KR101699336B1 - 오염 방지를 위한 공기유량센서 - Google Patents

오염 방지를 위한 공기유량센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보호막 표면에의 오일 점착으로 인한 오염을 방지할 수 있도록 한 오염 방지를 위한 공기유량센서에 관한 것으로, 실리콘기판; 상기 실리콘기판 상부에 적층되는 지지막; 상기 지지막 상부에 적층되고, 마이크로히터와, 상기 마이크로히터 양측 각각에 배치되는 측온저항과, 상기 마이크로히터 및 측온저항에 이어지는 리드패턴을 구비하는 센서부; 상기 센서부 상부에 적층되는 보호막;을 포함하되, 상기 보호막의 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막이 적층된다.

Description

오염 방지를 위한 공기유량센서{ air flow sensor for preventing pollution }
본 발명은 공기유량센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보호막 상부에 적층되는 코팅막과 보호막 상면에 형성되는 미세 요철을 통해 보호막 표면에의 오일 점착을 방지함으로써 오일 점착으로 인한 오염을 방지할 수 있도록 한 오염 방지를 위한 공기유량센서에 관한 것이다.
차량의 흡기 라인에 등록특허 제10-0559129호(공고일 2006. 03. 10.)에 개시된 바와 같은 공기유량센서가 설치되고 있다.
따라서, 흡기 라인상의 공기유량센서를 통해 엔진으로 흡입되는 공기의 양을 측정할 수 있게 되므로 제어부를 통해 엔진으로 흡입되는 공기의 양을 감안하여 연소작용을 제어함에 따라 엔진의 연소작용이 원활히 이루어질 수 있다.
한편, 일반 공기유량센서(A')는 도 7에 도시된 바와 같이 실리콘기판(10'); 상기 실리콘기판(10') 상부에 적층되는 지지막(20'); 상기 지지막(20') 상부에 적층되고, 마이크로히터(31')와, 상기 마이크로히터(31') 양측 각각에 배치되는 측온저항(32')과, 상기 마이크로히터(31') 및 측온저항(32')으로부터 이어지는 리드패턴(33')을 구비하는 센서부(30)'); 상기 센서부(30') 상부에 적층되는 보호막(40');을 포함한다.
이와 같은 공기유량센서에서 보호막 표면은 오일 점착에 의해 쉽게 오염될 수 있었다.
즉, 엔진의 구동이 중단되면 실린더 내의 오일이 비산하여 공기유량센서에 미쳐 보호막 표면에 점착되므로 이에 의해 공기유량센서의 보호막 표면이 쉽게 오염될 수 있었다.
이때, 공기유량센서의 보호막 표면에 점착된 오일은 공기의 유동 및 열대류를 방해하여 공기유량센서를 통한 공기 유입량 측정의 정확도를 저하시키는 문제가 있었다.
이러한 이유로 해당분야에서는 엔진 구동 전후로 공기유량센서를 가열하여 공기유량센서 주변으로 열대류가 발생하도록 하고 있다.
공기유량센서를 가열하여 공기유량센서 주변으로 열대류가 발생하게 되면 공기유량센서 주변의 오일이 증발될 뿐만 아니라 공기유량센서로의 오일 접근이 차단되므로 오일 점착으로 인한 공기유량센서의 보호막 표면 오염을 방지할 수 있었다.
그러나, 가열에 의한 공기유량센서의 오염 방지는 오일의 점착을 원천적으로 차단할 수 있는 것은 아니어서 여전히 공기유량센서가 오일 점착으로 인하여 오염되는 문제가 있었다.
상기의 이유로 해당분야에서는 보호막 표면이 오일 점착으로 인하여 오염되는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 하는 공기유량센서의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 종래 공기유량센서에서 보호막이 오일 점착으로 인하여 오염됨에 따라 공기유량센서를 통한 공기 유입량 측정의 정확도가 저하되었던 문제를 해소할 수 있도록 한 오염 방지를 위한 공기유량센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 제1 실시예에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서는,
실리콘기판; 상기 실리콘기판 상부에 적층되는 지지막; 상기 지지막 상부에 적층되고, 마이크로히터와, 상기 마이크로히터 양측 각각에 배치되는 측온저항과, 상기 마이크로히터 및 측온저항에 이어지는 리드패턴을 구비하는 센서부; 상기 센서부 상부에 적층되는 보호막;을 포함하되, 상기 보호막의 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막이 적층된다.
여기서, 상기 코팅막은 그래핀계, 산화 그래핀계, 실리카계 중의 어느 하나 물질로 형성될 수 있다.
상기 코팅막은 그 두께가 0.1-0.3μm로 형성될 수 있다.
상기 코팅막은 스프레이 방식으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명 제2 실시예에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서는,
실리콘기판; 상기 실리콘기판 상부에 적층되는 지지막; 상기 지지막 상부에 적층되고, 마이크로히터와, 상기 마이크로히터 양측 각각에 배치되는 측온저항과, 상기 마이크로히터 및 측온저항에 이어지는 리드패턴을 구비하는 센서부; 상기 센서부 상부에 적층되는 보호막;을 포함하되, 상기 보호막의 상면에 미세 요철이 형성된다.
여기서, 상기 미세 요철은 전후좌우로 연속된다.
상기 미세 요철은 식각에 의해 형성될 수 있다.
상기 식각은 습식 방식 또는 건식 방식으로 진행될 수 있다.
상기 미세 요철은 그 높이 및 폭이 0.4-1.0μm로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명 제3 실시예에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서는,
실리콘기판; 상기 실리콘기판 상부에 적층되는 지지막; 상기 지지막 상부에 적층되고, 마이크로히터와, 상기 마이크로히터 양측 각각에 배치되는 측온저항과, 상기 마이크로히터 및 측온저항에 이어지는 리드패턴을 구비하는 센서부; 상기 센서부 상부에 적층되는 보호막;을 포함하되, 상기 보호막의 상면에 미세 요철이 형성되고, 상기 미세 요철이 형성된 보호막의 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막이 적층된다.
여기서, 상기 미세 요철은 전후좌우로 연속된다.
상기 미세 요철은 식각에 의해 형성될 수 있다.
상기 식각은 습식 방식 또는 건식 방식으로 진행될 수 있다.
상기 미세 요철은 그 높이 및 폭이 0.4-1.0μm로 형성될 수 있다.
상기 코팅막은 그래핀계, 산화 그래핀계, 실리카계 중의 어느 하나 물질로 형성될 수 있다.
상기 코팅막은 그 두께가 0.1-0.3μm로 형성될 수 있다.
상기 코팅막은 스프레이 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서는, 보호막 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막이 적층되는바, 코팅막의 재질 특성으로 인하여 오일의 점착이 차단되므로 오일 점착으로 인한 보호막의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서는, 보호막의 상면에 미세 요철이 형성되는바, 미세 요철에 의해 보호막 표면에 미친 오일의 표면장력이 향상되어 방울져 흘러내리며 점착이 차단되므로 오일 점착으로 인한 보호막의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서는, 보호막 상면에 미세 요철이 형성됨과 더불어 보호막 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막이 적층되는바, 미세 요철에 의해 보호막 표면에 미친 오일의 표면장력이 향상되어 오일이 방울져 흘러내리며 점착이 차단될 뿐만 아니라 코팅막의 재질 특성으로 인하여 오일의 점착이 차단되므로 오일 점착으로 인한 보호막의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 제1 실시예에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서의 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명에서 코팅막에 의한 오일 점착 방지를 설명하기 위한 예시도
도 3은 본 발명 제2 실시예에 의한 공기유량센서의 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 4는 본 발명 제2 실시예에서 미세 요철에 의한 오일 점착 방지를 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명 제3 실시예에 의한 공기유량센서의 구조를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 본 발명 제3 실시예에서 코팅막 및 미세 요철에 의한 오일 점착 방지를 설명하기 위한 예시도.
도 7은 일반 공기유량센서의 구조를 설명하기 위한 단면도.
이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명 제1 실시예에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서(A)는 실리콘기판(10)과, 지지막(20)과, 센서부(30)와, 보호막(40)과, 코팅막(50)을 포함한다.
상기 실리콘기판(10)은 중간부에 개방홈(11)이 형성된다.
실리콘기판(10)의 중간부에 개방홈(11)이 형성됨으로써 실리콘기판(10) 상부에 위치되는 센서부(30)의 하측이 개방될 수 있어 실리콘기판(10)과 센서부(30) 사이에서의 열전달이 최소화될 수 있다.
상기 지지막(20)은 실리콘기판(10) 상부에 적층되는 것으로, 질화막 실리콘으로 형성된다.
지지막(20)이 질화막 실리콘으로 형성됨으로써 재질 특성상 센서부(30)와 절연될 수 있다.
상기 센서부(30)는 지지막(20) 상부에 적층되는 것으로, 마이크로히터(31)와, 마이크로히터(31) 양측 각각에 배치되는 측온저항(32)과, 마이크로히터(31) 및 측온저항(32)에 이어지는 리드패턴(33)을 구비한다.
센서부(30)가 마이크로히터(31)와, 마이크로히터(31) 양측 각각에 배치되는 측온저항(32)과, 마이크로히터(31) 및 측온저항(32)에 이어지는 리드패턴(33)을 구비함으로써 마이크로히터(31)에 의해 센서부(30)에 인접하여 유동하는 공기가 가열될 수 있고, 측온저항(32)에 의해 센서부(30)에 인접하여 유동하는 공기 중의 상류층 공기 및 하류층 공기의 온도가 각각 측정될 수 있으며, 리드패턴(33)에 의해 마이크로히터(31) 및 상기 측온저항(32)이 별도 인쇄회로기판(도면상 미도시) 등에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 보호막(40)은 센서부(30) 상부에 적층되는 것으로, 실리카로 형성된다.
보호막(40)이 실리카로 형성됨으로써 재질 특성상 센서부(30)와 절연될 수 있다.
상기 코팅막(50)은 보호막(40) 상부에 적층되는 것으로, 발유성 물질로 형성된다.
코팅막(50)이 발유성 물질로 형성됨으로써 재질 특성상 오일 점착이 방지될 수 있다.
상기 코팅막(50)은 발유성 물질로 형성되되, 그래핀계, 산화 그래핀계, 실리카계 중의 어느 하나 물질로 형성될 수 있다.
코팅막(50)이 그래핀계, 산화 그래핀계, 실리카계 중의 어느 하나 물질로 형성됨으로써 재질 특성상 코팅막(50)의 발유성 확보가 안정될 수 있다.
상기 코팅막(50)은 그 두께가 0.1-0.3μm로 형성될 수 있다.
코팅막(50)의 두께가 0.1μm에 미치지 못하는 경우 충격에 의해 쉽게 손상될 수 있고, 코팅막(50)의 두께가 0.3μm를 넘어서는 경우 센서부(30)로의 열전달에 손실이 따를 수 있으므로 코팅막(50)의 두께는 0.1-0.3μm로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅막(50)은 스프레이 방식으로 형성될 수 있다.
코팅막(50)이 스프레이 방식으로 형성됨으로써 비교적 간단한 스프레이 작업만으로 코팅막(50)의 형성이 용이해질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명 제2 실시예에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서(A)는 상기 본 발명 제1 실시예에서 설명한 실리콘기판(10)과, 지지막(20)과, 센서부(30)와, 보호막(40)을 포함하되, 보호막(40)의 상면에 미세 요철(41)이 형성된다.
보호막(40)의 상면에 미세 요철(41)이 형성됨으로써 미세 요철(41)에 접하는 오일의 표면장력이 증가하게 되어 방울져 흘러내리게 되므로 보호막(40) 표면에의 오일 점착이 방지될 수 있다.
상기 미세 요철(41)은 전후좌우로 연속된다.
미세 요철(41)이 전후좌우로 연속됨으로써 미세 요철(41)이 보호막(40) 상면 전체에 고르게 분포될 수 있으므로 미세 요철(41)에 의해 보호막(40) 표면 전체에서 오일 점착이 방지될 수 있다.
상기 미세 요철(41)은 식각에 의해 형성될 수 있다.
미세 요철(41)이 식각에 의해 형성됨으로써 미세 요철(41)의 형성이 용이해질 수 있다.
여기서, 상기 식각은 습식 방식 또는 건식 방식으로 진행될 수 있다.
습식 방식 식각 및 건식 방식 식각은 반도체 제조 공정 등에서 보편적으로 적용되고 있는바, 습식 방식 식각 및 건식 방식 식각에 관한 상세한 설명은 생략한다.
상기 미세 요철(41)은 그 높이 및 폭이 0.4-1.0μm로 형성될 수 있다.
미세 요철(41)의 높이 및 폭이 0.4μm에 미치지 못하는 경우 미세 요철(41)의 형성에 상당한 시간이 소요되어 작업성이 저하되고, 미세 요철(41)의 높이 및 폭이 1.0μm를 넘어서는 경우 표면에 접하는 오일의 표면장력 증가가 미미하여 오일 점착 방지 효과가 저하되므로 미세 요철(41)의 높이 및 폭은 0.4-1.0μm로 형성되는 것이 바람직하다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명 제3 실시예에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서(A)는 상기 본 발명 제1 실시예에서 설명한 실리콘기판(10)과, 지지막(20)과, 센서부(30)와, 보호막(40)을 포함하되, 보호막(40)의 상면에 미세 요철(41)이 형성되고, 보호막(40)의 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막(50)이 적층된다.
여기서, 미세 요철(41) 및 코팅막(50)은 이전에 설명한 것과 동일한 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
미세 요철(41) 및 코팅막(50)이 이중으로 적용되면 미세 요철(41)에 의한 오일 점착 방지 효과와 코팅막(50)에 의한 오일 점착 방지 효과가 더해지게 되므로 보호막(40) 표면에의 오일 점착 방지 효과가 배가될 수 있다.
본 발명에 따른 공기유량센서(A)에서의 오일 점착에 의한 오염 방지에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 보호막(40)의 상부에는 코팅막(50)이 적층될 수 있다.
이때, 코팅막(50)은 그래핀계, 산화 그래핀계, 실리카계 중의 어느 하나인 발유성 재질로 형성되는바, 코팅막(50)의 재질 특성상 도 2에 도시된 바와 같이 보호막(40) 표면에 오일이 점착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서 보호막(40)의 상면에는 미세 요철(41)이 형성될 수 있다.
이때, 미세 요철(41)은 그 표면에 미치는 오일의 표면장력을 증가시켜 오일이 방울져 흘러내리도록 하므로 도 4에 도시된 바와 같이 미세 요철(41)에 의해 보호막(40) 표면에 오일이 점착되는 것을 방지할 수 있다.
다만, 미세 요철(41)이 보호막(40)의 상면 일부에만 형성되는 경우 미세 요철(41) 미형성 부위에 오일이 점착될 수 있다.
그러나, 본 발명에서의 미세 요철(41)은 전후좌우로 연속되는 것인바, 미세 요철(41)이 보호막(40) 상면 전체에 고르게 분포하게 되므로 미세 요철(41)에 의해 보호막 표면 전체에서 오일 점착이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에서 보호막(40)의 상면에는 미세 요철(41)이 형성될 수 있고, 보호막(40)의 상부에는 코팅막(50)이 적층될 수 있다.
보호막(40)의 상면에 미세 요철(41)이 형성되고, 보호막(40)의 상부에 코팅막(50)이 적층됨으로써 도 6에 도시된 바와 같이 미세 요철(41)에 의한 오일 점착 방지와 코팅막(50)에 의한 오일 점착 방지가 이중으로 이루어질 수 있게 되므로 보호막(40) 표면에의 오일 점착 방지 효과가 배가될 수 있다.
다만, 미세 요철(41)이 형성된 보호막(40)이 코팅막(50)에 의해 덮임으로써 미세 요철(41)에 의한 오일 점착 방지가 불가해질 수 있다.
그러나, 본 발명에서 코팅막(50)은 그 두께가 0.1-0.3μm로 비교적 얇게 형성되는바, 코팅막(50) 자체가 미세 요철(41)을 따라 굴곡을 이루게 되므로 미세 요철(41)이 형성된 보호막(40)이 코팅막(50)에 의해 덮이더라도 미세 요철(41)에 의한 오일 점착 방지가 이루어질 수 있다.
상기에서와 같이 본 발명에 의한 오염 방지를 위한 공기유량센서(A)는, 보호막(40) 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막(50)이 적층되는바, 코팅막(50)의 재질 특성으로 인하여 오일의 점착이 차단되므로 오일 점착으로 인한 보호막(40)의 오염을 방지할 수 있게 되고, 보호막(40)의 상면에 미세 요철(41)이 형성되는바, 미세 요철(41)에 의해 보호막(40) 표면에 미친 오일의 표면장력이 향상되어 방울져 흘러내리며 점착이 차단되므로 오일 점착으로 인한 보호막(40)의 오염을 방지할 수 있게 되며, 보호막(40) 상면에 미세 요철(41)이 형성됨과 더불어 보호막(40) 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막(50)이 적층되는바, 미세 요철(41)에 의해 보호막(40) 표면에 미친 오일의 표면장력이 향상되어 오일이 방울져 흘러내리며 점착이 차단될 뿐만 아니라 코팅막(50)의 재질 특성으로 인하여 오일의 점착이 차단되므로 오일 점착으로 인한 보호막(40)의 오염을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 변경 가능한 것이며, 그와 같은 변경은 이하의 특허청구범위 기재에 의하여 정의되는 본 발명의 보호범위 내에 있게 된다.
10, 10' : 실리콘기판 11 : 개방홈
20, 20' : 지지막 30, 30' : 센서부
31, 31' : 마이크로히터 32, 32' : 측온저항
33, 33' : 리드패턴 40, 40' : 보호막
41 : 미세 요철 50 : 코팅막
A, A' : 공기유량센서

Claims (17)

  1. 실리콘기판;
    상기 실리콘기판 상부에 적층되는 지지막;
    상기 지지막 상부에 적층되고, 마이크로히터와, 상기 마이크로히터 양측 각각에 배치되는 측온저항과, 상기 마이크로히터 및 측온저항에 이어지는 리드패턴을 구비하는 센서부;
    상기 센서부 상부에 적층되는 보호막;을 포함하되,
    상기 보호막의 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막이 적층되고,
    상기 코팅막은,
    그 두께가 0.1-0.3μm로 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅막은,
    그래핀계, 산화 그래핀계 중의 어느 하나 물질로 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 코팅막은,
    스프레이 방식으로 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  5. 실리콘기판;
    상기 실리콘기판 상부에 적층되는 지지막;
    상기 지지막 상부에 적층되고, 마이크로히터와, 상기 마이크로히터 양측 각각에 배치되는 측온저항과, 상기 마이크로히터 및 측온저항에 이어지는 리드패턴을 구비하는 센서부;
    상기 센서부 상부에 적층되는 보호막;을 포함하되,
    상기 보호막의 상면에 미세 요철이 형성되고,
    상기 미세 요철은,
    그 높이 및 폭이 0.4-1.0μm로 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  6. 제5항에 있어서, 상기 미세 요철은,
    전후좌우로 연속되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  7. 제5항에 있어서, 상기 미세 요철은,
    식각에 의해 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  8. 제7항에 있어서, 상기 식각은,
    습식 방식 또는 건식 방식으로 진행되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  9. 삭제
  10. 실리콘기판;
    상기 실리콘기판 상부에 적층되는 지지막;
    상기 지지막 상부에 적층되고, 마이크로히터와, 상기 마이크로히터 양측 각각에 배치되는 측온저항과, 상기 마이크로히터 및 측온저항에 이어지는 리드패턴을 구비하는 센서부;
    상기 센서부 상부에 적층되는 보호막;을 포함하되,
    상기 보호막의 상면에 미세 요철이 형성되고,
    상기 미세 요철이 형성된 보호막의 상부에 발유성 물질로 형성된 코팅막이 적층되고,
    상기 미세 요철은,
    그 높이 및 폭이 0.4-1.0μm로 형성되고,
    상기 코팅막은,
    그 두께가 0.1-0.3μm로 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  11. 제10항에 있어서, 상기 미세 요철은,
    전후좌우로 연속되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  12. 제10항에 있어서, 상기 미세 요철은,
    식각에 의해 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  13. 제12항에 있어서, 상기 식각은,
    습식 방식 또는 건식 방식으로 진행되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서, 상기 코팅막은,
    그래핀계, 산화 그래핀계 중의 어느 하나 물질로 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
  16. 삭제
  17. 제10항에 있어서, 상기 코팅막은,
    스프레이 방식으로 형성되는 것
    인 오염 방지를 위한 공기유량센서.
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