KR100822431B1 - 자외선 검출용 수광센서 제조방법 및 그 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선을 검출하는 수광센서를 하나의 제품에 통합 구성하여 제품의 제조단가를 낮추고, 사용의 편리성을 제공할 수 있도록 한 자외선 검출용 수광센서 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다.

이를 위한, 본 발명의 수광센서 제조방법 및 그 제품에 있어서, 포토다이오드와, 증폭회로부를 반도체 칩에 각각 내장하는 반도체 칩 구성단계와; 상기 반도체 칩을 스템 상부에 고정한 후, 골드와이어에 의해 상기 반도체 칩과 스템을 전기적으로 연결하는 반도체 칩 고정단계와; 자외선만을 통과시킬 수 있게 캡 상면 중앙에 유리를 구비하고 상기 유리 상면에 광학 다층막 증착필터를 증착 형성하는 필터 형성단계와; 상기 캡을 상기 스템 상부에 결합하는 캡 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 광학 다층막 증착필터를 캡 상면에 증착 형성하고 증폭회로부와 포토다이오드를 반도체 칩에 내장하여 수광센서를 하나의 제품으로 통합 제조하므로, 작업의 공정 및 부품 개별 단가를 줄여 제조비용을 절감하고 제품의 소형화를 실현시킬 수 있는 효과가 있다.

자외선, 수광센서, 증폭회로부, 반도체 칩, 광학 다층막 증착필터.

Description

자외선 검출용 수광센서 제조방법 및 그 제품{Method for manufacturing it and light receiving sensor for detecting ultraviolet rays}

도 1은 본 발명에 의한 자외선 검출용 수광센서 제조방법을 순차적으로 도시한 블록도,

도 2는 본 발명에 의한 자외선 검출용 수광센서를 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 자외선 검출용 수광센서의 구조를 도시한 정단면도.

도 4는 본 발명에 의해 유리 표면에 광학 다층막 증착필터를 형성하는 과정을 도시한 흐름도.

*도면중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 반도체 칩 20 : 스템

25 : 골드와이어 30 : 캡

31 : 유리 32 : 광학 다층막 증착필터

40 : 증착용 판 41 : 캡홀

S10 : 반도체 칩 구성단계 S20 : 반도체 칩 고정단계

S30 : 필터 형성단계 S40 : 캡 고정단계

본 발명은 자외선 검출용 수광센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수광센서를 하나의 제품에 통합 구성하여 제품의 제조단가를 낮추고, 사용의 편리성을 제공할 수 있도록 한 자외선 검출용 수광센서에 관한 것이다.

일반적으로, 태양은 다량의 에너지를 여러 가지 전자파의 방사를 통하여 지표면에 방사하고 있다.

이에, 지표면에 도달되는 태양광선을 파장에 따라 분류하면 자외선, 가시광선, 적외선으로 나눌 수 있게 되는데, 상기한 자외선, 가시광선, 적외선이 방사하는 광에너지를 살펴보면, 자외선(293~400㎚)이 약 1~5%, 가시광선(400~700㎚)이 약 40~44%, 적외선(700㎚)이 약 55%가 방사된다.

이 중, 상기한 자외선(자외광)의 세기를 측정하기 위해서는 보통 GaN 또는 InGaN, AlGaN이나 실리콘 포토다이오드(Silicon Photodiode) 기반의 반도체 기술을 바탕으로 자외선센서가 제작된다.

다만, 자외선센서에서 수광하는 신호 출력은 미세한 전류의 세기로 나타나기 때문에 그 신호의 판단을 위해 자외선센서 다음 회로단에 별도의 증폭회로부를 부가함으로써, 전류를 전압의 크기로 나타내고 이에 신호의 인식을 가능하게 한다.

그리고, 정확한 자외선의 파장만을 수광하기 위해 자외선센서의 앞에 가시광은 차단하고 자외선만을 통과시킬 수 있는 자외선 통과필터를 별도의 기구물에 추가하여 부착한다.

즉, 자외선센서 전, 후에 별도의 자외선 통과필터와 증폭회로부를 각각 구비 하여 자외선의 세기를 측정하게 되는 것이다.

그러나, 상기한 종래의 자외선 수광시스템은 자외선 센서, 자외선 통과필터, 증폭회로부가 각각의 개별 부품으로 이루어져 있으므로, 복합센서의 구성 및 제작에 고비용이 소요되는 문제가 있고, 또한 사용의 편리성과 개별 부품의 품질 영향으로 제품 제작에 많은 어려움이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 개별 부품으로 이루어져 있던 수광센서를 하나의 제품에 통합 구성하여 제품의 제조단가를 낮추고, 사용의 편리성을 제공할 수 있도록 한 자외선 검출용 수광센서 제조방법 및 그 제품을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수광센서 제조방법은, 자외선을 검출 및 판단하기 위한 수광센서를 제조하는 방법에 있어서, 상기 자외선을 수광하여 전기에너지로 변환하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드의 출력신호인 전류를 전압으로 증폭 변환하는 증폭회로부를 반도체 칩에 각각 내장하는 반도체 칩 구성단계와; 상기 반도체 칩을 스템 상부에 고정한 후, 골드와이어에 의해 상기 반도체 칩과 스템을 전기적으로 연결하는 반도체 칩 고정단계와; 자외선만을 통과시킬 수 있게 캡 상면 중앙에 유리를 구비하고 상기 유리 상면에 광학 다층막 증착필터를 증착 형성하는 필터 형성단계와; 상기 캡을 상기 스템 상부에 결합하는 캡 고정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 수광센서의 구성은, 자외선을 검출 및 판단하기 위한 수광센서에 있어서, 상기 자외선을 수광하여 전기에너지로 변환하는 포토다이오드를 내장하고, 상기 포토다이오드의 출력신호인 전류를 전압으로 증폭 변환하는 증폭회로부를 내장한 반도체 칩과; 상기 반도체 칩을 상부에 고정시키되, 골드와이어에 의해 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결하는 스템과; 상기 스템 상부 둘레에 결합하되, 자외선만을 통과시킬 수 있게 상면 중앙에 유리를 구비하고, 상기 유리 상면에 광학 다층막 증착필터를 증착 형성한 캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 자외선 검출용 수광센서 제조방법 및 그 제품을 설명하기 위해 도시한 것으로, 본 발명의 자외선 검출용 수광센서 제조방법은 반도체 칩 구성단계(S10)와, 반도체 칩 고정단계(S20)와, 필터 형성단계(S30)와, 캡 고정단계(S40)를 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 3을 통해 설명하면, 먼저 반도체 칩 구성단계(S10)에서는 자외선을 수광하여 전기에너지로 변환하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드의 출력신호인 전류를 전압으로 증폭 변환하는 증폭회로부를 반도체 칩(10)에 각각 내장한다. 여기서, 상기 포토다이오드와 증폭회로부의 위치는 각 부품의 최적 성능을 발휘할 수 있는 위치에 자유롭게 배치 가능하다.

계속해서, 반도체 칩 고정단계(S20)에서는 상기 반도체 칩(10)을 스템(20) 상부에 고정한 후, 골드와이어(25)에 의해 상기 반도체 칩(10)과 스템(20)을 전기 적으로 연결한다.

그리고, 필터 형성단계(S30)에서는 캡(30) 내부에 자외선만을 통과시킬 수 있게 캡(30) 상면 중앙에 유리(31)를 구비하고 상기 유리(31) 상면에 광학 다층막 증착필터(32)를 증착 형성한다.

상기한 필터 형성단계(S30)에 대해 도 4를 통해 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 캡(30) 상면 중앙에 유리(31)를 장착한다. 그리고, 다수의 캡홀(41)이 가로 및 세로로 규칙적으로 배열 형성된 증착용 판(40)을 별도 구비하되, 상기 증착용 판(40)에 형성된 캡홀(41)에 상기 캡(30)을 거꾸로 삽입한다. 이 후, 상기 증착용 판(40) 하부에서 코팅물질을 증발함으로써, 상기 유리(31) 표면에 광학 다층막 증착필터(32)를 증착 형성하고, 상기 캡홀(41)에서 캡(30)을 분리하여 광학 다층막 증착필터(32)의 증착을 완료한다.

즉, 상기와 같이 증착용 판(40)에 형성된 캡홀(41)에 캡을 삽입한 상태에서, 코팅물질의 증착을 통해 광학 다층막 증착필터(32)를 형성함으로써, 보다 신속하고 정확하게 유리(31) 표면에 광학 다층막 증착필터(32)를 증착할 수 있게 된다.

그리고, 캡 고정단계(S40)에서는 상기 캡(30)을 상기 스템(20) 상부에 결합하는 것으로, 본 발명에서는 용접을 통해 접합하는 것으로 도시 및 설명하였으나, 상기한 용접 이 외에 동일한 접합 성능을 발휘하는 다른 접합 방법을 사용할 수도 있다.

한편, 상기와 같은 제조방법을 통해 제조되는 본 발명의 자외선 검출용 수광센서는 반도체 칩(10)과, 스템(20)과, 캡(30)을 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 3을 통해 설명하면, 먼저 반도체 칩(10)은 포토다이오드와 증폭회로부를 내장하여 상기 스템(20) 상부에 위치 고정되는 것으로, 포토다이오드는 반도체 칩(10)을 통해 수광된 자외선을 전기에너지로 변환하여 전류를 출력하고, 증폭회로부는 상기 포토다이오드의 출력신호인 전류를 전압으로 증폭 변환하는 역할을 한다.

스템(20)은 상기 반도체 칩(10) 저면에 위치 고정되는 것으로, 골드와이어(25)에 의해 반도체 칩(10)과 스템(20)을 전기적으로 연결한다. 이러한, 상기 스템(20) 하부에는 3개의 단자가 구비되어, 전력의 입, 출력을 담당한다. 즉, GND 단자를 기준으로 모든 전압이 결정되고, Output 단자를 통해 전력을 출력하며, Vdd 단자를 통해 전력이 공급된다.

캡(30)은 상기 스템(20) 상부 둘레에 결합하는 것으로, 상기 캡(30) 상면 중앙에 구멍을 형성하되, 상기 구멍에 유리(31)를 구비하여 커버하고, 상기 유리(31) 상면에 광학 다층막 증착필터(32)를 증착 형성하여 자외선만이 상기 광학 다층막 증착필터(32)를 통과시킬 수 있게 구성한다. 여기서, 상기 광학 다층막 증착필터(32)는 SiO₂와 HfO₂ 중 적어도 어느 하나를 사용하거나 SiO₂와 HfO₂을 조합하여 약 90층 내외 또는 그 이상의 광학 다층막을 증착 구성함으로써, 가시광 차단 효과를 발휘하게 된다.

그리고, 상기 캡(30)과 스템(20)은 용접을 통해 서로 접합하는 것이 적절한 바, 상기 캡(30)의 재질은 금속재로 형성하는 것이 바람직하고, 이로 인해 캡(30) 은 도전성을 갖게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 자외선 검출용 수광센서는 자외선을 측정하기 위한 제품 특성으로, 위조 지폐 감별기, 위조 여권 감별기, 형광 발색물 검출용 의료 진단기, 형광 단백질 유무 검출기 등 다양하게 적용되어 사용될 수 있다.

이에, 본 발명의 자외선 검출용 수광센서를 상기한 장치들에 사용하게 되는 경우, 자외선이 반도체 칩(10)에 수광되면 포토다이오드는 그 자외선을 전기에너지로 변환하여 증폭회로부에 출력하고, 증폭회로부는 상기 출력 신호를 전압으로 증폭 변환하여 자외선을 측정하게 된다.

이때, 상기와 같이 반도체 칩(10)에서 자외선만을 수광하기 위해 캡(30) 상면의 유리(31)에는 광학 다층막 증착필터(32)를 증착 형성하게 된다. 즉, 본 발명의 수광센서가 위조 지폐 감별기 등에 사용되는 경우 지폐에 광을 조사하게 되면, 가시광선에 의해 지폐에 인쇄된 형광물질의 주변도 발광하게 되기 때문에 가시광선의 반사가 위조 지폐 여부 판정을 부정확하게 하는 요인으로 작용하게 된다.

따라서, 판정을 부정확하게 하는 영역을 엄격하게 제한하기 위해 빛이 반도체 칩(10)에 수광되기 전에 자외선만을 통과시킬 수 있는 필터를 구비하게 되는 것이다.

이에, 종래의 개별적인 부품 조합을 통한 복합 센서모듈에서는 광원의 전면에 글라스필터를 별도 장착하여 가시광선을 차단하도록 한 반면, 본 발명에서는 광 원이 입사되는 캡(30) 상면에 약 90층 내외 또는 그 이상의 광학 다층막 증착필터(32)를 증착함으로써, 상기 글라스필터 이상의 가시광 차단 효과를 발휘할 수 있도록 하였다.

더욱이, 상기와 같이 광학 다층막 증착필터(32)를 캡(30) 상면에 증착 형성함으로써, 외부에 별도의 글라스필터를 부착할 필요가 없고, 검지물과의 거리를 매우 짧게 조성한 수광센서를 제조할 수 있어 검출신호의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 특히 수광센서를 구성하는 각 부품을 하나의 제품(수광센서)에 통합 구성하므로, 수광센서 제조시 작업의 공정 및 부품 단가를 줄여 제조비용을 절감할 수 있고, 제품의 소형화가 가능한 것이다.

또한, 본 발명의 자외선 검출용 수광센서는 전류를 전압으로 증폭 변환하는 증폭회로부와 포토다이오드를 반도체 칩(10)에 내장하므로, 신호 판별의 용이성과 함께 회로구성을 간략하게 할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 수광센서가 적용되는 각 장치에 적용하는 데 편리성을 향상시키고, 제품의 품질 안정 및 향상을 도모할 수 있으며, 또한 균일하고 신뢰성 높은 제품 제작을 통해 사용환경에 크게 구애받지 않으면서 지폐 검지장치 등과 같은 우수한 설비를 제조할 수 있고, 지폐 검지장치 등과 관련된 다른 제반 설비의 기능을 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 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 것이 다.

이상에서와 같이 본 발명은 광학 다층막 증착필터를 캡 상면에 증착 형성하고 증폭회로부와 포토다이오드를 반도체 칩에 내장하여 수광센서를 제조하므로, 작업의 공정 및 부품 개별 단가를 줄여 제조비용을 절감하고 제품의 소형화를 실현시킬 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 상기한 통합 구성을 통해 외부에 별도의 자외선 통과필터와 별도의 증폭회로를 장착할 필요가 없고, 또한 검지물과의 거리를 짧게 하여 검출신호의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 또 신호 판별의 용이성과 함께 회로구성을 간략하게 할 수 있는 효과도 있다.

Claims (7)

1. 자외선을 검출 및 판단하기 위한 수광센서를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 자외선을 수광하여 전기에너지로 변환하는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드의 출력신호인 전류를 전압으로 증폭 변환하는 증폭회로부를 반도체 칩(10)에 각각 내장하는 반도체 칩 구성단계(S10)와;

   상기 반도체 칩(10)을 스템(20) 상부에 고정한 후, 골드와이어(25)에 의해 상기 반도체 칩(10)과 스템(20)을 전기적으로 연결하는 반도체 칩 고정단계(S20)와;

   자외선만을 통과시킬 수 있게 캡(30) 상면 중앙에 유리(31)를 구비하고 상기 유리(31) 상면에 광학 다층막 증착필터(32)를 증착 형성하는 필터 형성단계(S30)와;

   상기 캡(30)을 상기 스템(20) 상부에 결합하는 캡 고정단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 검출용 수광센서 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 필터 형성단계(S30)는,

   캡(30) 상면 중앙에 유리(31)를 장착하고, 증착용 판(40)에 형성된 캡홀(41)에 상기 캡(30)을 삽입하며, 코팅물질의 증발을 통해 상기 유리(31) 표면에 광학 다층막 증착필터(32)를 증착 형성하고, 상기 캡홀(41)에서 캡(30)을 분리하는 것을 특징으로 하는 자외선 검출용 수광센서 제조방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광학 다층막 증착필터(32)는 SiO₂와 HfO₂ 중 적어도 어느 하나 이상을 사용하여 90층 이상의 다층막을 증착하는 것을 특징으로 하는 자외선 검출용 수광센서 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 캡 고정단계(S40)에서 스템(20)과 캡(30)은 용접을 통해 서로 접합하는 것을 특징으로 하는 자외선 검출용 수광센서 제조방법.
5. 자외선을 검출 및 판단하기 위한 수광센서에 있어서,

   상기 자외선을 수광하여 전기에너지로 변환하는 포토다이오드를 내장하고, 상기 포토다이오드의 출력신호인 전류를 전압으로 증폭 변환하는 증폭회로부를 내장한 반도체 칩(10)과;

   상기 반도체 칩(10)을 상부에 고정시키되, 골드와이어(25)에 의해 상기 반도체 칩(10)과 전기적으로 연결하는 스템(20)과;

   상기 스템(20) 상부에 결합하되, 자외선만을 통과시킬 수 있게 상면 중앙에 유리(31)를 구비하고, 상기 유리(31) 상면에 광학 다층막 증착필터(32)를 증착 형성한 캡(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 검출용 수광센서.
6. 제 5항에 있어서, 상기 광학 다층막 증착필터(32)는 SiO₂와 HfO₂ 중 적어도 어느 하나 이상을 사용하여 90층 이상의 광학 다층막을 증착하는 것을 특징으로 하는 자외선 검출용 수광센서.
7. 제 5항에 있어서, 상기 스템(20)과 캡(30)은 용접을 통해 서로 접합하는 것을 특징으로 하는 자외선 검출용 수광센서.

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