KR102354335B1 - Pressure sensor array for measuring a pulse wave and packaging method of thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이에 있어서, 수평 방향 및/또는 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 배열되는 복수개의 압력 센서; 와 상기 복수개의 압력 센서 하부에 형성되는 압력 전달층; 및 상기 복수개의 압력 센서와 상기 압력 전달층 사이에 형성되는 감지막을 포함하되, 상기 복수개의 압력 센서 각각은, 상기 감지막에 인접하여 실리콘 나노와이어가 형성되고, 상기 압력 전달층을 통해 외부로부터 진동이 상기 감지막에 전달되면, 상기 진동에 의해 상기 실리콘 나노와이어의 저항이 변화된다.The present invention provides a pressure sensor array for measuring a pulse wave, comprising: a plurality of pressure sensors arranged in at least one of a horizontal direction and/or a vertical direction; and a pressure transmission layer formed under the plurality of pressure sensors; and a sensing film formed between the plurality of pressure sensors and the pressure transfer layer, wherein each of the plurality of pressure sensors has a silicon nanowire formed adjacent to the sensing film, and vibrates from the outside through the pressure transfer layer When this is transmitted to the sensing layer, the resistance of the silicon nanowire is changed by the vibration.

Description

맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이 및 이의 패키징 방법{PRESSURE SENSOR ARRAY FOR MEASURING A PULSE WAVE AND PACKAGING METHOD OF THEREOF}Pressure sensor array for pulse wave measurement and packaging method thereof

본 발명은 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이 및 이의 패키징 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 정확하게 맥파를 측정할 수 있고 공정 과정과 비용을 줄일 수 있는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이 및 이의 패키징 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor array for measuring a pulse wave and a packaging method thereof, and more particularly, to a pressure sensor array for measuring a pulse wave capable of accurately measuring a pulse wave and reducing a process process and cost, and a packaging method thereof .

한의학에서는 환자를 진맥하고, 진맥 결과에 기초하여 건강상태를 진단한다. 기존에는 한의사가 직접 환자의 손목을 진맥하였다. 이 경우, 한의사는 환자의 손목에 손가락을 접촉하여 맥이 뛰는 지점을 찾아내고, 해당 지점의 맥의 세기를 판단한다. 그러나, 이러한 측정방법은 한의사의 주관에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 최근에는 객관적이고 정확한 진맥 결과를 도출하기 위해 진맥기를 이용하여 환자를 진맥하고 있다. 진맥기는 맥파 측정용 압력 센서를 통해 환자의 맥파와 맥압을 측정한다.In oriental medicine, the patient is pulsed and the health status is diagnosed based on the results of the pulse. In the past, an oriental doctor directly pulsed the patient's wrist. In this case, the oriental doctor finds the point of the pulse by touching the patient's wrist with his finger, and determines the strength of the pulse at the point. However, these measurement methods may vary depending on the subjectivity of the oriental medical doctor. Therefore, in recent years, in order to derive objective and accurate pulse results, a patient has been pulsed using a pacemaker. The pacifier measures the patient's pulse wave and pulse pressure through a pressure sensor for measuring pulse waves.

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 맥파 측정용 압력 센서의 구성을 설명하기 위한 도면이다.1A to 1C are diagrams for explaining the configuration of a general pressure sensor for measuring pulse waves.

구체적으로, 도 1a는 압력 센서의 외관을 도시하고, 도 1b는 압력 센서의 연결 구조를 정면에서 바라본 도면이고, 도 1c는 압력 센서의 패키징 구조를 측면에서 바라본 도면이다.Specifically, FIG. 1A shows the exterior of the pressure sensor, FIG. 1B is a front view of the connection structure of the pressure sensor, and FIG. 1C is a view of the packaging structure of the pressure sensor from the side.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 일반적인 맥파 측정용 압력 센서(100)는 와이어 본딩 공정에 의해 패키징된다. 이 경우, 센서의 전극 패드 (105)와 PCB 전극(120)을 와이어(110)로 연결한다.As shown in FIGS. 1A and 1B , a general pressure sensor 100 for measuring a pulse wave is packaged by a wire bonding process. In this case, the electrode pad 105 of the sensor and the PCB electrode 120 are connected with the wire 110 .

도 1c에 도시된 바와 같이, 와이어 본딩 후에는 압력 센서(100) 상단에 압력 전달 물질(140)을 도포한다. 압력 전달 물질(140)은 부드러운 재질로 구성되며, 맥파에 의한 기계적인 진동을 압력 센서(100)의 감지막(sensing membrane)(130)으로 전달한다.As shown in FIG. 1C , a pressure transmitting material 140 is applied to the top of the pressure sensor 100 after wire bonding. The pressure transmitting material 140 is made of a soft material, and transmits mechanical vibration due to the pulse wave to the sensing membrane 130 of the pressure sensor 100 .

도 2는 일반적인 맥파 측정용 압력 센서를 이용하여 맥파를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of measuring a pulse wave using a general pressure sensor for measuring a pulse wave.

맥파 측정용 압력 센서(100)를 이용하여 요골동맥에서 맥파를 측정할 수 있다. 손목의 요골 동맥에서의 혈류의 흐름에 의한 맥파를 용이하게 측정하기 위해서는, 압력 센서(100)를 가능한 한 요골 동맥 근처에 위치시키는 것이 좋다. 그러나, 한 개의 압력 센서(100)를 이용할 경우, 압력 센서(100)를 배치하고 정렬시키는 과정에 상당한 시간이 소요되어 효율적이지 못하다. 따라서, 복수개의 압력 센서(100)가 배열되는 센서 어레이를 사용하는 것이 효과적이다.A pulse wave may be measured in the radial artery using the pressure sensor 100 for measuring a pulse wave. In order to easily measure the pulse wave caused by the flow of blood flow in the radial artery of the wrist, it is preferable to position the pressure sensor 100 as close to the radial artery as possible. However, when a single pressure sensor 100 is used, the process of arranging and aligning the pressure sensor 100 takes a considerable amount of time, which is not efficient. Therefore, it is effective to use a sensor array in which a plurality of pressure sensors 100 are arranged.

도 3은 일반적인 압력 센서 어레이의 전극 연결 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an electrode connection structure of a general pressure sensor array.

만일 도 1b에 도시된 바와 같이 한 개의 압력 센서(100)를 연결하는 경우, 전극의 개수가 많지 않기 때문에 와이어 본딩이 어렵지 않다.If one pressure sensor 100 is connected as shown in FIG. 1B , wire bonding is not difficult because the number of electrodes is not large.

그러나, MХN matrix의 형태로 압력 센서 어레이를 구성할 경우, matrix의 수가 증가함에 따라 연결해야 하는 전극의 수는 기하급수적으로 증가하게 되어 와이어 본딩에 의해 전극을 연결하는 것이 매우 어렵게 된다.However, when a pressure sensor array is configured in the form of an MХN matrix, as the number of matrices increases, the number of electrodes to be connected increases exponentially, making it very difficult to connect the electrodes by wire bonding.

도 3을 참조하면, 개별 압력 센서(100)의 전극 패드(105)의 수가 4개인 3Х3 압력 센서 어레이(300)에 대한 와이어 본딩 구조가 도시되어 있다. 이 경우, 압력 센서(100)의 개수는 9개에 불과하지만, 전극 패드(105)의 수는 36개나 되기 때문에, 와이어들 간에 간섭 없이 와이어 본딩 공정을 수행하는 것은 불가능하다.Referring to FIG. 3 , there is shown a wire bonding structure for a 3Х3 pressure sensor array 300 in which the number of electrode pads 105 of each pressure sensor 100 is four. In this case, although the number of pressure sensors 100 is only 9, since the number of electrode pads 105 is 36, it is impossible to perform a wire bonding process without interference between wires.

본 발명은 압력 센서의 개수 및 간격에 제한 없이 압력 센서 어레이를 구성할 수 있는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이 및 이의 패키징 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a pressure sensor array for measuring a pulse wave capable of configuring a pressure sensor array without limiting the number and spacing of the pressure sensors, and a packaging method thereof.

또한, 본 발명은 고감도의 실리콘 나노와이어 압저항 소자를 이용한 압력 센서로 구성되는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이 및 이의 패키징 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a pressure sensor array for measuring a pulse wave comprising a pressure sensor using a high-sensitivity silicon nanowire piezoresistive element and a packaging method thereof.

나아가, 본 발명은 제작된 압력 센서 어레이를 효과적으로 PCB 기판에 패키징할 수 있는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이 및 이의 패키징 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Furthermore, an object of the present invention is to provide a pressure sensor array for measuring a pulse wave capable of effectively packaging the manufactured pressure sensor array on a PCB substrate, and a packaging method thereof.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재에 의해 제안되는 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clear to those of ordinary skill in the art to which the embodiments proposed by the description below belong. can be understood clearly.

본 발명의 일 실시 예에 의한 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이는, 수평 방향 및/또는 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 배열되는 복수개의 압력 센서; 와 상기 복수개의 압력 센서 하부에 형성되는 압력 전달층; 및 상기 복수개의 압력 센서와 상기 압력 전달층 사이에 형성되는 감지막을 포함하되, 상기 복수개의 압력 센서 각각은, 상기 감지막에 인접하여 실리콘 나노와이어가 형성되고, 상기 압력 전달층을 통해 외부로부터 진동이 상기 감지막에 전달되면, 상기 진동에 의해 상기 실리콘 나노와이어의 저항이 변화된다.A pressure sensor array for measuring a pulse wave according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of pressure sensors arranged in at least one of a horizontal direction and/or a vertical direction; and a pressure transmission layer formed under the plurality of pressure sensors; and a sensing film formed between the plurality of pressure sensors and the pressure transfer layer, wherein each of the plurality of pressure sensors has a silicon nanowire formed adjacent to the sensing film, and vibrates from the outside through the pressure transfer layer When this is transmitted to the sensing layer, the resistance of the silicon nanowire is changed by the vibration.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이의 패키징 방법은, 제1기판 표면에 감지막을 형성하는 단계; 와 상기 제1기판 내부에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계; 와 상기 제1기판을 뒤집어 식각하여, 복수개의 압력 센서를 구성하는 단계; 및 상기 제1기판의 표면에 센서 전극을 형성하는 단계를 포함한다.A packaging method of a pressure sensor array for measuring a pulse wave according to another embodiment of the present invention includes: forming a sensing film on a surface of a first substrate; and forming a silicon nanowire inside the first substrate; and forming a plurality of pressure sensors by inverting and etching the first substrate; and forming a sensor electrode on the surface of the first substrate.

본 발명에 따른 실시 예들에 의하면, 압력 센서의 개수 및 간격에 제한 없이 맥파 측정용 압력 센서 어레이를 구성할 수 있다. According to the exemplary embodiments of the present invention, a pressure sensor array for measuring a pulse wave may be configured without limiting the number and spacing of the pressure sensors.

또한, 본 발명에 따른 실시 예들에 의하면, 기존의 불순물 확산에 의한 압저항 소자 대신 고감도의 실리콘 나노와이어 압저항 소자를 이용함으로써 맥파 측정 성능을 극대화할 수 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to maximize the pulse wave measurement performance by using a high-sensitivity silicon nanowire piezoresistive element instead of a conventional piezoresistive element by diffusion of impurities.

나아가, 본 발명에 따른 실시 예들에 의하면, 와이어 본딩 대신 플립 칩 본딩을 이용함으로써 패키징 시간 및 공정 비용을 크게 줄일 수 있다.Furthermore, according to embodiments according to the present invention, packaging time and process cost can be greatly reduced by using flip chip bonding instead of wire bonding.

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 맥파 측정용 압력 센서의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 맥파 측정용 압력 센서를 이용하여 맥파를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일반적인 압력 센서 어레이의 전극 연결 구조를 도시한 도면이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a와 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 구조를 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 내지 도 8m은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 방법에 의해 제작된 압력 센서의 측면 사시도를 도시한다.
도 10은 도 9에 의해 제작된 실리콘 나노와이어 압력 센서를 이용하여 맥파를 감지하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 과정을 도시한 도면이다.
1A to 1C are diagrams for explaining the configuration of a general pressure sensor for measuring pulse waves.
2 is a view for explaining a method of measuring a pulse wave using a general pressure sensor for measuring a pulse wave.
3 is a diagram illustrating an electrode connection structure of a general pressure sensor array.
4A and 4B are diagrams illustrating a structure of a pressure sensor array according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a packaging method of a pressure sensor array according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are diagrams illustrating a structure of a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.
7A to 7C are diagrams for explaining a packaging method of a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.
8A to 8M are diagrams for explaining a packaging method of a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.
9 is a side perspective view of a pressure sensor manufactured by a method for packaging a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view for explaining a principle of sensing a pulse wave using the silicon nanowire pressure sensor manufactured in FIG. 9 .
11A to 11F are diagrams illustrating a packaging process of a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 이하에서 기술되는 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경 및 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예들을 용이하게 제안할 수 있다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited by the embodiments described below, and other inventions that are degenerate by addition, change, and deletion of other components or other implementations included within the scope of the technical spirit of the present invention Examples can easily be suggested.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 해당 기술과 관련하여 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특별한 경우에는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 상세히 기재하였다. 그러므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 미리 밝혀둔다. 이하에서 기술하는 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.As for the terms used in the present invention, general terms that are currently widely used in relation to the current technology are selected as possible, but in special cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning is described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, it is clarified in advance that the present invention should be understood as the meaning of the term rather than the simple name of the term. In the description set forth below, the word 'comprising' does not exclude the presence of elements or steps other than those listed.

도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 구조를 도시한 도면이다.4A and 4B are diagrams illustrating a structure of a pressure sensor array according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 의한 압력 센서 어레이(400)는, 해당 압력 센서 어레이(400)의 외곽에 개별 센서의 전극 패드(105)가 배치되고, 전극 패드(105) 로부터 개별 압력 센서까지는 내부 전극 라인을 통해 연결될 수 있다.In the pressure sensor array 400 according to an embodiment of the present invention, electrode pads 105 of individual sensors are disposed outside the corresponding pressure sensor array 400 , and internal electrodes from the electrode pads 105 to the individual pressure sensors are provided. It can be connected through a line.

이 경우, 외곽에 배치된 전극 패드(105)는 PCB 전극(120)과 와이어 본딩에 의해 연결될 수 있다.In this case, the electrode pad 105 disposed outside may be connected to the PCB electrode 120 by wire bonding.

도 4a를 참조하면, 개별 센서를 구성하는 전극 패드(105)들은 균등 간격으로 배열되지 않고, 압력 센서 어레이(400)의 외곽에 배치된다. 도시된 점선 라인은, 전극 패드(105)로부터 압력 센서까지 연결되는 내부 전극 라인이다.Referring to FIG. 4A , the electrode pads 105 constituting the individual sensors are not arranged at equal intervals, but are disposed outside the pressure sensor array 400 . The illustrated dotted line is an internal electrode line connected from the electrode pad 105 to the pressure sensor.

이후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 각각의 전극 패드(105)는 대응하는 PCB 전극(120)과 와이어(110)에 의해 연결된다.Thereafter, as shown in FIG. 4B , each electrode pad 105 is connected to a corresponding PCB electrode 120 by a wire 110 .

이에 의하면, 압력 센서 어레이(400)의 최외곽에 배치된 PCB 전극(120)과 이에 근접한 외곽에 배치된 전극 패드(105) 간에 와이어 본딩이 수행되게 되어, 전극 연결 구조가 단순화된다. 따라서, 압력 센서 어레이(400)를 구성하는 압력 센서(100)의 수가 증가함에 따라 와이어 본딩에 의한 전극 연결이 어려워지는 문제점을 해결할 수 있다.Accordingly, wire bonding is performed between the PCB electrode 120 disposed at the outermost portion of the pressure sensor array 400 and the electrode pad 105 disposed at the outermost portion adjacent thereto, thereby simplifying the electrode connection structure. Accordingly, as the number of pressure sensors 100 constituting the pressure sensor array 400 increases, it is possible to solve the problem that electrode connection by wire bonding becomes difficult.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a packaging method of a pressure sensor array according to an embodiment of the present invention.

압력 센서 어레이(500)의 상단은 압력 전달 물질로 코팅될 수 있다. 여기서, 압력 전달 물질은 부드러운 재질로 구성되며, 맥파에 의한 기계적인 진동을 압력 센서(100)의 감지막으로 전달할 수 있다.The top of the pressure sensor array 500 may be coated with a pressure transmitting material. Here, the pressure transmitting material is made of a soft material, and may transmit mechanical vibration due to the pulse wave to the sensing film of the pressure sensor 100 .

압력 센서 어레이(500)는 복수개의 압력 센서(100)로 구성된다. 이 경우, 각각의 압력 센서(100)를 포함하는 영역은 셀로 정의될 수 있다. 도 5의 상단에 도시된 (a)를 참조하면, 압력 센서 어레이(500)는 3개의 셀로 구성된다.The pressure sensor array 500 includes a plurality of pressure sensors 100 . In this case, a region including each pressure sensor 100 may be defined as a cell. Referring to (a) shown at the top of FIG. 5, the pressure sensor array 500 is composed of three cells.

압력 센서 어레이(500)의 압력 전달 물질은 셀 단위로 분리될 수 있다. 압력 센서 어레이(500)를 사용하여 맥파 측정 센서를 구성하는 경우, 요골 동맥으로부터 발생된 맥파가 압력 센서 어레이(500)로 전달될 때 셀 간에는 간섭(crosstalk)이 발생하게 된다. 따라서, 도 5의 하단에 도시된 (b)와 같이, 압력 전달 물질을 셀 단위로 분리하게 되면, 맥파 전달 시 발생하는 셀 간의 간섭을 최소화할 수 있다. 나아가, 압력 센서 어레이(500)는 셀 단위로 분리될 수도 있다. 구체적으로, 압력 센서 어레이(500)의 기판과 압력 전달 물질 모두가 셀 단위로 분리되어 소정 간격만큼 이격될 수도 있다.The pressure transmitting material of the pressure sensor array 500 may be separated in units of cells. When a pulse wave measuring sensor is configured using the pressure sensor array 500 , when a pulse wave generated from the radial artery is transmitted to the pressure sensor array 500 , crosstalk occurs between cells. Accordingly, as shown in (b) at the bottom of FIG. 5 , when the pressure transmitting material is separated in units of cells, interference between cells generated during pulse wave transmission can be minimized. Furthermore, the pressure sensor array 500 may be separated in units of cells. In detail, both the substrate of the pressure sensor array 500 and the pressure transmitting material may be separated in units of cells and spaced apart from each other by a predetermined distance.

도 6a와 도 6b는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 구조를 도시한 도면이다.6A and 6B are diagrams illustrating a structure of a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.

개별 압력 센서(100)를 포함하는 셀 간의 간섭을 방지하기 위하여, 패키징된 센서 어레이 상부에 형성된 압력 전달 물질을 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 셀 단위로 분리할 수 있다. 이 경우, 다이싱(dicing) 장비 등을 이용하여 압력 전달 물질을 절단할 수 있다.In order to prevent interference between cells including the individual pressure sensors 100 , the pressure transmitting material formed on the packaged sensor array may be separated in units of cells as shown in FIG. 5B . In this case, the pressure transmitting material may be cut using dicing equipment or the like.

그러나, 도 4a에 도시된 바와 같이 센서 어레이 내부에 외부의 전극 패드(105)와 개별 센서를 연결하는 내부 전극 라인이 형성되어 있는 경우, 다이싱 장비로 압력 전달 물질을 절단할 경우 내부 전극 라인이 끊어지게 되는 문제점이 있다. 따라서, 이 경우 압력 센서 어레이의 구조는 도 4a와 다르게 구성되어야 한다.However, as shown in FIG. 4A , when an internal electrode line connecting the external electrode pad 105 and an individual sensor is formed inside the sensor array, when the pressure transmitting material is cut with dicing equipment, the internal electrode line is There is a problem with breaking. Accordingly, in this case, the structure of the pressure sensor array should be configured differently from that of FIG. 4A .

본 발명의 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이(600)는, 개별 압력 센서(100)가 균일 간격으로 배치되고, 개별 압력 센서(100) 각각의 좌우측면에 PCB 전극(120)이 배치될 수 있다.In the pressure sensor array 600 according to another embodiment of the present invention, the individual pressure sensors 100 are arranged at uniform intervals, and the PCB electrodes 120 may be arranged on the left and right sides of each of the individual pressure sensors 100 . .

이 경우, 도 6a에 도시된 바와 같이, 개별 압력 센서(100)의 전극 패드 (105)는 인접한 PCB 전극(120)과 와이어(110)에 의해 연결될 수 있다.In this case, as shown in FIG. 6A , the electrode pad 105 of the individual pressure sensor 100 may be connected to the adjacent PCB electrode 120 by a wire 110 .

도 6a와 같이 개별 압력 센서(100)를 와이어 본딩하여 압력 센서 어레이 (600)를 형성하면, 도 6b와 같이 압력 전달 물질을 코팅한 후 다이싱함으로써 셀 단위로 분리할 수 있다.If the individual pressure sensors 100 are wire-bonded to form the pressure sensor array 600 as shown in FIG. 6A , as shown in FIG. 6B , the pressure transmitting material is coated and then diced to separate cells.

개별 압력 센서(100)를 와이어 본딩해야 하기 때문에, 셀 사이의 간격은 넓어진다. 이 경우, 촘촘한 간격으로 맥파를 측정하는 것이 어렵다. 따라서, 센서 간의 간격(S)은 임계값 미만이 되도록 설정될 수 있다. 임계값은 측정 방법, 측정 대상 및 측정 환경 등에 대응하여 다르게 설정되는 실험값이다.Since the individual pressure sensors 100 have to be wire-bonded, the spacing between the cells is widened. In this case, it is difficult to measure the pulse waves at tight intervals. Accordingly, the interval S between the sensors may be set to be less than a threshold value. The threshold value is an experimental value set differently in response to a measurement method, a measurement object, and a measurement environment.

와이어 본딩을 이용하는 패키징 방법에서는 본딩된 와이어를 충분히 덮을 수 있는 두께(T)로 압력 전달 물질을 코팅하여야 한다. 압력 전달 물질이 두꺼울수록 맥파는 센서에 잘 전달되지 않는다. 따라서, 압력 전달 물질의 두께(T)는 본딩 와이어의 높이와 맥파 전달 정도를 고려하여 최적화된 값으로 설정될 수 있다. 이 경우, 맥파 전달 정도는 측정 방법, 측정 대상 및 측정 환경 등에 대응하여 달라질 수 있다.In the packaging method using wire bonding, the pressure transmitting material must be coated to a thickness (T) that can sufficiently cover the bonded wire. The thicker the pressure transmitting material, the less well the pulse wave is transmitted to the sensor. Accordingly, the thickness T of the pressure transmitting material may be set to an optimized value in consideration of the height of the bonding wire and the degree of transmission of pulse waves. In this case, the pulse wave transmission degree may vary according to a measurement method, a measurement object, a measurement environment, and the like.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 방법을 설명하기 위한 도면이다.7A to 7C are diagrams for explaining a packaging method of a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이(700)의 패키징 방법에 의하면, 플립칩 본딩에 의해 압력 센서 어레이(700)를 패키징할 수 있다.According to the packaging method of the pressure sensor array 700 according to another embodiment of the present invention, the pressure sensor array 700 may be packaged by flip-chip bonding.

플립칩 본딩은 반도체 칩을 기판에 부착할 때, 와이어를 사용하지 않고 전기적으로 연결되게 하는 방식이다. 이 경우, 반도체 칩의 표면에 전극이 되는 땜납 범프(bump)를 형성하여, 리드선을 사용하지 않고 범프를 매개로 하여 반도체 칩과 기판 상의 도체 단자를 접속하게 한다. 범프는 기판 상의 도체 단자에 위치를 맞춘 후 다시 녹여 직접 접속한다.Flip-chip bonding is a method of electrically connecting a semiconductor chip to a substrate without using a wire. In this case, solder bumps serving as electrodes are formed on the surface of the semiconductor chip, and the semiconductor chip and the conductor terminals on the substrate are connected via the bump without using a lead wire. After aligning the bump with the conductor terminal on the board, melt it again and connect it directly.

구체적으로, 압력 센서 어레이의 패키징 방법은, 제1기판 내부에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계; 제1기판과 제2기판을 본딩한 후 제1기판을 소정 두께로 연마하는 단계; 연마된 제1기판 표면에 센서 전극을 형성하는 단계; 본딩된 제2기판의 하부를 일정 깊이로 식각하여 일정 두께의 감지막을 형성하여, 복수개의 압력 센서를 구성하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 실리콘 나노와이어는 제1기판을 이방성 식각하여 소정 형상으로 형성한 면에 습식 산화막 형성 공정을 함으로써 형성될 수 있다.Specifically, the packaging method of the pressure sensor array includes: forming a silicon nanowire inside a first substrate; grinding the first substrate to a predetermined thickness after bonding the first substrate and the second substrate; forming a sensor electrode on the polished surface of the first substrate; The method may include forming a sensing film of a predetermined thickness by etching the lower portion of the bonded second substrate to a predetermined depth, thereby configuring a plurality of pressure sensors. Here, the silicon nanowire may be formed by performing a wet oxide film forming process on a surface formed in a predetermined shape by anisotropically etching the first substrate.

이 경우, 상기 패키징 방법은, 제1기판에 대응하는 제2기판의 각 도체 단자에 솔더를 형성시키는 단계; 와 센서 전극이 각 도체 단자와 마주보도록 제1기판과 상기 제2기판을 정렬한 후 열을 가함으로써 제1기판과 제2기판을 본딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.In this case, the packaging method may include: forming solder on each conductor terminal of a second substrate corresponding to the first substrate; The method may further include bonding the first substrate and the second substrate by applying heat after aligning the first substrate and the second substrate so that the and sensor electrodes face each conductor terminal.

또한, 상기 패키징 방법은, 제1기판의 영역들 중 복수개의 압력 센서가 형성된 영역과 반대쪽에 위치한 영역에 압력 전달층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the packaging method may further include forming a pressure transmission layer in a region opposite to the region in which the plurality of pressure sensors are formed among regions of the first substrate.

나아가, 상기 패키징 방법은, 압력 전달층을 복수개의 압력 센서 각각에 대응하여 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the packaging method may further include separating the pressure transmission layer corresponding to each of the plurality of pressure sensors.

이하, 도 7a 내지 도 7c를 이용하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, it will be described in detail with reference to FIGS. 7A to 7C.

도 7a를 참조하면, 압력 센서 어레이(700)를 제작한 후, 와이어 본딩 공정 대신 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 공정을 이용하여 센서 어레이 전극(705)과 PCB 기판(710)의 전극(715)을 연결한다. 이 경우, 플립 칩 본딩 공정을 이용하므로, 본딩 패드가 PCB 기판(710) 쪽을 향하게 되고, 다이아프램은 상부를 향하게 된다. Referring to FIG. 7A , after the pressure sensor array 700 is manufactured, the sensor array electrode 705 and the electrode 715 of the PCB substrate 710 using a flip chip bonding process instead of the wire bonding process. connect In this case, since the flip chip bonding process is used, the bonding pad faces toward the PCB substrate 710 and the diaphragm faces upward.

압력 센서 어레이(700)와 PCB 기판(710)을 연결한 후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 그 위에 압력 전달 물질을 형성한다. 이 경우, 본딩 와이어가 없기 때문이 압력 전달 물질을 얇게 형성할 수 있다. 또한, 본딩 와이어가 차지하는 평면 공간이 사라짐으로써, 압력 센서의 간격을 촘촘하게 배치할 수 있다.After the pressure sensor array 700 and the PCB substrate 710 are connected, as shown in FIG. 7B , a pressure transmitting material is formed thereon. In this case, since there is no bonding wire, it is possible to form a thin pressure transmitting material. In addition, since the flat space occupied by the bonding wire disappears, the distance between the pressure sensors can be closely arranged.

도 7c에 도시된 바와 같이, 다이싱 공정을 이용하여 압력 전달 물질과 압력 센서를 셀 단위로 분리한다. 이 경우, 셀 간의 간섭을 방지할 수 있어, 압력 센서의 개수를 늘리거나 간격을 촘촘하게 배치할 수 있다. 또한, 본딩 와이어가 없기 때문에, 다이싱 공정을 이용하여 압력 전달 물질을 셀 단위로 분리하는 것이 용이해진다.As shown in FIG. 7C , the pressure transmitting material and the pressure sensor are separated in units of cells using a dicing process. In this case, it is possible to prevent the interference between the cells, it is possible to increase the number of pressure sensors or to arrange the spacing closely. In addition, since there is no bonding wire, it is easy to separate the pressure transmitting material in cell units using a dicing process.

도 8a 내지 도 8m은 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 방법을 설명하기 위한 도면이다.8A to 8M are diagrams for explaining a packaging method of a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이는 실리콘 나노와이어 기반의 압력 센서가 배열되는 형태일 수 있다. 여기서, 실리콘 나노와이어 기반의 압력 센서는, 실리콘 나노와이어 압저항 소자로 구성될 수 있다.The pressure sensor array according to another embodiment of the present invention may have a form in which silicon nanowire-based pressure sensors are arranged. Here, the silicon nanowire-based pressure sensor may be composed of a silicon nanowire piezoresistive element.

센서 어레이를 구성하는 개별 압력 센서는 종래의 확산에 의한 압력 센서 대신 고감도의 실리콘 나노와이어 압저항 소자를 이용함으로써, 맥파 감지 성능을 극대화할 수 있다.Individual pressure sensors constituting the sensor array can maximize pulse wave sensing performance by using high-sensitivity silicon nanowire piezoresistive elements instead of conventional diffusion-based pressure sensors.

구체적으로, 도 8a 내지 도 8f에는 기판에 실리콘 나노와이어를 제조하는 단계들이 도시된다.Specifically, steps of fabricating a silicon nanowire on a substrate are shown in FIGS. 8A to 8F .

도 8a는 기판을 준비하는 단계이다. 이 경우, 실리콘 기판은 소정 방향으로의 방향성(orientation)을 가진다.8A is a step of preparing a substrate. In this case, the silicon substrate has an orientation in a predetermined direction.

도 8b는 도 8a의 기판 위에 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 순차적으로 증착하는 단계이다. 이 경우 실리콘 산화막은 dry oxidation을 이용하여 증착한다. 실리콘 질화막은 감압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition: LPCVD)를 이용하여 증착한다.8B is a step of sequentially depositing a silicon oxide film and a silicon nitride film on the substrate of FIG. 8A. In this case, the silicon oxide film is deposited using dry oxidation. The silicon nitride film is deposited using low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).

도 8c는 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 순차적으로 식각하여 실리콘을 드러나게 하는 단계이다. 이를 위해, 도 8b의 기판 위에 감광막(photoresist)을 도포한 후, 사진식각공정(photolithography)을 통해 소정의 패턴을 형성한다. 이후 드러난 기판의 표면을 건식 식각(dry etch)하여 실리콘 질화막과 실리콘 산화막을 순차적으로 식각함으로써 실리콘을 드러나게 한다.8C is a step for exposing silicon by sequentially etching a silicon nitride layer and a silicon oxide layer. To this end, after coating a photoresist on the substrate of FIG. 8B, a predetermined pattern is formed through a photolithography process. Thereafter, the surface of the exposed substrate is dry etched to expose the silicon by sequentially etching the silicon nitride film and the silicon oxide film.

도 8d는 도 8c의 단계에 의해 표면으로 드러난 실리콘을 건식 식각 공정을 통해 일정 깊이로 식각하는 단계이다. 식각 공정이 끝난 후, 감광막은 제거한다.8D is a step of etching silicon exposed to the surface by the step of FIG. 8C to a predetermined depth through a dry etching process. After the etching process is finished, the photoresist film is removed.

도 8e는 실리콘 기판을 이방성 식각(anisotropic etch)하는 단계이다. 도 8d의 단계 이후, KOH 용액(또는 TMAH 용액)을 이용하여 실리콘 기판을 이방성 식각하여 모래시계 형상을 형성시킨다.8E is a step of anisotropic etching a silicon substrate. After the step of FIG. 8D, an hourglass shape is formed by anisotropically etching the silicon substrate using a KOH solution (or TMAH solution).

도 8f는 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계이다. 도 8e의 단계에서 형성된 모래시계 모양의 구조물에 습식 산화막 형성 공정을 통해 실리콘 나노와이어를 형성한다.8f is a step of forming a silicon nanowire. A silicon nanowire is formed on the hourglass-shaped structure formed in the step of FIG. 8E through a wet oxide film forming process.

도 8g는 도 8f의 기판을 측면에서 바라본 단면도이다. 이를 참조하면, 기판에 실리콘 나노와이어가 형성되어 있다.8G is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 8F as viewed from the side. Referring to this, silicon nanowires are formed on the substrate.

도 8h와 도 8i는 캐리어 기판과 도 8g의 기판을 본딩하는 단계이다.8H and 8I are steps of bonding the carrier substrate and the substrate of FIG. 8G.

도 8h에 도시된 바와 같이, 별도로 준비한 캐리어 기판을 도 8g의 실리콘 나노와이어 기판 상단에 위치시키고, 두 기판 사이에 본딩 에폭시를 삽입하여 본딩한다. 이 경우, 본딩 에폭시를 삽입한 후 열과 압력을 가함으로써, 두 기판을 본딩할 수 있다.As shown in FIG. 8H, a separately prepared carrier substrate is placed on top of the silicon nanowire substrate of FIG. 8G, and bonding is performed by inserting a bonding epoxy between the two substrates. In this case, by applying heat and pressure after inserting the bonding epoxy, the two substrates can be bonded.

실시 예에 따라, 이러한 방법 대신 웨이퍼 본딩은 fusion 본딩 공정을 이용할 수 있다. 또한, 두 기판 사이에 적절한 본딩용 재료를 형성함으로써 glass frit bonding, eutectic bonding 등을 이용할 수도 있다.According to an embodiment, the wafer bonding may use a fusion bonding process instead of this method. In addition, glass frit bonding, eutectic bonding, etc. may be used by forming an appropriate bonding material between the two substrates.

도 8i는 본딩 후 기판을 플립하는 단계이다. 도 8h 단계에 의해 두 기판이 본딩되면, 플립 칩 본딩을 위해 실리콘 나노와이어가 형성된 기판 측이 위로 오도록 본딩된 기판의 상하를 뒤집는다.8I is a step of flipping the substrate after bonding. When the two substrates are bonded by the step of FIG. 8H, the top and bottom of the bonded substrate are turned over so that the side of the substrate on which the silicon nanowires are formed for flip-chip bonding is up.

도 8j는 실리콘 나노와이어 형성 기판 측을 연마하는 단계이다. CMP(chemical mechanical polishing) 공정과 같은 표면연마 과정을 통해 실리콘 나노와이어 형성 기판 측을 일정 두께(d)로 연마한다.8J is a step of polishing the silicon nanowire forming substrate side. The silicon nanowire-forming substrate side is polished to a predetermined thickness d through a surface polishing process such as a chemical mechanical polishing (CMP) process.

도 8k는 기판의 표면에 전극을 형성하는 단계이다. 이 경우, 알루미늄 등과 같은 금속을 증착, 패터닝, ohmic contact 형성을 위해 전극 형성 부위에 고농도 이온 주입, 실리사이드 형성, 열처리 등을 수행한다.8K is a step of forming an electrode on the surface of a substrate. In this case, high-concentration ion implantation, silicide formation, heat treatment, etc. are performed in the electrode formation region for depositing, patterning, and forming an ohmic contact with a metal such as aluminum.

한편, 플립 칩 본딩을 수행하는 경우, 센서 전극 패드와 PCB 전극 간의 본딩이 솔더 볼의 용융에 의해 이루어진다. Al 전극은 이 과정에서 consumption이 심해 본래의 전극 패드의 모양을 유지하기 어렵다. 따라서 Al 전극 상부에 Ni과 같이 consumption이 심하지 않은 메탈을 형성시키는 단계를 더 수행할 수 있다.On the other hand, when flip-chip bonding is performed, bonding between the sensor electrode pad and the PCB electrode is performed by melting the solder ball. The Al electrode consumes a lot in this process, so it is difficult to maintain the shape of the original electrode pad. Therefore, it is possible to further perform the step of forming a metal with low consumption, such as Ni, on the Al electrode.

도 8l은 본딩 기판 상부의 실리콘을 건식 식각하여 상부 다이아프램 및 실리콘 나노와이어 압저항 소자를 형성하는 단계이다.FIG. 8L is a step of forming an upper diaphragm and a silicon nanowire piezoresistive element by dry etching the silicon on the bonding substrate.

도 8m은 본딩 기판 하부의 실리콘을 건식 식각하여 하부 다이아프램을 형성하는 단계이다.8M is a step of forming a lower diaphragm by dry-etching silicon under the bonding substrate.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 방법에 의해 제작된 압력 센서의 측면 사시도를 도시한다.9 is a side perspective view of a pressure sensor manufactured by a method for packaging a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.

앞서 설명한 도 8a 내지 도 8m에 의한 패키징 과정에 의해, 실리콘 나노와이어 기반의 압력 센서가 제작될 수 있다. 이 경우, 실리콘 나노와이어 기반의 압력 센서는 실리콘 나노와이어 압저항 소자로 구성될 수 있다. A silicon nanowire-based pressure sensor may be manufactured by the packaging process of FIGS. 8A to 8M described above. In this case, the silicon nanowire-based pressure sensor may be composed of a silicon nanowire piezoresistive element.

도 9를 참조하면, 압력 센서의 내부에는 실리콘 나노와이어가 형성되며, 외부에는 전극 패드가 형성된다. 이에 의하면, 압력 센서는 고감도의 실리콘 나노와이어 압저항 소자를 이용함으로써 맥파 감지 성능을 극대화할 수 있다.Referring to FIG. 9 , silicon nanowires are formed inside the pressure sensor, and electrode pads are formed outside the pressure sensor. Accordingly, the pressure sensor can maximize the pulse wave sensing performance by using a silicon nanowire piezoresistive element with high sensitivity.

도 9에 도시된 압력 센서는 압력 센서 어레이를 구성할 수 있다. 이 경우, 압력 센서 어레이는, 복수개의 압력 센서와 압력 전달층 및 감지막을 포함할 수 있다.The pressure sensor shown in FIG. 9 may constitute a pressure sensor array. In this case, the pressure sensor array may include a plurality of pressure sensors, a pressure transmitting layer, and a sensing film.

복수개의 압력 센서는 수평 방향 및/또는 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 배열될 수 있다.The plurality of pressure sensors may be arranged in at least one of a horizontal direction and/or a vertical direction.

이 경우, 복수개의 압력 센서 각각은 감지막에 인접하여 실리콘 나노와이어가 형성될 수 있다. 이 경우, 압력 전달층을 통해 외부로부터 진동이 감지막에 전달되면, 진동에 의해 실리콘 나노와이어의 저항이 변화될 수 있다.In this case, silicon nanowires may be formed adjacent to the sensing film in each of the plurality of pressure sensors. In this case, when vibration is transmitted to the sensing film from the outside through the pressure transmission layer, the resistance of the silicon nanowire may be changed by the vibration.

일 실시 예에 의하면, 복수개의 압력 센서 각각은 제1기판 상에 배치되고, 제1기판은 복수개의 압력 센서 각각에 대응하여 복수개의 영역으로 분리될 수 있다. 이 경우, 복수개의 영역은 각각은 소정 간격으로 이격될 수 있다.According to an embodiment, each of the plurality of pressure sensors may be disposed on a first substrate, and the first substrate may be divided into a plurality of regions corresponding to each of the plurality of pressure sensors. In this case, each of the plurality of regions may be spaced apart from each other by a predetermined interval.

압력 전달층은 복수개의 압력 센서 하부에 형성될 수 있다.The pressure transmission layer may be formed under the plurality of pressure sensors.

일 실시 예에 의하면, 압력 전달층은 복수개의 압력 센서 각각에 대응하여 분리될 수 있다.According to an embodiment, the pressure transmission layer may be separated corresponding to each of the plurality of pressure sensors.

감지막은 복수개의 압력 센서와 압력 전달층 사이에 형성될 수 있다.The sensing film may be formed between the plurality of pressure sensors and the pressure transmission layer.

압력 센서 어레이는 플립 칩 본딩에 의해 연결될 수 있다.The pressure sensor arrays can be connected by flip chip bonding.

이 경우, 복수개의 압력 센서 각각에는 센서 전극이 형성되고, 센서 전극은 압력 센서 어레이와 대응되는 PCB 기판의 도체 단자와 와이어 없이 플립 칩 본딩에 의해 연결될 수 있다.In this case, a sensor electrode is formed in each of the plurality of pressure sensors, and the sensor electrode may be connected to a conductor terminal of a PCB substrate corresponding to the pressure sensor array by flip-chip bonding without wires.

도 10은 도 9에 의해 제작된 실리콘 나노와이어 압력 센서를 이용하여 맥파를 감지하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a view for explaining a principle of sensing a pulse wave using the silicon nanowire pressure sensor manufactured in FIG. 9 .

실리콘 나노와이어 압력 센서의 하부에는 도 10에 도시된 바와 같이 압력 전달 물질이 형성되어 있다. 요골동맥에서의 혈액의 흐름에 의한 맥압에 의해 진동이 압력 전달 물질을 매개로 하여 압력 센서(1000)의 감지막(sensing membrane)에 전달된다. 전달된 진동은 감지막에 밀착되어 부착된 실리콘 나노와이어에 기계적인 응력(mechanical stress)을 발생시켜 저항의 변화를 가져오게 된다. 이 경우, 실리콘 나노와이어의 저항 변화를 전기신호로 변환함으로써 맥파를 감지할 수 있게 된다. A pressure transmitting material is formed under the silicon nanowire pressure sensor as shown in FIG. 10 . Vibration is transmitted to the sensing membrane of the pressure sensor 1000 through a pressure transmitting material due to the pulse pressure caused by the blood flow in the radial artery. The transmitted vibration generates a mechanical stress in the silicon nanowire closely attached to the sensing film, resulting in a change in resistance. In this case, the pulse wave can be detected by converting the resistance change of the silicon nanowire into an electrical signal.

도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 압력 센서 어레이의 패키징 과정을 도시한 도면이다.11A to 11F are diagrams illustrating a packaging process of a pressure sensor array according to another embodiment of the present invention.

도 11a는 실리콘 나노와이어 압력 센서 어레이 기판(1100)을 도시한다. 이로부터 소정 개수의 압력 센서를 포함하는 기판 영역이 다이싱된다.11A shows a silicon nanowire pressure sensor array substrate 1100 . From this the substrate area containing the predetermined number of pressure sensors is diced.

도 11b는 기판으로부터 다이싱 공정으로 분리된 실리콘 나노와이어 압력 센서 어레이(1100) 소자를 도시한다. 실리콘 나노와이어 압력 센서 어레이(1100) 소자가 준비되면, 플립 칩 본딩을 위해 상하를 뒤집는다. 이에 의해, 기판 영역은 수직 평면 상에서 위쪽에 위치하고, 압력 센서 영역은 아래쪽에 위치하게 된다.11B shows a silicon nanowire pressure sensor array 1100 device separated from a substrate by a dicing process. When the silicon nanowire pressure sensor array 1100 device is prepared, it is turned upside down for flip chip bonding. Thereby, the substrate area is located on the upper side on the vertical plane, and the pressure sensor area is located on the lower side.

도 11c 내지 도 11f는 도 11b에 의해 준비된 소자를 이용한 패키징 과정을 도시한다.11C to 11F show a packaging process using the device prepared in FIG. 11B.

도 11c는 실리콘 나노와이어 압력 센서와 PCB 기판을 본딩하는 단계이다. 11C is a step of bonding the silicon nanowire pressure sensor and the PCB substrate.

상단에 도시된 도면과 같이, 플립 칩 본딩을 위해 PCB 기판의 각 전극에 솔더(solder)를 형성시킨다. 이후, 실리콘 나노와이어 압력 센서 어레이(1100)와 PCB 기판을 정렬하고 열을 가함으로써, 하단에 도시된 도면과 같이 두 기판을 본딩한다.As shown in the figure at the top, solder is formed on each electrode of the PCB substrate for flip chip bonding. Thereafter, by aligning the silicon nanowire pressure sensor array 1100 and the PCB substrate and applying heat, the two substrates are bonded as shown in the figure at the bottom.

압력 센서 어레이(1100)의 최외곽에는. 센서 어레이와 PCB 기판의 결합력을 높일 수 있도록 별도의 더미 전극(Dummy electrodes)을 형성할 수 있다.In the outermost part of the pressure sensor array 1100. Separate dummy electrodes may be formed to increase the bonding force between the sensor array and the PCB substrate.

도 11d는 압력 전달 물질을 형성하는 과정이다. 11D is a process of forming a pressure transmitting material.

실리콘 나노와이어 압력 센서 어레이(1100)와 PCB 기판이 본딩되면, 도 11d에 도시된 바와 같이 센서 어레이의 뒷면에 압력 전달 물질을 형성한다.When the silicon nanowire pressure sensor array 1100 and the PCB substrate are bonded, a pressure transmitting material is formed on the back side of the sensor array as shown in FIG. 11D .

도 11e는 압력 전달 물질을 분리하는 과정이다. 맥파 측정 시 압력 센서 셀들 간의 간섭을 최소화하기 위하여, 도 11e에 도시된 바와 같이 다이싱 공정을 이용하여 압력 전달 물질을 분리한다. 11E is a process of separating the pressure transmitting material. In order to minimize interference between pressure sensor cells during pulse wave measurement, a pressure transmitting material is separated using a dicing process as shown in FIG. 11E .

도 11f는 보호 물질을 코팅하는 단계이다. 압력 센서 어레이의 표면 보호를 위하여, 보호 물질을 코팅할 수 있다. 이 경우, 보호 물질은 압력 전달 물질의 경도보다 낮은 것을 사용할 수 있다.11f is a step of coating a protective material. To protect the surface of the pressure sensor array, a protective material may be coated. In this case, the protective material may use a hardness lower than that of the pressure transmitting material.

이와 같이, 플립 칩 본딩을 사용하는 패키징 방법에 의하면, 복수개의 압력 센서를 동시에 PCB 기판에 본딩하는 것이 가능하다. 또한, 본딩 시 와이어를 사용하지 않음으로써, 와이어 본딩에 의한 패키징 방법의 단점을 극복할 수 있다.As described above, according to the packaging method using flip chip bonding, it is possible to simultaneously bond a plurality of pressure sensors to the PCB substrate. In addition, by not using a wire during bonding, it is possible to overcome the disadvantages of the packaging method by wire bonding.

한편, 전술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디 롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.Meanwhile, the above-described method can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable medium. In addition, the structure of data used in the above-described method may be recorded in a computer-readable medium through various means. It should be understood that a recording medium recording an executable computer program or code for performing various methods of the present invention does not include temporary objects such as carrier waves or signals. The computer-readable medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optically readable medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the embodiment has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains are not exemplified above within the range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment may be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

100, 1000: 압력 센서 105: 전극 패드
110: 와이어 120: PCB 전극
300, 400, 500, 600, 700, 1100: 압력 센서 어레이
100, 1000: pressure sensor 105: electrode pad
110: wire 120: PCB electrode
300, 400, 500, 600, 700, 1100: pressure sensor array

Claims (9)

맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이에 있어서,
수평 방향 및/또는 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 배열되는 복수개의 압력 센서;
상기 복수개의 압력 센서 하부에 형성되는 압력 전달층; 및
상기 복수개의 압력 센서와 상기 압력 전달층 사이에 형성되는 감지막을 포함하되,
상기 복수개의 압력 센서는, 제1기판 내부에 실리콘 나노와이어를 형성하고, 상기 제1기판과 제2기판을 본딩한 후 상기 제1기판을 소정 두께로 연마하며, 연마된 상기 제1기판 표면에 센서 전극을 형성한 후, 본딩된 상기 제2기판의 하부를 일정 깊이로 식각하여 일정 두께의 감지막을 형성함으로써 구성되고,
상기 복수개의 압력 센서 각각은, 상기 감지막에 인접한 내부에 실리콘 나노와이어가 형성되고, 상기 압력 전달층을 통해 외부로부터 진동이 상기 감지막에 전달되면, 상기 진동에 의해 상기 실리콘 나노와이어의 저항이 변화되며, 상기 실리콘 나노와이어의 저항 변화를 전기신호로 변화함으로써 맥파를 감지하고,
상기 실리콘 나노와이어는, 상기 제1기판을 수직 방향으로 이방성 식각하여 소정 형상으로 형성한 내부면에 습식 산화막 형성 공정을 하여 형성되되, 상기 제1기판이 수직 방향으로 건식 식각 공정을 통해 일정 깊이로 식각되고, 습식 식각 공정을 통해 상기 제1기판에 모래시계 형상이 형성된 후, 상기 습식 산화막 형성 공정을 통해 상기 실리콘 나노와이어가 형성되는, 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이.
A pressure sensor array for measuring pulse waves, comprising:
a plurality of pressure sensors arranged in at least one of a horizontal direction and/or a vertical direction;
a pressure transmission layer formed under the plurality of pressure sensors; and
A sensing film formed between the plurality of pressure sensors and the pressure transmission layer,
The plurality of pressure sensors form a silicon nanowire inside a first substrate, bond the first substrate and the second substrate, and then grind the first substrate to a predetermined thickness, and apply it to the polished surface of the first substrate. After forming the sensor electrode, the lower portion of the bonded second substrate is etched to a predetermined depth to form a sensing film of a predetermined thickness,
In each of the plurality of pressure sensors, a silicon nanowire is formed inside adjacent to the sensing film, and when vibration is transmitted to the sensing film from the outside through the pressure transmission layer, the resistance of the silicon nanowire is increased by the vibration changes, and detects a pulse wave by changing the resistance change of the silicon nanowire into an electrical signal,
The silicon nanowire is formed by performing a wet oxide film forming process on an inner surface formed in a predetermined shape by anisotropically etching the first substrate in a vertical direction, and the first substrate is vertically etched to a predetermined depth through a dry etching process. The pressure sensor array for measuring a pulse wave, wherein the silicon nanowires are formed through the etching process, an hourglass shape is formed on the first substrate through a wet etching process, and then the silicon nanowires are formed through the wet oxide film forming process.
제1항에 있어서,
상기 압력 전달층은,
상기 복수개의 압력 센서 각각에 대응하여 분리되는, 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이.
According to claim 1,
The pressure transmission layer,
A pressure sensor array for measuring a pulse wave, which is separated corresponding to each of the plurality of pressure sensors.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 압력 센서 각각은 상기 제1기판 상에 배치되고,
상기 제1기판은 상기 복수개의 압력 센서 각각에 대응하여 복수개의 영역으로 분리되고, 상기 복수개의 영역은 각각 소정 간격으로 이격되는, 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이.
According to claim 1,
Each of the plurality of pressure sensors is disposed on the first substrate,
The first substrate is divided into a plurality of regions corresponding to each of the plurality of pressure sensors, and the plurality of regions are spaced apart from each other by a predetermined interval.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 압력 센서 각각에는 센서 전극이 형성되고,
상기 센서 전극은 상기 압력 센서 어레이와 대응되는 상기 제2기판의 도체 단자와 플립 칩 본딩에 의해 연결되는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이.
According to claim 1,
A sensor electrode is formed in each of the plurality of pressure sensors,
The sensor electrode is a pressure sensor array for measuring a pulse wave connected to a conductor terminal of the second substrate corresponding to the pressure sensor array by flip-chip bonding.
맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이의 패키징 방법에 있어서,
제1기판 내부에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계;
상기 제1기판과 제2기판을 본딩한 후 상기 제1기판을 소정 두께로 연마하는 단계;
연마된 상기 제1기판 표면에 센서 전극을 형성하는 단계; 및
본딩된 상기 제2기판의 하부를 일정 깊이로 식각하여 일정 두께의 감지막을 형성함으로써, 복수개의 압력 센서를 구성하는 단계를 포함하되,
상기 실리콘 나노와이어는,
상기 제1기판을 수직 방향으로 이방성 식각하여 소정 형상으로 형성한 내부면에 습식 산화막 형성 공정을 하여 형성되되,
상기 제1기판이 수직 방향으로 건식 식각 공정을 통해 일정 깊이로 식각되고, 습식 식각 공정을 통해 상기 제1기판에 모래시계 형상이 형성된 후, 상기 습식 산화막 형성 공정을 통해 상기 실리콘 나노와이어가 형성되는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이의 패키징 방법.
A method for packaging a pressure sensor array for measuring pulse waves, the method comprising:
forming a silicon nanowire inside the first substrate;
grinding the first substrate to a predetermined thickness after bonding the first substrate and the second substrate;
forming a sensor electrode on the polished surface of the first substrate; and
and forming a sensing film of a predetermined thickness by etching the lower portion of the bonded second substrate to a predetermined depth, thereby configuring a plurality of pressure sensors;
The silicon nanowire,
It is formed by performing a wet oxide film forming process on the inner surface formed in a predetermined shape by anisotropically etching the first substrate in a vertical direction,
The first substrate is etched to a predetermined depth through a dry etching process in a vertical direction, an hourglass shape is formed on the first substrate through a wet etching process, and then the silicon nanowires are formed through the wet oxide film forming process A method of packaging a pressure sensor array for pulse wave measurement.
제5항에 있어서,
상기 제1기판에 대응하는 제3기판의 각 도체 단자에 솔더를 형성시키는 단계;
상기 센서 전극이 상기 각 도체 단자와 마주보도록 상기 제1기판과 상기 제3기판을 정렬한 후 열을 가함으로써 상기 제1기판과 상기 제3기판을 본딩하는 단계를 더 포함하는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이의 패키징 방법.
6. The method of claim 5,
forming solder on each conductor terminal of a third substrate corresponding to the first substrate;
After aligning the first substrate and the third substrate so that the sensor electrode faces each of the conductor terminals, bonding the first substrate and the third substrate by applying heat. A method of packaging a sensor array.
제6항에 있어서,
제1기판의 영역들 중 상기 복수개의 압력 센서가 형성된 영역과 반대쪽에 위치한 제2기판상의 영역에 압력 전달층을 형성하는 단계를 더 포함하는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이의 패키징 방법.
7. The method of claim 6,
The method of packaging a pressure sensor array for measuring a pulse wave further comprising: forming a pressure transmission layer in an area on the second substrate opposite to the area in which the plurality of pressure sensors are formed among the areas of the first substrate.
제7항에 있어서,
상기 압력 전달층을 상기 복수개의 압력 센서 각각에 대응하여 분리하는 단계를 더 포함하는 맥파 측정을 위한 압력 센서 어레이의 패키징 방법.
8. The method of claim 7,
The packaging method of a pressure sensor array for measuring a pulse wave further comprising separating the pressure transmission layer corresponding to each of the plurality of pressure sensors.
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