KR101752867B1 - 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 다이어 프램에 고정되는 스트레인 게이지 센서의 위치를 안정적을 유지시킬 수 있는 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 다이어 프램과; 다이어 프램의 표면에 마련되는 글래스 프릿층과; 상기 글래스 프릿층에 의하여 부착되는 스트레인 게이지 센서를 포함하되, 상기 글래스 프릿층은 서로 다른 유리 전이 온도와 서로 다른 열팽창 계수를 갖는 복수의 층으로 구현되는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

반도체 압력 센서 및 그 제조 방법{ A semi-conductor pressure sensor and a manufacturing method thereof}
본 발명은 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 다이어 프램에 고정되는 스트레인 게이지 센서의 위치를 안정적으로 유지시킬 수 있는 반도체 압력 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 각종 산업 분야에서 다양한 종류의 전자센서들이 연구 개발되고 있다. 이러한 추세에 따라 압력센서 분야에서도 저압용, 중압용 및 고압용 압력센서들에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다.
대표적으로, 저압용으로는 실리콘 압력센서가, 중압용으로는 세라믹 정전용량형 압력센서가, 고압용으로는 반도체 스트레인 게이지를 사용한 압력센서가 많이 사용되고 있다. 미국특허 제6,453,747호(2002. 09. 24)에서 다이어프램(Diaphragm)에 스트레인 게이지(Strain Gauge) 센서가 장착된 기구적인 구조를 제시하고 있다.
다이어 프램에 스트레인 게이지 센서를 부착할 때, 글래스 프릿(glass frit)을 사용한다.
글래스 프릿은 다이어 프램에 스트레인 게이지 센서가 잘 부착되도록 하는 역할을 수행하는 것이 중요하다. 액상의 글래스 프릿층 페이스트를 다이어 표면에 도포하고, 이후, 스트레인 게이지 센서를 올려놓은 후, 이를 소결하여, 글래스 프릿을 고화시킨다.
일반적인 글래스 프릿은 단일의 유리전이 온도 또는 열팽창 계수를 구비하는데, 이 경우, 다이어 프램의 변형에 대응할 수 있는 적절한 열팽창 계수가, 스트레인 게이지 센서 입장에서는 적절하지 않은 열팽창 계수가 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 마련된 것으로서, 서로 다른 열팽창 계수 또는 유리 전이 온도를 갖는 복수의 글래스 프릿층을 구비함으로써 스트레인 게이지 센서를 안정적으로 고정시키면서도 다이어 프램의 과도한 변형이 스트레인 게이지 센서에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있는 반도체 압력 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다이어 프램과; 다이어 프램의 표면에 마련되는 글래스 프릿층과; 상기 글래스 프릿층에 의하여 부착되는 스트레인 게이지 센서를 포함하되, 상기 글래스 프릿층은 서로 다른 유리 전이 온도와 서로 다른 열팽창 계수를 갖는 복수의 층으로 구현되는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서를 제공한다.
상기 글래스 프릿층은 제1글래스 프릿층과, 제1글래스 프릿층 위에 마련되는 제2글래스 프릿층을 포함하되, 제1 글래스 프릿층의 유리 전이 온도는 제2글래스 프릿층의 유리 전이 온도보다 높고, 제1 글래스 프릿층의 열팽창 계수는 제2글래스 프릿층의 열팽창 계수보다 큰 것을 특징으로 한다.
제1글래스 프릿층의 유리 전이 온도는 480~530 ℃에 포함되고, 제2글래스 프릿층의 유리 전이 온도는 420~470 ℃에 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 다이어프램의 표면에 제1글래스 프릿층 페이스트을 배치하는 단계와; 제1글래스 프릿층에 제2 글래스 프릿층 페이스트을 배치하는 단계와; 제2 글래스 프릿층 페이스트에 스트레인 게이지 칩을 배치하는 단계와 제1,2글래스 프릿층 페이스트을 소결하여 제1,2글래스 프릿층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1글래스 프릿층의 유리 전이 온도와 열팽창 계수는 상기 제2글래스 프릿층의 유리 전이 온도와 열팽창 계수 보다 큰 것을 특징으로 한다.
제1글래스 프릿층 페이스트을 배치하는 단계는 제1윈도우가 형성된 제1스크린을 다이어 프램 위에 올려 놓고 제1 글래스 프릿층을 구성할 제1 글래스 프릿층 페이스트를 도포하는 과정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
제2글래스 프릿층 페이스트을 배치하는 단계는 제2윈도우가 형성된 제2스크린을 제1스크린위에 올려 놓고 제2 글래스 프릿층을 구성할 제2 글래스 프릿층 페이스트을 도포하는 과정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
제1,2글래스 프릿층 페이스트을 소결하는 단계는, 각각의 글래스 프릿층 페이스트에서 수분을 제거하기 위하여 제1시간 동안 제1온도범위에서 소결하는 제1 소결 단계와; 각각의 글래스 프릿층 페이스트에서 유기 바인더를 제거하기 위하여 제1시간 이후 제2시간 동안 제2온도범위에서 소결하는 제2 소결 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1온도 범위는 80~130℃ 이고, 제2온도 범위는 350~400℃ 인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 두 개의 스크린을 이용하여 서로 다른 열팽창 계수 또는 유리전이온도를 갖는 두 종류의 글래스 프릿층을 용이하게 형성할 수 있다.
이에 의하여 다이어 프램에서 발생하는 변형이 스트레인 게이지 센서 쪽에 과도하게 영향을 주어서 스트레인 게이지 센서의 배치 위치가 변하거나 또는 스트레인 게이지가 고정된 상태를 훼손하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 다이어 프램에 부착된 제1글래스 프릿층의 열팽창 계수가 그 위에 얹혀지며 스트레인 게이지 센서를 지지하는 제2글래스 프릿층 간의 열팽창 계수보다 크되, 그 차이가 다이어 프램의 열팽창 계수와 스트레인 게이지 센서의 열팽창 계수의 차이보다 작기 때문에, 다이어 프레임과 스트레인 게이지 센서 간의 버퍼 역할을 할 수 있어서 제품의 내구성 유지에 기여할 수 있다는 장점이 있다.
도1은 본 발명에 의한 다이어프램에 배치된 글래스 프릿과 스트레인 게이지 센서의 측면도이다.
도2는 본 발명에 사용되는 제1,2스크린의 평면도 및 측단면도이다.
도3은 본 발명의 순서도이다.
도4a 내지 도4h는 본 발명에 의하여 다이어 프램에 글래스 플릿 및 스트레인 게이지가 배치되는 과정을 도시한 측면도이다.
도5는 본 발명에서 글래스 플릿층을 소결하기 위한 가열 구간을 도시한 그래프이다.
도6은 본 발명에서 냉각을 위한 냉각 장치의 개략도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 알아보기로 하겠다.
도1에서 도시한 바와 같이, 다이어 프램(100)은 복합 CNC 또는 선반 장비를 이용하여 스테인레스강(예, SUS304, 316, 400, 630 계열) 또는 특수강(예를 들어 Ni alloy 합금, 초경합금 및 알루미늄 합금)등의 소재를 가공하여 형성한다.
다이어 프램(100)에는 고압의 가스가 유동할 수 있는 수압 공간(101)이 형성된다. 수압 공간(101)은 측벽부(102) 및 측벽부(102)의 상단을 연결하는 연결부(103)에 의하여 정의되고, 연결부(103) 표면에 글래스 프릿층(200)과 스트레인 게이지 센서(300)가 부착된다.
글래스 프릿층(200)은 성분비 및 유리전이 온도 또는 열팽창계수가 다른 복수의 층으로 구성되는 것이 바람직하다.
글래스 프릿층(200)은 제1 글래스 프릿층(210)과 제2글래스 프릿층(220)으로 구성되며, 각각의 층은 두 개의 서로 다른 스크린을 이용하여 다이어 프램(100)에 배치된다.
글래스 프릿층(200)의 위에는 스트레인 게이지 센서(300)가 배치된다.
스트레인 게이지 센서(300)는 실리콘 웨이퍼에 스퍼터링 등의 공법을 이용하여 금속(예, 알루미늄)을 증착하고, 그 위에 포토리소그래피(Photolithography) 기술을 이용하여 PR(Photo Resist)에 스트레인 게이지 패턴을 전사하고, PR마스크를 이용하여 스트레인 게이지 패턴이 인쇄되지 않은 실리콘 부분을 에칭(etching)하여 제거함으로써 구현할 수 있다.
하나의 스트레인 게이지 센서(300)는 각가 휘트스톤 브리지의 두변을 이루는 두 개의 저항을 구비하며, 하나의 저항은 인장 응력 작용시 저항값이 증가하고, 다른 하나의 저항은 압축 응력 작용시 저항값이 감소하는 특성을 갖는다.
따라서, 두 개의 스트레인 게이지 센서로 구성되는 하나의 반 브리지(half-bridge)가 형성되고, 다시 두 개의 반 브리지가 결합되어 하나의 완전한 휘트스톤 브리지가 완성된다. 도1(b)는 스트레인 게이지의 일 예를 도시한 것이다.
도2는 글래스 프릿층(200)을 다이어 프램(100)에 배치하기 위한 마스크(400)를 도시한 것이다. 마스크(400)는 제1 마스크(410)와 제2마스크(420)로 구비된다.
제1마스크(410)에는 제1글래스 프릿층(210)을 배치하기 위한 제1윈도우(411)가 형성되고, 제2마스크(420)에는 제2글래스 프릿층(220)을 배치하기 위한 제2윈도우(421)가 형성된다.
여기서 제1윈도우(411)는 제1 마스크(410)에 상호 이격되게 대칭되는 지점에 형성되고, 제2 윈도우(411)도 제2마스크(420)에 상호 이격되게 대칭되는 지점에 형성된다.
그리고, 다이어 프램(1)에 제1글래스 프릿층(210)을 배치하기 위해서 제1마스크(410)를 다이어프램(1)에 올린 후, 제1 글래스 프릿층(210)을 형성하기 위한 페이스트를 제1윈도우(411)에 도포한다.
그 위에 제2글래스 프릿층(220)을 형성하기 위하여 제2마스크(420)를 제1마스크(410) 위에 올린 후, 제2 글래스 프릿층(220)을 형성하기 위한 페이스트를 제2윈도우(421)에 도포하여 서로 다른 글래스 프릿층이 구현될 수 있도록 한다.
여기서, 제1글래스 프릿층(210)과 제2글래스 프릿층(220)은 서로 다른 열팽창 계수 또는 서로 다른 유리 전이 온도를 갖는 것이 중요하다.
특히, 다이어 프램(100)과 직접 접촉하고 있는 제1글래스 프릿층(210)의 열팽창 계수는 스트레인 게이지 센서(300)와 직접 접촉할 제2글래스 프릿층(220)의 열팽창 계수보다 큰 것이 바람직하다.
열팽창 계수의 순서는 다이어 프램 > 제1글래스 프릿층 > 제2글래스 프릿층 >스트레인 게이지 센서 순으로 이루어지는 것이 바람직하다.
참고로, 다이어 프램이 SUS304인 경우, 열팽창 계수는 17.3*10-6mm/℃ 이고, SUS316인 경우, 열팽창 계수는 16.0*10-6mm/℃이며,스트레인 게이지를 구성하는 실리콘의 경우, 열팽창 계수는 4.2*10-6mm/℃ 이므로, 제1글래프 프릿층과 제2글래스 프릿층의 열팽창 계수는 적어도 16.0*10-6mm/℃과 4.2*10-6mm/℃ 사이에 있어야 한다.
따라서 다이어 프램(100)이 열에 의하여 변형되더라도, 제1,2글래스 프릿층(210,220)의 일종의 버퍼(buffer)작용에 의하여 스트레인 게이지가 다이어 프램으로부터 떨어지거나 그 상대 위치가 변하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 이는 다른 말로 제1글래스 프릿층(210)의 유리 전이 온도가 제2 글래스 프릿층(220)의 유리 전이 온도보다 높다라는 것으로도 대체될 수 있다.
예를 들어서, 제1글래스 프릿층(210)의 유리 전이 온도는 480~530 ℃의 범위에 포함되고, 제2글래스 프릿층(220)의 유리 전이 온도는 420~470 ℃의 범위에 포함될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 글래스 프릿층의 재료는 유리질 파우더 50~60 중량%와, 염료와 파우더 분말을 액상으로 유지하게 하는 유기 바인더 39 ~ 47 중량 % 및 유리질 파우더가 응집되지 않도록 콜로이드 형태로 분산할 수 있게 하는 분산재 1~3 중량 % 로 구성되는 것이 바람직하다.
여기서 유리질 파우더는 납(Pb)을 함유하지 않은 조성물로서, Bi2O3 32~42 몰%, ZnO 25~35 몰% 및 B2O3 22~28 몰%, SiO2 0.5~5 몰%을 더 포함하고, Li2O, Na2O, K2O 및 Cs2O 중에서 선택된 1종 이상의 알카리금속 산화물 0.5~5몰%을 더 포함하며, CoO, CuO, NiO 및 MnO 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물을 0.5~4몰%를 더 포함하는 조성이다.
Bi2O3는 PbO를 대체하는 물질로써, 글래스 프릿의 저용융화 시키는데 필수적인 성분이다.
Bi2O3의 함량이 32몰% 미만 조성에서는 저용융화가 불충분 하여 접착재료로써 역할이 어렵고, 42몰%을 초과하면 저용융화는 가능하지만 열팽창계수가 증가하고, 520℃ 이하에서 결정이 석출되어 접착이 어렵게 된다.
따라서 글래스 프릿에서 Bi2O3 함유량은 보다 저온접착과 결정 석출이 없는 범위는 32 ~ 42 몰%, 보다 바람직하게는 34 ~ 41 몰% 범위이다.
Bi2O3가 많을 수록 열팽창 계수가 증가하기 때문에, 상대적으로 열팽창 계수가 커야 하는 제2글래스 프릿의 Bi2O3 함유량은 32~37몰%, 제1글래스 프릿의 Bi2O3 함유량은 38~42몰% 로 구성할 수 있다.
또한, 글래스 프릿의 구성 중 ZnO는 Bi2O3와 함께 글래스 플릿의 저용융화 하는데 필수적인 성분이다.
ZnO의 함량이 25몰% 미만 조성에서는 소결시 글래스 플릿의 열팽창계수 증가를 유발하고 저온 접착이 어렵고, 35몰%을 초과하면 접착 소결시 글래스 플릿의 결정화가 쉽게 되어 접착이 어렵게 된다.
따라서 저온 접착이 가능하고, 결정 석출이 없는 ZnO의 조성 범위는 25 ~ 35 몰%, 보다 바람직하게는 27 ~ 33 몰% 범위이다.
여기서, ZnO가 적을수록 열팽창 계수가 증가하기 때문에, 상대적으로 열팽창 계수가 커야 하는 제1글래스 프릿의 ZnO 함유량은 25~30몰%, 제2글래스 프릿의 ZnO 함유량은 31~35몰% 로 구성할 수 있다.
또한, 글래스 프릿의 구성 중 B2O3는 소결시 유리의 결정화를 억제하기 위한 필수적인 성분이다.
B2O3의 함량이 22몰% 미만 조성에서는 글래스 프릿의 결정을 억제하는 효과가 없으며, 28몰%을 초과하면 글래스 프릿의 저용융화가 불충분 하여 접착이 어렵게 된다.
따라서 글래스 플릿에서 저온 접착과 결정 석출이 없는 B2O3 함유량 범위는 22 ~ 28몰%, 보다 바람직하게는 23 ~ 26몰% 범위이다.
또한, 글래스 프릿의 구성 중 SiO2는 유리의 화학적 내구성을 향상시키고 미미하게 결정을 억제하기 위한 필수적인 성분이다.
SiO2의 함량이 0.5몰% 미만 조성에서는 접착 소성시 글래스 프릿의 결정을 억제하는 효과가 없으며, 5몰%을 초과하면 유리의 연화점을 높여 저온접착을 어렵게 한다.
글래스 프릿에서 SiO2 함유량은 보다 저온접착과 결정 석출이 없는 범위는 0.5 ~ 5몰%, 보다 바람직하게는 1.5 ~ 4.5 몰% 범위이다.
상기 글래스 프릿은 Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2 네 개의 성분 만으로 보다 저온 접착 및 화학적 내구성을 확보하고 유리의 결정을 억제하는데 한계가 있다.
따라서 Li2O, Na2O, K2O 및 Cs2O 중에서 선택된 1종 이상의 알카리금속산화물 및 CoO, CuO, NiO 및 MnO 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속산화물을 더 함유할 필요가 있다.
Li2O, Na2O, K2O 및 Cs2O 중에서 선택된 1종 이상의 알카리금속산화물은 글래스 프릿의 저용융화에 필수적인 요소이고 결정을 억제하는데 필수적이지만 열팽창계수를 큰 폭으로 향상시키므로 함유량에 신중을 기해야 한다.
따라서, 알카리금속산화물은 0.5~5 몰% 범위로, 보다 바람직하게는 2 ~ 4 몰% 범위로 포함시켜야 한다.
CoO, CuO, NiO 및 MnO 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속산화물은 글래스 프릿의 용융을 촉진시켜 유리의 구조적 안정성을 주며, 글래스 프릿의 결정화를 억제하여 결정석출 온도를 높여준다. 따라서, 전이금속산화물은0.5 ~ 4 몰% 범위로, 보다 바람직하게는 1 ~ 2.5 몰% 범위로 포함시켜야 한다
위 성분비는 예시적이며, 주변 상황에 따라서 달라질 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 방법을 이용하여 압력 센서를 제작하는 과정에 대해서 설명한다.
도3 및 도4a에서 도시한 바와 같이, 금속 재질의 다이어 프램(100)의 표면 중 글래스 프릿 및 스트레인 게이지 센서가 위할 부분(부착면)을 가공 연마 한다(S31).
그리고, 제1글래스 프릿층 페이스트 및 제2글래스 프릿층 페이스트를 합성한다(S32).
제1글래스 프릿층(210)의 열팽창 계수가 제2글래스 프릿층(220)의 열팽창 계수보다 커야 하기 때문에, 제1글래스 프릿층 페이스트를 구성하는 Bi2O3 의 상대적인 비율이 제2글래스 프릿층 페이스트를 구성하는 Bi2O3 보다 많아야 한다.
도3 및 도4b에서 도시한 바와 같이, 제1스크린(410)을 다이어 프램(100)에 올려 놓은 뒤, 도4c에서 도시한 바와 같이, 제1 스크린(410)의 제1윈도우(411)에 대해서 제1글래스 프릿층 페이스트(210a)를 도포한다(S33).
여기서 제1글래스 프릿층 페이스트(210a)의 두께는 약 0.1~0.15mm 정도가 되는 것이 바람직하므로, 제1스크린(410)의 두께도 그와 같은 두께로 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 이 상태에서 도3 및 도4d에서 도시한 바와 같이, 제1스크린(410) 위에 제2 스크린(420)을 올린다. 이때, 제1윈도우(411)와 제2윈도우(421)의 위치가 서로 대응되게 맞추어져야 한다.
그리고, 도4e에서 도시한 바와 같이, 제2스크린(420)의 제2윈도우(421)에 대해서 제2글래스 프릿층 페이스트(220a)를 도포한다(S34).
제2글래스 프릿층 페이스트(220a)의 두께는 약 0.1~0.15mm 정도가 되는 것이 바람직하므로, 제2스크린(420)의 두께도 그와 같은 두께로 구성되는 것이 바람직하다.
이후, 제1스크린(410)과 제2스크린(420)을 제거하면, 도4f에서 도시한 바와 같이, 다이어 프램(100)의 표면에 제1글래스 프릿층 페이스트(210a)와 제2글래스 프릿층 페이스트(220a)가 다층 형태로 서로 구분되게 적층되는 것을 알 수 있다.
제1글래스 프릿층 페이스트(210a)과 제2글래스 프릿층 페이스트(220a)는 겔 또는 졸 형태로서 유동성이 있으므로 그 경계면 상에서는 약간 혼합될 여지는 있으나, 전체적으로 위치는 확연하게 구분될 수 있다.
이 상태에서, 도3 및 도4g에서 도시한 바와 같이, 스트레인 게이지 센서(300)를 제2글래스 프릿층 페이스트(220a) 위에 위치시킨다(S35).
스트레인 게이지 센서(300)를 위치시킨 이후에 도4h에서 도시한 바와 같이 가열함으로써 제1,2글래스 프릿층 페이스트(210a, 220a)를 소결하여 제1,2글래스 프릿층(210, 220)을 형성하고, 소결된 제1,2글래스 프릿층(210, 220)에 의하여 스트레인 게이지 센서(300)가 다이어 프램(100)에 확실하게 그 위치를 잡을 수 있다(S36).
여기서 가열 구간은 두 개의 구간으로 나뉜다.
즉, 제1,2글래스 프릿 페이스트에서 수분을 제거하기 위한 구간과, 유기 바인더를 제거하기 위한 구간이다.
수분을 제거하기 위한 구간에서는 제1시간(예, 20~30분) 동안 제1온도 범위(80~130℃)동안 가열하고, 제1시간이 구간이 지나고, 제2시간 동안(예, 30~40분) 제2온도 범위는 350~400℃로 가열하여 냉각한다.
이와 같은 과정을 거쳐서 제1,2글래스 프릿층이 소결되면, 냉각 과정을 거치는데, 이는 도6에서 도시한 바와 같이, 하나의 벨트(500)와 벨트의 이동 경로 상에 배치되어 서로 다른 챔버 온도를 갖는 냉각 챔버(601, 602, 603)를 거치면서 냉각된다(S37).
이 경우, 이동 방향으로 갈수록 거쳐가는 냉각 챔버의 온도가 저하되도록 한다. 이를 통해서 자연 냉각을 통해서 서냉할 때보다 그 냉각 시간이 1/5 수준 이하로 줄어들게 되어(서냉 약 10~15시간, 급냉 약 2~3시간) 완성품의 제작시간을 줄일 수 있다.
위 냉각 과정을 거친 제품에 대해서 스트레인 게이지 센서에 마련되는 전극과, PCB 간의 와이어를 본딩한 후, 다른 구성요소와 함께 패키징을 하면, 고압 센서 조립체가 완성될 수 있다.
100: 다이어프램 200: 글래스 프릿층
210: 제1글래스 프릿층 220: 제2글래스 프릿층
300: 스트레인 게이지 센서
410: 제1마스크 420: 제2마스크

Claims (10)

  1. 상하 방향으로 배치되는 측벽부와, 측벽부의 상단을 연결하는 연결부와, 상기 측벽부와 연결부에 의하여 형성되는 수압공간을 구비하며, 연결부 상면이 연마되는 상태로 마련되는 다이어 프램과;
    다이어 프램의 표면에 마련되는 글래스 프릿층과;
    상기 글래스 프릿층에 의하여 부착되는 스트레인 게이지 센서를 포함하되,
    상기 글래스 프릿층은 서로 다른 유리 전이 온도와 서로 다른 열팽창 계수를 갖는 복수의 층으로 구현되고
    상기 스트레인 게이지 센서는 각각 휘트스톤 브리지의 두 변을 이루는 두 개의 저항을 구비하며, 하나의 저항은 인장 응력시 저항값이 증가하도록 마련되고, 다른 하나의 저항은 압축 응력시 저항값이 감소하는 특성을 가지도록 마련되되,
    상기 글래스 프릿층은 제1글래스 프릿층과, 제1글래스 프릿층 위에 마련되는 제2글래스 프릿층을 포함하며,
    다이어 프램의 열팽창 계수는 제1 글래스 프릿층의 열팽창 계수보다 높고, 상기 제1 글래스 플릿층의 열팽창 계수는 제2글래스 프릿층의 열팽창 계수보다 높으며, 제2글래스 플릿층의 열팽창 계수는 스트레인 게이지보다 높게 마련되고,
    상기 글래스 플릿층과 상기 스트레인 게이지 센서는 상기 수압 공간의 상면벽의 테두리 영역에 대응되는, 연마된 연결부의 표면의 일부 영역에 국부적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제1글래스 프릿층의 유리 전이 온도는 480~530 ℃에 포함되고,
    제2글래스 프릿층의 유리 전이 온도는 420~470 ℃에 포함되는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    제1글래스 프릿층의 성분은 Bi2O3 37~42 몰%, ZnO 25~30 몰% 및 B2O3 22~28 몰%, SiO2 0.5~5 몰%을 더 포함하고, Li2O, Na2O, K2O 및 Cs2O 중에서 선택된 1종 이상의 알카리금속 산화물 0.5~5몰%을 더 포함하며, CoO, CuO, NiO 및 MnO 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물을 0.5~4몰%를 더 포함하며,
    제2글래스 프릿층의 성분은 Bi2O3 32~38 몰%, ZnO 31~35 몰% 및 B2O3 22~28 몰%, SiO2 0.5~5 몰%을 더 포함하고, Li2O, Na2O, K2O 및 Cs2O 중에서 선택된 1종 이상의 알카리금속 산화물 0.5~5몰%을 더 포함하며, CoO, CuO, NiO 및 MnO 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물을 0.5~4몰%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서.
  5. 상하 방향으로 배치되는 측벽부와,측벽부의 상단을 연결하는 연결부와, 상기 측벽부와 연결부에 의하여 형성되는 수압 공간을 구비하며, 연결부 상면이 연마되는 상태로 마련되는 다이어프램의 표면에 제1글래스 프릿층 페이스트를 도포하되,
    상기 수압 공간의 상면벽의 테두리 영역에 대응되며, 연마된 연결부의 표면의 일부 영역에 국부적으로 도포하는 단계와;
    제1글래스 프릿층에 제2 글래스 프릿층 페이스트를 도포하되 제2글래스 프릿의 면적이 제1글래스 프릿층을 초과하지 않도록 도포하는 단계와;
    제2 글래스 프릿층 페이스트에 스트레인 게이지 칩을 배치하는 단계와
    제1,2글래스 프릿층 페이스트를 소결하여 제1,2글래스 프릿층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 제1글래스 프릿층의 유리 전이 온도와 열팽창 계수는 상기 제2글래스 프릿층의 유리 전이 온도와 열팽창 계수 보다 크도록 마련되고,
    상기 스트레인 게이지 센서는 각각 휘트스톤 브리지의 두 변을 이루는 두 개의 저항을 구비하며, 하나의 저항은 인장 응력시 저항값이 증가하도록 마련되고, 다른 하나의 저항은 압축 응력시 저항값이 감소하는 특성을 가지도록 마련되되,
    다이어 프램의 열팽창 계수는 제1 글래스 프릿층의 열팽창 계수보다 높고, 상기 제1 글래스 플릿층의 열팽창 계수는 제2글래스 프릿층의 열팽창 계수보다 높으며, 제2글래스 플릿층의 열팽창 계수는 스트레인 게이지보다 높게 마련되는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    제1글래스 프릿층 페이스트를 도포하는 단계는 제1윈도우가 형성된 제1스크린을 다이어 프램 위에 올려 놓고 제1 글래스 프릿층을 구성할 제1 글래스 프릿층 페이스트를 도포하는 과정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    제2글래스 프릿층 페이스트를 배치하는 단계는 제2윈도우가 형성된 제2스크린을 제1스크린위에 올려 놓고 제2 글래스 프릿층을 구성할 제2 글래스 프릿층 페이스트를 도포하는 과정에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    제1,2글래스 프릿층 페이스트을 소결하는 단계는, 각각의 글래스 프릿층 페이스트에서 수분을 제거하기 위하여 제1시간 동안 제1온도범위에서 소결하는 제1 소결 단계와;
    각각의 글래스 프릿층 페이스트에서 유기 바인더를 제거하기 위하여 제1시간 이후 제2시간 동안 제2온도범위에서 소결하는 제2 소결 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    제1온도 범위는 80~130℃ 이고,
    제2온도 범위는 350~400℃ 인 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서의 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    제1글래스 프릿층의 성분은 Bi2O3 37~42 몰%, ZnO 25~30 몰% 및 B2O3 22~28 몰%, SiO2 0.5~5 몰%을 더 포함하고, Li2O, Na2O, K2O 및 Cs2O 중에서 선택된 1종 이상의 알카리금속 산화물 0.5~5몰%을 더 포함하며, CoO, CuO, NiO 및 MnO 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물을 0.5~4몰%를 더 포함하며,
    제2글래스 프릿층의 성분은 Bi2O3 32~38 몰%, ZnO 31~35 몰% 및 B2O3 22~28 몰%, SiO2 0.5~5 몰%을 더 포함하고, Li2O, Na2O, K2O 및 Cs2O 중에서 선택된 1종 이상의 알카리금속 산화물 0.5~5몰%을 더 포함하며, CoO, CuO, NiO 및 MnO 중에서 선택된 1종 이상의 전이금속 산화물을 0.5~4몰%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 압력 센서의 제조 방법.
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JP2008509440A (ja) 2004-08-10 2008-03-27 ショット アクチエンゲゼルシャフト ハイブリッドレンズを作製する方法及び装置

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