KR20000044816A - Infrared ray absorption bolometer for structural stabilization - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적외선 흡수 볼로메터에 관한 것으로서, 특히, 지지교각이 구조적으로 불안정하여 뒤틀림등이 일어나는 것을 방지하기 위하여 지지교각의 양쪽끝을 구동기판레벨에 고정시킴으로서 전체적인 구조적 안정성을 높인 적외선 흡수 볼로메터에 관한 것이다.The present invention relates to an infrared absorbing bolometer, and more particularly, to the infrared absorbing bolometer to increase the overall structural stability by fixing both ends of the support pier to the drive board level in order to prevent the support piercing structurally unstable. It is about.
적외선 영역의 방사빔의 크기에 따라 민감하게 변화하여 이를 외부신호로 검출하는 장치로서 적외선 검출기로는 포톤(Photon) 검출기와 볼로메터로 구분할 수 있다.It is a device that sensitively changes according to the size of the radiation beam in the infrared region and detects it as an external signal. An infrared detector may be classified into a photon detector and a bolometer.
포톤검출기는 방사빔이 입사되었을 때 검출기의 활동영역에서 전자와 상호작용하여 변하는 포톤의 개수를 검출한다. 이와같이 포톤검출기는 전자와 포톤의 상호작용을 기초로하기 때문에 높은 민감도와 볼로메터와 비교하여 빠른 반응속도를 얻을 수 있다. 그러나, 포톤검출기는 저온에서 작동하여야 하기 때문에 냉각장치가 필요로 하는 결점이 있다.The photon detector detects the number of photons that change by interacting with electrons in the active region of the detector when the radiation beam is incident. As such, the photon detector is based on the interaction between electrons and photons, and thus high sensitivity and fast reaction speed can be obtained compared with the bolometer. However, since the photon detector must operate at low temperatures, there is a drawback that the cooling device requires.
반면에, 볼로메터는 방사빔을 흡수하였을 때 활동영역의 온도변화에 따라 저항값이 변하는 원리를 기초로 한다. 볼로메터는 활동영역의 온도변화에 따라 비례적으로 저항이 바뀌는 재료(소위 볼로메터 요소)의 특성을 이용하여 외부신호를 만든다. 이와 같은 볼로메터 요소로서 금속과 반도체 재료를 이용하여 만들어진다. 금속에서, 온도가 올라갈수록 저항값이 높아지는 전형적인 저항값의 변화는 근본적으로 전자의 유동성의 변화에 기인하는 것이다. 반도체 재료 볼로메터 요소는 온도변화에 따라 민감하게 저항이 변화하는 특성을 가지고 있으나, 박막형 제조가 어려운 것이 큰 것이 문제점으로 남아있다.On the other hand, the bolometer is based on the principle that the resistance value changes as the temperature of the active region changes when the radiation beam is absorbed. The bolometer creates an external signal using the properties of the material (the so-called bolometer element) whose resistance changes proportionally with the temperature change in the active area. Such bolometer elements are made using metal and semiconductor materials. In metals, the typical change in resistance, the higher the temperature, is due to the change in electron flow. The semiconductor material bolometer element has a characteristic that the resistance changes sensitively with temperature changes, but it remains a problem that it is difficult to manufacture a thin film type.
도 1와 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 적외선 흡수 볼로메터(100)의 구성은 구동기판레벨(110), 지지레벨(120), 흡수레벨(130) 및 한쌍의 포스트(140)로 구성된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the conventional infrared absorption bolometer 100 includes a driving substrate level 110, a support level 120, an absorption level 130, and a pair of posts 140. do.
상기 구동기판레벨(110)은 집적회로(도시되지 않음)가 형성되어 있는 기판(112)과 한쌍의 접속단자(114), 그리고 보호층(116)을 포함한다. 금속으로 만들어진 상기 각각의 접속단자(114)는 기판(112)의 상부에 형성되어 있고 기판의 집적회로에 전기적으로 접속되어 적외선 방사에너지 흡수작용에 의한 적외선 흡수 볼로메터(100)에 발생하는 저항변화를 집적회로에 전달한다. 상기 보호층(116)은 잔류응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 질화막으로 만들어져 있으면서 기판(112)을 덮고 있도록 형성되어 공정중에 기판(112)에 손상이 가지않도록 한다.The driving substrate level 110 includes a substrate 112 on which an integrated circuit (not shown) is formed, a pair of connection terminals 114, and a protective layer 116. Each of the connection terminals 114 made of metal is formed on the substrate 112 and is electrically connected to the integrated circuit of the substrate to change resistance generated in the infrared absorption bolometer 100 by infrared radiation absorption. To the integrated circuit. The protective layer 116 is formed to cover the substrate 112 while being made of a material having excellent insulation and insulating property, that is, a silicon nitride film, so that the substrate 112 is not damaged during the process.
상기 지지레벨(120)에는 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화산화물(SiOxNy)로 만들어진 한쌍의 지지교각(122)과, 상기 지지교각(122)의 상부에는 티탄늄(Ti) 같은 금속으로 만들어진 전도선(124)이 형성되어 있다. 상기 각각의 지지교각(122)은 상기 구동기판레벨(110)에 부착되어 있는 앵커부분(121)과 상기 구동기판레벨(110)으로부터 공간이격되어 있는 부상된 부분(123)을 포함한다. 상기 앵커부분(121)에는 비어홀(126)이 형성되어 있어서 이를 통하여 전도선(124)의 한끝이 접속단자(114)에 전기적으로 연결되어 있고, 상기 부상된 부분(123)은 'ㄱ'자 형태로 굽어있는 형상을 하고 있다.The support level 120 includes a pair of support piers 122 made of silicon oxide (SiOx) or silicon nitride oxides (SiOxNy), and a conductive wire made of a metal such as titanium (Ti) on the support piers 122. 124 is formed. Each of the support piers 122 includes an anchor portion 121 attached to the driving substrate level 110 and an injured portion 123 spaced apart from the driving substrate level 110. A via hole 126 is formed in the anchor portion 121 so that one end of the conductive line 124 is electrically connected to the connection terminal 114, and the injured portion 123 is shaped like a '. It has a curved shape.
상기 각각의 포스트(140)는 상기 지지교각(132)의 부상된 부분(133)의 상부에 위치하면서, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 같은 절연물질로 만들어진 전관절연부(142)와 상기 전관절연부(142)에 의해서 둘러쌓여져 있고 티탄늄(Ti) 같은 금속으로 만들어진 전관(144)를 포함한다. 상기 전관(144)의 하부끝은 상기 지지레벨(120)의 전도선(124)에 전기적으로 연결되어 있다.Each of the posts 140 is positioned above the floating portion 133 of the support piers 132, and the electric field insulator 142 made of an insulating material such as silicon oxide (SiOx) or silicon nitride oxide (SiOxNy) is formed. And an electric tube 144 surrounded by the electric tube insulator 142 and made of a metal such as titanium (Ti). The lower end of the front tube 144 is electrically connected to the conductive line 124 of the support level 120.
상기 흡수레벨(130)은 잔류응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화산화물(SiOxNy)로 만들어진 흡수대(132) 및 상기 흡수대(132)에 의해 둘러쌓여진 볼로메터요소(134), 상기 흡수대(132)의 상부에 형성된 적외선 흡수코팅(136) 등을 포함한다. 상기 흡수대(132)의 중앙부분은 상기 포스트(140)의 상부면에 부착되어 고정되어 있고, 상기 볼로메터 요소(134)는 온도변화에 따른 저항의 변화가 크고 잡음지수가 적인 티탄늄 같은 금속으로 만들어져 있다. 여기에서, 상기 볼로메터 요소(134)의 양끝은 상기 전관(144)의 상부 끝에 전기적으로 연결되어 있음으로서, 상기 볼로메터 요소(134)는 상기 포스트(140)의 전관(144), 상기 지지레벨(120)의 전도선(124) 및 상기 구동기판레벨(110)의 접속단자(114)를 통하여 집적회로에 전기적으로 연결되어 있다.The absorption level 130 is an absorption band 132 made of silicon oxide (SiOx) or silicon nitride oxide (SiOxNy), and a bolometer element enclosed by the absorption band 132. 134), an infrared absorption coating 136 formed on the absorption band 132, and the like. The central portion of the absorption band 132 is fixed to the upper surface of the post 140, the bolometer element 134 is a metal, such as titanium, which has a large noise change and a noise figure with a temperature change It is made. Here, both ends of the bollometer element 134 are electrically connected to the upper end of the front tube 144, so that the bollometer element 134 is the front tube 144 of the post 140, the support level It is electrically connected to the integrated circuit through the conductive line 124 of 120 and the connection terminal 114 of the driving substrate level 110.
상기 적외선 흡수 볼로메터(100)은 상기 흡수레벨(130)에 적외선 에너지가 흡수되었을 때, 볼로메터 요소(134)의 저항값이 바뀌고, 바뀐 저항값에 의하여 전압, 또는 전류의 크기가 변화한다. 이와같이, 변화된 전류나 전압은 집적회로에 입력시켜 증폭되어 출력되고, 증폭된 전류나 전압은 검출회로(도시되지 않음)에 의해 읽혀져 적외선 센싱이 된다.When the infrared energy is absorbed by the absorption level 130, the infrared absorption bolometer 100 changes the resistance value of the bolometer element 134, and the magnitude of the voltage or current changes according to the changed resistance value. In this way, the changed current or voltage is inputted to the integrated circuit, amplified and output, and the amplified current or voltage is read by a detection circuit (not shown) to be infrared sensing.
상기의 볼로메터(100)에 있어서 결정적인 하나의 결점은 지지교각(122)의 구조적 불안정성에 있다. 상기 볼로메터(100)에서 지지교각(122)의 한쪽 끝부분은 앵커부분(121)으로서 구동기판레벨(110)에 고정되어 있지만 다른 한쪽 끝부분은 부상된 부분(123)으로서 'ㄱ'자 형태로 꺾여 있으면서 상부의 흡수레벨(130)을 지지하고 있음으로 인하여, 상부의 흡수레벨(130)에 의한 하중과 지지교각(122)의 내부에 발생하는 응력에 의하여 상기 부상된 부분(123)에 도 3에 도시된 바와 같이 뒤틀림(distortion)이 발생하고, 또한 각각의 지지교각(122) 사이에 균형까지 무너진다. 따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있도록 적외선 흡수 볼로메터의 구조적인 안정화를 꾀할 수 있는 노력이 요구된다.One decisive deficiency in the above bolometer 100 lies in the structural instability of the support piers 122. One end of the support pier 122 in the bolometer 100 is fixed to the driving board level 110 as an anchor portion 121, but the other end is a 'b' shape as the injured portion 123 Due to the support of the upper absorption level 130 while being bent to the upper part, the load caused by the absorption level 130 of the upper portion and the stress generated in the interior of the support piers 122 are applied to the injured portion 123. Distortion occurs as shown in FIG. 3, and also collapses to balance between each support piers 122. Therefore, an effort to structurally stabilize the infrared absorption bolometer is required to solve this problem.
본 발명의 목적은 적외선 흡수 볼로메터를 제공하는 것으로서, 상기 적외선 흡수 볼로메터는 구조적으로 불안정하여 지지교각에 뒤틀림 등이 일어나는 것을 방지하기 위하여 지지교각의 양쪽끝을 구동기판레벨에 고정시킴으로서 전체적인 구조적 안정성을 높일 수 있다.An object of the present invention is to provide an infrared absorbing bolometer, the infrared absorbing bolometer is structurally unstable, by fixing both ends of the support pier to the drive board level to prevent distortion of the support piers, etc. overall structural stability Can increase.
본 발명의 목적에 일치하여 형성된 적외선 흡수 볼로메터의 구성은: 기판과 기판 위에 형성된 한쌍의 접속단자, 기판을 덮는 보호층등을 갖는 구동기판레벨과; 양끝이 구동기판레벨에 고정되어 있고 가운데 부분이 구동기판레벨로부터 공간이역되어 있는 하나의 지지교각과 상기 지지교각의 상부에 형성된 한쌍의 전도선을 포함하는 지지레벨과; 전관절연부에 둘러쌓여 있는 전관을 포함하고 상기 지지레벨과 흡수레벨을 연결하는 한쌍의 포스트와; 상기 포스트로부터 중앙부분이 고정되어 있는 흡수대와 흡수대에 의해 둘러쌓여 있으면서 최적의 길이를 갖는 볼로메터 요소 등을 포함하는 흡수레벨 등으로 구성되어 있으면서, 상기 흡수레벨의 볼로메터 요소는 상기 전관, 전도선을 통하여 상기 구동기판레벨의 접속단자에 전기적으로 연결되어 있다.An infrared absorption bolometer formed in accordance with the object of the present invention comprises: a driving substrate level having a substrate and a pair of connecting terminals formed on the substrate, a protective layer covering the substrate, and the like; A support level including a support pier in which both ends are fixed to the drive substrate level, and a center portion of which is space reversed from the drive substrate level, and a pair of conductive lines formed on the support pier; A pair of posts including an electric tube surrounded by an electric insulation part and connecting the support level and the absorption level; The absorber level is composed of an absorbent band having a center portion fixed to the post and an absorbent level including a bolometer element having an optimum length and the like, and the bolometer element of the absorbent level is formed in the electric field and the conducting wire. It is electrically connected to the connection terminal of the driving substrate level through.
도 1은 종래의 적외선 흡수 볼로메터를 설명하는 사시도,1 is a perspective view illustrating a conventional infrared absorption bolometer,
도 2는 도 1에 나타난 적외선 흡수 볼로메터의 A-A선을 따라 자른 단면도,2 is a cross-sectional view taken along line A-A of the infrared absorption bolometer shown in FIG.
도 3은 도 1에 나타난 적외선 흡수 볼로메터의 지지교각이 뒤틀어진 한 예를 도시한 사시도,3 is a perspective view illustrating an example in which a support piercing of the infrared absorption bolometer shown in FIG. 1 is distorted;
도 4는 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터를 설명하는 사시도4 is a perspective view illustrating an infrared absorption bolometer according to the present invention.
도 5는 도 4에 나타난 적외선 흡수 볼로메터의 B-B선을 따라 자른 단면도.5 is a cross-sectional view taken along line B-B of the infrared absorption bolometer shown in FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
210 : 구동기판레벨 212 : 기판 214 : 접속단자210: driving substrate level 212: substrate 214: connection terminal
216 : 보호층 220 : 지지레벨 222 : 지지교각216: protective layer 220: support level 222: support piers
224 : 비아홀 226 : 전도선 230 : 흡수레벨224: via hole 226: conductive line 230: absorption level
232 : 흡수대 234 : 볼로메터 요소 236 : 흡수코팅232: absorption band 234: bolometer element 236: absorption coating
240 : 포스트 242 : 전관절연부 244 : 전관240: Post 242: Tube insulation 244: Tube
도 4는 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터(200)를 설명하는 사시도를 공급하고 제 5도는 도 4에 도시된 적외선 흡수 볼로메토(200)을 B - B선을 따라 자른 단면도를 공급한다. 도 4와 도 4에 나타난 동일한 참조번호는 동일한 부분을 나타낸다.4 is a perspective view illustrating an infrared absorption bolometer 200 according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B of the infrared absorption bolome 200 shown in FIG. The same reference numerals shown in FIGS. 4 and 4 denote the same parts.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터(200)의 구성은 구동기판레벨(210), 지지레벨(220), 흡수레벨(230), 한쌍의 포스트로 구성된다.As shown in Figure 4 and 5, the configuration of the infrared absorption bolometer 200 according to the present invention is composed of a driving substrate level 210, support level 220, absorption level 230, a pair of posts .
상기 구동기판레벨(210)은 집적회로(도시되지 않음)가 형성되어 있는 기판(212)과 한쌍의 접속단자(214), 그리고 보호층(216)을 포함한다. 금속으로 만들어진 상기 각각의 접속단자(214)는 기판(212)의 상부에 형성되어 있고 기판의 집적회로에 전기적으로 접속되어 적외선 방사에너지 흡수작용에 의한 적외선 흡수 볼로메터(200)에 발생하는 저항변화를 집적회로에 전달한다. 상기 보호층(216)은 잔류응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 질화막으로 만들어져 있으면서 기판(212)을 덮고 있도록 형성되어 공정중에 기판(212)에 손상이 가지않도록 한다.The driving substrate level 210 includes a substrate 212 on which an integrated circuit (not shown) is formed, a pair of connection terminals 214, and a protective layer 216. Each of the connection terminals 214 made of metal is formed on the substrate 212 and is electrically connected to the integrated circuit of the substrate to change the resistance generated in the infrared absorption bolometer 200 by infrared radiation energy absorption. To the integrated circuit. The protective layer 216 is formed to cover the substrate 212 while being made of a material having excellent residual stress and excellent insulation, that is, a silicon nitride film, so that the substrate 212 is not damaged during the process.
상기 지지레벨(220)에는 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화산화물(SiOxNy)로 만들어진 하나의 지지교각(222)과, 상기 지지교각(222)의 상부에는 티탄늄(Ti) 같은 금속으로 만들어진 한쌍의 전도선(224)이 형성되어 있다. 상기 각각의 지지교각(222)은 양끝부분이 상기 구동기판레벨(210)에 고정되어 있는 한쌍의 앵커부분(221)과 가운데부분이 상기 구동기판레벨(210)으로부터 공간이격되어 있는 부상된 부분(223)을 포함한다. 상기 각각의 전도선은 앵커부분(221)에 형성된 비어홀(226)을 통하여 한끝이 접속단자(214)에 전기적으로 연결되어 있고, 다른 한끝은 상기 부상된 부분(223)에서 다른 전도선(224)과 전기적으로 끊어져 있다.The support level 220 includes one support bridge 222 made of silicon oxide (SiOx) or silicon nitride oxide (SiOxNy), and a pair of metals such as titanium (Ti) formed on the support bridge 222. Conducting line 224 is formed. Each of the supporting piers 222 includes a pair of anchor portions 221 having both ends fixed to the driving substrate level 210 and a floating portion having a center portion spaced apart from the driving substrate level 210. 223). Each conductive line has one end electrically connected to the connecting terminal 214 through a via hole 226 formed in the anchor portion 221, the other end is connected to the other conductive line 224 in the floating portion 223 And electrically disconnected.
상기 각각의 포스트(240)는 상기 지지교각(232)의 부상된 부분(233)의 상부에 위치하면서, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화산화물(SiOxNy) 같은 절연물질로 만들어진 전관절연부(242)와 상기 전관절연부(242)에 의해서 둘러쌓여져 있고 티탄늄(Ti) 같은 금속으로 만들어진 전관(244)를 포함한다. 상기 각각의 전관(244)의 하부끝은 상기 지지레벨(220)의 대응하는 전도선(224)에 전기적으로 연결되어 있다.Each of the posts 240 is positioned above the floating portion 233 of the support piers 232 and is formed of an insulation material 242 made of an insulating material such as silicon oxide (SiOx) or silicon nitride oxide (SiOxNy). And an electric field 244 surrounded by the electric field insulator 242 and made of a metal such as titanium (Ti). The lower end of each front tube 244 is electrically connected to a corresponding conductive line 224 of the support level 220.
상기 흡수레벨(230)은 잔류응력이 보상되고 절연성이 우수한 재료 즉, 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화산화물(SiOxNy)로 만들어진 흡수대(232) 및 상기 흡수대(232)에 의해 둘러쌓여진 볼로메터요소(234), 상기 흡수대(232)의 상부에 형성된 적외선 흡수코팅(236) 등을 포함한다. 상기 흡수대(232)의 중앙부분은 상기 포스트(240)의 상부면에 부착되어 고정되어 있고, 상기 볼로메터 요소(234)는 온도변화에 따른 저항의 변화가 크고 잡음지수가 적인 티탄늄 같은 금속으로 만들어져 있다. 여기에서, 상기 볼로메터 요소(234)의 양끝은 상기 전관(244)의 상부 끝에 전기적으로 연결되어 있음으로서, 상기 볼로메터 요소(234)는 상기 포스트(240)의 전관(244), 상기 지지레벨(220)의 전도선(224) 및 상기 구동기판레벨(210)의 접속단자(214)를 통하여 집적회로에 전기적으로 연결되어 있다.The absorption level 230 is an absorption band 232 made of silicon oxide (SiOx) or silicon nitride oxide (SiOxNy) and a bolometer element surrounded by the absorption band 232. 234, an infrared absorption coating 236, etc. formed on the absorption band 232. The central portion of the absorption band 232 is fixed to the upper surface of the post 240, the bolometer element 234 is a metal, such as titanium, which has a large noise change and a noise figure with a temperature change It is made. Here, both ends of the bollometer element 234 are electrically connected to the upper end of the front tube 244, so that the ballot element 234 is the front tube 244 of the post 240, the support level It is electrically connected to the integrated circuit through the conductive line 224 of 220 and the connection terminal 214 of the driving substrate level 210.
본 발명에 따른 적외선 흡수 볼로메터(200)에서, 흡수레벨(230)에 방사되는 적외선 에너지가 흡수되었을 때, 볼로메터 요소(285)의 저항값이 바뀌고, 바뀐 저항값에 의하여 전압, 또는 전류가 변화한다. 변화된 전류나 전압은 집적회로에 입력시켜 증폭되어 출력되고, 증폭된 전류나 전압은 검출회로(도시되지 않음)에 의해 읽혀져 적외선 센싱이 된다.In the infrared absorption bolometer 200 according to the present invention, when infrared energy radiated at the absorption level 230 is absorbed, the resistance value of the bolometer element 285 is changed, and the voltage or current is changed by the changed resistance value. Change. The changed current or voltage is input to the integrated circuit, amplified and output, and the amplified current or voltage is read by a detection circuit (not shown) to be infrared sensing.
본 발명의 적외선 흡수 볼로메터(200)은 상기 지지교각(222)의 양끝부분이 구동기판레벨(210)에 고정되어 있는 앵커부분(211)과 가운데부분이 구동기판레벨(210)과 공간이격되어 있는 부상된 부분(223) 등을 포함하여 형성됨으로서 상기 지지교각(222) 뿐만아니라 적외선 흡수 볼로메터(200)의 전체적 구조적 안정성을 높일 수 있다.In the infrared absorption bolometer 200 of the present invention, both ends of the support piers 222 are anchored to the driving substrate level 210 and the center portion is spaced apart from the driving substrate level 210. Including the injured portion 223 and the like can increase the overall structural stability of the infrared absorbing bolometer 200 as well as the support piers 222.
상술한 바와 같이 본 발명은 바람직한 예를 중심으로 설명 및 도시되었으나, 본 기술 분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양하게 변형 실시 할 수 있음을 알 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described and illustrated with reference to a preferred example, but it will be understood by those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980061316A KR20000044816A (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Infrared ray absorption bolometer for structural stabilization |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019980061316A KR20000044816A (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Infrared ray absorption bolometer for structural stabilization |
Publications (1)
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| KR20000044816A true KR20000044816A (en) | 2000-07-15 |
Family
ID=19568071
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019980061316A KR20000044816A (en) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Infrared ray absorption bolometer for structural stabilization |
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|---|---|
| KR (1) | KR20000044816A (en) |
-
1998
- 1998-12-30 KR KR1019980061316A patent/KR20000044816A/en not_active Application Discontinuation
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