KR100555154B1 - 밀리미터파 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밀리미터파 센서에 관한 것으로서, 소정의 DC드라이버 패드를 금속 신호선을 통해 안테나에 해당하는 밀리미터파 도파부와 연결시켜 DC전류를 입/출력시킬 수 있도록 함으로써 밀리미터파 도파부와 전기적으로 연결된 발열부에 소정의 열을 발생시키도록 하고, 더불어 소정의 온도감지부를 그 발열부의 주위에 형성하여 DC전류의 입/출력에 따라 발열부에서 발생하는 열을 감지하도록 함으로써, 외부에서 이를 이용해 DC전류를 조절하여 발열부가 항상 전이온도로 유지할 수 있도록 한다.
밀리미터파, 센서, 발열부, 온도, 감지, 전류

Description

밀리미터파 센서{mm wave sensor}
도 1은 종래의 밀리미터파 센서를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 밀리미터파 센서의 사시도,
도 3은 도 2를 a-a'로 자른 단면도,
도 4는 도 2의 밀리미터파 도파부와 발열부의 연결양태를 도시한 도면,
도 5는 도 2의 감지신호출력패드와 밀리미터파 감지부의 연결양태를 도시한 도면
도 6은 도 2의 온도감지부의 설치 양태를 좀 더 상세히 설명한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 110 : 발열부
120 : 제1절연부 130-1, 130-2 : 밀리미터파 도파부
140 : 밀리미터파 감지부 150 : 제2절연부
160-1, 160-2 : 감지신호출력패드
170-1, 170-2 : DC드라이버패드
180 : 온도감지부
본 발명은, 온도센서인 밀리미터 감지부가 전이온도로 일정하게 유지하도록 하여 밀리미터파의 수신 감도를 향상시킬 수 있도록 하는, 밀리미터파 센서에 관한 것이다.
최근에, 마이크로 볼로메터(micro-bolometer)방식을 이용해 밀리미터파를 감지하는 센서가 개발되었는데, 도 1은 이러한 밀리미터파 센서를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로 볼로메터 밀리미터판 센서는 안테나에 해당하는 밀리미터파 도파부(1)와, 볼로메터 소자(2)의 조합으로 이루어지는데, 특히 온도변화에 민감한 열감지 재료로 이루어진 볼로메터 소자(2)는 반파장 다이폴의 밀리미터파 도파부(1)와 또 다른 밀리미터파 도파부(1)사이를 통과하도록 박막구조로 형성되며, 열감지 재료로 이루어진 볼로메터 소자(2)의 양단에는 각기 열감지 재료의 저항변화를 측정하기 위한 단자(3)가 마련된다.
그리고, 열감지 재료로는 통상적으로 바나듐옥사이드를 사용하고 있는데, 이 열감지 재료는, 특히 전이온도에서 높은 온도저항계수(Temperature Coefficient of Resistance : TCR)특성을 갖고 있으며, 밀리미터파 센서는 이 전이온도로 일정하게 유지함으로써 밀리미터파 수신 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
하지만, 최근까지 밀리미터파의 수신 감도를 향상시키기 위해 이러한 전이온도로 일정하게 유지하도록 하는 개량된 구조의 밀리미터파 센서가 개발되어 있지 않은 실정이다.
이에 본 발명은 상기한 필요성을 만족시키기 위하여 개발된 것으로, 온도센서인 밀리미터 감지부가 전이온도로 일정하게 유지할 수 있도록 하여 밀리미터파의 수신 감도를 향상시키도록 하는 개량된 구조의, 밀리미터파 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적에 따라 본 발명은, 소정의 DC드라이버 패드를 금속 신호선을 통해 안테나에 해당하는 밀리미터파 도파부와 연결시켜 DC전류를 입/출력시킬 수 있도록 함으로써 밀리미터파 도파부와 전기적으로 연결된 발열부에 소정의 열을 발생시키도록 하고, 더불어 소정의 온도감지부를 그 발열부의 주위에 형성하여 DC전류의 입/출력에 따라 발열부에서 발생하는 열을 감지하도록 함으로써, 외부에서 이를 이용해 DC전류를 조절하여 발열부가 항상 전이온도로 유지할 수 있게 하고자 한다.
이를 위해 본 발명은,
기판;
기판 상부에 형성되어 도파된 밀리미터파에 의해 열을 발생하는 발열부;
상기 기판 및 발열부 상부에 증착되며, 일영역에는 발열부의 일부를 노출시키는 콘택홀이 형성된 제1절연부;
상기 제1절연부의 콘택홀을 통해 발열부와 전기적으로 연결되도록 형성되어 외부로부터 수신된 밀리미터파를 상기 발열부로 도파하는 밀리미터파 도파부;
상기 발열부에서 발생한 열에 따라 가변되는 저항을 이용해 밀리미터파를 감지하는 밀리미터파 감지부;
상기 밀리미터파 감지부를 감싸도록 형성되며, 일영역에는 밀리미터파 감지 부를 노출시키는 콘택홀이 형성된 제2절연부;
상기 제2절연부에 형성된 콘택홀을 통해 상기 밀리미터파 감지부에서 감지한 신호를 신호선을 통해 외부로 출력하는 감지신호출력패드;
상기 밀리미터파 도파부에 소정의 신호선을 통해 DC전류가 입/출력되도록 하는 DC드라이버패드; 및
상기 DC전류의 입/출력에 따라 상기 발열부에서 발생하는 열을 감지하는 온도감지부로 이루어지도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밀리미터파 센서는, 기판(100)과, 기판(100) 상부에 형성되어 도파된 밀리미터파에 의해 열을 발생하는 발열부(110)와, 상기 기판(100) 및 발열부(110) 상부에 증착되며, 일영역에는 발열부(110)의 일부를 노출시키는 콘택홀이 형성된 제1절연부(120)와, 상기 제1절연부(120)의 콘택홀을 통해 발열부(110)와 전기적으로 연결되도록 형성되어 외부로부터 수신된 밀리미터파를 상기 발열부(110)로 도파하는 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)와, 상기 발열부(110)에서 발생한 열에 따라 가변되는 저항을 이용해 밀리미터파를 감지하는 밀리미터파 감지부(140)와, 상기 밀리미터파 감지부(140)를 감싸도록 형성되며, 일영역에는 밀리미터파 감지부(140)를 노출시키는 콘택홀이 형성된 제2절연부(150)와, 상기 제2절연부(150)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 밀리미터파 감지부(140)에서 감지한 신호를 신호선을 통해 외부로 출력하 는 감지신호출력패드(160-1, 160-2)와, 상기 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)에 소정의 신호선을 통해 DC전류가 입/출력되도록 하는 DC드라이버패드(170-1, 170-2) 및, 상기 DC전류의 입/출력에 따라 상기 발열부(110)에서 발생하는 열을 감지하는 온도감지부(180)로 이루어진다.
이렇게 이루어진 본 발명에 따른 밀리미터파 센서에서, 발열부(110)는 기판(100)의 상단중앙에 형성되며, 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)를 통해 도파된 밀리미터파에 의해 열을 발생하는데, 통상적으로는 발열부의 재로로 니크롬(NiCr) 또는 HfB2를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 제1절연부(120)는 상기 기판(100)과 발열부(110)를 포함하는 상부에 증착되며, 소정의 일영역에는 발열부(110)의 일부를 바람직하게는 발열부(110)의 양측단 일부를 노출시키는 콘택홀이 형성되며, 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)는, 상기 제1절연부(120)의 콘택홀을 통해 발열부(110)와 전기적으로 연결되도록 형성되어 외부로부터 수신된 밀리미터파를 상기 발열부(110)로 도파하게 된다.
또한, 밀리미터파 감지부(140)는, 상기 발열부(110)에서 발생한 열에 따라 가변되는 저항을 이용해 밀리미터파를 감지하는데, 가능한한 제1절연부(120)의 상단중앙에 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 사용되는 재료로는 산화바나듐, PbZrTiO3, PMN-PT, PbTiO3 등이 사용되며 본 발명에서는 산화바나듐을 사용하는 것이 가장 바람직하고, 이러한 저항값에 따른 온도변화특성을 통해 온도를 측정할 수 있으며, 더불어 이 온도를 통해 외부로부터 수신된 밀리미터파의 강도를 측정할 수 있게 된다. 그리고, 제2절연부(150)는 상기 밀리미터파 감지부(140)를 감싸도록 형성되고, 일영역에는 밀리미터파 감지부(140)를 노출시키는 소정의 콘택홀이 형성된다. 그리고 감지신호출력패드(160-1, 160-2)는 상기 제2절연부(150)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 밀리미터파 감지부(140)에서 감지한 신호를 금속의 신호선을 통해 외부로 출력하여 이러한 신호를 사용해 외부로부터 수신된 밀리미터파의 강도를 측정할 수 있게 한다.
한편, 본 발명에 따른 DC드라이버 패드(170-1, 170-2)는, 상기 제1절연부(120)의 상부에 형성되고 상기 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)와 소정의 금속 신호선을 통해 연결되어, DC전류를 통해 상기 발열부(110)에 소정의 열을 발생시키도록 하며, 온도감지부(180)는 제1절연부(120)의 상단에 형성되되, 상기 발열부(110)의 주위에 해당하는 상단영역에 형성되도록 하여 상기 DC전류의 입/출력에 따라 상기 발열부(110)에서 발생하는 열을 감지하여 외부에서 이를 이용해 발열부(110)가 전이온도로 유지할 수 있게 DC전류의 크기를 조절할 수 있도록 하는데, 가능한한 써머커플(thermocouple)온도센서를 사용하는 것이 바람직하다.
덧붙여서, 본 발명에 따른 DC드라이버 패드(180)는 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)와 연결되는 소정의 금속 신호선을 이용하여 발열부(110)에 DC전류를 전달하게 되는데, 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)에 연결된 금속 신호선은 가능한한 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)의 도파동작에 미치는 영향을 최소한으로 줄이기 위해 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)의 공진방향과 수직하도록 가늘게 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 밀리미터파 센서는, 본 발명에 따라 별도로 구비된 DC드라이버 패드(170-1, 170-2)를 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)와 소정의 금속 신호선을 통해 연결시켜 DC전류를 입/출력시킴으로써 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)와 전기적으로 연결된 발열부에 소정의 열을 발생시키도록 하고, 더불어 온도감지부(180)를 그 발열부(110)의 주위에 형성하여 DC전류의 입/출력에 따라 발열부(110)에서 발생하는 열을 감지하도록 함으로써, 외부에서 이를 이용해 DC전류를 조절하여 발열부(110)가 항상 전이온도로 유지할 수 있게 하는데, 도 3을 참조하여 본 발명의 밀리미터파 센서의 구조를 좀 더 상세히 설명한다.
상기 도 3은 본 발명에 따른 밀리미터파 센서를 a-a'으로 자른 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밀리미터파 센서는, 최하부에 기판(100)이 형성되며, 그 기판(100) 상부에는 외부로부터 수신되어 도파된 밀리미터파에 의해 열을 발생하는 발열부(110)와, 상기 기판(100)과 그리고 발열부(110)의 상단중앙영역에는 콘택홀을 통해 발열부(110)의 일부를 노출시키는 제1절연부(120)가 형성되어 있으며, 상기 발열부(110)의 상단중앙영역에 형성된 제1절연부(120)의 상부에는 소정의 온도센서에 해당하는 밀리미터파 감지부(140)가 형성되어 있다.
그리고, 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)는 상기 제1절연부(120)의 콘택홀을 통해 발열부(110)와 전기적으로 연결되도록 형성되어 외부로부터 수신된 밀리미터파를 상기 발열부(110)로 도파하도록 형성되어 있고, 제2절연부(150)는 상기 밀리미터파 감지부(140)를 감싸도록 형성되며, 일영역에는 그 하부의 밀리미터파 감지부(140)를 노출시키는 콘택홀이 형성되어 있다.
마지막으로, 상기 제2절연부(150)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 밀리미터파 감지부(140)에서 감지한 신호를 신호선을 통해 외부로 출력하는 감지신호출력패드(160-1, 160-2)와, 상기 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)에 소정의 신호선을 통해 DC전류가 입/출력되도록 하는 DC드라이버패드 및, 상기 DC전류의 입/출력에 따라 상기 발열부(110)에서 발생하는 열을 감지하는 온도감지부(180)가 형성되어 있는 구조를 가지게 된다.
다음, 도 4를 참조하여 도 2에 도시된 밀리미터파 도파부와 발열부의 연결양태를 좀 더 상세히 설명하면, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)는 제1절연부(120)에 형성된 콘택홀을 통해 발열부(110)와 전기적으로 연결되도록 형성되어 있으며, 이를 통해 외부로부터 수신된 밀리미터파를 상기 콘택홀을 통해 발열부(110)로 도파하도록 형성되어 있다.
그리고, 도 5를 참조하여 도 2에 도시된 감지신호출력패드와 밀리미터파 감지부의 연결양태를 좀 더 상세히 설명하면, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 제2절연부(150)는 밀리미터파 감지부(140)를 감싸도록 형성되며, 그 일영역에는 그 하부의 밀리미터파 감지부(140)를 노출시키는 콘택홀이 형성되어 있는데, 감지신호출력패드(160-1, 160-2)는 이러한 제2절연부(150)에 형성된 콘택홀을 관통하는 소정의 금속신호선을 통해 상기 밀리미터파 감지부(140)와 전기적으로 연결되어 상기 밀리미터파 감지부(140)에서 감지한 소정의 신호를 외부로 출력할 수 있게 된다.
마지막으로, 도 6을 참조하여 온도감지부의 설치 양태를 좀 더 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 DC드라이버 패드(170-1, 170-2)가 밀리미터파 도파부(130-1, 130-2)와 연결되는 소정의 금속 신호선을 이용하여 발열부(110)에 DC전류를 전달하게 되도록 형성되는데, 이 때 본 발명의 온도감지부(180)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1절연부(120)의 상단에 형성되되, 상기 발열부(110)의 주위에 해당하는 상단영역에 형성되도록 하여 DC전류의 입/출력에 따라 상기 발열부(110)에서 발생하는 열을 감지하여 외부에서 이를 이용해 발열부가 전이온도로 유지할 수 있게 DC전류의 크기를 조절할 수 있도록 한다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소시키기 위하여 개발된 것으로, 본 발명의 밀리미터파 센서는, 본 발명에 따라 별도로 구비된 DC드라이버 패드를 밀리미터파 도파부와 소정의 금속 신호선을 통해 연결시켜 DC전류를 입/출력시킴으로써 밀리미터파 도파부와 전기적으로 연결된 발열부에 소정의 열을 발생시키도록 하고, 더불어 온도감지부를 그 발열부의 주위에 형성하여 DC전류의 입/출력에 따라 발열부에서 발생하는 열을 감지하도록 함으로써, 외부에서 이를 이용해 DC전류를 조절하여 발열부가 항상 전이온도로 유지할 수 있게 하는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

  1. 기판;
    기판 상부에 형성되어 도파된 밀리미터파에 의해 열을 발생하는 발열부;
    상기 기판 및 발열부 상부에 증착되며, 일영역에는 발열부의 일부를 노출시키는 콘택홀이 형성된 제1절연부;
    상기 제1절연부의 콘택홀을 통해 발열부와 전기적으로 연결되도록 형성되어 외부로부터 수신된 밀리미터파를 상기 발열부로 도파하는 밀리미터파 도파부;
    상기 발열부에서 발생한 열에 따라 밀리미터파를 감지하는 밀리미터파 감지부;
    상기 밀리미터파 감지부를 감싸도록 형성되며, 일영역에는 밀리미터파 감지부를 노출시키는 콘택홀이 형성된 제2절연부;
    상기 제2절연부에 형성된 콘택홀을 통해 상기 밀리미터파 감지부에서 감지한 신호를 신호선을 통해 외부로 출력하는 감지신호출력패드;
    상기 밀리미터파 도파부에 소정의 금속신호선을 통해 DC전류가 입/출력되도록 하는 DC드라이버패드; 및
    상기 DC전류의 입/출력에 따라 상기 발열부에서 발생하는 열을 감지하는 온도감지부로 이루어지는, 밀리미터파 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속신호선은;
    밀리미터파 도파부의 공진방향과 수직하게 가늘게 형성되는 것을 특징으로 하는, 밀리미터파 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 온도감지부는;
    써머커플(thermocouple) 온도센서인 것을 특징으로 하는, 밀리미터파 센서.
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