KR20020041540A - 볼로미터형 적외선 센서 - Google Patents

볼로미터형 적외선 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20020041540A
KR20020041540A KR1020000071184A KR20000071184A KR20020041540A KR 20020041540 A KR20020041540 A KR 20020041540A KR 1020000071184 A KR1020000071184 A KR 1020000071184A KR 20000071184 A KR20000071184 A KR 20000071184A KR 20020041540 A KR20020041540 A KR 20020041540A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bolometer
infrared sensor
substrate
sensor
type infrared
Prior art date
Application number
KR1020000071184A
Other languages
English (en)
Inventor
전민석
강희만
이해욱
정용근
Original Assignee
이 해 욱
주식회사 메타텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이 해 욱, 주식회사 메타텍 filed Critical 이 해 욱
Priority to KR1020000071184A priority Critical patent/KR20020041540A/ko
Publication of KR20020041540A publication Critical patent/KR20020041540A/ko

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/09Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/08Optical arrangements
    • G01J5/0853Optical arrangements having infrared absorbers other than the usual absorber layers deposited on infrared detectors like bolometers, wherein the heat propagation between the absorber and the detecting element occurs within a solid

Abstract

본 발명은 서미스터 소자(20)를 이용한 열 고립 구조의 볼로미터형 적외선 센서에 관한 것으로 스피넬 구조의 금속 산화물로 이루어진 초박형 서미스터 소자(20)를 테이프 캐스팅법으로 제조하고 상기 서미스터 소자(20)를 안치고정하기 위한 소자 장착홈(42), 중공부(41) 및 열차단부(45)가 형성되어 있는 열절연 기판(40)을 이용하여 용이하게 열 고립 구조를 이루고 상기 기판(40) 전면 및 후면에 서미스터 소자(20)를 안치고정하여 자체적으로 온도 보상이 되도록 하는 특징이 있다.
따라서, 센서의 감도가 증가되며 생산성 향상과 제조 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Description

볼로미터형 적외선 센서{Bolometric Infrared Sensor}
본 발명은 서미스터 소자를 이용한 열 고립 구조의 볼로미터형 적외선 센서에 관한 것으로서, 특히 적외선 검출에 사용되며 테이프 캐스팅법으로부터 제조된 초박형 서미스터 소자를 전면 및 후면에 소자 장착홈과 중공부가 형성되어 있는 열 절연 기판에 안치고정하여 용이하게 열 고립 구조를 형성하고 자체적 온도 보상을 이루므로서 센서의 감도를 높이며 생산성 향상과 제조 단가를 낮출 수 있도록 된 볼로미터형 적외선 센서에 관한 것이다.
적외선 센서는 비접촉식 온도 측정, 인체 감지형 전자 기기 제어 및 가스 감지등 다양한 민생 및 산업 분야에서 널리 이용되고 있다.
물체로부터 방사되는 적외선을 검출하는 적외선 센서에는 양자형과 열형이 있다.
양자형 적외선 센서는 광자의 흡수에 따라 전자-정공쌍을 생성시키는 포토다이오드나 포토캐패시터 등이 있으며 이러한 적외선 센서에는 밴드갭이 약 0.1∼0.2eV인 화합물 반도체가 이용되고 있다. 그러나, 복잡한 구조로 인해 제조가 매우 어려우며 또한 그 제조 단가가 매우 높다. 더우기, 적정한 적외선 검출 감도를 얻기 위해 액체 질소 온도 이하에서 동작시켜야 하므로 부가적인 냉각 장치가 필요하다.
열형 적외선 센서는 적외선 검출 소자가 적외선을 받아 온도가 상승할 때 발생되는 물리적 현상을 이용한 것으로서 양자형 적외선 센서에 비해 절대적인 적외선 검출 감도는 현저히 떨어지나 냉각 장치가 필요없고 또한 구조가 간단하여 매우 저렴하게 제조할 수 있으므로 실용적인 용도로 폭넓게 사용되고 있다.
초고감도가 필요하지 않는 응용 분야에서는 열형 적외선 센서가 적절히 이용될 수 있으며 적외선 입사에 의한 온도 변화시 발생되는 물리적 현상으로 분류하면초전형 적외선 센서, 써모파일 및 볼로미터가 있다.
초전형 적외선 센서는 온도 변화시 초전체 표면에 발생되는 전하로 적외선을 검출하여 감도면에서 매우 우수하나 강유전 박막 자체의 결함 혹은 계면 결함으로 고집적 어레이 제조시 많은 문제점을 가지고 있으며 또한 입사되는 적외선에 연속적 응답을 할 수 없다는 단점이 있다.
이와 달리, 써모파일 및 볼로미터는 입사되는 적외선에 연속적으로 응답할 수 있다. 일예로, 써모파일 혹은 볼로미터를 장착한 센서등은 사람이 감지되는 동안 지속적으로 켜지게 되나 초전형 적외선 센서는 입사되는 적외선을 주기적으로 단속해 주는 부가 장치가 없는 경우 초전체 성질에 기인하여 일정 시간후 센서등이 바로 꺼지게 된다.
써모파일은 적외선 입사시 다른 두 종류의 물질의 접합점(junction)과 다른 한쪽 사이에 발생하는 온도 차이에 의해 기전력이 발생하는 제백효과(Seebeck effect)를 이용하여 적외선을 검출하는 센서를 말한다.
온도 변화에 따라 재료의 저항이 바뀌는 성질을 가지고 있는 서미스터를 이용하는 볼로미터형 적외선 센서가 주목을 받고 있으며 이러한 재료로 비정질 실리콘, 산화 바나듐 및 스피넬 구조 산화물이 주로 이용되고 있다. 볼로미터형 적외선 센서용 재료에서 요구되는 중요한 특성으로서는 서미스터 소자의 저항 온도 계수(TCR, Temperature Coefficient of Resistance)와 저항이 있다.
비정질 실리콘은 실리콘 박막 공정에 비교적 잘 부합될 수 있으나 저항이 낮아 배선 저항과의 차이가 커서 문제점을 발생시킬 수 있으며 저항 온도 계수가 낮은 단점이 있다. 산화 바나듐과 스피넬 구조 산화물은 조성에 의해 저항을 비교적 쉽게 조정할 수 있으므로 배선 저항과의 차이에서 발생하는 문제점을 피할 수 있다. 적외선 센서 감도를 반영하는 저항 온도 계수는 산화 바나듐 계열의 재료가 일반적으로 2%/K이나 스피넬 구조 산화물은 4%/K로서 더 우수하다.
이러한 볼로미터형 적외선 센서는 응답성 향상 및 소형화의 추세로 박막화되고 있으며 박막 공정에서는 상기와 같이 저항 온도 계수가 매우 큰 스피넬 구조의 다성분 금속 산화물 계통 서미스터 소자의 적용이 어렵다. 즉, 실리콘 반도체 공정을 이용할 때 금속 산화물 박막 증착에 있어 결함 형성으로 인하여 벌크(bulk) 상태에 비하여 그 특성 저하가 매우 크며 재현성 구현이 어려워 생산성이 떨어지는 단점이 있다.
적외선 센서의 효율, 즉 감도를 최대로 하기 위해서 센서 소자를 열적으로 고립시켜야 한다. 이로서 적외선을 인가받은 적외선 검출부에서 발생한 열을 가능한 외부로 유출되지 않도록 하면 적외선 검출부의 온도 변화가 커지고 검출 신호가 강해지게 된다. 이를 위해, 박막 공정에서는 습식이나 건식 에칭으로 센서 소자 하부에 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막과 같은 열절연막 외 나머지 부분을 제거하여 공간을 형성하므로서 이루어진다. 따라서, 적외선 검출부에서 발생된 열의 전달이 열절연막만으로 행해지기 때문에 센서 감도를 향상시킬 수 있다.
적외선 센서 소자 아래에 공간을 형성시키는 일반적인 방법으로 실리콘 습식 에칭이 있는데 이 때 불산 혹은 수산화칼륨 용액 등을 사용한다. 이 경우 실리콘 뒷면으로부터 에칭시 일정한 각도가 생겨 고집적화에 문제를 발생시키며 실리콘 웨이퍼가 두꺼워 공정시간이 매우 길다는 단점이 있다.
따라서, 최근에는 반응성 이온 에칭(RIE, Reactive Ion Etching)의 건식 에칭을 주로 이용하고 있다. 건식 에칭을 사용하면 수직 방향으로 에칭할 수 있으므로 위에서 언급한 문제점을 어느 정도 해결할 수 있다. 도1은 종래의 건식 에칭을 이용하여 열 고립 구조를 형성한 센서 소자의 단면도이다. 절연층(12) 상에 형성되어 있는 적외선 검출부(10)는 실리콘 기판(13)을 건식 에칭하여 공간부(14)를 형성시키므로서 열적으로 고립되어 전극(11)으로부터 얻어지는 출력 신호, 즉 센서의 감도가 향상되게 된다.
그러나, 건식 에칭 공정을 이용하여 센서 소자를 열적으로 고립시킬 경우 플라즈마에 의한 적외선 검출부(10)의 손상을 가져올 수 있으며 제조 시간 및 단가가 상승하게 되는 단점이 있게 된다.
또한, 종래의 박막 공정에서는 박막화에 따르는 적외선 검출부(10)의 특성 저하가 매우 크므로 적외선 검출부는 온도 변화에 따라 저항이 변하는 막 이외에도 적외선 흡수층, 보호층 등의 부수적인 막을 증착시켜야 하므로 제조 공정수가 증가한다.
따라서, 본 발명에서는 언급한 문제점을 해결하기 위하여 스피넬 구조 금속 산화물 서미스터 소자의 고유 성질을 최대한 유지하도록 한 볼로미터형 적외선 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 에칭 공정을 사용하지 않고 열 고립 구조 및 자체적 온도 보상 구조를 형성한 볼로미터형 적외선 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 건식 에칭을 이용하여 열 고립 구조를 형성한 센서 소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명 볼로미터형 적외선 센서에 사용되는 센서 소자의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명 볼로미터형 적외선 센서에 사용되는 센서 소자를 제작하기 위한 그린 시트의 절단 방법을 모식적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명 볼로미터형 적외선 센서에 사용되는 기판의 평면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명 볼로미터형 적외선 센서에 사용되는 센서 소자가 안치고정된 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명 볼로미터형 적외선 센서 패키징을 도시한 것이다.
〈도면에서 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
20 : 서미스터 소자 40 : 기판
41 : 중공부 42 : 소자 장착홈
45 : 열차단부 60 : 베이스
62 : 캡
본 발명에 따른 볼로미터형 적외선 센서의 특징은 테이프 캐스팅법을 이용하여 Mn, Ni, Co의 주요 성분을 가지는 스피넬 구조의 초박형 금속 산화물 서미스터 소자(20)를 제조하는데 있다.
본 발명의 다른 특징은 상기와 같이 형성된 서미스터 소자(20)를 소자 장착홈(42), 중공부(41) 및 열차단부(45)가 형성되어 있는 열절연 기판(40)에 안치고정하므로서 열 고립 구조를 이루는데 있다.
본 발명의 다른 특징은 상기 열절연 기판(40)의 전면 및 후면에 서미스터 소자(20)를 위한 소자 장착홈(42)과 중공부(41)를 형성하여 두 개의 센서 소자를 안치고정함으로서 자체적으로 온도 보상이 되는 구조를 형성하는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명 볼로미터형 적외선 센서의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명 볼로미터형 적외선 센서에 사용되는 센서 소자의 구조를 나타내는 평면도 및 단면도로서 서미스터 소자(20)의 한 면에 신호를 인가 받는 소자전극(21)이 일정한 폭을 가지고 양쪽 모서리에 형성되어 있다. 이하 소자 전극(21)을 포함한 서미스터 소자(20)를 센서 소자라 칭한다.
상기의 적외선 센서 소자의 제조에 관한 제조 방법을 상세히 설명하면 아래와 같다. 적외선 검출에 사용되는 초박형 금속 산화물 서미스터를 제조하기 위해 Mn3O4, NiO, Co3O4의 원료 분말을 스피넬 구조를 이루도록 하는 조성에 따라 적절히 칭량한 후 일정량의 용매와 혼합하여 볼밀(Ball Mill)을 이용해 24시간 동안 충분히 혼합한다. 혼합이 완료된 슬러리(Slurry)를 건조시켜 용매를 제거한 후 900℃에서 3시간 동안 하소한 다음 하소 완료된 분말에 용매를 첨가하여 볼밀로 48시간 분쇄하여 적당한 입도를 가지도록 미분쇄한다. 분쇄가 완료된 슬러리를 건조시켜 용매를 제거하여 테이프 캐스팅에 적합한 분말을 제조한다.
상기와 같이 제조된 분말(약 60wt%)에 결합제(약 5wt%), 가소제(약 4.3wt%), 용매(약 30wt%) 및 분산제(약 0.7wt%)를 혼합하여 테이프 캐스팅에 필요한 슬러리를 제조한다.
상기와 같이 제조된 슬러리를 테이프 캐스팅법을 통하여 도3에 나타낸 10㎛∼12㎛ 두께의 그린 시트(Green Sheet, 30)를 제조하여 적절한 크기(5cm×5cm)로 절단한 후 그린 시트의 한 면에 신호를 인가 받는 소자 전극(21)을 형성하기 위하여 전도성 페이스트를 스크린 프린팅(Screen Printing)을 이용하여 일정 폭의 소자 전극(21)이 서로 평행하도록 일정 간격으로 형성시킨다. 전도성 페이스트의 폭과 간격은 서미스터 소자(20)의 저항 조절 및 패키지(Package)의 크기 등 필요에 따라다양하게 형성할 수 있다.
상기와 같이 전도성 페이스트가 프린팅된 그린 시트를 도3에 표시한 점선을 따라 절단한다. 도2에 표시한 것과 같은 모양을 가지는 절단된 개별 서미스터 소자(20) 내부에 함유되어 있는 결합제 및 가소제 등의 유기물의 탈지를 위해 600℃의 온도에서 3시간동안 열처리한 후 1300℃정도의 온도에서 3시간 정도에서 소결하여 센서 소자를 제조한다. 본 발명에서 사용된 서미스터 소자(20)의 크기는 3mm×3mm이며 소결이 완료된 서미스터 소자(20)의 두께는 8㎛∼10㎛가 바람직하다. 서미스터 소자(20) 내부의 입자 크기(Grain Size)는 8㎛∼10㎛가 되도록 제어되어 소결되었으며 즉, 두께 방향에서 하나의 입자만이 존재하게 된다. 이로서 여러개의 작은 입자들이 무질서하게 형성된 경우에 비해 빠른 시간 응답성을 얻을 수 있다. 이는 무질서하게 배열된 작은 입자들 사이에는 많은 입계(Grain Boundary)가 존재하므로 입사된 적외선으로부터 발생된 열의 전도가 어렵기 때문이다.
상술한 후막 공정과 비교해 박막 공정에서 제조된 적외선 검출부(10)에 구성되어 있는 적외선 감지막의 입자 크기는 1㎛ 이하이며 두께 방향으로 하나의 입자만이 존재하여 상기와 같은 효과를 얻고자 한다면 감지막의 두께를 1㎛ 이하로 제어하여야 한다. 그러나, 두께 감소에 따른 감지막의 물성 저하가 현저하게 되며 하부 절연층(12)과 이루는 계면의 영향도 증가하므로 공정이 어려워진다. 또한, 얇아질수록 적외선 투과 정도가 증가되므로 적외선 검출부(10)의 효율 향상을 위해 별도의 적외선 흡수층 및 보호층이 필요하게 된다. 또한, 두께를 증가시키더라도 막을 구성하는 입자 크기가 매우 작으므로 입계가 매우 증가되므로 빠른 시간 응답성을 얻기 어렵다.
상기와 같이 제조된 센서 소자를 장착하기 위한 기판을 도4를 통하여 설명한다.
센서 소자를 장착할 수 있는 기판(40)은 열절연성이 우수한 알루미나를 가공하여 제공한다. 기판(40)의 전면 및 후면에 각각 센서 소자가 장착되게 되며 하나는 적외선 검출부로서의 역할을 다른 하나는 온도 보상부의 역할을 하게 된다. 하나의 센서 소자만을 가지고 적외선을 검출할 경우 주위의 온도 변화에 따라서도 신호가 발생하므로 출력 신호의 드리프트(Drift)가 발생하게 되어 센서가 오동작을 일으킬 수 있으며 검출 감도의 저하를 초래한다. 또한, 온도 보상을 위한 별도의 회로가 필요하므로 구성이 복잡해지고 제조단가가 상승한다. 이러한 문제점은 거의 동일한 저항 온도 계수 및 저항을 가지는 두 개의 센서 소자를 사용하여 해결함이 바람직하다. 적외선 검출부에서는 주위의 온도 변화 및 측정 물체로부터 방사된 적외선에 의한 신호가 발생되며 온도 보상부에서는 주위의 온도 변화에 의한 신호만이 발생하게 된다. 따라서, 두 센서 소자에서 발생된 신호를 비교하므로서 정확한 신호를 얻을 수 있게 된다. 즉, 적외선 흡수부에서 발생된 열은 온도 보상부의 센서 소자로 전달되지 않아야 하므로 열절연성이 우수한 재료를 사용하여야 정확하고 감도가 높은 신호를 얻을 수 있다.
기판(40)의 전면 및 후면 중앙부에 센서 소자와 같은 크기와 모양의 중공부(41)를 기판(40)의 표면에 형성하게 되며 이러한 중공부(41)는 센서 소자를 열적으로 고립시켜 센서의 감도를 향상시키는 역할을 하게 된다. 본 발명에서는 정사각형 모양의 중공부(41)를 형성하였다. 중공부(41)의 꼭지점 부분에는 센서 소자를 장착할 수 있는 기판(40) 표면으로부터 15㎛정도 깊이로 삼각형 모양의 소자 장착홈(42)을 가지게 되는데 이것은 상기 테이프 캐스팅법으로 부터 제조된 초박형의 센서 소자의 마운팅(Mounting)을 쉽게 하여 작업성을 향상시키기 위하여 형성시킨다. 즉, 기판 전극(43)과 센서 소자의 소자 전극(21)을 솔더링(Soldering)을 통하여 전기적으로 연결시킬 경우 소자 장착홈(42)이 없다면 소자의 셋팅에 오차가 크게 발생할 수 있으므로 센서의 오작동을 유발할 수 있으며 또한 대량 생산에 있어 작업성의 현저한 저하를 초래할 수 있다. 또한, 적외선을 인가받은 센서 소자에서 발생한 열의 분산은 좁은 영역의 소자 장착홈(42)에 제한할 수 있으므로 열손실을 최소화하여 감도를 향상시킬 수 있게 된다. 이는 열손실, 즉 열전달에 있어서, 보통 열전도가 열복사보다 그 정도가 크므로 상술한 바와 같이 센서 소자와 기판(40)과의 접촉 면적을 최소화하므로서 열전도가 일어날 수 있는 경로를 최소화하여 열의 손실을 줄일 수 있게 된다.
기판(40)의 제조공정을 자세히 설명하면 아래와 같다.
일정한 두께를 가지는 알루미나 플레이트(Plate)에 트리밍(Trimming)을 주어 소정의 크기와 모양을 가지는 기판의 외곽을 형성시킨다. 본 발명에서는 팔각형으로 외곽이 형성된 기판(40)에 기판 전극(43)을 통하여 외부로 신호를 전달할 수 있도록 하는 도통홀(Through Hole, 44)을 가공한다. 센서 소자와 같은 모양의 영역을 15㎛ 깊이로 우선 가공하고 삼각형 모양의 소자 장착홈(42)이 되는 부분외의 부분을 일정 깊이 더 가공하여 중공부(41)를 형성시킨다. 소자 장착홈(42)을 포함하는중공부(41)의 크기와 모양은 센서 소자가 정확히 기판에 마운팅될 수 있도록 가공한다. 기판(40)의 반대편 표면에도 같은 크기와 모양의 소자 장착홈(42)과 중공부(41)를 동일 위치 및 방법으로 형성시킨다. 기판(40) 전면 및 후면에서 중공부(41)는 알루미나 플레이트의 일정 두께가 남도록 가공하여, 즉 열차단부(45)를 남겨서 전면에 위치한 센서 소자의 서미스터 소자(20)에 흡수되고 통과한 나머지 적외선이 온도 보상부, 즉 후면의 센서 소자로 전달되지 않도록 함이 바람직하다.
소자 장착홈(41), 중공부(42) 및 도통홀(44)이 형성된 기판(40)에 실버 페이스트를 스크린 프린팅을 이용하여 기판(40) 전면 및 후면에 5㎛ 두께로 도포하여 일정 모양의 기판 전극(43)을 형성한다. 도4의 평면도에서 보는 바와 같이 전면은 A선에 대칭되도록 평행하게 기판 전극(43)을 형성시키고 후면은 하나의 기판 전극(43)을 B선에 대칭되도록 형성시킨다. 또한, 도통홀(44) 측면에도 실버 페이스트가 얇게 도포되도록 하여 두 센서 소자의 전기적 통전을 안정하게 한다.
상기와 같이 형성된 기판(40)의 전면에 형성된 소자 장착홈(42)에 센서 소자를 장착한 후 기판 전극(43)과 센서 소자의 소자 전극(21)을 솔더링을 통하여 상호 연결시키며 동일한 방법으로 후면에 센서 소자를 장착시킨다. 센서 소자가 장착된 기판(40)의 단면도를 도5에 나타내었다.
상기와 같이 전면 및 후면의 두 센서 소자는 서로 직렬로 연결된다. 두 센서 소자에 일정한 전압을 인가할 때, 일정한 온도에서 두 센서 소자의 저항은 동일하므로 전압 분배에 의해 두 센서 소자에는 동일한 전압이 걸리게 된다. 일정량의 적외선이 기판(40) 전면의 센서 소자에 입사될 때, 온도 상승으로 인해 저항이 감소하게 되므로 두 센서 소자에 걸리는 전압이 변화하게 되므로 전압차에 의한 전기적 신호가 발생하게 된다. 또한, 주위 온도 변화에 따른 저항 변화는 두 센서 소자에서 동일하게 나타나므로, 이러한 효과는 자동적으로 제거되어 자체적으로 온도 보상이 이루어 진다.
도6을 참조하여 센서의 패키징을 상세히 설명하면 아래와 같다.
센서 소자가 장착된 기판(40)의 도통홀(44)을 베이스(60)의 리드 단자(61)에 끼운 후 각 리드 단자(61)를 솔더링을 이용하여 기판(40)을 베이스(60)에 고정시키고 전기적으로 연결한 후 금속제 캡(Cap, 62)과 베이스(60)의 외곽 원주 부분을 서로 용접하여 패키징(Packaging)시킨다. 캡(62)에는 일정한 파장 범위의 적외선만이 투과할 수 있는 윈도우(Window, 63)가 부착되어 있으며 이 윈도우(63)는 적외선 필터층이 코팅된 단결정 실리콘으로 이루어 진다. 또한, 이 윈도우(63)는 적외선 검출에 사용되는 센서 소자 전방에 위치하며 에폭시를 이용하여 캡(62)에 접착된다.
상기와 같은 공정에서 베이스(60)와 캡(62)의 용접은 대기압의 저열 전도성 봉입 가스가 충진된 체임버 내에서 행해진다. 이러한 저열 전도성 봉입 가스에는 질소, 아르곤, 키세논 등이 있으며 이들 봉입 가스중 열절연성이 가장 우수한 것으로는 키세논이 있으나 그 가격이 고가이어서 비용이 상승하는 단점이 있다. 질소나 아르곤은 비교적 저렴한 비용으로 공정을 수행할 수 있으며 패키지내에 충분한 열절연성 분위기를 유도할 수 있다. 이러한 열절연성 봉입 가스를 패키지내에 충진시키므로서 센서 소자의 산화를 방지하여 센서의 수명을 증대시킬 수 있고 높은 감도를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 서미스터 소자(20)의 주요 인자인 저항 온도 계수 특성 저하가 적고 조성 조절로 용이하게 저항을 조절할 수 있는 테이프 캐스팅법을 이용하고 전면 및 후면에 소자 장착홈(42)과 중공부(41)가 형성되어 있는 열 절연 기판(40)을 이용하여 센서의 열 고립 구조를 형성하고 자체적으로 온도 보상을 이루므로서 센서 감도의 향상, 생산성 증가 및 제조 단가 감소의 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 적외선 입사시 온도 변화에 따라 저항이 변하는 서미스터 소자(20)를 이용하는 적외선 센서에 있어서, 센서 소자; 상기 센서 소자가 안치고정된 기판(40); 상기 기판이 장착된 베이스(60); 상기 베이스(60)에 윈도우(63)가 마운팅된 캡(62)을 용접하여 구성하는 것을 특징으로 하는 볼로미터형 적외선 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서미스터 소자(20)를 테이프 캐스팅법을 이용하여 제조하는 것을 특징으로 하는 볼로미터형 적외선 센서.
  3. 제2항에 있어서, 상기 서미스터 소자(20)의 두께가 8㎛∼10㎛ 인 것을 특징으로 하는 볼로미터형 적외선 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판(40)은 전면 및 후면에 소자 장착홈(42)을 구비하는 것을 특징으로 하는 볼로미터형 적외선 센서.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전면 및 후면 소자 장착홈(42)에 센서 소자를 안치 고정하는 것을 특징으로 하는 볼로미터형 적외선 센서.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판(40)은 전면 및 후면에 중공부(41)를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼로미터형 적외선 센서.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판(40)은 열차단부(45)를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼로미터형 적외선 센서.
KR1020000071184A 2000-11-28 2000-11-28 볼로미터형 적외선 센서 KR20020041540A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000071184A KR20020041540A (ko) 2000-11-28 2000-11-28 볼로미터형 적외선 센서

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000071184A KR20020041540A (ko) 2000-11-28 2000-11-28 볼로미터형 적외선 센서

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020041540A true KR20020041540A (ko) 2002-06-03

Family

ID=19701881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000071184A KR20020041540A (ko) 2000-11-28 2000-11-28 볼로미터형 적외선 센서

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20020041540A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106198435A (zh) * 2016-07-28 2016-12-07 国家纳米科学中心 一种用于红外光谱衬底的制备方法
CN106206776A (zh) * 2016-07-28 2016-12-07 国家纳米科学中心 一种用于红外光谱的衬底
KR20190056111A (ko) 2017-11-16 2019-05-24 한국생산기술연구원 탄소나노섬유 감지막을 구비한 적외선 센서 및 이를 이용한 적외선 센싱 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616136A (en) * 1983-12-02 1986-10-07 U.S Philips Corporation Infra-red radiation detector
KR930015121A (ko) * 1991-12-20 1993-07-23 이헌조 박막 적외선 센서 및 그 제조방법
US5645349A (en) * 1994-01-10 1997-07-08 Thermoscan Inc. Noncontact active temperature sensor
KR19980047097A (ko) * 1996-12-13 1998-09-15 김광호 온도 보상형 적외선 센서 장치
JP2000298060A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Murata Mfg Co Ltd 赤外線センサ及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616136A (en) * 1983-12-02 1986-10-07 U.S Philips Corporation Infra-red radiation detector
KR930015121A (ko) * 1991-12-20 1993-07-23 이헌조 박막 적외선 센서 및 그 제조방법
US5645349A (en) * 1994-01-10 1997-07-08 Thermoscan Inc. Noncontact active temperature sensor
KR19980047097A (ko) * 1996-12-13 1998-09-15 김광호 온도 보상형 적외선 센서 장치
JP2000298060A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Murata Mfg Co Ltd 赤外線センサ及びその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106198435A (zh) * 2016-07-28 2016-12-07 国家纳米科学中心 一种用于红外光谱衬底的制备方法
CN106206776A (zh) * 2016-07-28 2016-12-07 国家纳米科学中心 一种用于红外光谱的衬底
CN106198435B (zh) * 2016-07-28 2018-09-28 国家纳米科学中心 一种用于红外光谱衬底的制备方法
KR20190056111A (ko) 2017-11-16 2019-05-24 한국생산기술연구원 탄소나노섬유 감지막을 구비한 적외선 센서 및 이를 이용한 적외선 센싱 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1039280B1 (en) Thermopile-type infrared sensor and process for producing the same
US5962854A (en) Infrared sensor and infrared detector
US5367167A (en) Uncooled infrared detector and method for forming the same
KR102609052B1 (ko) 높은 온도 안정성의 간섭 측정 흡수재를 사용하는 표면 미세-기계 가공된 적외선 센서
US6316770B1 (en) Thermal detector with bolometric effect amplification
US7442934B2 (en) Bolometric detector, device for detecting submillimetric and millimetric electromagnetic waves that uses such a detector
US8192076B2 (en) Thermal sensor, non-contact thermometer device, and non-contact temperature measurement method
US20060202120A1 (en) Photoconductive bolometer infrared detector
JP2000298063A (ja) 赤外線検出器
GB2154367A (en) Thermoelectric sensor
JPH11344377A (ja) 赤外線検知素子およびその製造方法
US4224520A (en) Room temperature two color infrared detector
RU2465685C2 (ru) Устройство, содержащее слоеную конструкцию, для обнаружения теплового излучения, способ его изготовления и использования
KR100971962B1 (ko) 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈 및 이의 제조 방법
KR100862947B1 (ko) 적외선 온도 센서 및 적외선 온도 센서 모듈
KR100769587B1 (ko) 비접촉식 적외선 온도 센서
KR20020041540A (ko) 볼로미터형 적외선 센서
Choi et al. Epitaxially grown pyroelectric infrared sensor array for human body detection
EP1336994A1 (en) Bolometer material, bolometer thin film, method for manufacturing bolometer thin film and infrared detecting element using the same
US20200232853A1 (en) Non-contact type infrared temperature sensor module
EP3462149B1 (en) Infrared device
JPH06160177A (ja) 赤外線検出器
KR20200018692A (ko) 전자기 방사선의 고속 검출기
JPH10247752A (ja) 熱電変換素子およびその製造方法
JP2013003014A (ja) 赤外線センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application