전한 상태에서, 고주파 신호값과 비교 신호의 고주파 신호값을 서로 상쇄하여 저주파 신호값인 도 12a의 신호를 출력한다.The
즉 출력되는 신호 값은 도 10a에서 중앙에 배치되는 고주파ωc 값이 상쇄되고, 양 옆의 ωc±ωr 값만이 잔재하게 된다.That is, the value of the outputted signal is canceled by the value of the high frequency? C disposed at the center in FIG. 10A, and only the value of? C? R on both sides is left.
증폭기(720)는 이러한 신호를 수신하고, 그 값을 증폭하여 도 12b와 같이 신호 값을 키운다.The
상기 비교기(710)의 출력 신호(out1) 값이 작은 경우, 낮은 노이즈 값을 가지는 타 신호가 기준 신호(V1)로 인지될 수 있어 이를 방지 하기 위해 높은 이득의 증폭기(720)를 통해 비교기(710)의 출력 신호(out1) 값을 증폭하여 복조기(730)의 다이오드의 턴온 전압 이상으로 설정한다.If the output signal out1 of the
따라서, 불필요한 하모닉을 제거함으로 다이오드의 비선형성으로 발생할 S/N비 감소를 미리 보정한다. Therefore, the reduction of the S / N ratio caused by the nonlinearity of the diode is corrected in advance by removing unnecessary harmonics.
이러한 증폭기(720)는 생략될 수 있다. This
복조기(730)는 다이오드를 포함하는 다이오드 디모듈레이터로서, 상기 신호 값의 기준값을 0으로 변환하여, ωr 값을 복원한다.The
따라서, 복조기(730)의 출력 신호(out1)는 도 12c와 같이 ωr 주파수의 펄스 신호를 가진다. Therefore, the output signal out1 of the
이러한 펄스 신호를 타임 도메인에서 환산하면 저주파수를 가지는 사인파 교류 신호가 된다.Converting such a pulse signal in the time domain results in a sinusoidal AC signal having a low frequency.
미분기(740)가 이러한 펄스 신호를 미분하면, 도 12d와 같은 자계의 세기(B)와 전압(V)에 대한 그래프를 얻을 수 있다.When the
변환기기(750)가 상기 미분기(740)의 출력된 자계 세기에 대한 전압 값을 디지털 신호로 변환하여 타겟 자계 세기(B)에 대한 전류 변화량을 A/D 신호로 출력할 수 있다.The converting
따라서, 출력되는 값에 따라 타겟 자계의 세기를 판독할 수 있다.Therefore, the intensity of the target magnetic field can be read according to the output value.
이와 같이 비교기(710)를 적용하여 판독부(700)를 형성하는 경우, 비교 구동부(130)를 형성하지 않고, 반전 입력부로 상기 고주파의 측정 신호(V2)만을 선별하여 인가할 수 있다.When the
이하에서는 도 13 및 도 14를 참고하여, 다른 실시예에 따른 자계 센서를 설명한다. Hereinafter, a magnetic field sensor according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG.
도 13은 도 1의 진폭 변조기(100)가 자계 센서로 적용되는 다른 예를 도시한 것이고, 도 14는 도 13의 자계 센서의 각 단계별 파형도를 나타낸 것이다.FIG. 13 shows another example in which the
도 13을 참고하면, 진폭 변조기(100)를 적용한 다른 실시예에 따른 자계 센서는 변조된 출력 신호(out1)로부터 자계의 강도를 센싱할 수 있다.Referring to FIG. 13, the magnetic sensor according to another embodiment to which the
이러한 자계 센서는 구동 전극부(120), 기준신호, 측정 신호(V2) 및 로패스필터(610), 인덕터(620, 630) 및 하이패스필터(640)를 포함한다.The magnetic field sensor includes a driving
구동 전극부(120) 주변의 구성은 도 9와 같다.The structure around the driving
한편, 도 13의 자계 센서는 구동 전극부(120)와 연결되어 출력되는 출력 신호(out1) 및 측정 신호(V2)에 의해 자계의 세기를 감지하는 판독부(800)를 더 포함한다.The magnetic field sensor of FIG. 13 further includes a reading unit 800 that detects the intensity of the magnetic field by the output signal out1 and the measurement signal V2 that are output from the driving
상기 판독부(800)는 도 13과 같이 믹서(810), 로패스필터(820), 증폭기(830), 미분기(840) 및 변환기(850)를 포함할 수 있다.The reading unit 800 may include a mixer 810, a low pass filter 820, an amplifier 830, a differentiator 840, and a converter 850, as shown in FIG.
상기 믹서(810)는 구동 전극부(120)로부터 출력되는 도 10a의 출력 신호(out1)와 도 14a의 측정 신호(V2)를 수신하고, 두 신호를 믹싱하여 도 14b와 같은 믹싱 신호를 생성한다.The mixer 810 receives the output signal out1 of FIG. 10A and the measurement signal V2 of FIG. 14A output from the driving
상기 믹싱 신호는 주파수 값이 2ωc, 2ωc±ωc 및 ωr인 4개의 성분을 가지는 신호가 출력된다. The mixing signal has four components whose frequency values are 2? C, 2? C? C and? R.
로패스필터(820)는 상기 믹서(810)의 믹싱 신호 중 저주파수의 ωr 값 만을 필터링하고 상기 2ωc 주변의 신호를 차단하여 도 14c와 같이 출력 하고, 증폭기(830)는 이러한 신호를 증폭하여 도 14d와 같이 증폭된 신호를 출력한다.The low-pass filter 820 filters only the low frequency ωr value of the mixing signal of the mixer 810, blocks the signal around 2ωc, and outputs it as shown in FIG. 14c. The amplifier 830 amplifies the signal, And outputs the amplified signal as shown in FIG.
상기 증폭기(830)의 값은 상기 로패스필터(610)를 통과한 신호의 값이 후단의 미분기(840)의 다이오드의 턴온 레벨보다 큰 경우에는 생략 가능하다.The value of the amplifier 830 may be omitted if the value of the signal passed through the low-
상기 미분기(840)와 변환기(850)는 도 11과 동일하게 동작하여 도 14e와 같이 자계의 세기와 전압에 대한 그래프를 얻어 타겟 자계 세기에 대한 전류 변화량을 A/D 신호로 출력할 수 있다.The differentiator 840 and the converter 850 operate in the same manner as in FIG. 11 to obtain a graph of the magnetic field strength and the voltage as shown in FIG. 14E, and output the current change amount to the target magnetic field intensity as an A / D signal.
따라서, 출력되는 값에 따라 타겟 자계의 세기를 판독할 수 있다.Therefore, the intensity of the target magnetic field can be read according to the output value.
이와 같이 믹서(810)를 사용하는 경우, 비교 전극부 없이 구동이 가능하며 회로가 단순해질 수 있다.When the mixer 810 is used as described above, it is possible to drive without the comparative electrode portion and the circuit can be simplified.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
진폭 변조기 100
고정 기판 110
구동전극부 120
탄성부 300-330
판독부 700, 800The
The fixed
The driving
Elastic part 300-330
The reading
Claims (10)
기판으로부터 공급되는 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호를 수신하고, 상기 타겟 자계에 의해 공진 운동하는 제1 구동전극; 및 상기 제2 주파수 신호를 수신하고, 상기 제1 구동전극과 상기 타겟 자계에 의해 공진 운동하는 제2 구동전극을 포함하는 구동전극부, 그리고
상기 구동전극부의 상기 제2 구동전극으로부터 상기 제1 및 제2 주파수 신호가 변조된 변조 신호를 수신하여 상기 타겟 자계의 세기를 판독하는 판독부
를 포함하는 자계 센서.1. A magnetic field sensor arranged in an area where a target magnetic field flows to sense the target magnetic field,
A first driving electrode which receives a first frequency signal and a second frequency signal supplied from a substrate and resonates by the target magnetic field; And a second driving electrode receiving the second frequency signal and resonating with the first driving electrode and the target magnetic field,
And a reading unit for receiving a modulation signal modulated with the first and second frequency signals from the second driving electrode of the driving electrode unit and reading the intensity of the target magnetic field,
.
상기 제1 주파수 신호는 상기 제1 및 제2 구동전극의 물리적 공진 주파수와 동일한 주파수 신호를 가지는 자계 센서.The method according to claim 1,
Wherein the first frequency signal has a frequency signal equal to a physical resonance frequency of the first and second driving electrodes.
상기 제2 주파수 신호는 상기 제1 주파수 신호보다 큰 값의 주파수를 가지는 자계 센서. 3. The method of claim 2,
Wherein the second frequency signal has a frequency greater than the first frequency signal.
상기 판독부는
상기 변조 신호와 상기 제2 주파수 신호를 수신하여 비교하는 비교기,
상기 비교기의 출력을 복조하여 변조된 상기 제1 주파수 신호를 추출하는 복조기, 그리고
상기 복조기의 출력값을 미분하여 변조된 양에 따른 상기 타겟 자계의 세기를 판독하는 자계 센서.The method of claim 3,
The reading unit
A comparator for receiving and comparing the modulated signal and the second frequency signal,
A demodulator for demodulating the output of the comparator to extract the modulated first frequency signal, and
And outputs the intensity of the target magnetic field according to the modulated amount by differentiating the output value of the demodulator.
상기 판독부는
상기 비교기와 상기 복조기 사이에 상기 비교기의 출력을 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 자계 센서.5. The method of claim 4,
The reading unit
And an amplifier for amplifying an output of the comparator between the comparator and the demodulator.
상기 자계 센서는
상기 제1 구동 전극에 인가되는 신호 중 상기 제2 주파수 신호를 수신하고, 상기 제2 주파수 신호를 필터링하여 상기 비교기에 인가하는 비교 전극부
를 더 포함하는 자계 센서.6. The method of claim 5,
The magnetic field sensor
And a comparator for receiving the second frequency signal from the signal applied to the first driving electrode and filtering the second frequency signal to apply the second frequency signal to the comparator,
Further comprising a magnetic field sensor.
상기 비교 전극부는
상기 구동 전극부와 동일한 물리적 구조를 가지는 자계 센서.The method according to claim 6,
The comparison electrode portion
And has the same physical structure as the driving electrode portion.
상기 비교 전극부와 상기 비교기 사이에 저항소자를 더 포함하는 자계 센서.8. The method of claim 7,
And a resistance element between the comparative electrode portion and the comparator.
상기 판독부는,
상기 변조 신호와 상기 제2 주파수 신호를 수신하여 믹싱하는 믹서,
상기 믹서의 출력을 로우패스필터링하여 변조된 상기 제1 주파수 신호를 추출하는 복조기, 그리고
상기 복조기의 출력값을 미분하여 변조된 양에 따른 상기 타겟 자계의 세기를 판독하는 자계 센서.The method of claim 3,
Wherein,
A mixer for receiving and mixing the modulated signal and the second frequency signal,
A demodulator that low-pass filters the output of the mixer to extract the modulated first frequency signal, and
And outputs the intensity of the target magnetic field according to the modulated amount by differentiating the output value of the demodulator.
상기 자계 센서의 상기 구동전극부는 멤스 소자(MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS)인 자계 센서. The method according to claim 1,
Wherein the driving electrode portion of the magnetic field sensor is a MEMS element (MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130099299A KR102070648B1 (en) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Micro electro mechanical systems am modulator and magnetic field sensor having the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020130099299A KR102070648B1 (en) | 2013-08-21 | 2013-08-21 | Micro electro mechanical systems am modulator and magnetic field sensor having the same |
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|---|---|
| KR20150021851A true KR20150021851A (en) | 2015-03-03 |
| KR102070648B1 KR102070648B1 (en) | 2020-01-30 |
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ID=53020067
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| KR (1) | KR102070648B1 (en) |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2005524077A (en) * | 2002-04-30 | 2005-08-11 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Pulse width modulation drive signal for MEMS gyroscope |
| JP2007517209A (en) * | 2003-12-24 | 2007-06-28 | キネテイツク・リミテツド | Magnetic field gradient strength sensor |
-
2013
- 2013-08-21 KR KR1020130099299A patent/KR102070648B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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