JP2015021961A - 粒子状物質センサユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】粒子状物質センサユニットのセンサ部の強度を補強することができ、生産過程で生産性を向上させることにより、費用を節減し、生産量を増加させる。【解決手段】本発明の実施例による粒子状物質センサユニットは、電荷を帯びた粒子状物質が近い所を通るときに反応する静電誘導方式のセンサ部と、伝導性ペーストによって前記センサ部が一側に付着される保護パッドと、前記保護パッドに形成されて、前記センサ部で付着された粒子状物質を燃焼させて除去するヒータ電極と、前記保護パッドに形成されて、前記センサ部から発生する信号を外部に伝達するセンサ電極とを含む。【選択図】図５

Description

本発明は、粒子状物質を効果的に感知し、センサ部によってセンサの感度を維持し、全体的な機械的な強度を向上させることができる粒子状物質センサユニットに関する。
自動車には媒煙を減少させるための粒子状物質フィルター（ＰＦ：ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）が適用されており、このような粒子状物質フィルターに捕集される媒煙の量を感知するために差圧センサが適用される。
ここで、粒子状物質フィルターはディーゼル自動車、ガソリン自動車、ガス自動車など全ての内燃機関に選択的に適用可能である。
今後、排気ガス規制により、既存の差圧センサを利用する場合、前記ディーゼル粒子状物質フィルターに捕集される粒子状物質の感知精度が劣る可能性があり、前記ディーゼル粒子状物質フィルターの破損の感知も容易でない。
一方、粒子状物質を感知するセンサに対する研究が持続的に研究されており、これと同時に粒子状物質がセンサに付着したとき、これを除去することによってセンサの感度を維持させる研究と共に、センサ部の強度を向上させるための研究も進められている。
本発明の目的は、粒子状物質センサユニットのセンサ部の強度を補強することができ、生産過程で生産性を向上させることにより、費用を節減し、生産量を増加させることにある。
本発明の実施例による粒子状物質センサユニットは、電荷を帯びた粒子状物質が近い所を通るときに反応する静電誘導方式のセンサ部と、伝導性ペーストによって前記センサ部が一側に付着される保護パッドと、前記保護パッドに形成されて、前記センサ部で付着された粒子状物質を燃焼させて除去するヒータ電極と、前記保護パッドに形成されて、前記センサ部から発生する信号を外部に伝達するセンサ電極とを含むことができる。
前記センサ部は、上部面にセンサ突出部が形成されるシリコン材質のセンサボディーと、前記センサボディーの上下部面をカバーする絶縁層と、前記絶縁層が形成されない部分を通じて前記センサボディーと前記センサ電極を接続する接続電極とを含むことができる。
前記センサ電極は前記保護パッドの上部面に形成され、前記ヒータ電極は前記保護パッドの下部面に形成され、前記伝導性ペーストは、前記センサ電極の一部をカバーするように前記保護パッドの上部面の一側に塗布され、前記センサ部が前記伝導性ペーストの上に付着されて、前記保護パッドの上部面の一側に固定されることができる。
前記センサ部または前記ヒータ電極は、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗのうちの少なくとも一つを含むことができる。
前記保護パッドはセラミック材質を含むことができる。
前記センサボディーは、シリコンウエハーをエッチングして製造されることができる。
前記絶縁層は、ＳｉＯ2またはＳｉ3Ｏ4で製造されることができる。
前記セラミック材質は、Ｓｉ3Ｏ4、ムライト、またはガラスセラミックを含むことができる。
上述のように本発明の実施例による粒子状センサユニットは、センサ部が付着される保護パッドがシリコンウエハーで構成されるセンサ部の強度を補完することができる。
また、シリコンウエハーを半導体生産工程を通して加工し、これを保護パッドに伝導性ペーストによって容易に付着することにより、費用を節減し、生産量を増加させることができる。
本発明の実施例によるセンサユニットの一部斜視図である。 本発明の実施例によるセンサユニットでセンサ部の後方を示す一部分解斜視図である。 本発明の実施例によるセンサユニットの断面図である。 本発明の実施例によるセンサユニットに設けられるセンサ部の製作方法を示す工程図である。 本発明の実施例によるセンサユニットに設けられるヒータ電極の製作方法を示す工程図である。 本発明の実施例によるセンサユニットに設けられるセンサ部の製作方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例によるセンサユニットに設けられるヒータ電極の製作方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例によるセンサユニットの一部斜視図である。
図１を参照すれば、センサユニット１００は、センサ部１１０、ヒータ電極１２０、保護パッド１３０、及びセンサ電極１４０を含む。
前記センサ部１１０は、電荷を帯びた粒子状物質が近い所を通るとき反応して、電気的な信号を発生させる。
前記保護パッド１３０は、セラミック材質で、その上に前記ヒータ電極１２０が形成され、前記ヒータ電極１２０は、前記センサ部１１０に付着された粒子状物質を加熱させて除去する。前記センサ電極１４０は、前記センサ部１１０で生成された信号を外部に伝達する機能を行う。
図２は、本発明の実施例によるセンサユニットでセンサ部の後方を示す一部分解斜視図である。
図２を参照すれば、セラミック材質の前記保護パッド１３０の上部面の一側には前記ヒータ電極１２０がジグザグに形成され、前記保護パッド１３０の上部面の中心部に前記センサ電極１４０が形成される。そして、前記センサ部１１０の裏面には前記センサ電極１４０と接続される接続電極１１２が形成される。
本発明の実施例において、セラミック基板である前記保護パッド１３０の上にシリコンと絶縁材からなる前記センサ部１１０を付着することにより、センサ部１１０の機能は維持し、強度及び剛性を高めることができる。
そして、前記保護パッド１３０の上に前記センサ部１１０を堅固に付着させ、前記センサ部１１０の材質であるシリコンと、前記保護パッド１３０の材質であるセラミックとの間の熱膨張係数を考慮して、伝導性ペースト３００を選定する。
前記センサ部１１０は、摂氏約６５０℃の温度に耐えなければならないため、伝導性ペースト３００は、高温抵抗性を有する合金材質を使用しなければならず、接着方法としてはフリップチップボンディング（ｆｌｉｐ ｃｈｉｐ ｂｏｎｄｉｎｇ）、スクリーンプリント（ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、または電気メッキ（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）のようなボンディング技術が適用されてもよい。
図３は、本発明の実施例によるセンサユニットの断面図である。
図３を参照すれば、センサユニット１００の前記センサ部１１０は、シリコン材質で、中心部に形成され、上部面にセンサ突出部が凸状に形成されるセンサボディー４３０、及び前記センサボディー４３０の上部面と下部面に形成される絶縁層４２０を含む。
前記保護パッド１３０の上部面に前記センサ電極１４０が形成され、前記保護パッド１３０の下部面に前記ヒータ電極１２０が形成される。本発明の実施例において、前記ヒータ電極１２０は、前記保護パッド１３０の上部面に、前記センサ電極１４０と隣接して形成されることができる。
前記保護パッド１３０の上部面の左側面に前記センサ部１１０が付着され、前記センサ部１１０と前記保護パッド１３０との間には前記伝導性ペースト３００が介される。
そして、前記センサ部１１０の前記センサボディー４３０は、前記接続電極１１２及び前記伝導性ペースト３００によって前記センサ電極１４０と接続される。
図４は、本発明の実施例によるセンサユニットに設けられるセンサ部の製作方法を示す工程図である。
図４を参照すれば、（ａ）で、シリコンウエハー４００を洗浄し、（ｂ）で、前記シリコンウエハー４００の上にフォトレジスト４１０を形成した後、エッチングを行ってウエハーの上に突出部を形成する。
（ｃ）で、前記フォトレジスト４１０を除去し、（ｄ）で、ウエハーの上部面と下部面に絶縁層４２０を形成する。本発明の実施例において、前記絶縁層４２０はＳｉＯ2またはＳｉ3Ｏ4を含んでもよい。
図５は、本発明の実施例によるセンサユニットに設けられるヒータ電極の製作方法を示す工程図である。
図５を参照すれば、（ｅ）で、セラミック材質である前記保護パッド１３０が洗浄されて用意され、（ｆ）で、前記保護パッド１３０の上部面に前記センサ電極１４０を形成し、下部面に前記ヒータ電極１２０を形成する。
（ｇ）で、前記保護パッド１３０の上部面の一側に前記伝導性ペースト３００を塗布し、（ｈ）で、前記伝導性ペースト３００の上に前記センサ部１１０を付着する。
前記保護パッド１３０は、ラミック基板であって、Ｓｉ3Ｎ4、ムライト、またはガラスセラミックを含んでもよく、前記ヒータ電極１２０は、Ｐｔ、Ｍｏ、またはＷを含んでもよい。前記センサ電極１４０は、Ｐｔ、Ｍｏ、またはＷを含んでもよい。
図６は、本発明の実施例によるセンサユニットに設けられるセンサ部の製作方法を示すフローチャートである。
図６を参照すれば、Ｓ６００で、シリコンウエハー４００を洗浄し、Ｓ６１０で、前記シリコンウエハー４００の上部面にフォトレジスト４１０をパターニングし、Ｓ６２０で、前記フォトレジスト４１０を除去し、Ｓ６３０で、上部面と下部面に前記絶縁層４２０を形成して前記センサ部１１０を形成する。
図７は、本発明の実施例によるセンサユニットに設けられるヒータ電極の製作方法を示すフローチャートである。
図７を参照すれば、Ｓ７００で、セラミック基板の前記保護パッド１３０を洗浄し、Ｓ７１０で、前記保護パッド１３０に前記ヒータ電極１２０と前記センサ電極１４０（コンタクトパッド）を形成し、Ｓ７２０で、前記保護パッド１３０の上部面の一側に前記伝導性ペースト３００を塗布し、Ｓ７３０で、前記センサ部１１０を前記伝導性ペースト３００によって前記保護パッド１３０の上に付着する。
以上、本発明に関する好ましい実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されることではなく、本発明の実施例から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により、容易に変更されて均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。
１００ センサユニット
１１０ センサ部
１１２ 接続電極
１２０ ヒータ電極
１３０ 保護パッド
１４０ センサ電極
３００ 伝導性ペースト
４００ シリコンウエハー
４１０ フォトレジスト
４２０ 絶縁層
４３０ センサボディー

Claims (8)

  1. 電荷を帯びた粒子状物質が近い所を通るときに反応する静電誘導方式のセンサ部と；
    伝導性ペーストによって前記センサ部が一側に付着される保護パッドと；
    前記保護パッドに形成されて、前記センサ部で付着された粒子状物質を燃焼させて除去するヒータ電極と；
    前記保護パッドに形成されて、前記センサ部から発生する信号を外部に伝達するセンサ電極と；
    を含むことを特徴とする、粒子状物質センサユニット。
  2. 前記センサ部は、
    上部面にセンサ突出部が形成されるシリコン材質のセンサボディーと；
    前記センサボディーの上下部面をカバーする絶縁層と；
    前記絶縁層が形成されない部分を通じて前記センサボディーと前記センサ電極を接続する接続電極と；
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の粒子状物質センサユニット。
  3. 前記センサ電極は前記保護パッドの上部面に形成され、前記ヒータ電極は前記保護パッドの下部面に形成され、
    前記伝導性ペーストは、前記センサ電極の一部をカバーするように前記保護パッドの上部面の一側に塗布され、
    前記センサ部が前記伝導性ペーストの上に付着されて、前記保護パッドの上部面の一側に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の粒子状物質センサユニット。
  4. 前記センサ部または前記ヒータ電極は、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の粒子状物質センサユニット。
  5. 前記保護パッドは、セラミック材質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の粒子状物質センサユニット。
  6. 前記センサボディーは、シリコンウエハーをエッチングさせて製造されることを特徴とする、請求項２に記載の粒子状物質センサユニット。
  7. 前記絶縁層は、ＳｉＯ2またはＳｉ3Ｏ4で製造されることを特徴とする、請求項２に記載の粒子状物質センサユニット。
  8. 前記セラミック材質は、Ｓｉ3Ｏ4、ムライト、またはガラスセラミックを含むことを特徴とする、請求項５に記載の粒子状物質センサユニット。


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