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NOTICE 비접촉으로 장애물 감지가 가능한 SMD타입 초음파 센서

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작성자 A-SUNG 조회 144회 작성일 21-03-25 10:41

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1) 비접촉으로 장애물 감지가 가능한 SMD타입 초음파 센서

오픈 타입 초음파 트랜스듀서(SMD타입)MA40H1S-R


당사의 SMD 타입 초음파 센서를 이용하여 사람 혹은 장애물을 접촉하지 않고 감지할 수 있습니다. 센서는 작고 얇아 소형 제품에도 부착이 가능합니다. 한 예로 당사의 SMD 초음파 센서가 실장된 드론이 장애물을 피하는 영상을 시청하십시오.


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오픈 타입 초음파 트랜스듀서(SMD 타입) :  MA40H1S-R

응용 프로그램 : 일반적인 거리 측정, 물체 및 인적 감지 초음파 소리를 공기로 전송하고 반사



소리 컴팩트 크기, 송신기 및 수신기의 이중 사용을받습니다.

응용 프로그램 : 거리 측정, 물체 및 일반 인적 감지

사양 :

・주파수:40kHz

・직항성 : 80deg (typ.)

・감도:-65dB분 (0dB=1V/Pa) 

・S.P.L:95dB분 (0dB=20uPa)

・치수:5.2 x 5.2 x 1.15mm

・작동 온도:-20deg ~ 60degC


※ 개발 도구

텍사스 인스트루먼트는 초음파 센서의 운전 IC를 제공합니다.

초음파 센서의 평가 및 설계 회로를 참조하십시오.

텍사스 인스트루먼트의 초음파 센서 IC 사이트는 여기에 있습니다. 



2) 인터뷰 기사 : Murata의 5G 스마트폰용 MLCC

당사는 5G 스마트 폰에 탑재될 수 있도록 설계된 차세대 소형 MLCC 를 개발한 제품 기획자와 엔지니어에게 그동안 개발한 MLCC의 상세와 단말 개발에 주는 임팩트에 대해 질문했습니다.


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컴팩트 장치에 크기를 대폭 증가시키는 전자 회로 설치 - 5G 스마트폰용 무라타MLCC(2부 1부)


성능 향상으로 인해 5G 용 응용 프로그램이 확장됨에 따라 장치 내부의 회로의 크기가 크게 증가하고 있습니다. 5세대 이동통신(5G)의 상용 서비스가 드디어 시작되었습니다. 초고속, 대용량, 초저지연, 다중 동시 연결로 스마트폰의 성능이 크게 향상되었으며, 4K 품질의 비디오 데이터 빠른 다운로드, 가상 현실(VR)을 이용한 통신, 원격 위치에서컴퓨터와 컴퓨터 간의 연계 등 새로운 애플리케이션이 성장할 것으로 예상됩니다. 또한 공장, 의료시설, 사회기반시설의 데이터 사용을 장려함으로써 번영하고 저폐기물 사회를 실현하기 위한 통신 인프라의 요소로 5G를 사용할 것이라는 기대감이 높아지고 있다. 5G 지원 스마트폰은 그 어느 때보다 다양하고 복잡한 구조의 전자 회로를 통합할 가능성이 높습니다. 셀룰러 통신 기능만으로도 Sub-6 대역(3.7GHz 및 4.5GHz), 28GHz 대역(밀리미터 파대역), 기존 4G 대역을 지원해야 합니다. 또한 주변 장치와의 데이터 통신을 위해 Bluetooth® Wi-Fi 및 근거리 현장 통신(NFC)을 활용하여 위치를 감지하기 위해 회로가 필요합니다. 5G 스마트폰이 이러한 다양하고 고정밀 무선 통신 기능을 사용할 것이라고 가정할 때, 이러한 스마트폰에는 고성능 카메라와 디스플레이뿐만 아니라 VR 및 AR(그림 1)과 같은 새로운 애플리케이션을 활용하는 데 필요한 센서 및 신호 처리 회로가 장착될 것입니다. 따라서 장치 내부의 전자 회로 의 크기를 크게 증가시게 됩니다.


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매력적인 장치 개발에 필요한 내부 회로를 구성하는 전자 부품의 소형화는 필수적입니다.


그러나 전자 회로가 커짐에 따라 장치 자체가 더 커지면 제품 값이 훼손될 수 있습니다. 지난 몇 년 동안 스마트폰의 크기는 디스플레이 크기와 배터리 용량을 늘리기 위해 크기가 커지고 있습니다. 그러나, 우리는 이미 쉽게 운반 할 수있는 크기의 한계에 도달하고, 심지어 작은 섀시 디자인에 대한 요구도있다. 부가가치 및 사용자 친화적인 장치를 만들기 위해서는 장치의 크기를 유지하면서 대규모 전자 회로를 통합할 수 있는 초고밀도 마운팅 기술이 필요합니다. 전자 회로의 요소 중 반도체는 칩에 요소의 통합을 증가시키고 장치가 고급화되고 다기능화됨에 따라 소프트웨어기능을 사용하여 이전과 동일한 방법을 사용하여 초고밀도를 지원할 수 있습니다. 그러나 기술 사양에 따라 전자 회로의 안정적인 작동을 보장하기 위한 필수 전자 부품인 다층 세라믹 커패시터(MLCC)의 경우 요소 자체의 크기를 줄이는 것이 필수적입니다. 각 스마트폰에서 약 800~1000MLCC가 사용됩니다. 또한 장치에 설치된 기능의 수가 증가함에 따라 설치된 MLCC의 개수도 비례적으로 증가합니다. 올바른 크기의 고성능, 다기능 및 사용자 친화적인 5G 지원 스마트폰을 만드는 핵심은 MLCC의 소형화에 달려 있습니다.



5G 지원 스마트폰 설치 기대감0201M/0.1 μF 및 0402M/1 μF 개발

무라타 제조 유한 공사 (이하 "무라타")는 GRM011R60J104M을 개발했다, 세계에서 가장 큰 커패시턴스와 MLCC 0.1 μF에서 세계에서 가장 작은 0201M (0.25 x 0.125 mm) 크기. 동일한 커패시턴스를 가진 이전 0402M 크기(0.4 x 0.2mm)와 비교하여 신제품은 장착 면적이 1/2이고 볼륨은 1/5에 불과합니다(그림 2). *무라타 연구 결과는 2020년 9월 29일 현재입니다.


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그림 2. 사이즈 0402M 및 0201M의 MLCC 외관



현재까지 무라타는 MLCC의 소형화분야에서 세계를 선도하고 있으며, 전자기기의 소형화에 기여하고 있습니다. 1970년대에 도입된 3216M(3.2 x 1.6mm) 크기의 MLCC는 컴팩트하고 얇은 휴대용 라디오를 개발하는 데 사용되었으며, 2012M(2.0 x 1.2mm) 및 1608M(1.6 x 0.8mm) 크기는 1980년대와 1990년대에 도입되어 더 작은 AVC와 1990년대에 도입되었다. 2000년대에는 1005M(1.0 x 0.5mm) 및 0603M(0.6 x 0.3mm) 크기로 휴대폰(피처폰)이 다기능기능을 만드는 데 도움이 되었습니다. MLCC의 크기를 줄이기 위한 사전 노력의 이 기록으로 인해 스마트 폰에서 널리 사용되는 0402M 크기의 MLCC 의 시장 점유율의 50 % 이상을 포착했습니다. 후쿠이 무라타 제조에서는 이미 0201M 크기의 양산 시스템이 구축되어 있으며, 5G 지원 스마트폰에 사용하기 위해 개발된 0.1 μF MLCC가 개발되었습니다. 앞으로 무라타는 MLCC의 소형화에 앞장서고 전자 기기의 소형화뿐만 아니라 다기능성과 성능 향상을 지원할 것입니다.



장치의 수많은 MLCC 크기를 1/5로 줄입니다.

단일 5G 지원 스마트폰에는 많은 수의 MLCC가 포함되어 있습니다. 이 구성 요소는 장치의 소형화에 큰 영향을 미칩니다. MLCC의 소형화는 사용 가능한 크기를 유지하면서 장치를 다기능화하는 데 필수적입니다. 지난 반세기 동안 무라타는 MLCC의 소형화의 선두주자였습니다. 그리고 과거의 성과를 바탕으로 5G 지원 스마트폰에 설치하도록 설계된 차세대 소형 MLCC를 개발했습니다. 우리는 5G 지원 스마트 폰과 그들이 개발 한 MLCC의 세부 사항과 장치 개발에 미치는 영향에 대해 작고 높은 커패시턴스 MLCC의 개발에 노력하고있는 엔지니어에 대한 MLCC의 제품 플래너를 물었다.


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 왼쪽부터, 제품 개발 매니저 츠루조노 마케팅 매니저 와카시마



장치당 1,000개 이상의 MLCC를 사용하므로 소형화는 상당한 영향을 미칩니다.


5G 지원 스마트폰에서 사용되는 응용 프로그램과 MLCC 의 수에 대해?

오늘날의 스마트폰은 점점 더 다기능화되고 있습니다. 무선 통신용 전자 회로 외에도 스마트폰에는 광범위한 공정을 실행하기 위한 디스플레이, 카메라 및 프로세서와 같은 다른 많은 전자 회로가 포함됩니다. 이러한 전자 회로의 안정적인 작동을 보장하기 위해 많은 커패시터가 전원을 공급하고 소음을 제거하는 데 사용됩니다. 스마트 폰은 작은 섀시에 많은 전자 기능을 포장해야하며 커패시터는 가능한 한 작아야합니다. 이러한 이유로, 스마트 폰에 사용되는 커패시터의 대부분은 소형화에 탁월한 MLCC이며, 이제 각 고급, 최첨단 스마트 폰에 1,000 개 이상의 MLCC가 있습니다.


사용 되는 MLCC가 너무 많은, 그것은 스마트폰에서 가장 널리 사용 되는 구성 요소 수 있습니다. 그렇다면 5G 지원 스마트폰에 MLCC의 특성은 무엇일까요?

크기가 작고 커패시턴스가 큰 MLCC가 필요합니다. 5G 지원 장치는 4G 장치보다 단일 장치에 더 많은 기능을 설치할 것으로 예상되며, 그 결과 섀시에 설치된 전자 회로는 더 커질 것으로 예상됩니다. 이렇게 하면 장치에서 MLCC의 수와 총 정전 용량이 더욱 증가합니다(그림 3).


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예를 들어 5G 장치는 4G 장치보다 더 많은 주파수 대역을 지원해야 합니다. 단일 장치 내에서 다양한 주파수 대역을 사용하는 동안 고품질의 통신을 제공하기 위해 사용되지 않는 주파수 대역에서 혼합된 노이즈는 사용되지 않는 주파수 대역을 필터링하여 제거해야 합니다. 이러한 장치에서는 커패시턴스가 작지만 커패시턴스 변형이 적은 많은 MLCC가 사용됩니다.

그러나 스마트폰 섀시의 현재 크기를 유지하기도 점점 어려워지고 있으며, 이를 작게 만들어야 할 필요성이 커지고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 MLCC의 추가 소형화가 필수적입니다.

장치의 기능이 추가되어 배터리 용량도 증가하고 있습니다. 대용량 배터리를 안정적으로 신속하게 충전하려면 더 높은 정전 용량과 고품질 MLCC가 필요합니다. 또한, 특정 전자 회로에서 더 높은 커패시턴스 제품을 사용하여 MLCC의 수를 줄일 수 있기 때문에 더 높은 커패시턴스 MLCC에 대한 수요가 여전히 강합니다.



장착 면적 1/2개, 동일한 정전 용량 제품대비 볼륨 1/5


Murata는 회로의 규모를 높이고 장치의 크기를 유지 하거나 줄이기 위해 5G 지원 스마트 폰을 위한 MLCC에서 어떤 기능을 개발했습니까?

차세대 제조 기술을 도입하여 현재 사용 가능한 가장 작은 MLCC 크기인 0201M 크기로 0.1 μF의 세계 최대 커패시턴스 MLCC를 개발했습니다. 0201M 크기의 MLCC는 과거에 사용할 수 있었지만 0.01 μF의 작은 커패시턴스는 스마트 폰에서의 사용을 제한했습니다. 또한, 스마트폰에 적합한 등급 전압 6.3V와 ±20%의 정전 용량 허용 오차를 갖춘 제품을 달성했습니다.

이전에는 많은 스마트폰에서 사용되어 온 동일한 정전 용량의 MLCC 크기가 0402M이었습니다. 이는 0201M 크기로 감소되어 장착 면적이 1/2이고 볼륨이 1/5에 불과하여 훨씬 작아졌습니다. 또한, 이 MLCC에 채택한 새로운 제조 기술을 사용하여 0402M 크기의 1.0 μF MLCC를 개발했습니다. 이것은 또한 같은 크기의 MLCC에 대한 세계에서 가장 큰 정전 용량을 가지고 있습니다.



당신이 개발 한 MLCC는 5G 지원 스마트 폰의 개발에 어떤 영향을 미칠 것인가?

앞서 언급했듯이 1,000개 이상의 MLCC가 가장 진보된 스마트폰에 사용되고 있다고 언급했습니다. 그 중 200개 이상이 이번에 개발한 0.1 μF 및 1.0 μF 제품에 해당합니다. 이러한 MlCC의 각각의 크기가 크게 감소되었기 때문에, 이것은 장치의 소형화에 엄청난 영향을 미칠 것입니다. 우리가 개발 한 MLCC는 추가 기능과 더 높은 배터리 용량을 추가하기 위해 감소 된 기판 영역에서 저장된 공간을 할당하여 더 높은 부가 가치를 가진 장치의 개발을 가능하게할 것입니다. 또한 웨어러블 장치 및 IoT 장치는 작은 크기로 인해 부가 가치가 높습니다. 웨어러블 장치가 작을수록 착용이 불편하여 사용 시나리오가 확장됩니다. 설치 위치에 대한 요구 사항이 완화되므로 소규모 IoT 장치도 귀중한 데이터를 수집할 가능성이 높습니다. 따라서 새로 개발된 MLCC는 이러한 유형의 응용 분야에서 널리 사용될 것이라고 믿습니다.



정격 전압이 6.3V라고 언급했지만, 그게 무슨 뜻인가요?

스마트폰의 배터리는 3V에서 4V로 전원을 공급합니다. 따라서 6.3 V등급MLCC는 해당 배터리에 의해 직접 구동되는 전자 회로에서 사용하기 쉬운 사양입니다. 스마트폰에서는 프로세서와 같은 일부 구성 요소가 약 1V로 구동되며, MLCC는 4V로 평가되는 경우가 많습니다. 그러나 일부 고객은 프로세서 주변 회로에 6.3 V등급의 MLCC를 사용하여 부품 관리의 복잡성을 줄입니다. 이러한 이유로 6.3 V 등급으로 가장 작은 크기의 제품을 사용할 수 있어야 합니다.


대량 생산 준비

5G용으로 개발된 MLCC의 대량 생산을 언제 어디서 시작할 것인가?

양산 시스템은 이미 시행중이며, 2020년 후쿠이 무라타 제조에서 대량 생산이 시작될 예정입니다. 무라타 그룹 내에서 후쿠이 무라타 제조는 기술 개발및 대량 생산 측면에서 MLCC에 대한 소형화 및 더 큰 정전 용량 개발에 앞장서는 주력 공장입니다(그림 4). 최첨단 소형화 및 더 큰 정전 용량에 대한 새로운 기술을 최초로 채택하고 기술이 성숙할 때 기술을 다른 생산 기지로 이전하는 것이 담당합니다.


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그림 4. 무라타의 주요 MLCC 생산 현장


컴팩트 한 MLCC의 광범위한 사용을 위해, 고객 회사는 작은 전자 부품의 장착을 처리 할 수있는 최첨단 장착 기계 (마운트기)가 필요합니다. 0201M 크기는 매우 작지만 2014년 4월에 대량 생산을 시작했습니다. 당시, 우리는 마운트 업체 와 해당 마운트 업체의 개발을 완료하고, 우리의 고객은이 크기의 MLCC를 사용할 준비가되어 있었다. 5G 지원 스마트폰의 생산이 한창으로 되면서 0201M 규모의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 앞으로 수요가 증가할 것으로 확신합니다. 컴팩트 장치에 크기를 대폭 증가시키는 전자 회로 설치 - 5G 스마트폰용 무라타MLCC(2부 2부)



출처 : 무라타(MURATA)




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