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공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서

  • 기술번호 : KST2014026559
  • 담당센터 : 대구기술혁신센터
  • 전화번호 : 053-550-1450
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이(parametric transmitting array)를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스(MEMS ; Micro Electro Mechanical Systems) 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서(ultrasonic transducer)에 관한 것이다. 본 발명은, 공기중에서 초음파를 이용하여 장애물까지의 거리를 측정하는데 이용될 수 있는 초음파 트랜스듀서로서, 두개의 초음파를 공기중에 고압으로 발생시켜 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 형성하여 고지향성의 차음(fd=f1-f2) 펄스가 만들어지도록 하기 위해 두개의 초음파 주파수(f1, f2)에서 각각 공진 주파수를 갖는 두 종류의 f1 공진형 단위 액추에이터(112a)와 f2 공진형 단위 액추에이터(112b)가 규칙적으로 교차 배열되어 형성되게 되는 초음파 액추에이터부(110)와, 상기 장애물에서 반사되어 되돌아오는 초음파 펄스 신호를 감지하기 위해 차음의 주파수(fd=f1-f2)에서 공진 주파수를 갖는 단위 센서(122)로 이루어지는 초음파 센서부(120)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 제공되는 초음파 트랜스듀서를 이용하여 실질적으로 고지향성을 갖는 거리측정이 가능하게 되므로, 장애물의 공간적 위치를 명확히 구분할 수 있는 초음파 거리측정이나 고해상도의 공간 맵핑(mapping)이 가능하도록 할 수 있게 되며, 각종 산업용 및 가정용 로봇에 적용할 경우 공간 분해능을 향상시킬 수 있어 해당 로봇의 성능 향상에 크게 기여할 수 있는 효과가 있게 된다. 초음파, 거리, 측정, 파라메트릭, 어레이, 트랜스듀서, 액추에이터, 센서, 차음, 공기, 멤스, MUT, pMUT, 압전체
Int. CL G01S 5/18 (2006.01)
CPC G01S 15/102(2013.01) G01S 15/102(2013.01) G01S 15/102(2013.01)
출원번호/일자 1020060065731 (2006.07.13)
출원인 학교법인 포항공과대학교, 포항공과대학교 산학협력단
등록번호/일자 10-0781467-0000 (2007.11.26)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20071203) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2006.07.13)
심사청구항수 19

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 학교법인 포항공과대학교 대한민국 경상북도 포항시 남구
2 포항공과대학교 산학협력단 대한민국 경상북도 포항시 남구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 문원규 대한민국 경북 포항시 남구
2 이학수 대한민국 경북 포항시 남구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 장성구 대한민국 서울특별시 서초구 마방로 ** (양재동, 동원F&B빌딩)(제일특허법인(유))
2 김원준 대한민국 서울특별시 서초구 마방로 ** (양재동, 동원F&B빌딩)(제일특허법인(유))

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 문원규 경북 포항시 남구
번호, 서류명, 접수/발송일자, 처리상태, 접수/발송일자의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 행정처리 표입니다.
번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 특허출원서
Patent Application		 2006.07.13 수리 (Accepted) 1-1-2006-0500369-25
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search		 2007.02.08 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search		 2007.03.13 수리 (Accepted) 9-1-2007-0013352-58
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2007.04.26 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2007-0227780-87
5 명세서등보정서
Amendment to Description, etc.		 2007.06.13 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2007-0427094-63
6 의견서
Written Opinion		 2007.06.13 수리 (Accepted) 1-1-2007-0427095-19
7 등록결정서
Decision to grant		 2007.10.12 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2007-0546020-55
8 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2007.12.28 수리 (Accepted) 4-1-2007-5195152-79
9 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2013.06.13 수리 (Accepted) 4-1-2013-0025573-58
10 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2014.02.25 수리 (Accepted) 4-1-2014-5024386-11
11 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.07.25 수리 (Accepted) 4-1-2019-5149263-30
12 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.11.20 수리 (Accepted) 4-1-2019-5243581-27
13 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.11.22 수리 (Accepted) 4-1-2019-5245997-53
14 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information		 2019.11.25 수리 (Accepted) 4-1-2019-5247115-68
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
1 1
공기중에서 초음파를 이용하여 장애물까지의 거리를 측정하는데 이용될 수 있는 초음파 트랜스듀서로서, 두개의 초음파를 공기중에 고압으로 발생시켜 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 형성하여 고지향성의 차음(fd=f1-f2) 펄스가 만들어지도록 하기 위해 두개의 초음파 주파수(f1, f2)에서 각각 공진 주파수를 갖는 두 종류의 f1 공진형 단위 액추에이터(112a)와 f2 공진형 단위 액추에이터(112b)가 규칙적으로 교차 배열되어 형성되게 되는 초음파 액추에이터부(110)와, 상기 장애물에서 반사되어 되돌아오는 초음파 펄스 신호를 감지하기 위해 차음의 주파수(fd=f1-f2)에서 공진 주파수를 갖는 단위 센서(122)로 이루어지는 초음파 센서부(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
2 2
제 1 항에 있어서, 상기 초음파 액추에이터부(110)와 상기 초음파 센서부(120)는 동일한 기판부(200a)를 통해 박판형태로 일체화되도록 초소형 가공기술(MEMS)을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
3 3
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 단위 액추에이터부(112a, 112b)와 상기 단위 센서(122)는 동일한 적층구조로 형성되며, 그 적층구조는, 외각부는 두껍게 고정지지부(200a-1)로 형성되고 중심부는 얇은 멤브레인부(200a-2)로 형성되어 상기 멤브레인부(200a-2)가 상하 진동하게 되는 기판부(200a)와, 상기 기판부(200a)의 상면상에 형성되는 하부전극(200c)과, 상기 하부전극(200c)상에 형성되어 인가되는 전압에 따라 상하 진동을 발생시켜 상기 멤브레인부(200a-2)가 진동되도록 하게 되는 압전체(200d)와, 상기 압전체(200d)상에 형성되어 상기 하부전극(200c)과 함께 상기 압전체(200d)에 대해 전압을 인가하게 되는 상부전극(200e)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
4 4
제 3 항에 있어서, 상기 기판부(200a)와 상기 하부전극(200c) 사이에 형성되어 상기 기판부(200a)를 절연시키게 되는 절연층(200b)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
5 5
제 1 항에 있어서, 상기 초음파 액추에이터부(110)의 상기 단위 액추에이터(112a, 112b)간을 전기적으로 연결하는 라이닝 패턴(114a) 및 상기 라이닝 패턴(114a)에 대해 외부와 전기적으로 접속될 수 있는 접속단자(114b)와, 상기 초음파 센서부(120)의 상기 각 단위 센서(122)에 대해 독립적으로 구비되는 라이닝 패턴(124a) 및 상기 라이닝 패턴(124a)에 대해 외부와 전기적으로 접속될 수 있는 접속단자(124b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
6 6
제 1 항에 있어서, 상기 f1 공진형 단위 액추에이터(112a)와 상기 f2 공진형 단위 액추에이터(112b)를 규칙적으로 교차 배열하는 방법은, (a) 사각형 구조의 교차 배열 방법, (b) 정육각형 구조의 교차 배열 방법, (c) 환형 구조의 교차 배열 방법중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
7 7
제 2 항에 있어서, 상기 멤브레인부(200a-2)의 구조는, (a) 일반 멤브레인형 구조, (b) 캔틸레버(cantilever)형 구조, (c) 피스톤(piston)형 구조중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
8 8
제 2 항에 있어서, 상기 초음파 액추에이터부(110)와 상기 초음파 센서부(120)의 상기 멤브레인부(200a-2)의 두께가 동일하는 경우, 상기 초음파 센서부(120)에서의 공진 주파수를 상대적으로 낮추기 위해, 상기 단위 센서(122)의 상기 멤브레인부(200a-2)의 크기를 상기 단위 액추에이터(112a, 112b)의 상기 멤브레인부(200a-2)의 크기보다 크게 하거나, 상기 단위 센서(122)의 상기 멤브레인부(200a-2)의 구조가 상기 단위 액추에이터(112a, 112b)의 상기 멤브레인부(200a-2)의 구조에 비해 스프링상수가 낮은 것으로 하는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
9 9
제 1 항에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서(100)는, 사각형 형태인 경우 일 변의 길이가 30~50㎜ 범위이고, 원형 형태인 경우 직경이 30~60㎜ 범위인 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
10 10
제 1 항에 있어서, 상기 차음 주파수 fd는, 20~60㎑ 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
11 11
제 1 항에 있어서, 상기 단위 센서(122)는, 중앙부에 하나가 구비되거나, 외각부에 2개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
12 12
제 3 항에 있어서, 상기 단위 액추에이터(112a, 112b)간의 전극연결은, 상기 하나의 단위 액추에이터(112a, 112b)의 상부전극(200e)을 다음의 상기 단위 엑추에이터(112a, 112b)의 하부전극(200c)에 연결하는 직렬형인 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
13 13
제 3 항에 있어서, 상기 단위 액추에이터(112a, 112b)간의 전극연결은, 상기 단위 액추에이터(112a, 112b)의 상기 상부전극(200e)은 그들끼리, 상기 하부전극(200c)은 그들끼리 연결하는 병렬형인 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
14 14
제 13 항에 있어서, 상기 병렬형 전극연결은, 상기 f1 공진형 단위 액추에이터(112a)와 상기 f2 공진형 단위 액추에이터(112b)를 구분하지 않고 모두 병렬형으로 연결하는 것인 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
15 15
제 13 항에 있어서, 상기 병렬형 전극연결은, 상기 f1 공진형 단위 액추에이터(112a) 끼리만 병렬로 연결하고, 상기 f2 공진형 단위 액추에이터(112b) 끼리만 병렬로 연결하는 것인 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
16 16
제 1 항에 있어서, 상기 초음파 트랜스듀서(100)의 보호를 위해 그 상하부측에 결합되는 하우징(130, 140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
17 17
제 16 항에 있어서, 상기 상부측 하우징(130)은 그릴(grill)형으로 구비되고, 상기 하부측 하우징(140)은 흡음 가능한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서
18 18
중간산화층(300a)이 중간에 개재된 SOI(Silicon on Insulator) 웨이퍼(300)를 준비하는 단계와, 상기 웨이퍼(300)의 상면과 하면에 대해 산화층(300b)을 얇게 형성하여 절연되도록 하는 단계와, 상기 웨이퍼(300)의 상면상에 순차적으로 하부전극(302), 압전체(304), 상부전극(306)을 적층되도록 형성하는 단계와, 상기 상부전극(306), 상기 압전체(304), 상기 하부전극(302)의 불필요한 부분을 순차적으로 제거하여 패터닝하는 단계와, 상기 상부전극(306)과 상기 하부전극(302)을 절연시키기 위한 절연층(308)을 형성한 후, 라이닝 패턴(310)이 형성될 상기 절연층(308)의 위치 부분을 제거하여 패터닝하는 단계와, 상기 라이닝 패턴(310)을 형성하는 단계와, 상기 웨이퍼(300) 하면상의 상기 산화층(300b)을 제거한 후, 상기 웨이퍼(300) 하부측 중심부를 제거하여 그 중심부 상면측에 얇은 멤브레인부(200a-2)가 형성되도록 하는 단계와, 상기 멤브레인부(200a-2)에 대응되는 상기 중간산화층(300a)을 제거하여 상기 멤브레인부(200a-2)가 완전하게 형성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서의 제조방법
19 19
제 18 항에 있어서, 상기 압전체(304)를 형성한 후, 상기 압전체(304)의 성능 향상을 위해 어닐링(annealing) 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기중 파라메트릭 트랜스미팅 어레이를 이용한 초지향성 초음파 거리측정을 위한 멤스 기반의 다공진 초음파 트랜스듀서의 제조방법
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