KR20140003085A - 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법 - Google Patents

정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140003085A
KR20140003085A KR1020120070643A KR20120070643A KR20140003085A KR 20140003085 A KR20140003085 A KR 20140003085A KR 1020120070643 A KR1020120070643 A KR 1020120070643A KR 20120070643 A KR20120070643 A KR 20120070643A KR 20140003085 A KR20140003085 A KR 20140003085A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
humidity sensor
lower electrode
capacitive humidity
upper electrode
moisture
Prior art date
Application number
KR1020120070643A
Other languages
English (en)
Inventor
민남기
홍현표
정경훈
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
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 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020120070643A priority Critical patent/KR20140003085A/ko
Publication of KR20140003085A publication Critical patent/KR20140003085A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • G01N27/225—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity by using hygroscopic materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/226—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance

Abstract

정전용량형 습도 센서는 절연 기판, 상기 절연 기판 상에 배치되고, 전기적 전도성을 갖는 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 배치되고, 외부의 습기가 투습할 수 있도록 구비된 감습막 패턴 및 상기 감습막 패턴 상에 배치되며, 다공성 탄소나노튜브로 이루어진 상부 전극을 포함한다.

Description

정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법{CAPACITIVE HUMIDITY SENSOR AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 습도에 따라 한 쌍의 전극 사이에 개재된 유전체의 유전율을 변경시켜 상대 습도를 측정하는 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현대에 이르러 산업체의 생산 공정, 품질관리뿐만 아니라 일반 가정에서 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위해 습도의 측정과 조절에 대한 중요성이 날로 증가하고 있다. 이러한 습도를 측정하기 위해서는 습도센서가 필요하다.
상기 습도센서의 종류는 주위의 수분의 양에 따라 수분을 흡수하고 탈수할 수 있는 감습재의 종류에 따라 분류된다. 상기 습도센서는 보통 수분에 의한 감습재의 전기적 성질의 변화를 이용하여 습도를 측정한다. 전기적 성질에는 저항, 정전용량 및 공진 주파수가 있다.
이중 정전용량형 습도센서는 수분이 흡수되면 유전율이 변하는 감습 폴리머를 유전체로 하여 커패시터 형태로 제작된다. 정전용량형 습도센서는 상대적으로 신뢰성이 우수하면서도 센서 특성이 선형적이고 온도의 영향을 거의 받지 않는다는 장점이 있다. 그러나 전극의 면적이 크지 않으면 기생 정전용량의 영향을 받아 신호가 왜곡되고 감습재에 습기가 전달될 수 있도록 전극 사이에 습기 공급경로를 확보해야 한다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 습기 공급 경로를 확보함에 따라 우수한 응답속도를 가질 수 있는 정전용량형 습도 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 정전용량형 습도 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 정전용량형 습도 센서는 절연 기판, 상기 절연 기판 상에 배치되고, 전기적 전도성을 갖는 하부 전극, 상기 하부 전극 상에 배치되고, 외부의 습기가 투습할 수 있도록 구비된 감습막 패턴 및 상기 감습막 패턴 상에 배치되며, 다공성 탄소나노튜브로 이루어진 상부 전극을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 정전용량형 습도 센서는, 상기 절연 기판 상에 배치되고 상기 하부 전극과 이격된 본딩 패드를 더 포함하고, 상기 감습막 패턴은 상기 본딩 패드와 부분적으로 오버랩될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정전용량형 습도 센서의 제조방법에 있어서, 절연 기판 상부에 전기적 전도성을 갖는 하부 전극을 형성하고, 상기 하부 전극 상에 감습막 패턴을 형성한 후, 상기 감습막 패턴 상에 탄소나노튜브로 이루어진 상부 전극을 형성한다. 여기서, 상기 상부 전극은, 상기 탄소나노튜브를 포함하는 용액을 상기 하부 전극 상에 스프레이하여 탄소나노튜브 박막을 형성한 후, 상기 탄소나노튜브 박막을 패터닝하여 형성될 수 있다. 또한 상기 탄소나노튜브 박막을 패터닝하기 위하여, 상기 탄소나노튜브 박막 상에 마스크를 형성한 후, 상기 마스크가 형성된 탄소나노튜브 박막에 산소 플라즈마를 이용하는 식각할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 정전용량형 습도 센서의 제조 방법에 있어서, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 상부 전극을 표면 처리하는 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서는 기공이 균일하게 분포되며 높은 다공성을 갖는 탄소나노튜브로 상부 전극을 형성함으로써 상부 전극의 표면에 흡착된 물 분자가 다수의 기공을 통하여 상기 감습막 패턴 속으로 상대적으로 빠른 속도로 이동할 수 있다. 결과적으로 상기 정전용량용 습도 센서는 우수한 응답속도와 선형성을 가질 수 있다. 추가로 상기 탄소나노튜브로 이루어진 상부 전극에 산소 플라스마를 이용하여 표면 처리하는 공정이 추가적으로 수행될 경우, 개선된 감도와 우수한 응답 속도를 가지는 정전용량형 습도센서가 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도1 정전용량형 습도 센서에 대한 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도1의 정전용량형 습도 센서에 대한 전자 주사 현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서에 대한 응답시간을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서에 대한 상대 습도에 따른 정전용량의 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서를 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 2는 도1 정전용량형 습도 센서에 대한 평면도이다. 도 3은 도 2의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 4는 도1의 정전용량형 습도 센서에 대한 전자 주사 현미경 사진이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서는 절연 기판(110), 하부 전극(120), 감습막 패턴(140) 및 상부 전극(160)을 포함한다.
상기 절연 기판(110)은 예를 들면, 유리 기판, 세라믹 기판, 실리콘 또는 플라스틱 기판을 포함한다. 상기 절연 기판(110)은 플레이트 형상을 가질 수 있다.
상기 하부 전극(120)은 상기 절연 기판(110) 상에 배치된다. 상기 하부 전극(120)은 전기적 전도성을 갖는다. 상기 하부 전극(120)을 이루는 물질은 예를 들면, 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 감습막 패턴(140)은 상기 하부 전극(120) 상에 배치된다. 상기 감습막 패턴(140)은 예를 들면 폴리이미드 계열의 물질로 이루어질 수 있다. 상기 감습막 패턴(140)은 외부의 습기를 흡수함으로써 변경되는 유전율을 가질 수 있다.
상기 상부 전극(160)은 상기 감습막 패턴(140) 상에 배치된다. 상기 상부 전극(160)은 탄소나노튜브로 이루어진다. 따라서, 상기 상부 전극(160)은 상대적으로 우수한 전기 전도도를 갖는다. 상기 탄소나노튜브는 다중벽탄소나노튜브(multi-wall carbon nano tube; MWCNT) 또는 단일벽탄소나노튜브(single-wall carbon nano tube;SWCNT)를 포함할 수 있다.
또한 상기 상부 전극(160)은 탄소나노튜브와 같은 높은 다공성 재질로 이루어짐에 따라 상부 전극(160)의 표면에 흡착된 물 분자가 다수의 기공을 통하여 상기 감습막 패턴(140)으로 상대적으로 빠른 속도로 이동할 수 있다. 그 결과 상기 정전용량용 습도 센서는 우수한 응답속도와 선형성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량형 습도 센서는 상기 상부 전극(160)과 전기적으로 연결되는 본딩 패드(130)를 더 포함할 수 있다. 상기 본딩 패드(130)는 상기 기판 상에 상기 하부 전극(120)과 이격되어 배치될 수 있다. 상기 본딩 패드(130)는 상기 하부 전극(120)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 본딩 패드(130) 및 상기 상부 전극(160)은 부분적으로 오버랩됨에 따라 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 감습막 패턴(140)은 상기 본딩 패드(130)와 접촉하는 요철부를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 요철부는 전류 통로를 확장시킴에 따라 전기 저항이 감소된다. 결과적으로 상기 본딩 패드(130) 및 상기 상부 전극(160)이 안정적으로 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량형 습도 센서에 대한 응답시간을 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 다공성 크롬으로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(비교예), 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(실시예1), 산소 플라스마를 이용하여 표면 처리된 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(실시예2)에 대한 응답시간을 측정하였다. 이때 상대습도를 30%에서 85%로 급격히 증가시켜 응답 속도를 측정하였다. 이때 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(실시예1)는 약 2.2초의 응답속도를 갖고, 다공성 크롬으로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(비교예)는 약 8.5초의 응답속도를 갖는다. 따라서, 실시예1은 비교예에 비하여 약 3.9배 빠른 응답시간을 나타내었다. 산소 플라스마를 이용하여 표면 처리된 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도(실시예2)는 약 1.75초의 응답속도를 갖는다. 따라서, 실시예2는 비교예에 비하여 약 4.9배 빠른 응답시간을 나타내었다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서에 대한 상대 습도에 따른 정전용량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면,다공성 크롬으로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(비교예), 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(실시예1), 산소 플라스마를 이용하여 표면 처리된 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(실시예2)에 대한 상대 습도에 따른 정전용량의 변화를 측정하였다. 이때, 30%에서 90%까지 상대 습도를 증가시키며 측정하였다. 상기 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도(실시예1)는 우수한 선형성(0.9991)을 가짐을 확인할 수 있다. 나아가 상기 산소 플라스마를 이용하여 표면 처리한 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서(실시예2)는 상대적으로 더 높은 감도(0.642pF/%RH)를 가졌다.
다시 도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서의 제조 방법에 있어서, 먼저, 절연 기판(110)의 상부에 전기적 전도성을 갖는 하부 전극(120)을 형성한다. 상기 절연 기판(110)은 예를 들면, 유리 기판, 세라믹 기판, 실리콘 또는 플라스틱 기판을 포함한다. 상기 하부 전극(120)을 이루는 물질은 예를 들면, 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 하부 전극(120)은 예를 들면, 진공 증착 또는 스퍼터링 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 하부 전극(120)을 형성할 때 상기 하부 전극(120)과 이격된 본딩 패드(130)도 함께 형성될 수 있다.
이어서, 상기 하부 전극(120) 상에 감습막 패턴(140)을 형성한다. 상기 감습막 패턴(140)은 예를 들면 폴리이미드 계열과 같은 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 상기 감습막 패턴(140)을 형성하기 위하여 액상의 폴리이미드 물질을 코팅한다. 이후, 코팅된 액상의 폴리이미드 물질을 질소 분위기에서 가열하여 감습막 (140)을 형성한다.
예를 들면, 액상의 폴리이미드 수지를 스핀 코팅(spin-coating)의 방법으로 하부 전극(120)과 본딩 패드(130)가 형성된 절연 기판(110) 상부에 도포한 다음 패터닝한 후 약 300 내지 400℃의 온도에서 약 1시간 동안 경화시킬 수 있다. 감습막 패턴(140)은 약 1 내지 3㎛의 두께로 형성될 수 있다.
다음, 감습막 패턴(140) 상에 상부 전극(160)을 형성한다. 상기 상부 전극(160)은 탄소나노튜브로 이루어 질 수 있다. 상기 탄소나노튜브로 이루어진 상기 상부 전극(160)을 형성하기 위하여, 먼저 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)를 디클로로벤젠(dechlorobenzene) 또는 디메틸폼아마이드(dimethylformamide, DMF) 용매에 첨가한 후 약 10분 동안 초음파 에너지를 인가할 수 있고, 그 후 용매 내에 분산되지 않고 결집된 탄소나노튜브 덩어리, 탄소나노튜브 외의 불용성 물질 등을 원심분리를 통해 제거할 수 있다. 이와 같은 원심분리 공정이 완료되면 탄소나노튜브들이 분산된 용액이 준비된다. 이어서, 준비된 용액을 스프레이 분사의 방법으로 하부 전극(120)과 감습막 패턴(140)이 형성된 절연 기판(110) 상부에 도포하여 탄소나노튜브 박막(미도시)을 형성할 수 있다. 상기 탄소나노튜브 박막은 예를 들면 70nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 탄소나노튜브 박막 내에서는 랜덤하게 배향된 탄소나노튜브들이 서로 네트워크를 형성하고 있다.
상기 스프레이 분사 공정에 있어서, 상기 절연 기판(110)은 약 190℃의 온도로 조절되며, 0.75ml/min. 의 분사 속도로 공급될 수 있다.
그 후, 탄소나노튜브 박막 상에 마스크 패턴(미도시)을 형성한 후 마스크 패턴이 형성된 탄소나노튜브 박막에 산소 플라즈마를 인가하여 상기 탄소나노튜브 박막을 식각한다. 상기 산소 플라즈마는 약 10sccm의 유량으로 약 3분 이상 약 10분 이하의 시간 동안 인가될 수 있다. 산소 플라즈마의 인가 시간이 3분 미만인 경우, 제거되어야 할 탄소나노튜브 박막 부분이 일부 잔류할 수 있는 문제점이 있고, 산소 플라즈마의 인가 시간이 10분 이상인 경우 하부 전극이나 감습막 패턴(140)이 손상될 위험이 있다. 이후, 상기 마스크 패턴을 제거함으로써 높은 다공성을 가지는 탄소나노튜브로 이루어진 상부 전극(160)이 형성된다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 탄소나노튜브로 이루어진 상부 전극에 대하여 산소 플라스마를 이용하여 표면 처리 공정이 추가적으로 수행될 수 있다.
상기 표면 처리 공정에 따르면 산소 가스를 약 10sccm의 유량으로 약 20초 동안 공급하여 산소 플라즈마를 형성한다. 이때 공급되는 알에프 전원(RF power)은 약 20W로 조절될 수 있다. 상기 표면 처리 공정이 추가적으로 수행됨에 따라 탄소나노튜브 표면에는 산소를 포함한 결함(oxygen-containing defect)이 다량으로 발생하여 더 많은 습기를 흡착하기 때문에 상부 전극에 형성된 기공을 통하여 더 많은 습기가 상기 감습막 내부로 침투할 수 있다. 따라서 정전용량형 습도 센서가 개선된 응답속도 및 향상된 감도를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 습도 센서는 높은 다공성을 가지는 탄소나노튜브를 사용해 상부 전극을 형성함으로써 상부 전극의 표면에 흡착된 물 분자가 다수의 기공을 통하여 상기 감습막 패턴으로 상대적으로 빠른 속도로 이동할 수 있다. 결과적으로 상기 정전용량용 습도 센서는 우수한 응답속도를 가질 수 있으며 나아가 우수한 선형성을 가질 수 있다. 또한 산소 플라스마를 이용하여 표면 처리되고 탄소나노튜브로 이루어진 상부전극을 포함하는 정전용량형 습도는 향상된 감도를 가질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 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.

Claims (6)

  1. 절연 기판;
    상기 절연 기판 상에 배치되고, 전기적 전도성을 갖는 하부 전극;
    상기 하부 전극 상에 배치되고, 외부의 습기가 투습할 수 있도록 구비된 감습막 패턴; 및
    상기 감습막 패턴 상에 배치되며, 다공성 탄소나노튜브로 이루어진 상부 전극을 포함하는 정전용량형 습도 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연 기판 상에 배치되고 상기 하부 전극과 이격된 본딩 패드를 더 포함하고,
    상기 감습막 패턴은 상기 본딩 패드와 부분적으로 오버랩되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도 센서.
  3. 절연 기판 상부에 전기적 전도성을 갖는 하부 전극을 형성하는 단계;
    상기 하부 전극 상에 감습막 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 감습막 패턴 상에 탄소나노튜브로 이루어진 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 정전용량형 습도 센서의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 상부 전극을 형성하는 단계는,
    상기 탄소나노튜브를 포함하는 용액을 상기 하부 전극 상에 스프레이하여 탄소나노튜브 박막을 형성하는 단계;
    상기 탄소나노튜브 박막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도 센서의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 박막을 패터닝하는 단계는,
    상기 탄소나노튜브 박막 상에 마스크를 형성하는 단계; 및
    상기 마스크가 형성된 탄소나노튜브 박막에 산소 플라즈마를 이용하는 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도 센서의 제조 방법.
  6. 제3항에 있어서, 산소 플라즈마를 이용하여 상기 하부 전극을 표면 처리하는단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 습도 센서의 제조 방법.
KR1020120070643A 2012-06-29 2012-06-29 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법 KR20140003085A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120070643A KR20140003085A (ko) 2012-06-29 2012-06-29 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120070643A KR20140003085A (ko) 2012-06-29 2012-06-29 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140003085A true KR20140003085A (ko) 2014-01-09

Family

ID=50139771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120070643A KR20140003085A (ko) 2012-06-29 2012-06-29 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140003085A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE541326C2 (en) * 2017-02-21 2019-07-02 Invisense Ab Sensor device, measuring system and measuring method for detecting presence of liquid and/or humidity
KR102361168B1 (ko) * 2020-08-11 2022-02-09 한국산업기술대학교산학협력단 습도 센서 및 그의 제조방법
KR20230040796A (ko) 2021-09-16 2023-03-23 국민대학교산학협력단 탄소나노튜브 기반 습도 센서 및 그 제조 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE541326C2 (en) * 2017-02-21 2019-07-02 Invisense Ab Sensor device, measuring system and measuring method for detecting presence of liquid and/or humidity
KR102361168B1 (ko) * 2020-08-11 2022-02-09 한국산업기술대학교산학협력단 습도 센서 및 그의 제조방법
KR20230040796A (ko) 2021-09-16 2023-03-23 국민대학교산학협력단 탄소나노튜브 기반 습도 센서 및 그 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
An et al. All-graphene-based highly flexible noncontact electronic skin
KR101093612B1 (ko) 정전용량형 습도센서 및 그 제조방법
Segev-Bar et al. Tunable touch sensor and combined sensing platform: toward nanoparticle-based electronic skin
KR101367887B1 (ko) 정전용량형 습도센서
Jung et al. Enhanced humidity-sensing response of metal oxide coated carbon nanotube
Tai et al. Human‐finger electronics based on opposing humidity‐resistance responses in carbon nanofilms
Cardenas et al. In-place printing of carbon nanotube transistors at low temperature
KR100856577B1 (ko) 탄소나노튜브 센서 및 그 제조방법
KR20140003085A (ko) 정전용량형 습도 센서 및 이의 제조방법
Slobodian et al. Multifunctional flexible and stretchable polyurethane/carbon nanotube strain sensor for human breath monitoring
CN111879827A (zh) 一种柔性传感器结构及其制备方法
KR101544386B1 (ko) 압력 센서 및 그 제조 방법
KR20110080635A (ko) 탄소나노튜브 전도층의 접착성이 향상된 기판 및 그의 제조 방법
Yao et al. High‐performance flexible humidity sensors for breath detection and non‐touch switches
Lee et al. Humidity effects according to the type of carbon nanotubes
TWI601954B (zh) 電容式感濕元件及其使用方法
Gai et al. Scalable Fabrication of Flexible Single‐Layer Strain and Double‐Layer Pressure Sensors by Inkjet Printing for Subtle Vibration Detection
KR102045220B1 (ko) 스트레인 센싱 소자, 이를 이용한 어레이 센서 및 이의 제조방법
JP6370111B2 (ja) 容量型ガスセンサ及びその製造方法
Mansoori et al. Low-cost inkjet-printed humidity sensor using nanoporous surface on coated paper
KR101387236B1 (ko) 스트레인 게이지의 제조방법
KR20130134538A (ko) 성능조절이 가능한 초 고감도 그라핀 센서 및 그 제조방법
CN216051505U (zh) 用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型fet气体传感器阵列
KR101297274B1 (ko) 바이오 센서 및 그 제조 방법
KR101647555B1 (ko) 정전 용량성 습도 센서 및 이의 제조 방법

Legal Events

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