일반적으로 자동차의 전동 파워 스티어링 시스템에는 스티어링 토크의 신뢰성 높고 정밀한 검출을 위해서 2개의 센서 칩이 필요하다.
그러나 인피니언 테크놀로지스(코리아 대표이사 이승수)는 패키지 혁신을 통해서 향후 하나의 센서 칩만을 사용하도록 하였다.
인피니언의 새로운 듀얼-센서 패키지를 적용한 선형 홀 센서 제품군과 각도 센서 제품군은 ASIL D 시스템을 지원한다. 또한 자율 운전에 이용되는 등 높은 가용성을 필요로 하는 스티어링 시스템에서 공간 소모를 줄이고 시스템 비용을 낮출 수 있도록 한다. 이 듀얼 센서 패키지는 인피니언의 독일 레겐스부르크 설비에서 개발되었다.
혁신적인 적층식 탑재 기술을 이용함으로써 이들 선형 홀 센서 및 각도 센서 제품은 겨우 1mm 두께에 불과한 소형 표준 PG-TDSO 패키지로 2개의 개별 센서를 결합하고 있다.
센서들을 옆으로 나란히 배치하는 통상적 방식과 달리 인피니언은 고유의 플립 칩 기법을 이용해서 2개 센서를 적층하고 있다. 그럼으로써 전동 파워 스티어링(EPS), 쓰로틀 제어, 페달 위치, 브러쉬리스 DC 모터 제어(EPS 모터, 트랜스미션, 클러치 엑추에이터 등) 등 안전성 애플리케이션에서 귀중한 공간과 비용을 절약할 수 있다.
이 듀얼 센서 패키지는 2개 선형 홀 센서나 2개 각도 센서를 결합하고 있다. 두 센서가 각기 별도의 전원과 별도의 출력 신호들을 이용한다.
이들 센서는 갈바닉 절연으로 전기적으로 분리되어 있다. 따라서 2개 센서가 각기 독립적으로 동작하여 시스템의 신뢰성을 향상시킨다. 8핀 또는 16핀 SMD 패키지로 제공된다. 같은 패키지로 인피니언은 단일 센서 버전 제품들도 제공한다.
센서의 중복성은 향상된 ISO 26262 규격을 적용하는 새로운 세대의 EPS 시스템뿐만 아니라 홀 효과 토크 센서와 GMR/AMR(Giant Magneto Resistance: 거대 자기 저항/Anisotropic Magneto Resistance: 이방성 자기 저항) 각도 검출을 이용하는 그 밖의 안전성 애플리케이션에서 중요한 요구사항이다.
이 듀얼 센서 패키지는 ASIL D 시스템을 지원한다. 인피니언은 자동차 시스템 협력사들이 ISO 규격을 충족하는 시스템을 설계하는 것을 지원하기 위해서 ISO 26262 도큐멘트와 안전성 분야에서 축적한 전문지식을 제공한다.
인피니언 테크놀로지스의 센서 및 제어 사업부 사업부장인 랄프 보르네펠트(Ralf Bornefeld) 부사장은 “ISO 26262에 따라 전동 파워 스티어링 등 안전이 중요한 애플리케이션은 센서의 중복성을 요구한다.
자동차 분야에서 가장 포괄적인 자기 센서 포트폴리오를 구축하고 있는 인피니언은 2개 센서를 단일 패키지로 지능적으로 통합함으로써 센서 중복성 요구를 해결하고 있다. 2개 센서를 단일의 소형 패키지로 통합하여 고객들이 시스템 비용을 낮추고 컴팩트한 ASIL D 시스템을 설계할 수 있도록 한다.”고 말했다.
단일 센서와 동일한 풋프린트의 듀얼 센서 패키지
이 듀얼 센서 패키지는 플립 칩 탑재 기법을 이용함으로써 두 센싱 소자를 수직적으로 동일한 위치에 탑재하여 하나의 동일한 자기장을 검출하고, 이것을 해당 시스템 마이크로컨트롤러로 곧바로 비교할 수 있다. 플립 칩 탑재 기법으로 소형화된 패키지 크기를 가능하게 하고 더 적은 면적을 차지하는 PCB 레이아웃을 가능하게 한다.
반면에 기존에 옆으로 나란히 배치하는 센서 기법은 각기 다른 자기장을 검출한다. 그럼으로써 자기장이 듀얼 센서 패키지를 이용할 때보다 더 강해야 하므로 더 큰 패키지여야 하고, 더 강하고 비싼 마그넷을 필요로 하고, 2개 센싱 소자의 간격으로 인해서 자기장에 차이가 있다.
또한 더 크고 비싼 마그넷을 이용해야 함으로써 정확한 자기장 트리밍을 위해서 추가적인 설계 작업을 필요로 한다. 인피니언의 새로운 센서 제품을 이용하면 엔지니어들이 더 작고 저렴한 마그넷을 이용할 수 있으며 자기장 트리밍에 필요한 작업을 할 필요가 없다.
PG-TDSO-8 패키지로 제공되는 선형 홀 센서는 4.0mm x 5.0mm x 1.2mm(스탠드오프를 포함한 높이) 크기로 단일 센서 디바이스와 동일한 크기이다. 또한 인피니언은 PG-TDSO-16 패키지의 각도 센서 제품들을 제공한다(GMR 및 AMR 기술). 듀얼 센서 패키지인 모든 센서 제품들은 차량용 등급으로 -40C~125C 온도범위로 동작한다.
듀얼 센서 패키지 제품의 공급 일정
선형 홀 센서 제품(TLE4997A8D와 TLE4998x8D)은 PG-TDSO-8 패키지로 현재 엔지니어링 샘플을 제공하고 있다. 양산은 2014년 말로 예정되어 있다.
PG-TDSO-16 패키지로 제공되는 각도 센서 제품(TLE5012BD와 TLE5309D)은 현재 엔지니어링 샘플을 제공하고 있다. TLE5012BD(iGMR 기술을 적용한 2개 센서 통합)는 2014년 말에 양산을 시작할 계획이며, TLE5309D(iAMR 센서 기술을 적용한 센서와 iGMR 센서 기술을 적용한 센서 통합)는 2015년 중반에 양산을 예정하고 있다. 인피니언은 또한 단일 센서 버전의 선형 홀 센서와 각도 센서 솔루션도 제공하고 있다.
센서 애플리케이션의 선도업체인 인피니언
인피니언은 센서 설계 및 제조에 있어서 40년 넘는 경험과 전문성을 축적하고 있으며 업계에서 가장 포괄적인 센서 포트폴리오를 구축하고 있다.
인피니언은 지난 10년동안 25억 개 이상의 통합적인 자기 및 압력 센서 제품을 출하하였다. 인피니언은 휠 속도 센서 부문의 1위 회사이며 측면 에어백과 타이어 압력 감지 시스템에 이용되는 압력 센서 부문에서도 1위이다.
오늘날 자동차에는 평균적으로 20여 개의 자기 및 저압 센서가 사용되고 있는데, 이 중에서 4개는 인피니언의 제품이다. 인피니언은 EPS 부문에서도 1위인데 약 1/3의 시장 점유율을 차지하고 있다. 센서 분야를 선도하는 인피니언은 자동차 시장으로 매일 1백만 개 이상의 센서 제품을 공급하고 있다.
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