KR20130118029A

KR20130118029A - 정전 용량 압력 센서

Info

Publication number: KR20130118029A
Application number: KR1020120040889A
Authority: KR
Inventors: 강문식
Original assignee: (주)미코엠에스티
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-10-29

Abstract

정전 용량 압력 센서는 기판과, 상기 기판에 형성되는 제1 전극과, 일면과 타면을 가지면서 압력에 의해 상기 제1 전극을 향하여 가변할 수 있게 상기 일면이 상기 제1 전극과 마주하도록 구비되는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 타면으로부터 돌출되도록 구비되는 돌출부를 포함하는 제2 전극과, 상기 돌출부가 안쪽에 위치하도록 상기 기판 상에 배치되면서 상기 멤브레인의 양단부를 지지하는 지지부를 구비하고, 특히 상기 돌출부는 단일 구조로 이루어지는 원형의 링 형상을 갖도록 돌출될 수 있다.

Description

정전 용량 압력 센서{Capacitive pressure sensor}

본 발명은 정전 용량 압력 센서에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 외부에서 가해지는 압력에 의해 두 전극 사이의 간격이 변화하는 것을 정전 용량으로 측정하는 정전 용량 압력 센서에 관한 것이다.

종래의 정전 용량 압력 센서는 유전체에 해당하는 공간 내에 서로 평행하게 배치되는 두 개의 전극을 구비한다. 그러나 서로 평행한 두 개의 전극을 구비하는 정전 용량 압력 센서의 경우 외부에서 압력이 가해질 때 멤브레인(membrane)으로서의 전극이 마주하게 배치되는 전극으로 평평한 상태로 유동하는 것이 아니라 적어도 어느 일부분에서 굴곡되게 유동하기 때문에 정전 용량의 변화에 선형성을 갖는 것을 기대하기 어려울 뿐만 아니라 센싱 감도 또한 충분하게 확보하지 못하고 있다.

이에, 최근에는 멤브레인으로서의 전극을 다소 큰 질량 및 체적을 갖는 하나의 덩어리로 이루어지는 메사(mesa) 구조로 구비시킴으로써 정전 용량의 변화에 대한 선형성의 향상과 함께 센싱 감도까지도 충분하게 확보하고 있다. 언급한 하나의 덩어리로 이루어지는 메사 구조를 갖는 정전 용량 압력 센서에 대한 예들은 일본 특허공개 1998-111202호(인용 문헌 1), 일본 특허공개 2000-77680호(인용 문헌 2) 등에 개시되어 있다.

그러나 언급한 인용 문헌 1 및 2에 개시된 정전 용량 압력 센서는 메사 구조의 전극이 다소 큰 질량을 갖기 때문에 관성력에 의해 외부 충격, 진동 등에 의한 영향을 쉽게 받을 수 있고, 그 결과 정밀한 센싱이 이루어지지 못하는 단점이 있다. 또한, 언급한 정전 용량 압력 센서는 메사 구조의 전극이 다소 큰 체적을 갖기 때문에 열팽창으로 인한 변형율의 편차가 크고, 그 결과 가혹 조건 등에서 정상적인 센싱 정밀도를 유지하지 못하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 충격, 진동, 온도 등과 같은 외부 환경 노이즈에 대한 반응을 최소화할 수 있는 정전 용량 압력 센서를 제공하는데 있다.

언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서는 기판과, 상기 기판에 형성되는 제1 전극과, 일면과 타면을 가지면서 압력에 의해 상기 제1 전극을 향하여 가변할 수 있게 상기 일면이 상기 제1 전극과 마주하도록 구비되는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 타면으로부터 돌출되도록 구비되는 돌출부를 포함하는 제2 전극과, 상기 돌출부가 안쪽에 위치하도록 상기 기판 상에 배치되면서 상기 멤브레인의 양단부를 지지하는 지지부를 구비하고, 상기 돌출부는 단일 구조로 이루어지는 원형의 링 형상을 갖도록 돌출될 수 있다.

언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에서, 상기 기판은 절연 재질의 글래스, 폴리머 및 세라믹으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있다.

언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에서, 상기 제1 전극은 금속 또는 표면에 금속이 증착된 구조물을 포함할 수 있다.

언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에서, 상기 제2 전극은 실리콘 또는 표면에 금속이 증착된 실리콘을 포함할 수 있다.

언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에서, 상기 지지부와 상기 돌출부 사이의 간격은 상기 멤브레인의 두께보다 2 내지 50배 클 수 있다.

언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에서, 상기 돌출부가 돌출되는 길이는 상기 멤브레인의 두께보다 2 내지 150배 클 수 있다.

언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에서, 상기 돌출부는 상기 제1 전극의 외측 단부와 인접하는 부분에 위치하는 상기 멤브레인의 타면으로부터 돌출될 수 있다.

언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에서, 상기 지지부 및 돌출부 각각은 이방성 건식 식각을 수행하여 형성할 수 있다.

언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에서, 상기 멤브레인은 원형 구조를 가질 수 있다.

언급한 본 발명에 따른 정전 용량 압력 센서는 메사 구조가 아닌 단일 구조로 이루어지는 원형의 링 형상을 가지면서 멤브레인의 타면으로부터 돌출되는 돌출부를 구비한다. 이와 같이, 본 발명의 정전 용량 압력 센서는 원형의 링 형상으로 이루어지는 중공 형태를 갖는 돌출부를 구비하기 때문에 메사 구조에 비해 상대적으로 작은 질량 및 체적을 가질 수 있다.

따라서 본 발명의 정전 용량 압력 센서는 멤브레인으로서의 전극이 메사 구조에 비해 작은 질량을 갖기 때문에 관성력에 의한 외부 충격, 진동 등에 의한 영향을 적게 받고, 또한 작은 체적을 갖기 때문에 열팽창으로 인한 변형율의 편차가 작다.

이에, 본 발명에 따른 정전 용량 압력 센서는 충격, 진동, 온도 등과 같은 외부 환경 노이즈에 대한 반응을 최소화할 수 있음으로, 그 결과 센싱 효율이 보다 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서에 대하여 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 발명의 명확성을 기하기 위해 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 설명하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

실시예

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 압력 센서를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 정전 용량 압력 센서(100)는 기판(10), 제1 전극(12), 제2 전극(14), 지지부(16) 등을 구비할 수 있다. 또한, 정전 용량 압력 센서(100)는 관통홀(20), 배선 패턴(18) 등을 더 구비할 수 있다.

기판(10)은 절연 재질로 이루어진다. 언급한 기판(10)으로 사용할 수 있는 절연 재질의 예로서는 글래스, 폴리머, 세라믹 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서, 기판(10)이 절연 재질로 이루어질 경우 그 종류에 제한되지 않는다.

제1 전극(12)은 기판(10)에 형성된다. 제1 전극(12)은 주로 금속 또는 표면에 금속이 증착된 구조물 등으로 이루어질 수 있다. 제1 전극(12)으로 사용할 수 있는 언급한 증착 금속의 예로서는 금, 은, 알루미늄, 크롬, 팔라듐 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고 제1 전극(12)은 스크린 프린팅, 전기 도금, 증착 공정 등을 수행함에 의해 형성할 수 있다.

아울러, 기판(10)에는 제1 전극(12) 이외에도 배선 패턴(18)이 더 형성될 수 있다. 언급한 배선 패턴(18)의 경우에는 외부의 구성 부품과 전기 연결이 가능해야 하기 때문에 제1 전극(12)과 마찬가지로 금속 또는 표면에 금속이 증착된 구조물 등으로 이루어질 수 있다. 배선 패턴(18)으로 사용할 수 있는 금속 또는 표면 증착 금속의 예로서는 금, 알루미늄, 크롬 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서, 배선 패턴(18)의 경우에도 스크린 프린팅, 전기 도금, 증착 공정 등을 수행함에 의해 형성할 수 있다. 이에, 언급한 배선 패턴(18)은 공정 편의상 제1 전극(12)과 함께 형성할 수 있다. 그리고 배선 패턴(18) 상에는 후술하는 지지부(16)가 형성되기 때문에 배선 패턴(18)은 제1 전극(12)의 바깥쪽에 배치되도록 형성될 수 있다.

제2 전극(14)은 멤브레인(14a) 및 돌출부(14b)를 포함한다. 멤브레인(14a)은 일면과 타면을 갖는다. 이때, 멤브레인(14a)의 일면이 제1 전극(12)과 마주하도록 구비된다. 특히, 멤브레인(14a)은 압력에 의해 제1 전극(12)을 향하여 가별할 수 있게 제1 전극(12)과 마주하도록 구비된다. 즉, 멤브레인(14a)의 일면이 압력에 의해 제1 전극(12)을 향하여 가변할 수 있게 제1 전극(12)과 마주하도록 구비되는 것이다. 돌출부(14b)는 멤브레인(14a)의 타면으로부터 돌출되도록 구비된다. 특히, 돌출부(14b)는 단일 구조로 이루어지는 원형의 링 형상을 갖도록 구비된다. 즉, 돌출부(14b)는 단일 구조로 이루어지는 원형의 링 형상을 가지면서 멤브레인(14a)의 타면으로부터 돌출되도록 구비되는 것이다. 이에, 제2 전극(14)은 언급한 돌출부(14b)를 구비함으로써 돌출부(14b)에 의해 중공을 가질 수 있다. 언급한 멤브레인(14a) 및 돌출부(14b)를 포함하는 제2 전극(14)은 실리콘 또는 표면에 금속이 증착된 실리콘 등으로 이루어질 수 있다. 제2 전극(14)의 표면 증착 금속으로 사용할 수 있는 예로서는 금, 은, 알루미늄, 크롬, 팔라듐 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 여기서, 언급한 제2 전극(14)이 실리콘 또는 표면에 금속이 증착된 실리콘 등으로 이루어지는 것은 외부로부터 압력이 가해질 때 제2 전극(14)이 제1 전극(12)을 향하여 가변해야 하기 때문이다. 이에, 제2 전극(14)은 도전성 특성과 아울러 양호한 탄성까지도 가져야 하기 때문에 언급한 실리콘 또는 표면에 금속이 증착된 실리콘 등으로 이루어지는 것이다.

지지부(16)는 멤브레인(14a)의 양단부를 지지하면서 기판(10) 상에 배치된다. 언급한 바와 같이, 지지부(16)가 멤브레인(14a)의 양단부를 지지하기 때문에 돌출부(14b)는 지지부(16)의 안쪽에 위치할 수 있다. 즉, 지지부(16)는 일정 간격을 두고 안쪽에 돌출부(14b)가 위치하도록 기판(10) 상에 배치되면서 멤브레인(14a)의 양단부를 지지하는 것이다. 특히, 지지부(16)는 언급한 기판(10)의 배선 패턴(18) 상에 배치하도록 형성될 수 있다.

본 발명에서는 언급한 제2 전극(14)과 지지부(16)가 일체 구조를 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 전극(14)과 지지부(16)가 일체 구조를 가질 경우에는 실리콘으로 이루어지는 대상물을 후술하는 식각 공정 등과 같은 가공 공정을 수행함에 의해 형성할 수 있다. 이에, 지지부(16)의 경우에는 실리콘으로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 전극(14)과 지지부(16)가 일체 구조를 가짐에도 불구하고 제2 전극(14)만을 대상으로 금속을 증착할 수 있기 때문에 제2 전극(14)은 실리콘 또는 표면에 금속이 증착된 실리콘 등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 제2 전극(14)에 대한 금속 증착은 전기 도금, 증착 공정 등을 수행함에 의해 달성할 수 있다. 특히, 언급한 제2 전극(14)에 대한 금속 증착은 공정적인 측면 및 비용적인 측면을 고려할 때 제1 전극(12)과 마주하는 제2 전극(14)의 일면에만 형성할 수도 있다.

언급한 본 발명에서는 제2 전극(14)과 지지부(16)가 일체 구조로 이루어지는 것에 대하여 설명하고 있지만, 이와 달리 제2 전극(14)과 지지부(16) 각각을 별도로 형성한 후, 본딩 공정 등에 의해 결합시킬 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 제2 전극(14)이 언급한 멤브레인(14a) 및 단일 구조로 이루어지는 원형의 링 형상을 가지면서 멤브레인(14a)의 타면으로부터 돌출되는 돌출부(14b)를 포함함으로써 상대적으로 작은 질량 및 체적을 가질 수 있다. 이에, 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)는 제2 전극(14)이 작은 질량 및 체적을 갖기 때문에 관성력에 의한 외부 충격, 진동 등에 의한 영향을 적게 받을 뿐만 아니라 열팽창으로 인한 변형율을 줄 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 정전 용량 압력 센서(100)는 충격, 진동, 온도 등과 같은 외부 환경 노이즈에 대한 반응을 최소화할 수 있다.

그리고 언급한 제2 전극(14)에서 돌출부(14b)가 돌출되는 길이(ℓ2)가 멤브레인(14a)의 두께(ℓ1)에 비해 약 2배 미만일 경우에는 돌출부(14b)가 돌출되지 않은 구조와 거의 유사하여 센싱 신호의 선형성이 양호하지 않기 때문에 바람직하지 않고, 돌출부(14b)의 돌출되는 길이(ℓ2)가 멤브레인(14a)의 두께(ℓ1)에 비해 약 150배를 초과할 경우에는 제2 전극(14) 자체가 구조적으로 불안정할 뿐만 아니라 제2 전극(14)의 제조에 따른 비용이 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 이에, 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)의 경우 돌출부(14b)가 돌출되는 길이(ℓ2)는 멤브레인(14a)의 두께(ℓ1)보다 2 내지 150배 정도 큰 것이 바람직하다. 여기서, 멤브레인(14a)의 두께(ℓ1)는 일면으로부터 타면까지의 거리로 이해할 수 있고, 돌출부(14b)가 돌출되는 길이(ℓ2)는 멤브레인(14a)의 타면으로부터 돌출 단부까지의 거리로 이해할 수 있다.

아울러, 언급한 제2 전극(14)에서 지지부(16)와 돌출부(14b) 사이의 간격(ℓ3)이 멤브레인(14a)의 두께(ℓ1)보다 약 2배 미만일 경우에는 지지부(16)와 돌출부(14b) 사이의 간격(ℓ3)이 협소하여 멤브레인(14a)이 움직일 수 있는 변위가 작아 센싱 기능을 상실할 수 있기 때문에 바람직하지 않고, 지지부(16)와 돌출부(14b) 사이의 간격(ℓ3)이 멤브레인(14a)의 두께(ℓ1)보다 약 50배를 초과할 경우에는 지지부(16)와 돌출부(14b) 사이의 간격(ℓ3)이 너무 넓어 멤브레인(14a)이 움직일 수 있는 변위가 커져 선형성을 유지할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 이에, 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)의 경우 제2 전극(14)에서 지지부(16)와 돌출부(14b) 사이의 간격(ℓ3)은 멤브레인(14a)의 두께(ℓ1)보다 2 내지 50배 정도 큰 것이 바람직하다.

그리고 언급한 제2 전극(14)에서 돌출부(14b)가 그 아래의 제1 전극(12)의 외측 단부로부터 안쪽 부분에 위치하는 멤브레인(14a)의 타면으로부터 돌출되는 구조를 가질 경우에는 돌출부(14b) 바깥쪽 부분의 멤브레인(14a)의 일면과 제1 전극(12) 사이에서 기생 커패시턴스가 발생할 수 있기 때문에 바람직하지 않고, 돌출부(14b)가 그 아래의 제1 전극(12)의 외측 단부로부터 바깥쪽 부분에 위치하는 멤브레인(14a)의 타면으로부터 돌출되는 구조를 가질 경우에는 센싱을 위한 유효 면적이 작아져서 센싱 감도의 저하를 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 이에, 돌출부(14b)는 그 아래의 제1 전극(12)의 외측 단부와 인접하는 부분에 위치하는 멤브레인(14a)의 타면으로부터 돌출되는 것이 바람직하다.

따라서 언급한 바에 의하면, 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)는 돌출부(14b)가 제1 전극(12)의 외측 단부와 인접하는 부분에 위치하는 멤브레인(14a)의 타면으로부터 멤브레인(14a)의 두께보다 약 2 내지 150배 큰 길이를 갖도록 돌출되는 구조를 갖는다. 또한, 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)는 돌출부(14b)와 지지부(16) 사이를 멤브레인(14a)의 두께보다 약 2 내지 50배 큰 간격을 갖도록 구비한다.

그리고 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)의 경우에는 지지부(16)와 제2 전극(14)을 기판(10) 상에 형성함으로써 제1 전극(12)과 제2 전극(14) 사이에는 공간이 형성된다. 언급한 공간은 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)에서의 유전체로 적용하기 위한 부분으로 이해할 수 있다. 이에, 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)는 외부로부터 압력이 가해질 때 제2 전극(14)이 제1 전극(12)으로 유동하는 거리에 따라 변화하는 정전 용량을 측정함으로써 압력을 센싱할 수 있는 것이다. 따라서 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)는 언급한 바와 같이 기판(10)을 관통하는 관통홀(20)을 구비할 수 있다. 언급한 관통홀(20)은 유전체로 형성한 공간을 외부와 개방되도록 할 경우 그 크기 및 개수에 제한되지 않는다.

또한, 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)에서 언급한 돌출부(14b) 및 지지부(16) 각각은 이방성 건식 식각을 수행하여 형성할 수 있다. 이에, 돌출부(14b) 및 지지부(16) 각각은 반응성 이온 식각 등을 수행함에 의해 형성할 수 있다. 이와 같이, 돌출부(14b) 및 지지부(16) 각각을 이방성 건식 식각에 의해 형성하는 것은 습식 식각에 비해 돌출부(14b) 및 지지부(16) 각각을 얇게 형성하기 위함이다. 특히, 지지부(16)를 상대적으로 얇게 형성함으로써 단일 기판(10) 상에 보다 많은 개수의 정전 용량 압력 센서(100)를 형성할 수 있다.

그리고 언급한 돌출부(14b)의 형상을 원형의 링 형상이 아닌 모서리를 갖는 다각형 구조, 예를 들면 사각형 구조로 형성할 경우에는 압력에 의해 멤브레인(14a)이 제1 전극(12)으로 가변할 때 모서리진 부분에 쉽게 손상이 발생하고, 그 결과 센싱 효율에 영향을 끼치기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 언급한 바와 마찬가지로 멤브레인(14a)이 원형 구조가 아닌 모서리를 갖는 다각형 구조로 이루어질 경우 압력에 의해 멤브레인(14a)이 제1 전극(12)으로 가변할 때 모서리진 부분에 쉽게 손상이 발생하고, 그 결과 센싱 효율에 영향을 끼치기 때문에 바람직하지 않고, 아울러 멤브레인(14a)이 원형 구조가 아닌 다각형 구조로 이루어지면 돌출부(14b)를 원형의 링 형상을 갖도록 형성할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 본 발명에서는 멤브레인(14a)의 경우에도 원형 구조의 형상을 갖도록 형성한다.

이에, 언급한 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)는 제1 전극(12)과 마주하도록 구비되는 멤브레인(14a)의 타면으로부터 단일 구조로 이루어지는 원형의 링 형상을 가지는 돌출부(14b)를 포함하는 제2 전극(14)을 구비하는 것이다. 그러므로 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)는 돌출부(14b)에 의해 메사 구조의 형상은 유지하면서도 질량 및 체적은 상대적으로 줄일 수 있는 것이다.

따라서 본 발명의 정전 용량 압력 센서(100)는 관성력에 의한 외부 충격, 진동 등에 의한 영향을 적게 받고, 열팽창으로 인한 변형율의 편차를 줄일 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 정전 용량 압력 센서(100)는 충격, 진동, 온도 등과 같은 외부 환경 노이즈에 대한 반응을 최소화할 수 있다.

언급한 바와 같이, 본 발명의 정전 용량 압력 센서는 외부 환경 노이즈에 대한 반응을 최소화할 수 있음으로 우수한 센싱 감도 및 출력 특성의 향상을 기재할 수 있다. 이에, 보다 정밀한 센싱을 요구하는 분야에 적극적으로 활용할 수 있다. 특히, 최근의 초정밀 제어를 요구하는 반도체 제조 분야, 로봇 공학 분야 등에 보다 적극적으로 활용할 수 있는 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 기판 12 : 제1 전극
14 : 제2 전극 14a : 멤브레인
14b : 돌출부 16 : 지지부
18 : 배선 패턴 20 : 관통홀
100 : 정전 용량 압력 센서

Claims

기판;
상기 기판에 형성되는 제1 전극;
일면과 타면을 가지면서 압력에 의해 상기 제1 전극을 향하여 가변할 수 있게 상기 일면이 상기 제1 전극과 마주하도록 구비되는 멤브레인과, 상기 멤브레인의 타면으로부터 돌출되도록 구비되는 돌출부를 포함하는 제2 전극; 및
상기 돌출부가 안쪽에 위치하도록 상기 기판 상에 배치되면서 상기 멤브레인의 양단부를 지지하는 지지부를 구비하고,
상기 돌출부는 단일 구조로 이루어지는 원형의 링 형상을 갖도록 돌출되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.
제1 항에 있어서, 상기 기판은 절연 재질의 글래스, 폴리머 및 세라믹으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.
제1 항에 있어서, 상기 제1 전극은 금속 또는 표면에 금속이 증착된 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.
제1 항에 있어서, 상기 제2 전극은 실리콘 또는 표면에 금속이 증착된 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.
제1 항에 있어서, 상기 지지부와 상기 돌출부 사이의 간격은 상기 멤브레인의 두께보다 2 내지 50배 큰 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.
제1 항에 있어서, 상기 돌출부가 돌출되는 길이는 상기 멤브레인의 두께보다 2 내지 150배 큰 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.
제1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 제1 전극의 외측 단부와 인접하는 부분에 위치하는 상기 멤브레인의 타면으로부터 돌출되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.
제1 항에 있어서, 상기 돌출부 및 지지부 각각은 이방성 건식 식각을 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.
제1 항에 있어서, 상기 멤브레인은 원형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 용량 압력 센서.