KR20150010218A - 입자상 물질 센서유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛은 전하를 띤 입자상 물질이 근처를 지날 때 반응하는 정전유도방식의 센서부, 전도성 패이스트를 통해서 상기 센서부가 일측에 부착되는 보호패드, 상기 보호패드에 형성되어 상기 센서부에서 부착된 입자상 물질을 태워서 제거하는 히터전극, 및 상기 보호패드에 형성되어 상기 센서부에서 발생되는 신호를 외부로 전달하는 센서전극을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 입자상 물질을 효과적으로 감지하고, 센서부를 통해서 센서의 감도를 유지하고, 전체적인 기계적인 강도를 향상시킬 수 있는 입자상 물질 센서유닛에 관한 것이다.
자동차에는 매연을 감소시키기 위한 입자상 물질 필터(PF: particulate filter)가 적용되고 있으며, 이러한 입자상 물질 필터에 포집되는 매연의 양을 감지하기 위해서 차압센서가 적용된다.
여기서, 입자상 물질 필터는 디젤자동차, 가솔린자동차, 가스자동차, 등 모든 내연기관에 선택적으로 적용될 수 있다.
앞으로, 배기가스규제에 따라서 기존의 차압센서를 이용하여 상기 디젤입자상 물질 필터에 포집되는 입자상 물질의 감지 정밀도가 떨어질 수 있고, 상기 디젤입자상 물질 필터의 파손도 감지하기 쉽지 않다.
한편, 입자상 물질을 감지하는 센서에 대한 연구가 지속적으로 연구되고 있고, 아울러 입자상 물질이 센서에 부착되었을 때 이를 제거함으로써 센서의 감도를 유지할 수 있도록 하는 연구도 함께 진행되고 있으며, 센서부의 강도를 향상시키기 위한 연구도 함께 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 입자상 물질 센서유닛의 센서부의 강도를 보강할 수 있고, 생산과정에서 생산성을 향상시킴으로써 비용을 절감하고 생산량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛은 전하를 띤 입자상 물질이 근처를 지날 때 반응하는 정전유도방식의 센서부, 전도성 패이스트를 통해서 상기 센서부가 일측에 부착되는 보호패드, 상기 보호패드에 형성되어 상기 센서부에서 부착된 입자상 물질을 태워서 제거하는 히터전극, 및 상기 보호패드에 형성되어 상기 센서부에서 발생되는 신호를 외부로 전달하는 센서전극을 포함할 수 있다.
상기 센서부는, 상부면에 센서돌출부가 형성되는 실리콘 재질의 센서바디, 상기 센서바디의 상하부면을 커버하는 절연층, 및 상기 절연층이 형성되지 않은 부분을 통해서 상기 센서바디와 상기 센서전극을 연결하는 연결전극을 포함할 수 있다.
상기 센서전극은 상기 보호패드의 상부면에 형성되고, 상기 히터전극은 상기 보호패드의 하부면에 형성되며, 상기 전도성 패이스트는 상기 센서전극의 일부를 커버하도록 상기 보호패드의 상부면 일측에 도포되고, 상기 센서부가 상기 전도성 패이스트 위에 부착되어 상기 보호패드의 상부면 일측에 고정될 수 있다.
상기 센서부 또는 상기 히터전극은 Pt, Mo, W 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 보호패드는 세라믹 재질을 포함할 수 있다.
상기 센서바디는 실리콘 웨이퍼를 에칭시켜서 제조될 수 있다.
상기 절연층은 SiO2 또는 Si3O4로 제조될 수 있다.
상기 세라믹 재질은 Si3O4, 뮬라이트, 또는 글라스 세라믹을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 입자상 센서 유닛은, 센서부가 부착되는 보호패드가 실리콘 웨이퍼로 구성되는 센서부의 강도를 보완할 수 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼를 반도체생산 공정을 통해서 가공하고, 이를 보호패드에 전도성 패이스트를 통해서 용이하게 부착함으로써, 비용을 절감하고 생산량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛의 일부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에서 센서부의 뒤쪽을 보여주는 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 센서부의 제작방법을 보여주는 공정도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 히터전극의 제작방법을보여주는 공정도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 센서부의 제작방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 히터전극의 제작방법을 보여주는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에서 센서부의 뒤쪽을 보여주는 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 센서부의 제작방법을 보여주는 공정도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 히터전극의 제작방법을보여주는 공정도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 센서부의 제작방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 히터전극의 제작방법을 보여주는 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛의 일부 사시도이다.
도 1을 참조하면, 센서유닛(100)은 센서부(110), 히터전극(120), 보호패드(130), 및 센서전극(140)을 포함한다.
상기 센서부(110)는 전하를 띤 입자상 물질이 근처를 지날 때 반응하여 전기적인 신호를 발생시킨다.
상기 보호패드(130)는 세라믹 재질로 그 위에 상기 히터전극(120)이 형성되고, 상기 히터전극(120)은 상기 센서부(110)에 부착된 입자상 물질을 가열시켜서 제거한다. 상기 센서전극(140)은 상기 센서부(110)에서 생성된 신호를 외부로 전달하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에서 센서부의 뒤쪽을 보여주는 일부 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 세라믹 재질의 상기 보호패드(130)의 상부면의 한쪽에는 상기 히터전극(120)이 지그재그로 형성되고, 상기 보호패드(130)의 상부면의 중심부에 상기 센서전극(140)이 형성된다. 그리고, 상기 센서부(110)의 뒷면에는 상기 센서전극(140)과 연결되는 연결전극(112)이 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 세라믹 기판인 상기 보호패드(130) 위에 실리콘과 절열재로 만들어진 상기 센서부(110)를 부착함으로써 센서부(110)의 기능은 유지하고 강도 및 강성을 높일 수 있다.
그리고, 상기 보호패드(130) 위에 상기 센서부(110)를 견고하게 부착시키고 상기 센서부(110)의 재질인 실린콘과 상기 보호패드(130)의 재질인 세라믹 사이의 열팽창계수를 고려하여 전도성 패이스트(300)를 선정한다.
상기 센서부(110)는 섭씨 약 650도의 온도에 견디어야 하기 때문에, 전도성 패이스트(300)는 고온저항성을 갖는 합금재질을 사용해야 하고, 접착방법으로는 flip chip bonding, screen printing, 또는 electroplating 같은 본딩 기술이 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 센서유닛(100)의 상기 센서부(110)는 실리콘 재질로 중심부에 형성되고 상부면에 센서돌출부가 볼록하게 형성되는 센서바디(430) 및 상기 센서바디(430)의 상부면과 하부면에 형성되는 절연층(420)을 포함한다.
상기 보호패드(130) 상부면에 상기 센서전극(140)이 형성되고, 상기 보호패드(130) 하부면에 상기 히터전극(120)이 형성된다. 본 발명의 실시예에서, 상기 히터전극(120)은 상기 보호패드(130)의 상부면에 상기 센서전극(140)과 인접하여 형성될 수 있다.
상기 보호패드(130)의 상부면의 왼쪽면에 상기 센서부(110)가 부착되고, 상기 센서부(110)와 상기 보호패드(130) 사이에는 상기 전도성 패이스트(300)가 개재된다.
그리고, 상기 센서부(110)의 상기 센서바디(430)는 상기 연결전극(112) 및 상기 전도성 패이스트(300)를 통해서 상기 센서전극(140)과 연결된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 센서부의 제작방법을 보여주는 공정도이다.
도 4를 참조하면, (a)에서 실리콘 웨이퍼(400)를 세착하고, (b)에서 상기 실리콘 웨이퍼(400) 위에 포토 리지스트(410)를 형성한 후, 에칭을 수행하여 웨이퍼 위에 돌출부를 형성한다.
(c)에서 상기 포토 리지스트(410)를 제거하고, (d)에서 웨이퍼의 상부면과 하부면에 절연층(420)을 형성한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 절연층(420)은 SiO2 또는 Si3O4를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 히터전극의 제작방법을보여주는 공정도이다.
도 5를 참조하면, (e)에서 세라믹 재질인 상기 보호패드(130)가 세척되어 준비되고, (f)에서 상기 보호패드(130) 상부면에 상기 센서전극(140)을 형성하고, 하부면에 상기 히터전극(120)을 형성한다.
(g)에서 상기 보호패드(130)의 상부면의 일측에 상기 전도성 패이스트(300)를 도포하고, (h)에서 상기 전도성 패이스트(300) 위에 상기 센서부(110)를 부착한다.
상기 보호패드(130)는 세라믹 기판으로써 Si3N4, 뮬라이트, 또는 글래스 세라믹을 포함할 수 있고, 상기 히터전극(120)은 Pt, Mo, 또는 W를 포함할 수 있다. 상기 센서전극(140)은 Pt, Mo, 또는 W를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 센서부의 제작방법을 보여주는 순서도이다.
도 6을 참조하면, S600에서 실리콘 웨이퍼(400)를 세척하고, S610에서 상기 실리콘 웨이퍼(400)의 상부면에 포토 리지스트(410)를 패터닝하고, S620에서 상기 포토 리지스트(410)를 제거하고, S630에서 상부면과 하부면에 상기 절연층(420)을 형성하여 상기 센서부(110)를 형성한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 센서유닛에 구비되는 히터전극의 제작방법을 보여주는 순서도이다.
도 7을 참조하면, S700에서 세라믹 기판인 상기 보호패드(130)를 세척하고, S710에서 상기 보호패드(130)에 상기 히터전극(120)과 상기 센서전극(140)(컨택패드)을 형성하고, S720에서 상기 보호패드(130)의 상부면의 일측에 상기 전도성 패이스트(300)를 도포하고, S730에서 상기 센서부(110)를 상기 전도성 패이스트(300)를 통해서 상기 보호패드(130) 위에 부착한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 센서유닛 110: 센서부
112: 연결전극 120: 히터전극
130: 보호패드 140: 센서전극
300: 전도성 패이스트 400: 실리콘 웨이퍼
410: 포토 리지스트 420: 절연층
430: 센서바디
112: 연결전극 120: 히터전극
130: 보호패드 140: 센서전극
300: 전도성 패이스트 400: 실리콘 웨이퍼
410: 포토 리지스트 420: 절연층
430: 센서바디
Claims (8)
- 전하를 띤 입자상 물질이 근처를 지날 때 반응하는 정전유도방식의 센서부;
전도성 패이스트를 통해서 상기 센서부가 일측에 부착되는 보호패드;
상기 보호패드에 형성되어 상기 센서부에서 부착된 입자상 물질을 태워서 제거하는 히터전극; 및
상기 보호패드에 형성되어 상기 센서부에서 발생되는 신호를 외부로 전달하는 센서전극; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서유닛. - 제1항에서,
상기 센서부는,
상부면에 센서돌출부가 형성되는 실리콘 재질의 센서바디;
상기 센서바디의 상하부면을 커버하는 절연층; 및
상기 절연층이 형성되지 않은 부분을 통해서 상기 센서바디와 상기 센서전극을 연결하는 연결전극; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서유닛. - 제1항에서,
상기 센서전극은 상기 보호패드의 상부면에 형성되고, 상기 히터전극은 상기 보호패드의 하부면에 형성되며,
상기 전도성 패이스트는 상기 센서전극의 일부를 커버하도록 상기 보호패드의 상부면 일측에 도포되고,
상기 센서부가 상기 전도성 패이스트 위에 부착되어 상기 보호패드의 상부면 일측에 고정되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서유닛. - 제1항에서,
상기 센서부 또는 상기 히터전극은 Pt, Mo, W 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서유닛. - 제1항에서,
상기 보호패드는 세라믹 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서유닛. - 제2항에서,
상기 센서바디는 실리콘 웨이퍼를 에칭시켜서 제조되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서유닛. - 제2항에서,
상기 절연층은 SiO2 또는 Si3O4로 제조되는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서유닛. - 제5항에서,
상기 세라믹 재질은 Si3O4, 뮬라이트, 또는 글라스 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 입자상 물질 센서유닛.
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