KR100704856B1 - 교류자기저항효과를 이용한 극소형 미세자계검출센서 및그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 센서의 제조 공정을 극도로 단순화 하고 공정난이도를 최소화하여 대량생산을 용이하게 하여 단가경쟁력을 갖도록 웨이퍼 레벨 단위로 처리가 이루어질 수 있는 교류자기저항효과를 이용한 극소형 미세자계검출센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 경자성체로 이루어지고 착자에 의해 자계검출센서의 동작점을 선형성이 뛰어난 부분으로 이동시키기 위한 경자성체 자석과, 상기 경자성체 자석의 일면에 패턴 형성된 연자성체로 이루어져서 외부의 미세자계에 따라 임피던스가 변하는 자기코어로 구성되는 것을 특징으로 한다.
경자성체 기판, 연자성체 기판, 웨이퍼 레벨 처리, 자기센서
Description
도 1은 본 발명에 따른 교류자기저항센서의 제조 공정을 나타낸 공정도,
도 2a 내지 도 2c는 각각 본 발명에 따른 교류자기저항센서의 제조 공정을 나타낸 공정 사시도,
도 3a 내지 도 3d는 각각 본 발명에 따른 교류자기저항센서의 제조 공정을 나타낸 공정 단면도,
도 4a 내지 도 4c는 각각 교류자기저항센서 특성 그래프,
도 5a 내지 도 5c는 각각 경자성 기판 착자 후 도 4a 내지 도 4c의 특성 그래프에서 동작점이 이동된 교류자기저항 센서의 특성 그래프,
도 6a 및 도 6b는 각각 상기 제조공정을 이용하여 제조된 단일 교류자기저항효과 센서 소자의 사시도,
도 7a 및 도 7b는 각각 3개의 교류자기저항효과 센서 소자를 메인 기판에 신호처리용 IC와 함께 집적된 상태를 보여주는 3축 자기센서의 사시도 및 도 7a의 구조에 몰딩이 이루어진 후 다이싱된 3축 자기센서의 사시도이다.
본 발명은 교류자기저항효과를 이용한 극소형 미세자계검출센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 센서의 제조 공정을 극도로 단순화 하고 공정난이도를 최소화하여 대량생산을 용이하게 하여 단가경쟁력을 갖도록 웨이퍼 레벨 단위로 처리가 이루어질 수 있는 교류자기저항효과를 이용한 극소형 미세자계검출센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
미세자계 또는 지구자계를 측정하는 센서로는 현재 대표적으로 3가지 방법, 즉, 플럭스 게이트, 직류자기저항효과 및 교류자기저항(MI)효과를 이용한 방법으로 분류된다.
플럭스 게이트 방법의 센서는 일본국 특개평 9-43322호 및 11-118892호에 제안되어 있으며, 자성체 코어에 자기장을 인가할 수 있는 1차코일(excitation coil)과 외부자기장 변화를 감지하는 2축의 2차코일(pick-up coil)로 이루어져 있다. 코어의 형태는 주로 원형이 주를 이루고 있으며 차량용이나 선박용으로 사용되는 플럭스 게이트센서는 벌크형태의 자성체를 사용하여 제작되며 최근에는 인쇄회로기판(PCB) 기술이 적용되어 소형화가 이루어지고 있다. 하지만 다층 PCB 기술을 이용한 플럭스 게이트 센서는 공정이 복잡하고 고난이도의 PCB 기술이 요구되어 대량생산이 용이하지 않고 불량률이 높아 단가가 상승하게 되는 단점을 가지고 있다.
또한, 직류자기저항 센서는 반도체 제조공정을 이용하여 대량생산이 가능하 고 단가가 낮으나 센서의 감도가 플럭스 게이트센서에 비하여 낮고, 온도에 민감하여 온도에 따른 보정을 필요로 하는 단점이 있다.
그리고, 교류자기저항 센서는 주로 비결정질 리본, 와이어 및 박막 등과 같은 고투자율의 연자성 물질에서 외부자기장의 변화에 의해 나타나는 자기 임피던스효과를 이용하여 자계를 검출하는 센서로서, 한국 공개특허공보 제2001-0086630호, 제2001-0096553호에 개시되어 있다.
교류자기저항 센서는 감도가 플럭스 게이트 센서와 유사하며 온도에 영향도 적어 미세자계센서로 사용이 적합하지만 센서의 출력 검출 방법상 픽업 코일 또는 바이어스 코일, 피드백 코일을 형성해야 하므로 제조공정이 복잡하여 대량생산이 어렵고 단가가 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 현재 반도체 제조공정을 이용하고 공정이 간단하여 대량생산이 용이하고 단가 경쟁력을 확보할 수 있는 센서 및 제조 기술과 공정이 절실하게 요구되어 지고 있다.
한편, 본 출원인에게 양도된 10-2003-87929호에는 연자성체로 이루어진 선형 코아와 선형 코아의 동작점을 이동시키기 위한 영구자석을 조합한 미세자계센서가 제안되어 있다.
상기 선출원에서는 외부 자기장에 대한 감도를 증가시키기 위하여 1 kOe에서 350℃에서 리본의 폭 방향으로 열처리 하는 것을 기본으로 하고 있으나, 이러한 열처리 방법을 사용하게 되면 열처리 방향이 연자성체의 반자장 효과가 큰 자화곤란 축이므로 열처리 자기장이 1 kOe와 같이 상당히 커야 되고, 선형성 구간이 짧아 센 서의 측정 범위가 약 ± 3 Oe 정도로 된다. 따라서, 상기 열처리 방법에 따라 얻어지는 센서는 광범위한 자기장의 측정이 불가능해진다.
더욱이, 상기 선출원에 있어서는 자기센서를 대량생산할 수 있는 방안이 제시되어 있지 않았다.
현재 알려진 모든 미세자계센서는 상기와 같이 공통적으로 대량생산의 어려움과 높은 단가에 대한 경쟁력이 낮은 문제점을 가지고 있다.
본 발명자는 경자성체는 일반적으로 잔류자장과 보자력이 크기 때문에 한번 착자를 하게 되면 영구자석과 같이 일정 자계를 가지게 되어, 센서에 자기장 오프셋을 주게 되어 센서의 동작점 이동이 가능하게 하며, 소비전력 또한 코일을 이용하여 동작점을 이동시키는 방법에 비하여 저하되는 장점을 가지며, 센서용 연자성체는 잔류자장이 작아 착자 공정을 진행하여도 공정 후 잔류 자기장이 없어 원상태로 회복되어 센서 성능에는 전혀 영향을 주지 않게 된다는 점을 인식하였다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 그 목적은 경자성체와 연자성체를 각각 대형 기판으로 제작하여 접착한 후, 웨이퍼 레벨 단위로 센서 소자의 공정 처리가 가능하며, 센서의 제조 공정을 극도로 단순화 하고 공정난이도를 최소화하여 대량생산을 용이하게 하여 단가경쟁력을 갖는 교류자기저항효과를 이용한 극소형 미세자계검출센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 각 센서의 구조가 극히 간단한 교류자기저항효과를 이용한 극소형 미세자계검출센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 단축 미세자계검출센서를 다수개 조합함에 의해 다축 자기센서를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 경자성체로 이루어지고 착자에 의해 자계검출센서의 동작점을 선형성이 뛰어난 부분으로 이동시키기 위한 경자성체 자석과, 상기 경자성체 자석의 일면에 패턴 형성된 연자성체로 이루어져서 외부의 미세자계에 따라 임피던스가 변하는 자기코어로 구성되는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서를 제공한다.
상기 미세자계검출센서는 경자성체 기판에 자기 이방성을 부여하기 위한 열처리를 거친 연자성체 기판을 접합하여, 웨이퍼 레벨 단위로 연자성체를 다수의 자기코어 패턴으로 패터닝하여 다수의 자기 코어를 형성하고, 경자성체를 착자시켜서 자기코어의 동작점을 이동시키기 위한 자성체를 형성하고, 이를 다이싱하여 분리하는 처리공정을 진행하여 얻어진다.
본 발명에서는 미세자계검출센서의 제조공정을 극도로 단순화하고 공정난이도를 최소화하여 대량생산 및 단가 경쟁력을 갖도록 반도체 공정을 이용하여 제조된다.
(실시예)
이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더 욱 상세하게 설명한다.
먼저 첨부된 도 1 내지 도 3d를 참고하여 본 발명에 따른 교류자기저항센서의 제조 공정을 설명한다. 본 발명에서는 대형 직사각형 또는 원형 웨이퍼 형태로 이루어진 기판을 이용하여 웨이퍼 레벨 단위로 배치처리가 이루어져서 다수의 교류자기저항센서 칩을 얻을 수 있게 된다.
도 1, 도 2a 및 도 3a를 참고하면, 본 발명에 따른 교류자기저항센서는 도시된 바와 같이 직사각형 또는 원형 웨이퍼 형태로 이루어지고 페라이트, NdFe, AlNiCo 또는 SmCo 등의 경자성 물질을 10nm ~500㎛ 정도의 두께로 형성된 박판 경자성체 시트, 경자성 분말에 나일론 또는 에폭시 수지 등이 혼합된 하드(hard) 경자성체 시트 또는 폴리우레탄 또는 실리콘 수지 등의 폴리머 바인더를 이용한 플렉시블 경자성 시트 등을 이용한 경자성체 기판(1)이나 또는 실리콘 웨이퍼에 상기한 경자성 박막을 증착한 기판을 준비한다.
그후, 상기 경자성체 기판(1) 위에 두께 15㎛ ~ 500㎛의 리본형태에 Co 또는 Fe 계열의 비정질, 퍼멀로이, 슈퍼멀로이 및 인바로 이루어진 군에서 선택된 연자성 재료를 길이방향으로 자기장을 약 30 Oe ~ 200 Oe 정도, 열처리 온도는 180℃ ~ 400℃ 사이에서 약 1 ~ 3 시간 열처리하여 얻어진 연자성체 기판(3)을 접착한다(S1).
상기한 본 발명의 열처리 방향은 자화용이축이므로 자기장이 종래기술의 1/10 정도면 가능하고, 선형성 구간도 도 4a 내지 도 4c와 같이 길어, 센서의 측정 범위가 약 ± 20 Oe가 되어 광범위한 자기장의 측정이 가능해진다.
상기 경자성체 기판(1)과 열처리 된 연자성체 기판(3)을 접착할 때 사용 가능한 접착제는 예를들어, 호마이카, 내열용 에폭시 또는 내열용 양면 테이프 등의 내열용 접착제가 이용될 수 있다. 본 발명 실시예에서는 호마이카를 사용하였다.
자성체 기판(1,3)을 접착 후 접착제를 경화시킨다(S2).
그후, 리본형태의 Co 또는 Fe 계열의 비정질, 퍼멀로이, 슈퍼멀로이 및 인바 등의 연자성 재료를 연자성체 기판(3)으로 사용할 경우는 후속된 패키지 공정에서 와이어 본딩 시 본딩 와이어의 접착력이 떨어져서 와이어 본딩에 신뢰성 및 양산성이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 이러한 접착력 부족 현상을 해결하기 위한 방법으로 와이어 본딩 시 본딩 와이어의 접착력을 높이기 위하여 연자성 재료 위에 Al, Ni, Ag, Au 또는 Cu 등 본딩 와이어의 접착력을 증대시킬 수 있는 도전성 금속 박막(5)을 증착하여 사용한다(도 3b). 증착된 도전성 금속 박막(5)은 본딩 와이어의 접착력을 증대시킬 수 있도록 최종 와이어 본딩 시 본딩될 위치만 남기고 나머지는 식각하여 제거하는 것이 필요하며, 도 1의 점선으로 표시된 공정(S3-S9)이 진행된다.
상기 도전성 금속 박막(5)을 패터닝하여 본딩 패드(5a,5b)를 형성하기 위해서는 먼저, 도전성 금속 박막(5)이 증착된 연자성체 위에 PR(photoresist)을 일정 두께(약 1㎛ ~ 10 ㎛)로 도포하거나 일정 두께(약 10㎛ ~ 50㎛)의 감광 필름을 접착한다(S3).
이어서, PR을 도포한 경우는 상온에서 도포 후, 일정온도(약 100℃ ~ 150℃)에서 반경화(pre bake)하고(S4), 감광 필름의 경우는 접착 시 일정온도(약 50℃ ~ 150℃)에서 일정 하중으로(약 2kg ~ 10 kg) 눌러 접착한다(S3). 도포한 PR이나 접착한 감광 필름을 와이어 본딩을 위한 본딩 패드(5a,5b) 형태로 패턴이 인쇄된 투명막을 덮고 UV(Ultra violet)에 노출하여 노광을 한다(S5).
그후, 노광된 자성체 기판(1,3)을 현상용액(developer)에 넣어 본딩 패드 부분의 PR 또는 감광 필름을 남기고 나머지는 제거한다(S6). 이어서 PR을 도포한 자성체를 일정온도(약 100℃ ~ 150℃)에서 완전경화(post bake)시키고(S7), 감광 필름의 경우에는 완전경화 공정이 필요 없다.
완전 경화가 완료된 자성체 기판(1,3)을 적절한 식각액에 넣어 도전성 금속 박막(5)을 본딩 패드 형태로 식각하여 본딩 패드(5a,5b)를 형성한다(S8). 이 경우, 식각 시에는 연자성체에 증착된 도전성 금속 박막(5)만 식각되고 연자성체 기판(3)은 식각이 되지 않아야 하므로 적당한 식각액을 이용하여야 한다.
예를들어, 도전성 금속 박막(5)으로 Al를 사용한 경우는 H3PO4 : HNO3 : H3COOH : H2O = 80 : 5 : 5 : 10 의 식각액을 사용한다. 본딩 패드의 식각이 완료된 자성체 기판(1,3)은 PR 또는 감광필름을 제거하기 위하여 제거액(remover)에 넣어 식각시킴에 의해 남은 PR 또는 감광필름을 완전히 제거한다(S9). 이와 같은 공정이 마무리되면 도 2b 및 도 3c와 같은 형태가 된다.
한편, 본 발명에서는 도전성 금속 박막(5)을 패터닝하여 본딩 패드(5a,5b)를 형성하는 것 대신에 자성체의 표면조도를 높여 본딩 와이어의 접착력을 증대시키는 것도 가능하다.
연자성체 기판(3)의 표면조도를 높이기 위하여 기판(3)의 표면을 Ar+ 이온 등으로 플라즈마로 식각하는 물리적인 방법과 CuCl2 또는 FeCl3 등으로 식각하는 화학적인 방법으로 미세 식각(micro-etching)하여 사용할 수 있다. 이와 같이 미세 시각으로 연자성 재료의 표면조도를 높이는 경우에는 상기한 본딩 패드(5a,5b) 형성을 위한 공정은 생략된다.
본딩 패드(5a,5b)의 식각이 완료된 후, 연자성체 기판(3)을 다수의 미얀더(meander), 바(bar) 또는 환(ring)의 형태를 갖는 자기코어 패턴(3a)(도 2c, 도 3d 참조)으로 패터닝하기 위하여 도 1의 공정(S10-S16)에 의거하여 아래와 같이 행한다.
먼저, PR(photoresist)을 일정 두께(약 1㎛ ~ 10 ㎛)로 도포하거나 일정 두께(약 10㎛ ~ 50㎛)의 감광 필름을 연자성체 기판(3) 위에 접착한다(S10).
이어서, PR을 도포한 경우는 상온에서 도포 후 일정온도(약 100℃ ~ 150℃)에서 반경화(pre bake)하고(S11), 감광 필름의 경우는 접착 시 일정온도(약 50℃ ~ 150℃)에서 일정 하중으로(약 2kg ~ 10 kg) 눌러 접착하며 반경화 공정은 필요 없다. 도포한 PR이나 접착한 감광 필름을 패턴이 인쇄된 투명막을 덮고 UV(Ultra violet)에 노출하여 노광을 한다(S12).
그후, 노광된 연자성체 기판(3)을 현상용액(developer)에 넣어 패터닝하기 위한 부분의 PR 또는 감광 필름을 남기고 나머지는 제거한다(S13). 이어서 식각 마스크로 패터닝된 PR을 도포한 연자성체 기판(3)은 일정온도(약 100℃ ~ 150℃)에서 완전경화(post bake)시키고(S14), 감광 필름의 경우에는 완전경화 공정은 필요 없다.
완전 경화가 완료된 연자성체 기판(3)을 적절한 식각액에 넣어 식각시키면 연자성체 기판(3)이 도 2c 및 도 3d와 같이 다수의 자기코어 패턴(3a)으로 패터닝된다(S15). 이 경우 연자성체 기판(3)이 Co계 비정질로 이루어진 경우는 CuCl2를 사용하고, Fe계 비정질로 이루어진 경우는 FeCl3를 사용한다.
도시된 실시예에서는 연자성 기판(3)의 자기코어 패턴(3a)이 미얀더(meander) 형태로 하였으나, 이것으로 한정되지 않고 바(bar) 또는 환(ring) 형태 등도 가능하다. 식각이 완료된 연자성체는 PR 또는 감광필름을 제거하기 위하여 제거액(remover)에 넣어 패터닝 후 남은 PR 또는 감광필름을 완전히 제거한다(S16).
이상과 같은 웨이퍼 레벨 단위의 배치처리공정으로 한번에 다수의 교류자기저항센서 소자 제작이 완료된다.
이렇게 얻어진 각 센서 소자의 특성은 도 4a 내지 도 4c와 같은 형태나 이와 유사한 형태를 가지게 된다. 이 그래프 중에 사각형으로 표시된 선형성이 뛰어난 부분을 센서의 출력으로 사용하게 되며 이를 위해서는 각 센서의 동작점을 선형성이 뛰어난 부분으로 이동시키는 것이 필요하다.
센서의 동작점을 이동시키기 위해서 기판으로 사용한 경자성체 기판(1)에 자기장을 인가하여 착자하는 공정이 필요하다. 착자는 전자석 또는 이와 유사한 고 자기장을 발생시킬 수 있는 자기장 발생장치를 사용하게 되며, 착자 정도에 따라 인가 자기장 및 자기장 인가 시간이 달라지지만 일반적으로 1 kOe ~ 10 kOe 정도에서 약 10초 ~ 10분 정도의 시간으로 착자 공정을 행하며, 착자 완료 시에는 착자를 행하였던 자기장을 순간적으로 차단하여 착자 공정을 마무리한다(S17). 착자를 행하였던 자기장을 서서히 줄이면 착자되었던 자기장이 탈자가 되기 때문에 착자 효과가 사라지게 된다.
경자성체는 일반적으로 잔류자장과 보자력이 크기 때문에 한번 착자를 하게 되면 영구자석과 같이 일정 자계를 가지게 되어, 센서에 자기장 오프셋을 주게 되어 센서의 동작점 이동이 가능하게 하며, 소비전력 또한 코일을 이용하여 동작점을 이동시키는 방법에 비하여 저하되는 장점을 가지게 된다. 그러나, 센서용 연자성체는 잔류자장이 작아 착자 공정을 진행하여도 공정 후 잔류 자기장이 없어 원상태로 회복되어 센서 성능에는 전혀 영향을 주지 않게 된다.
착자 크기는 도 5a 내지 도 5c와 같이 자성체의 특성에 따라 가변이 가능하여 어떠한 특성을 가지는 센서도 선형성이 뛰어난 부분으로의 동작점 이동이 가능하다.
이와 같이 착자 공정이 마무리되면 웨이퍼 단위의 센서 소자 제조 공정이 마무리되므로 기존의 제조공정에 비하여 공정이 극도로 간단하고 공정 난이도도 낮아 센서 제조가 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 이와 같이 대량생산이 이루어지면 큰 단가 저하 효과가 이루어질 수 있다. 예를들어, 6인치 웨이퍼를 사용하는 경우에도 1번에 약 10,000개 정도를 제조할 수 있게 되며, 처리 가능한 웨이퍼의 크기를 더 증가시키는 경우 더 많은 센서 소자를 얻을 수 있게 된다.
아울러 본 발명의 제조방법을 이용해서 제작된 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출 센서 소자의 최종형태는 용도 및 크기에 따라 도 6a 및 도 6b와 같은 형태를 가진다. 모든 처리 공정이 마무리된 경자성체 기판(1)은 그후 다이싱 라인(7)을 따라 낱개로 다이싱(dicing)되어 다수의 센서 소자(10,11)로 분리된다(S18).
이 경우 예를들어, X축 및 Y축 방향의 미세자계를 검출하기 위한 센서 소자(10)는 바 형상 경자성체(1a)의 길이방향을 따라 지그재그 형상의 패턴이 형성된 미얀더 형태의 자기코어 패턴(3a)을 갖는 것이 바람직하고, 상기 X축 및 Y축 센서 소자와 수직을 이루는 Z축 방향의 미세자계를 검출하기 위한 센서 소자(11)는 바 형상 경자성체(1a)의 길이방향에 수직인 방향을 따라 지그재그 형상의 패턴이 형성된 미얀더 형태의 자기코어 패턴(3b)을 갖는 것이 바람직하다.
상기와 같이 자기코어 패턴(3a,3b)의 양단 사이에 고주파의 정전류를 인가한 상태에서 외부자계가 코어의 길이방향으로 인가되면 코어의 투자율이 증가되어, 와전류가 증가하고 이에 따라 표피의 두께가 감소하면 저항이 증가하여 임피던스가 증가하게 된다. 따라서, 양 단자에 걸리는 출력전압이 증가한다. 이 출력전압은 외부자계에 비례하여 증가하므로 외부자계의 세기를 측정할 수 있게 된다.
본 발명의 개별 센서 소자는 필요한 용도에 따라 다양하게 응용될 수 있다.
도 7a와 같이 다축 자기센서로 패키지를 하는 경우는 인쇄회로기판(PCB)으로 이루어지며 웨이퍼 형태로 이루어진 메인 기판(15)위에 1 내지 3개의 센서 소자(10a,10b,11)를 신호처리용 IC(13)와 함께 메인 기판(15)에 실장한 후(S19), 센서 소자(10a,10b,11)의 각 본딩패드(5a,5b)와 신호처리용 IC(13)의 입력단자를 상호 연결하기 위한 와이어 본딩을 실시한다(S20). 이 경우, X축 및 Y축 센서 소자(10a,10b)는 메인 기판(15)의 평면에 평행하게 배치하고, Z축 센서 소자(11)는 그 평면이 메인 기판(15)의 평면에 수직으로 설정되도록 세워서 배치한다.
상기한 와이어 본딩 과정을 거친 후 실리콘 또는 에폭시 등으로 와이어 본딩부분을 패키징하고(S21), 메인 기판(15)의 다이싱 라인을 따라서 개별적으로 분리시키면 도 7b와 같이 다수의 3축 자기센서(17)가 얻어지게 된다(S22).
도 7b의 완제품은 용도에 따라 센서 소자를 1개를 넣은 단축 자기센서, 2개를 넣은 2축 자기센서 또는 3개를 넣은 3축 자기센서 등으로 제조가 가능하다.
본 발명에 의하면, 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 복잡한 제조공정을 단순화 하고 공정 난이도를 최소화하여 기존의 플럭스 게이트 센서, 직류자기저항센서 및 교류자기저항센서에서 가장 문제시 되었던 감도 및 온도특성이 뛰어난 미세자계검출센서를 웨이퍼 레벨 단위로 처리가 가능하여 대량생산에 따른 제조단가의 감소 및 배치생산에 따른 각 개별소자의 특성이 균일하게 얻어질 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
Claims (25)
- 경자성체로 이루어지고 착자에 의해 자계검출센서의 동작점을 선형구간으로 이동시키기 위한 경자성체 자석과,상기 경자성체 자석의 일면에 패턴 형성된 연자성체로 이루어져서 외부의 미세자계에 따라 임피던스가 변하는 자기코어로 구성되는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 제1항에 있어서, 상기 패턴 형성된 자기코어의 양단부에 형성되어 본딩 와이어의 접착력을 높이기 위한 도전성 금속 박막으로 이루어진 한쌍의 본딩 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 제1항에 있어서, 상기 패턴 형성된 자기코어의 양단부에 형성되어 본딩 와이어의 접착력을 높이기 위한 한쌍의 식각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 제1항에 있어서, 상기 경자성체 자석은 페라이트, NdFe, AlNiCo 및 SmCo로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 경자성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 제1항에 있어서, 상기 자기코어는 Co 또는 Fe 계열의 비정질, 퍼멀로이, 슈퍼멀로이 및 인바로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 연자성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 제5항에 있어서, 상기 연자성 재료는 리본 형태의 연자성 재료를 길이방향으로 자기장 열처리하여 얻어진 연자성체인 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 제1항에 있어서, 상기 자기코어의 패턴은 미얀더(meander), 바(bar) 및 환(ring) 중 어느 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 제1항에 있어서, 상기 미세자계검출센서가 X축 및 Y축 방향의 미세자계를 검출하기 위한 센서 소자인 경우 자기코어의 미얀더(meander) 패턴은 바 형상 경자성체 자석의 길이방향을 따라 지그재그 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 제1항에 있어서, 상기 미세자계검출센서가 Z축 방향의 미세자계를 검출하기 위한 센서 소자인 경우 자기코어의 미얀더(meander) 패턴은 바 형상 경자성체 자석의 길이방향에 수직 방향을 따라 지그재그 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서.
- 인쇄회로기판과,각각 연자성체 자기코어를 구비하고 각각의 자기코어 패턴이 서로 직교방향으로 배치되어 상기 기판의 평면에 평행하게 실장되며 외부자계에 비례하여 양단부 사이의 임피던스가 변화되는 것을 전압의 변화로 검출하기 위한 X축 및 Y축 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서와,연자성체 자기코어를 구비하고 자기코어 패턴이 상기 기판의 평면에 수직방향으로 실장되며 외부자계에 비례하여 양단부 사이의 임피던스가 변화되는 것을 전압의 변화로 검출하기 위한 Z축 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서와,상기 기판의 평면에 배치되어 상기 X축, Y축 및 Z축 미세자계검출센서의 출력전압에 기초하여 외부자계의 방향과 세기를 측정하기 위한 신호처리용 IC로 구성되며,상기 X축 및 Y축 미세자계검출센서는 자기코어의 미얀더(meander) 패턴이 바 형상 경자성체 자석의 길이방향을 따라 지그재그 패턴이 형성되고, 상기 Z축 미세자계검출센서는 자기코어의 미얀더 패턴이 바 형상 경자성체 자석의 길이방향에 수직 방향을 따라 지그재그 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 3축 자계검출센서.
- 제10항에 있어서, 상기 X축, Y축 및 Z축 미세자계검출센서의 양 단자와 신호처리용 IC 사이에는 와이어 본딩에 의해 연결되고, 와이어 본딩 부분에 패키징이 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 3축 자계검출센서.
- 착자에 의해 경자성체 자석을 형성할 수 있는 경자성체를 포함하는 제1기판 위에 연자성체로 이루어지며 자기 이방성을 부여하기 위한 자기장 열처리를 거친 제2기판을 접합하는 제1단계와,상기 연자성체를 다수의 자기코어 패턴으로 패터닝하여 다수의 자기 코어를 형성하는 제2단계와,상기 자기코어 각각의 동작점을 선형구간으로 이동시키기 위해 상기 경자성체를 착자시켜 자성체를 형성하는 제3단계와,상기 기판을 다이싱하여 분리하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 자기장 열처리는 리본 형태의 연자성 재료를 길이방향으로 30 Oe ~ 200 Oe의 자기장을 인가하고, 열처리 온도 180℃ ~ 400℃ 사이에서 1 ~ 3 시간 열처리하여 자화용이축 방향으로 열처리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 제1단계 이후에 제2기판의 표면에 도전성 금속 박막을 형성하는 단계와,상기 도전성 금속 박막을 패턴닝하여 패턴 형성될 자기코어의 양단부에 본딩 와이어의 접착력을 높이기 위한 한쌍의 본딩 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 도전성 금속 박막은 Al, Ni, Ag, Au 및 Cu로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 금속 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 제2단계 이후에 상기 패턴 형성된 자기코어의 양단부에 본딩 와이어의 접착력을 높일 수 있도록 표면조도를 높이기 위한 미세 식각(micro-etching)을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 미세 식각은 자기코어의 양단부 표면을 플라즈마로 식각하는 물리적인 방법과 CuCl2 또는 FeCl3로 식각하는 화학적인 방법 중 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 제1기판은 박판 경자성체 시트, 경자성 분말에 나일론 또는 에폭시 수지가 혼합된 하드(hard) 경자성체 시트, 경자성 분말에 폴리머 바인더가 혼합된 플렉시블 경자성 시트 및 실리콘 웨이퍼에 경자성 박막이 증착된 기판 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 경자성체는 페라이트, NdFe, AlNiCo 및 SmCo로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 경자성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 제1기판과 제2기판은 내열용 접착제를 이용하여 접착되는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 제2기판의 연자성체는 Co 또는 Fe 계열의 비정질, 퍼멀로이, 슈퍼멀로이 및 인바로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 연자성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 자기코어의 패턴은 미얀더(meander), 바(bar) 및 환(ring) 중 어느 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 경자성체에 대한 착자는 1 kOe ~ 10 kOe 사이의 자기장에서 10초 ~ 10분 사이의 시간동안 처리되는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판은 원형 웨이퍼 또는 직사각형 패널로 이루어지며, 센서 소자의 공정 처리가 기판 레벨 단위로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
- 제12항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분할된 적어도 1이상의 단위 센서 소자와 신호처리용 IC를 메인 기판의 각 영역마다 실장하는 단계와,상기 센서 소자와 신호처리용 IC 사이를 와이어 본딩에 의해 상호 연결하고 와이어 본딩 부분을 절연재료로 패키징하는 단계와,상기 메인기판을 다이싱하여 다수의 다축 자계검출센서를 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류자기저항효과를 이용한 미세자계검출센서의 제조방법.
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