KR20120109315A - 매립형 전극을 구비한 센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
제조비용을 줄일 수 있고 다방면으로의 적용이 가능한 매립형 전극을 구비한 센서가 개시된다. 상기 센서는, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되어 센싱면을 형성한다.
Description
본 발명은 매립형 전극을 구비한 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 제조비용을 줄일 수 있고 다방면으로의 적용이 가능한 매립형 전극을 구비한 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스나, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등을 센싱하기 위한 센서의 구조 및 제조방법이 개발되어 왔다.
이러한 센서는 대부분이 기판상에 한 쌍의 센싱 전극패턴을 형성하고, 한 쌍의 센싱 전극패턴에 감응물질을 도포한 센싱막을 형성하여 센서를 구성한다.
이러한 센서는, 센싱막에 가스나 기타 광이 접촉되면, 센싱막의 전기전도도(또는 저항값)가 변화하게 되고, 전기전도도의 변화를 측정함에 의해 센싱이 이루어진다.
이러한 센서의 대부분은 실리콘 기판을 이용한 박막형성 등의 반도체 공정 을 이용하여 제조되거나 알루미나 기판 등을 이용한 후막형성 공정을 이용하여 제조되고 있어 그 제조비용이 비싸고, 공정이 복잡하다는 단점이 있으며, 센싱전극의 단락이나 단선에 의한 불량 또는 박리에 의한 불량이 많다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조비용이 적은 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조공정이 단순한 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 적은 비용으로 미세패턴의 형성이 가능한 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정밀한 센싱이 가능한 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 신뢰성이 향상되는 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 센싱전극의 길이나 폭의 조절, 사이즈 조절 등이 자유로운 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 센서를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적은, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되어 센싱면을 형성하는 매립형 전극을 구비한 센서에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 센싱면에서 상기 적층방향 전체에 걸쳐 적어도 하나 이상의 슬롯이 형성된다.
바람직하게, 상기 전극단자가 설치된 측면과 상기 센싱면은 상하 절단되거나 연마되어 편평을 이룬다.
또한, 바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 도전층은 서로 중첩되거나 매립된 단부가 이격되어 서로 중첩되지 않을 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 길이를 다르게 하여 일부는 서로 중첩하고 나머지는 서로 중첩하지 않을 수 있다.
바람직하게, 상기 전극단자는 상기 각 도전층별로 다수의 서브 전극단자로 전기적으로 분리되어 다수의 독립된 센서모듈을 구성하며, 상기 서브 전극단자에는 서로 다른 개수의 도전층이 전기적으로 연결될 수 있다.
바람직하게, 상기 전극단자는 상기 센싱면의 반대 측면으로 연장하고, 상기 제 1 및 제 2 도전층은 각각 상기 전극단자의 연장부분에서 상기 전극단자에 전기적으로 연결된다.
상기의 목적은, 분리층을 개재하여 제 1 도전층과 제 2 도전층을 적층하여 센싱 스택을 형성하는 단계; 상기 센싱 스택의 일 측면으로 노출되는 상기 제 1 도전층이 전기적으로 연결되는 제 1 전극단자를 형성하고, 상기 센싱 스택의 타 측면으로 노출되는 상기 제 2 도전층이 전기적으로 연결되는 제 2 전극단자를 형성하는 단계; 및 상기 센싱 스택의 일 측면과 타 측면을 제외한 나머지 측면 중 적어도 하나의 측면으로 상기 제 1 및 제 2 도전층을 노출시켜 센싱면으로 하고, 상기 센싱면에 감응물질을 도포하여 센서를 형성하는 단계를 포함하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 센싱 스택의 일 측면과 타 측면 및 상기 센싱면은 상하방향으로 절단되거나 연마될 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 도전층은 서로 중첩하여 적층하거나 매립된 단부를 서로 이격하여 중첩하지 않도록 적층할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 길이를 다르게 하여 상기 제 1 및 제 2 도전층의 일부는 서로 중첩하고 나머지는 서로 중첩하지 않도록 적층할 수 있다.
바람직하게, 상기 센싱면에 상기 적층방향 전체에 걸쳐 슬롯을 형성하는 단계를 더 포함한다.
또한, 바람직하게, 상기 센싱면에 홈이나 슬롯을 형성하여 상기 제 1 및 제 2 도전층이 모두 노출되도록 할 수 있다.
바람직하게, 상기 노출된 제 1 및 제 2 도전층의 단면을 도금하여 금속 성장시키고, 상기 감응물질을 상기 금속 성장된 상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 단부 사이에 도포하고 평탄화할 수 있다.
상기의 목적은, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 내부에 매립되어 구성된 절연 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에 상기 제 1 및 제 2 도전층을 노출하여 센싱면을 형성하는 매립형 전극을 구비한 센서에 의해 달성된다.
상기의 목적은, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에 일정한 넓이를 갖는 홈이 적어도 하나 이상 형성되어 센싱면을 형성하고, 상기 홈의 바닥 또는 상기 홈의 바닥과 측벽에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되는 매립형 전극을 구비한 센서에 의해 달성된다.
상기의 구조에 의하면, 도전층의 폭과 길이 조절이 용이하고 분리층의 두께 조절이 용이함으로써 결과적으로 도전층과 전극단자로 이루어지는 센싱전극의 폭과 길이 및 이들 사이의 간격 조절이 용이하다.
또한, 센싱전극을 구성하는 도전층이 센싱 스택의 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선이 발생하지 않아 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱 감도를 높일 수 있다.
또한, 센싱면에 슬롯을 형성함으로써, 센싱면을 용이하고 정밀하게 늘리거나 줄일 수 있다.
또한 도전층의 개수를 자유롭게 조절가능하므로, 센싱 감도의 조절이 가능하고, 종래와 같이 여러 개의 센서를 병렬 또는 직렬로 연결하여 센싱 감도를 높이지 않고 하나의 센싱 스택을 이용하여 구현할 수 있다.
또한, 세라믹 공정을 적용하기 때문에 제조공정이 단순하고 제조비용을 적게 할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 센서는 가스, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등의 센싱을 위한 센서로 다양하게 응용가능하고, 전극단자를 회로기판에 실장하고 센싱면을 신호를 수신하는 수신면으로 하여 안테나로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 어느 하나의 전극단자를 접지단자로 하여 절연성의 분리층에 의해 절연 분리된 도전층을 이용하여 방전용 어레스터로 사용할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 2는 도 1의 A-A를 따라 절단한 것으로 센싱면에 감응물질을 도포한 일 예를 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 센서를 제조하는 방법을 설명하는 제조공정도이다.
도 4는 제조된 센싱 스택을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 2는 도 1의 A-A를 따라 절단한 것으로 센싱면에 감응물질을 도포한 일 예를 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 센서를 제조하는 방법을 설명하는 제조공정도이다.
도 4는 제조된 센싱 스택을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
제 1 실시 예
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 센서(100)를 나타낸다.
센서(100)는, 도전층(120)과 도전층(122)이 분리층(110)을 개재하여 적층 매립되어 구성되는 센싱 스택(102)과, 도전층(120, 122)별로 전기적으로 연결하여 센싱 스택(102)의 측면에 설치된 전극단자(130, 132)를 포함하며, 전극단자(130, 132)가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에서 도전층(120, 122)이 노출되어 센싱면(104)을 형성한다.
도전층(120)은 한쪽 측면으로만 노출되어 전극단자(130)에 전기적으로 연결되어 센서(100)의 하나의 센싱전극을 이루고, 도전층(122)은 반대 측면으로만 노출되어 전극단자(132)에 전기적으로 연결되어 센서(100)의 다른 센싱전극을 이룬다.
이러한 구조에 의하면, 도전층(120, 122)의 폭과 길이 조절이 용이하고 분리층(110)의 두께 조절이 용이함으로써 결과적으로 도전층(120, 122)과 전극단자(130, 132)로 이루어지는 센싱전극의 폭과 길이 및 이들 사이의 간격 조절이 용이하다.
또한, 세라믹 공정을 적용하기 때문에 제조공정이 단순하고 제조비용을 적게 할 수 있다.
또한, 센싱전극을 구성하는 도전층(120, 122)이 센싱 스택(102)의 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선이 발생하지 않아 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱 감도를 높일 수 있다.
또한 도전층(120, 122)의 개수를 자유롭게 조절가능하므로, 센싱 감도의 조절이 가능하고, 종래와 같이 여러 개의 센서를 병렬 또는 직렬로 연결하여 센싱 감도를 높이지 않고 하나의 센싱 스택을 이용하여 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 센서(100)는 가스, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등의 센싱을 위한 센서로 다양하게 응용가능하다.
또한, 전극단자(130, 132)를 회로기판에 실장하고 센싱면(104)을 신호를 수신하는 수신면으로 하여 안테나로 사용할 수 있다. 특히, 분리층(110)의 투자율을 조절하여 수신 감도를 제어할 수 있다.
또한, 어느 하나의 전극단자를 접지단자로 하여 절연성의 분리층(110)에 의해 절연 분리된 도전층(120)과 도전층(122)을 이용하여 방전용 어레스터로 사용할 수도 있다.
도 2는 도 1의 A-A를 따라 절단한 것으로 센싱면(104)에 감응물질을 도포한 일 예를 나타낸다.
센서로 동작하도록 센싱면(104)에는 센싱하고자 하는 물질에 대응되는 다양한 종류의 감응물질이 도포되며, 필요에 따라 히터(히팅 패턴)를 더 형성하여 센서를 구성할 수 있다.
도 1과 같이, 분리층(110)과 도전층(120, 122)을 같은 높이로 형성하여 그 위에 감응물질을 도포하는 것이 일반적이지만, 필요에 따라 도전층(120, 122)의 높이를 높게 형성할 수 있다.
일 예로, 센서(100)가 수소감응 센서로 사용되는 경우 센싱면(104)에는 수소감응 물질, 가령 백금 촉매가 도포되는데, 백금이 센싱 스택(102)을 구성하는 세라믹에 접합하기 어렵다는 문제가 있다.
도 2를 참조하면, 수소감응 물질인 백금의 도포를 위해 백금의 접합이 용이한 산화아연막(160)을 먼저 형성한 후 그 위에 백금을 도포할 수 있는데, 이 경우 도전층(120, 122)이 외부로 노출되어야 하기 때문에 산화아연막(160)의 두께 이상으로 도전층(120, 122)을 형성시킬 필요가 있다.
이를 위해, 도전층(120, 122)의 단면을 도금하여 금속 성장시킴으로써 도전층(120, 122) 단부의 높이를 증가한 다음, 전면에 산화아연막(160)을 형성하고 연마에 의해 평탄화한 후 백금 촉매를 도포한다.
이러한 구조는 백금 감응물질에 한정되는 것은 아니고, 센싱 스택(102)에의접합이 어려운 감응물질을 도포하는 경우에 적용될 수 있다.
한편, 도전층(120, 122)의 단면에 도금을 통해 금속 성장하여 높이를 높게 하는 방법 이외에 분리층(110)을 에칭하여 상대적으로 도전층(120, 122)의 높이가 더 높도록 하는 것도 가능하다.
이하, 일 실시 예에 따른 센서(100)를 제조하는 방법을 설명한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 센서(100)를 제조하는 방법을 설명하는 제조공정도이고, 도 4는 제조된 센싱 스택(102)을 나타낸다.
도 3a를 보면, 우선 분리층(110)을 형성한다. 분리층(110)은 세라믹이나 수지 등의 절연성 재질이나 압전성 재질, 반도체성 재질 등 센서의 기능이나 감지대상에 따라 그 재질이 달라질 수 있다.
다음으로 분리층(110) 위에 도전층(120)을 형성한다. 도전층(120)은 한쪽 측면(가령, 도면상에서 좌측 측면)으로 노출되고, 반대 측면(가령, 도면상에서 우측 측면)으로는 노출되지 않도록 형성된다.
이때, 도전층(120)은 한쪽 측면과 반대 측면을 제외한 다른 측면으로는 노출되거나 되지 않을 수 있다. 즉, 한쪽 측면과 반대 측면을 제외한 다른 측면 중 적어도 하나의 측면이 센싱면(104)으로 사용되는데, 센싱면(104)으로 사용할 측면에 도전층(120)이 노출되지 않더라도 후속공정에서 절단이나 연마 또는 홈을 형성하여 센싱면(104)을 형성할 수 있다.
도전층(120)은 백금, 은, 금, 또는 이들의 합금 등을 포함하여 도전성이 우수한 재질이면 어느 것이나 가능하다. 양 도전층(120, 122)은 동일한 재질로 구성하거나 서로 다른 재질로 구성할 수 있는바, 가령 도전층(120)은 니켈 재질로 구성하고 도전층(122)은 백금 재질로 구성할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 도전층(120)이 형성된 구조에 분리층(110) 및 도전층(122)이 추가로 적층된다. 도전층(120) 위에 형성되는 분리층(110)은 도 3a에서 형성된 분리층(110)과 같은 재질로 형성되므로, 동일한 부호 및 명칭으로 표현하였다.
도전층(122)은 반대 측면으로 노출되고 한쪽 측면으로는 노출되지 않도록 형성되는 점을 제외하고는 도전층(120)과 재질이나 형성방법이 동일하다. 마찬가지로, 도전층(122)도 한쪽 측면과 반대 측면을 제외한 다른 측면으로 노출되거나 노출되지 않을 수 있다.
이하의 설명에서는, 편의를 위하여 도전층(120, 122)이 각각 노출된 측면, 즉 한쪽 측면과 반대 측면을 '전극단자 설치면'이라 한다.
도 3c를 참조하면, 도 3a와 3b의 과정을 반복적으로 수행하여 분리층(110), 도전층(120), 분리층(110), 도전층(122)의 순서로 적층구조가 반복적으로 배열되어 센싱 스택(102)을 형성하게 되며, 따라서 필요에 따라 분리층(110)을 개재하여 적층되는 도전층(120, 122)의 개수를 조절할 수 있다.
한편, 센싱 스택(102)의 최상부는 분리층(110)으로 덮이며, 상기와 같이 제조된 센싱 스택(102)의 사시도가 도 4에 도시된다.
도 4를 참조하면, 센싱 스택(102)은 각 분리층(110)을 개재하여 도전층(120, 122)이 교대로 적층배열되고, 최하부와 최상부는 분리층(110)으로 덮이는 구조를 가진다.
도전층(120)은 센싱 스택(102)의 한쪽 측면으로만 모두 노출되고, 도전층(122)은 센싱 스택(102)의 반대 측면으로만 모두 노출되며, 한쪽 측면과 반대 측면은 후속공정에서 외부 연결을 위한 전극단자(130, 132)가 설치된다.
상기 구조의 센싱 스택(102)은 분리층(110)이 동일재질로 형성되는 경우, 도 3d에 도시된 바와 같이, 하나의 분리층(110)의 내부에 도전층(120, 122)이 각각 매립 적층된 배치구조를 가지는 것으로 표현되거나, 도전층(120, 122)이 센싱 스택(102)의 내부에 매립 적층된 배치구조를 가지는 것으로 표현될 수 있다. 이러한 구조에서, 센싱 스택(102)의 내부에 매립 적층된 도전층(120, 122)의 개수는 적층 횟수 또는 적층 개수를 늘리는 것으로 늘릴 수 있다.
이후 필요에 따라 센싱 스택(102)을 상하방향으로 절단하는 커팅 공정이나 연마하는 연마공정을 통해 측면을 가공할 수 있는데, 커팅공정이나 연마공정은 필요한 경우에만 수행할 수 있다.
가령, 전극단자 설치면에 전극단자(130, 132)를 형성하고자 할 때, 도전층(120, 122) 각각의 측면으로의 돌출 정도가 다를 수 있기 때문에 이를 편평하게 정리하기 위해 커팅공정과 연마공정이 필요할 수 있다. 마찬가지로, 센싱면(104)으로 선택된 측면에서도 도전층(120, 122)의 돌출 정도가 다를 수 있기 때문에 이를 평탄하게 정리하기 위해 필요할 수 있다.
커팅공정이나 연마공정을 하게 되면, 커팅면이나 연마면에 커팅이나 연마 부산물이 남아있을 수 있으므로, 이러한 부산물을 제거하기 위해 커팅면이나 연마면에 대한 에칭공정이나 세정공정 또는 열처리 공정이 수행될 수 있다. 에칭공정이나 세정공정이 수행되면, 노출된 도전층(120, 122)이 분리층(110) 안쪽으로 들어가는 경우가 있고, 열처리 공정이 수행되면, 노출된 도전층(120, 122)이 약간 돌출되는 경우가 있다.
도 4를 참조하면, 센싱 스택(102)이 육면체 형상을 가지는 경우, Y축 방향으로 대향하는 양 측면은 전극단자 설치면으로 사용되고 X축 방향으로 대향하는 양 측면은 센싱면(104)으로 사용할 수 있다. 물론, 센싱면(104)으로 양 측면 중 어느 하나만을 사용할 수 있음은 물론이다.
도 4에서는 전극단자 설치면을 제외하고 두 개의 측면 중 적어도 하나를 센싱면으로 사용하지만, 이들 측면 이외에 센싱 스택(102)을 상하방향으로 절단하여 새로이 형성된 절단면을 센싱면으로 사용할 수 있다. 그 결과, 도 4에서 X축을 따라 센싱 스택(102)을 상하방향으로 복수 개로 절단하면, 각 절단면을 센싱면으로 하는 복수 개의 센서들의 제조가 가능하다.
도 3e에 도시된 바와 같이, 센싱 스택(102)의 전극단자 설치면에 각각 전극단자(130)와 전극단자(132)를 설치한다. 전극단자(130, 132)는 센서(100)의 외부연결을 위한 단자로서 기능하며, 전극단자(130)에는 모든 도전층(120)이 전기적으로 연결되고, 전극단자(132)에는 모든 도전층(122)이 전기적으로 연결된다.
한편, 상기의 실시 예에서 전극단자(130, 132)를 형성하기 전에 센싱면 형성을 위한 커팅공정 및 연마공정이 수행하는 것을 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 커팅공정 및 연마공정은 전극단자(130, 132)를 형성한 후에 수행하여 센싱면(104)을 형성하거나 도 4와 같이 각각 센싱면을 가지는 복수 개의 센서를 제조하는 것도 가능하다.
제 2 실시 예
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서(200)를 나타낸다.
하나의 센싱 스택(202) 내부에는 다수의 도전층(220, 222)이 분리층(210)에 의해 분리되어 매립되어 있고, 각 전극단자 설치면에는 다수의 서브 전극단자(230, 240, 250)(232, 242, 252)가 설치되어 독립된 센서(200a, 200b, 200c)를 구성한다.
한쪽 측면에 설치된 서브 전극단자(230, 240, 250)와 반대 측면에 설치된 서브 전극단자(232, 242, 252)는 각각 전기적으로 분리되며 이 실시 예에서는 서로 다른 개수의 도전층(220, 222)이 전기적으로 연결된다. 가령, 서브 전극단자(230, 232)에는 각각 하나의 도전층이 연결되고, 서브 전극단자(240, 242)에는 각각 두 개의 도전층이 연결되며, 서브 전극단자(250, 252)에는 각각 세 개의 도전층이 연결된다.
물론, 각 서브 전극단자(230, 232)(240, 242)(250, 252)에 같은 개수의 도전층이 연결될 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 구성함으로써, 결과적으로 하나의 센싱 스택(202)에 실질적으로 독립된 세 개의 센서(200a, 200b, 200c)가 형성되며, 각 센서의 센싱면에 서로 다른 감응물질을 도포하여 특정장소에서 복수의 물질에 대한 센싱이 가능하도록 할 수 있다. 물론, 동일한 감응물질을 도포하는 경우에는 한 가지 물질에 대한 센싱이 가능하다.
이 실시 예는 도 4에서 센싱 스택(102) 자체를 다수로 절단하여 다수 개의 센서를 구성하는 것과 달리, 하나의 센싱 스택(202)을 그대로 유지하면서 다수의 센서(200a, 200b, 200c)로 기능하도록 한 것이다.
제 3 실시 예
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서(300)를 나타낸다.
하나의 센싱 스택(302)의 내부에는 다수의 도전층(320, 322)이 분리층(310)을 개재하여 교대로 배열되어 매립되며, 도전층(320)은 한쪽 측면으로만 단부가 노출되어 이 측면에 설치된 전극단자(330)에 전기적으로 연결되고, 도전층(322)은 반대 측면으로만 단부가 노출되어 이 측면에 설치된 전극단자(332)에 전기적으로 연결된다.
다수의 도전층(320, 322)의 일측 가장자리는 센싱 스택(302)에서 전극단자(330, 332)가 설치된 측면 이외의 한 측면으로 모두 노출되어 센싱면(304)을 형성하며, 센싱면(304)에는 도전층(320, 322)의 적층방향 전체에 걸쳐 슬롯(340)이 형성된다.
이 실시 예에서는 하나의 슬롯(340)이 형성되어 있지만, 다수의 슬롯(340)이 나란히 형성될 수 있다. 슬롯(340)의 단면 형상이나 개수, 사이즈 또는 깊이는 필요에 따라 달라질 수 있어 다양한 형태 및 구조를 가지는 슬롯의 형성이 가능하다.
이러한 구조에 의하면, 센싱면(304)으로 노출되는 도전층(320, 322)의 길이를 자유자재로 조절하는 것이 가능하여 결과적으로 센싱 전극의 길이를 조절할 수 있으며, 센싱면(304)의 사이즈를 자유롭게 조절할 수 있다. 센싱 전극의 길이나 센싱면(304)의 사이즈를 조절하는 것은, 가령 슬롯(340)의 폭이나 깊이를 제어하여 조절할 수 있다.
슬롯(340)의 내면은 평탄하지 않고 울퉁불퉁하게 형성할 수 있고, 센싱면(304)에 도포되는 감응물질은 슬롯(340)의 내면을 따라 일정한 두께로 도포되거나 슬롯(340)을 채워 센싱면(304) 전체가 평탄하도록 도포될 수 있다.
제 4 실시 예
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서(400)를 나타낸다.
하나의 센싱 스택(402)의 내부에는 다수의 도전층(420, 422)이 분리층(410)을 개재하여 교대로 배열되어 매립되며, 도전층(420)은 한쪽 측면으로만 단부가 노출되어 이 측면에 설치된 전극단자(430)에 전기적으로 연결되고, 도전층(422)은 반대 측면으로만 단부가 노출되어 이 측면에 설치된 전극단자(432)에 전기적으로 연결된다.
센싱 스택(402)에서 전극단자(430, 432)가 설치된 측면 이외의 한 측면에는 홈(440)이 형성되어 홈(440)의 바닥에 전극단자(430, 432)의 일측 가장자리가 모두 노출되어 센싱면(404)을 형성한다. 다시 말해, 홈(400)에 의해 정의되는 윈도(window)를 통하여 센싱면(404)이 구성된다.
홈(440)의 깊이를 전극단자(430, 432)가 최초 드러나는 깊이보다 더 깊게 형성하는 경우, 홈(440)의 내측면도 센싱면(404)으로 이용할 수 있어 센싱면(404)의 크기를 증가할 수 있다.
이 실시 예에서는 하나의 홈(440)이 형성되어 있지만, 다수의 홈(440)이 이격되어 나란히 형성될 수 있다. 홈(440)의 개수나 사이즈는 필요에 따라 달라질 수 있어 다양한 형태 및 구조를 가지는 홈의 형성이 가능하다. 가령, 센싱 스택(402)에 매립된 도전층(420, 422)의 단부가 노출되거나 되지 않도록 홈(440)의 사이즈를 결정할 수 있으며, 홈(440)의 깊이를 조정하여 도전층(420, 422)이 홈(440)의 바닥과 측벽에 노출되도록 할 수 있다(도 9 참조).
또한, 센싱면(404)에 도포되는 감응물질은 홈(440)의 바닥에 일정한 두께로 도포되거나 홈(440)을 채우도록 도포될 수 있으며, 홈(440)의 내면은 평탄하지 않고 울퉁불퉁하게 형성할 수 있다. 또한, 도 7b에 나타낸 것처럼, 적층방향으로 양쪽 가장자리가 개방된 홈(450)을 형성할 수 있으며, 이 경우 도 7a와 비교하여 홈(450)을 형성하기 용이하다는 이점이 있다.
이 실시 예에 의하면, 홈(440, 450)의 개수와 넓이 또는 깊이를 조절하여 센싱면(404)의 크기를 조절할 수 있다.
한편, 도 6과 7의 실시 예에서, 슬롯(340)과 홈(440)을 형성한 후 필요에 따라, 센싱면(304, 404)의 정리를 위해 에칭공정, 세정공정, 또는 열처리 공정이 수행될 수 있다.
제 5 실시 예
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서(500, 600)를 나타낸다.
도 8a에 의하면, 센싱 스택(502)에 매립되고 각각 전극단자(530)에 전기적으로 연결된 도전층(520)과 전극단자(532)에 전기적으로 연결된 도전층(522)은 센싱 스택(502) 내부에서 서로 중첩되지 않는다.
또한, 센싱 스택(602)에 매립되고 각각 전극단자(630, 632)에 전기적으로 연결된 도전층의 길이를 다르게 하여 센싱 스택(502) 내부에서 서로 중첩되거나 중첩되지 않도록 할 수 있다. 도 8b를 보면, 도전층(620, 623)은 도전층(621, 622)보다 길게 형성되어 서로 중첩하는 반면, 짧게 형성된 도전층(621, 622)는 서로 중첩하지 않는다.
이와 같이, 각 도전층의 일단만 노출되어 전극단자에 전기적으로 연결되고, 각 도전층의 적어도 일측 가장자리가 모두 노출되어 센싱면을 구성하는 조건만 만족한다면, 도전층은 어떤 배열구조나 배치구조를 가져도 무방하다. 이외에도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려진 배치구조를 포함하여 다양한 배치 구조가 가능하다.
상기의 실시 예에서는 도전층이 서로 반대 측면으로만 노출되어 전극단자가 서로 대향하는 것을 예로 들었으나 도전층의 패턴을 달리함으로써 전극단자가 인접하는 측면에 각각 설치되거나 같은 측면에 모두 설치되도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서(700)를 나타낸다.
이 실시 예에 따르면, 서로 반대 측면에 설치된 전극단자(730, 732)는 각각 센싱 스택(702)의 하면으로 연장되고, 도전층(720, 722)의 일단은 센싱 스택(702)의 하면으로 절곡되는 패턴으로 형성되어 도전층(720, 722)에 전기적으로 접촉한다.
이러한 구성에 의하면, 센싱 스택(702)의 하면에 형성된 전극단자(730, 732)를 이용하여 회로기판 등에 쉽게 실장할 수 있는 이점이 있다.
홈이나 슬롯(740) 내에만 감응물질이 충전되어 홈이나 슬롯(740)의 바닥과 측벽을 통하여 노출된 도전층(720, 722)을 덮게 되는데, 감응물질의 도포량을 일정하게 할 수 있다.
상기의 실시 예로부터 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 따르면 여러 가지의 이점을 갖는다.
먼저, 가스, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등의 센싱을 위한 센서로 다양하게 응용가능하다.
또한, 도전층 사이의 분리층의 두께를 조절함으로써 센싱전극 사이의 간격을 미세하게 할 수 있고, 센싱을 위한 센싱전극의 폭이나 길이의 조절이 용이하고 제조공정이 단순하며, 제조비용을 적게 할 수 있다.
그리고, 센싱전극이 센싱 스택 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선이 발생되지 않아 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱감도를 높일 수 있다.
또한 도전층의 개수를 자유롭게 조절가능하므로, 센싱감도의 조절이 가능하고, 여러 개의 센서를 병렬 또는 직렬로 연결하여 센싱감도를 높이는 기존의 멀티플렉서 방식의 센서가 필요없이 하나의 센서 또는 복수의 센서들로 대응가능한 장점이 있다.
상기한 실시 예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하며, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: 센서
102, 202, 302, 402, 702; 센싱 스택
104, 204, 304, 404, 704: 센싱면
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710: 분리층
120, 122, 220, 222, 320, 322, 420, 422, 520, 522, 620, 621, 622, 623: 도전층
130, 132, 230, 232, 330, 332, 430, 432, 530, 532, 630, 632: 전극단자
340: 슬롯
440, 450: 홈
102, 202, 302, 402, 702; 센싱 스택
104, 204, 304, 404, 704: 센싱면
110, 210, 310, 410, 510, 610, 710: 분리층
120, 122, 220, 222, 320, 322, 420, 422, 520, 522, 620, 621, 622, 623: 도전층
130, 132, 230, 232, 330, 332, 430, 432, 530, 532, 630, 632: 전극단자
340: 슬롯
440, 450: 홈
Claims (17)
- 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며,
상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되어 센싱면을 형성하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 센싱면에서 상기 적층방향 전체에 걸쳐 적어도 하나 이상의 슬롯 또는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 전극단자가 설치된 측면과 상기 센싱면은 상하 절단되거나 연마되어 편평을 이루는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 도전층은 서로 중첩되거나 매립된 단부가 이격되어 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 길이를 다르게 하여 일부는 서로 중첩하고 나머지는 서로 중첩하지 않는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 전극단자는 상기 각 도전층별로 다수의 서브 전극단자로 전기적으로 분리되어 다수의 독립된 센서모듈을 구성하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 청구항 6에 있어서,
상기 서브 전극단자에는 서로 다른 개수의 도전층이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 전극단자는 상기 센싱면의 반대 측면으로 연장하고, 상기 제 1 및 제 2 도전층은 각각 상기 전극단자의 연장부분에서 상기 전극단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 분리층을 개재하여 제 1 도전층과 제 2 도전층을 적층하여 센싱 스택을 형성하는 단계;
상기 센싱 스택의 일 측면으로 노출되는 상기 제 1 도전층이 전기적으로 연결되는 제 1 전극단자를 형성하고, 상기 센싱 스택의 타 측면으로 노출되는 상기 제 2 도전층이 전기적으로 연결되는 제 2 전극단자를 형성하는 단계; 및
상기 센싱 스택의 일 측면과 타 측면을 제외한 나머지 측면 중 적어도 하나의 측면으로 상기 제 1 및 제 2 도전층을 노출시켜 센싱면으로 하고, 상기 센싱면에 감응물질을 도포하여 센서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 센싱 스택의 일 측면과 타 측면 및 상기 센싱면은 상하방향으로 절단되거나 연마되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 도전층은 서로 중첩하여 적층하거나 매립된 단부를 서로 이격하여 중첩하지 않도록 적층하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 길이를 다르게 하여 상기 제 1 및 제 2 도전층의 일부는 서로 중첩하고 나머지는 서로 중첩하지 않도록 적층하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 센싱면에 상기 적층방향 전체에 걸쳐 슬롯을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 센싱면에 홈이나 슬롯을 형성하여 상기 제 1 및 제 2 도전층이 모두 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 노출된 제 1 및 제 2 도전층의 단면을 도금하여 금속 성장시키고, 상기 감응물질을 상기 금속 성장된 상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 단부 사이에 도포하고 평탄화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법. - 제 1 도전층과 제 2 도전층이 내부에 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며,
상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에 상기 제 1 및 제 2 도전층을 노출하여 센싱면을 형성하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서. - 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며,
상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에 일정한 넓이를 갖는 홈 또는 슬롯이 적어도 하나 이상 형성되어 센싱면을 형성하고, 상기 홈 또는 슬롯의 바닥 또는 상기 홈 또는 슬롯의 바닥과 측벽에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
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