KR20150030463A - Micro electro mechanical systems current sensor - Google Patents

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KR20150030463A KR20130109742A KR20130109742A KR20150030463A KR 20150030463 A KR20150030463 A KR 20150030463A KR 20130109742 A KR20130109742 A KR 20130109742A KR 20130109742 A KR20130109742 A KR 20130109742A KR 20150030463 A KR20150030463 A KR 20150030463A
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Abstract

The objective of the present invention is to provide a current sensor comprising: a fixed substrate having a cavity which penetrates a target coil to which a target current is supplied; and a detection coil unit which is formed on the fixed substrate to surround the target coil. According to the present invention, the coil is miniaturized to increase the winding number by forming a secondary coil to generate a magnetic field by a measured current using the same principle as a current transformer type current sensor and to induce the current using a micro electro mechanical system (MEMS) technology. Therefore, the current sensor of the present invention is able to more precisely measure the current and to sense the current without mechanical movement, thereby improving lifespan and reliability of an element.

Description

멤스 전류 센서{MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS CURRENT SENSOR}[0001] MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS CURRENT SENSOR [0002]

실시예는 멤스 전류 센서에 관한 것이다.An embodiment relates to a MEMS current sensor.

MEMS 용량형 센싱 기술 기반의 전류 자계 센서의 경우 일반적으로 자계에 반응하여 움직임이 가능한 구동전극과 이에 대응하여 용량의 변화를 센싱할 수 있는 고정전극으로 구성되어 있다. In the case of the current magnetic field sensor based on MEMS capacitive sensing technology, it is generally composed of a driving electrode capable of moving in response to a magnetic field and a fixed electrode capable of sensing a change in capacitance corresponding thereto.

자계센서의 원리는 구동전극에 일정방향으로 기준전류를 흘려주게 되면 외부에서 들어오는 자계방향과 세기에 따라 로렌쯔의 힘에 의해 구동전극이 고정전극에 대해서 양이나 음의 방향으로 움직이게 된다. The principle of the magnetic field sensor is that when the reference current is supplied to the driving electrode in a predetermined direction, the driving electrode moves in the positive or negative direction with respect to the fixed electrode by the Lorentz force according to the magnetic field direction and intensity from the outside.

이때 두 전극 간의 거리나 오버랩 면적의 변화가 발생하여 커패시턴스가 변화하게 된다. 이러한 커패시턴스의 변화 또는 이와 상응하여 변화하는 신호를 검출함으로써 자계를 센싱하게 된다. At this time, the distance between the two electrodes and the overlap area change, and the capacitance changes. And sensing the magnetic field by detecting such a change in capacitance or correspondingly changing signal.

그러나, 자계를 이용하여 전류를 센싱하기 위해 이용되는 로렌쯔의 힘은 중력과 비교해서 상대적으로 매우 작기 때문에 스프링 등의 센서구조 설계의 제한으로 인해 충분한 기계적 변위량을 얻기 어렵다.However, since the Lorentz force used to sense the current using a magnetic field is relatively small compared with gravity, it is difficult to obtain a sufficient mechanical displacement due to limitations of the sensor structure design such as a spring.

또한, 구동전극에 구동을 위해 교류나 직류의 전류를 인가하면서 변화된 신호를 검출하는 경우, 전류의 혼재로 인해 원하는 신호를 검출하는 것이 용이하지 않다. Further, in the case of detecting a changed signal by applying alternating current or direct current for driving to the driving electrode, it is not easy to detect a desired signal due to mixed currents.

실시예는 새로운 구조의 멤스 전류 센서를 제공한다. The embodiment provides a MEMS current sensor of a new structure.

실시예는 타겟 전류가 흐르는 타겟 코일을 관통하는 캐비티를 가지는 고정 기판, 그리고, 상기 고정 기판 위에 상기 타겟 코일을 둘러싸며 형성되는 감지 코일부를 포함하는 전류 센서를 제공한다. The embodiment provides a current sensor including a fixed substrate having a cavity passing through a target coil through which a target current flows, and a sensing coil portion formed on the fixed substrate so as to surround the target coil.

실시예에 따른 멤스 소자는 CT(Current Transformer)타입 전류 센서와 같은 원리로 피측정 전류에 의해 자기장이 발생되고, 이에 의해 전류가 유도되는 2차 코일을 MEMS 기술을 이용하여 형성함으로써 코일을 소형화하여 권선 수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 보다 정밀한 전류 측정이 가능하고, 기계적인 움직임이 없이 전류 센싱이 가능해 소자의 수명과 신뢰성에 향상될 수 있다. The MEMS device according to the embodiment is formed by using a MEMS technique to form a secondary coil in which a magnetic field is generated by a measured current on the same principle as a CT (Current Transformer) type current sensor, The number of windings can be increased. Therefore, more precise current measurement is possible, and current sensing is possible without mechanical motion, which can improve the lifetime and reliability of the device.

도 1은 제1 실시예에 따른 전류 센서의 상면도이다.
도 2는 도 1의 전류 센서를 Ι-Ι'절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 전류 센서의 원리를 나타내는 회로도이다.
도 4 내지 도 11은 도 1의 전류 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 제2 실시예에 따른 전류 센서의 상면도이다.1 is a top view of a current sensor according to the first embodiment.
2 is a sectional view taken along line I-I 'of the current sensor of FIG.
3 is a circuit diagram showing the principle of the current sensor of Fig.
4 to 11 are cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the current sensor of FIG.
12 is a top view of the current sensor according to the second embodiment.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

본 발명은 기계적 변위 없이 자계를 센싱할 수 있는 멤스 전류 센서를 제공한다.The present invention provides a MEMS current sensor capable of sensing a magnetic field without mechanical displacement.

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 멤스 전류 센서를 설명한다. Hereinafter, a MEMS current sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

도 1은 제1 실시예에 따른 전류 센서의 상면도이고, 도 2는 도 1의 전류 센서를 Ι-Ι' 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 전류 센서의 원리를 나타내는 회로도이다.FIG. 1 is a top view of a current sensor according to a first embodiment, FIG. 2 is a sectional view taken along a line I-I 'of the current sensor of FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing the principle of the current sensor of FIG.

도 1을 참고하면, 실시예에 따른 전류 센서는 멤스 소자로서 고정 기판(110) 및 코일부를 포함한다. Referring to FIG. 1, the current sensor according to the embodiment includes a fixed substrate 110 and a coil portion as a MEMS element.

멤스 소자(MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS)는 실리콘이나 수정, 유리 등을 가공해 초고밀도 집적회로, 초소형 기어, 하드디스크 등 초미세 기계구조물을 만드는 기술을 말한다. 멤스로 만든 미세 기계는 마이크로미터(100만분의 1 미터) 이하의 정밀도를 갖는다. 구조적으로는 증착과 식각 등의 과정을 반복하는 반도체 미세공정기술을 적용하며, 구동력은 전하간에 서로 당기는 힘인 정전기력과 표면장력 등을 이용해 전류를 발생시켜 전력소비량을 크게 낮추는 원리를 적용한 것이다. MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS (MICRO ELECTRO MECHANICAL SYSTEMS) is a technology for fabricating ultra-fine mechanical structures such as ultra-high density integrated circuits, ultra-small gears, and hard disks by processing silicon, quartz, and glass. Micromachines made with MEMS have a precision of micrometers (less than one millionth of a meter). Structurally, semiconductor microprocessing technology is used to repeat deposition and etching processes. The driving force is applied to the principle of reducing electric power consumption by generating electric current using electrostatic force and surface tension which are attracted to each other between charges.

상기 고정 기판(110)은 플레이트 형상을 가지며, 사각형의 프레임 형상을 가질 수 있다. 이러한 고정 기판(110)은 정사각형일 수 있으며, 3mm·3mm의 면적을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The fixed substrate 110 has a plate shape and a rectangular frame shape. The fixed substrate 110 may have a square shape and may have an area of 3 mm and 3 mm, but the present invention is not limited thereto.

상기 고정 기판(110)은 복수의 층상 구조를 가지며, 도 2와 같이 지지 기판(400), 지지 기판(400) 위에 절연층(200) 및 상기 절연층(200) 위에 씨드층으로 형성될 수 있다.The fixed substrate 110 has a plurality of layered structures and may be formed as a seed layer on the insulating layer 200 and the insulating layer 200 on the supporting substrate 400 and the supporting substrate 400 as shown in FIG. .

상기 지지 기판(400)은 실리콘 기판, 유리기판 또는 폴리머 기판일 수 있으나, 제1 실시예에서는 실리콘 기판으로 설명한다.The supporting substrate 400 may be a silicon substrate, a glass substrate, or a polymer substrate, but the first embodiment will be described as a silicon substrate.

상기 지지 기판(400)은 100 내지 500μm의 두께를 가지며, 바람직하게는 400μm의 두께를 가질 수 있다. The supporting substrate 400 may have a thickness of 100 to 500 mu m, and preferably 400 mu m.

상기 지지 기판(400) 위에 절연층(200)이 형성되어 있다.An insulating layer 200 is formed on the supporting substrate 400.

상기 절연층(200)은 상기 지지 기판(400)이 실리콘 기판일 경우, 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있으며, 1 내지 1.5μm의 두께를 가질 수 있다.When the supporting substrate 400 is a silicon substrate, the insulating layer 200 may be formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film, and may have a thickness of 1 to 1.5 μm.

상기 절연층(200) 위에 씨드층이 형성되어 있다.A seed layer is formed on the insulating layer 200.

상기 고정 기판(110)은 중앙에 타겟 권선에 의해 관통되는 캐비티(111)를 가지는 지지 기판(400) 위에 상기 씨드층(210)을 패터닝하여 코일부(120)의 위치를 정의한다.The fixed substrate 110 defines a position of the coil part 120 by patterning the seed layer 210 on a supporting substrate 400 having a cavity 111 penetrated by a target winding at the center.

상기 씨드층(210)은 상기 캐비티(111)를 따라 형성될 수 있으며, 캐비티(111)를 중심으로 원형으로 배치될 수 있다.The seed layer 210 may be formed along the cavity 111 and may be circularly formed around the cavity 111.

상기 씨드층(210)은 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐 등의 전도성 물질일 수 있다.The seed layer 210 may be a conductive material such as copper, aluminum, molybdenum, and tungsten.

상기 씨드층(210)은 절연층 위에 코일부(120)가 연속적인 코일을 형성하도록 코일의 바닥부의 씨드로 기능한다.The seed layer 210 functions as a seed at the bottom of the coil so that the coil part 120 forms a continuous coil on the insulating layer.

이를 위하여 상기 씨드층(210)은 서로 분리되어 있는 복수의 패턴을 이룰 수 있다.For this purpose, the seed layer 210 may have a plurality of patterns separated from each other.

이러한 씨드층(210) 위에 코일부(120)가 형성되어 있다.A coil portion 120 is formed on the seed layer 210.

즉, 상기 코일부(120)는 상기 씨드층(210)을 씨드로 전해 도금을 수행하여 형성할 수 있으며, 상기 캐비티(111)를 둘러싸며 연속적인 코일을 형성한다.That is, the coil part 120 can be formed by electroplating the seed layer 210 with a seed, and forms a continuous coil surrounding the cavity 111.

더욱 상세하게, 상기 코일부(120)는 도 1과 같이 제1 패드(121) 및 제1 패드(121)와 전기적 물리적으로 차단되어 있는 제2 패드(122) 사이에 형성되어 있다.More specifically, the coil part 120 is formed between the first pad 121 and the second pad 122 electrically and physically isolated from the first pad 121 as shown in FIG.

상기 제1 패드(121) 및 제2 패드(122)는 상기 씨드층(210) 위에 금속 도금으로 형성될 수 있으며, 그 형상은 사각형, 원형 등일 수 있다.The first pad 121 and the second pad 122 may be formed on the seed layer 210 by metal plating, and may have a rectangular shape, a circular shape, or the like.

상기 제1 패드(121) 및 제2 패드(122)는 다층 구조를 가질 수 있으며, 외부에 노출되는 구조로 최상층에 금도금층이 형성될 수 있다. The first pad 121 and the second pad 122 may have a multi-layer structure, and a gold plating layer may be formed on the uppermost layer in a structure exposed to the outside.

상기 코일부(120)는 도 2와 같이 단면이 바닥변(123), 측변(124) 및 상변(125)으로 형성될 수 있으며, 각 변이 별도의 공정으로 형성될 수 있다.The coil section 120 may have a bottom surface 123, a side surface 124, and an upper surface 125, respectively, as shown in FIG. 2. The sides may be formed by separate processes.

즉, 상기 코일부(120)는 씨드층(210) 위에 형성되는 바닥변(123), 바닥변(123)의 양 단으로부터 위쪽으로 연장되는 두 개의 측변(124)을 포함하고, 상기 두 측변(124)과 이웃한 바닥변(123)의 측변(124)을 연결하는 상변(125)으로 구성된다.That is, the coil part 120 includes a bottom side 123 formed on the seed layer 210, two sides 124 extending upward from both ends of the bottom side 123, And a top side 125 connecting the side edges 124 of the adjacent bottom sides 123. [

이와 같이 상변(125)이 연속되는 바닥변(123)의 측변(124) 사이를 대각선으로 연결하여 전기적 물리적으로 연결되어 있는 하나의 코일을 형성할 수 있다. As described above, one coil may be formed by connecting diagonally the side edges 124 of the bottom sides 123 of which the tops 125 are continuous, and electrically and physically connected to each other.

상기 코일부(120)는 전도성 물질로 형성되며, 일 예로, 구리, 니켈, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐 및 이들의 합금 등일 수 있다. The coil portion 120 is formed of a conductive material, and may be copper, nickel, aluminum, molybdenum, tungsten, or an alloy thereof, for example.

이와 같이 형성되어 있는 멤스 소자는 중앙 영역의 캐비티(111) 내에 도 1과 같이 타겟 전류가 흐르는 타겟 코일이 관통된다.In the thus formed MEMS element, the target coil through which the target current flows is passed through the cavity 111 in the central region as shown in Fig.

이때, 상기 타겟 코일(300)에 흐르는 전류에 의해 코일부(120)에 유도 전류가 흐르게 되고, 이러한 유도 전류를 감지하여 자계를 센싱할 수 있다.At this time, an induction current flows in the coil part 120 due to the current flowing in the target coil 300, and the magnetic field can be sensed by sensing the induction current.

이하에서는 도 3을 참고하여 본 센서의 원리를 설명한다.Hereinafter, the principle of the sensor will be described with reference to FIG.

도 3은 도 1의 전류 센서의 원리를 회로로 도식화한 것이다.Fig. 3 is a circuit diagram of the principle of the current sensor of Fig.

도 3을 참고하면, 제1 코일(L1)은 타겟 코일(300)을 나타내고 제2 코일(L2)은 코일부(120)를 나타낸다.Referring to FIG. 3, the first coil L1 represents the target coil 300 and the second coil L2 represents the coil part 120.

제2 코일(L2)의 일단은 접지되어 있으며, 타단은 제1노드에서 직렬 연결되어 있는 제1 부하(ZL) 및 제2 부하(ZB)와 연결될 수 있다.One end of the second coil L2 may be grounded and the other end may be connected to the first load ZL and the second load ZB that are connected in series at the first node.

또한, 상기 제2 코일(L2)과 병렬로 제1 노드(n1)와 접지 사이에 제3 부하(XM)가 형성될 수 있다.In addition, a third load XM may be formed between the first node n1 and the ground in parallel with the second coil L2.

이때, 상기 제1 및 제2 부하(ZB)는 저항성 부하일 수 있으며, 제3 부하(XM)는 유도성 부하일 수 있다.At this time, the first and second loads ZB may be resistive loads, and the third load XM may be an inductive load.

이때, 각 도선을 흐르는 전류는 다음의 식을 충족한다.At this time, the current flowing through each conductor meets the following equation.

[수학식 1][Equation 1]

Is=Ip/N=IM+ILIs = Ip / N = IM + IL

IP=N*(IM+IL)IP = N * (IM + IL)

IM=VS/XM, IM = VS / XM,

VS=VB+IL*ZLVS = VB + IL * ZL

이때, IP는 타겟 전류, IS는 제2 코일(L2), 즉 코일부(120)에 흐르는 전류, IL는 제1 및 제2 부하(ZB)에 흐르는 전류, VB는 제2 부하(ZB)에 인가되는 전압 및 IM은 제3 부하(XM)에 흐르는 전류를 각각 나타내고, N은 제1 및 제2 코일(L2)의 권선비를 나타낸다. At this time, IP is the target current, IS is the current flowing in the second coil L2, that is, the coil part 120, IL is the current flowing in the first and second loads ZB, VB is the second load ZB The applied voltage and IM represent the current flowing in the third load XM, respectively, and N represents the turns ratio of the first and second coils L2.

따라서, 제2 부하(ZB)에 인가되는 전압인 VB를 검출하면 타겟 전류(IP)의 값을 도출할 수 있다.Therefore, when the VB that is the voltage applied to the second load ZB is detected, the value of the target current IP can be derived.

이때, 상기 타겟 전류(IP)의 권선 수는 1일 수 있다. At this time, the number of windings of the target current IP may be one.

이와 같이 자기장에 의한 유도 전류를 이용하여 타겟 전류(IP)를 센싱함으로 물리적인 운동 없이 타겟 전류(IP)를 용이하게 도출할 수 있다.By sensing the target current IP by using the induced current generated by the magnetic field, the target current IP can be easily derived without physical movement.

도 3에 개시되어 있는 제1 및 제2 부하(ZB)는 고정 기판(110) 위에 패턴 또는 소자 실장의 형태로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The first and second loads ZB shown in FIG. 3 may be formed on the fixed substrate 110 in the form of a pattern or element mounting, but are not limited thereto.

이하에서는 도 4 내지 도 11을 참고하여 본 발명의 멤스 전류 센서의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the MEMS current sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 11. FIG.

먼저 도 4와 같이, 베이스 기판, 즉 지지기판(400) 위에 절연층(200)이 형성되어 있는 베이스 기판에 캐비티(111)가 형성되는 영역의 절연층(200)을 제거하여 절연층(200) 패턴을 형성한다.4, the insulating layer 200 in the region where the cavity 111 is to be formed is removed from the base substrate on which the insulating layer 200 is formed on the base substrate 400, Thereby forming a pattern.

상기 지지 기판(400)은 300 내지 500μm의 두께를 가지며, 바람직하게는 400μm의 두께를 가질 수 있다. The support substrate 400 has a thickness of 300 to 500 mu m, and preferably 400 mu m.

상기 절연층(200)은 상기 지지 기판(400)이 실리콘 기판일 경우, 실리콘 산화막 또는 실리콘질화막으로 형성될 수 있으며, 1.5μm 내외의 두께를 가질 수 있다.When the supporting substrate 400 is a silicon substrate, the insulating layer 200 may be formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film, and may have a thickness of about 1.5 μm.

이때, 상기 지지기판(400) 및 절연층(200) 위의 전면에 도 4와 같이 씨드층(210)을 형성한다.At this time, a seed layer 210 is formed on the entire surface of the support substrate 400 and the insulating layer 200 as shown in FIG.

상기 씨드층(210)은 전해도금을 위한 씨드를 형성하는 층으로 증착 등의 공정을 통해 전면에 형성할 수 있다.The seed layer 210 may be formed as a seed layer for electroplating through a deposition process or the like.

상기 씨드층(210)은 전도성 물질로서, 구리, 니켈, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들의 합금으로 형성될 수 있다.The seed layer 210 may be formed of copper, nickel, aluminum, tungsten, molybdenum, or an alloy thereof as a conductive material.

다음으로, 도 5와 같이 씨드층(210) 위에 제1 포토 레지스트(220)를 형성하고, 패터닝하여 코일부(120)의 바닥변(123)이 형성되는 영역을 노출한다.Next, as shown in FIG. 5, a first photoresist 220 is formed on the seed layer 210 and is patterned to expose a region where the bottom side 123 of the coil part 120 is formed.

다음으로 도 6과 같이 전해 도금을 수행하여 코일부(120)의 바닥변(123)을 형성한다.Next, electrolytic plating is performed as shown in FIG. 6 to form the bottom side 123 of the coil part 120.

상기 코일부(120)는 전도성 물질로서, 구리, 니켈, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴 및 이들의 합금으로 이루어질 수 잇다.The coil part 120 may be made of a conductive material such as copper, nickel, aluminum, tungsten, molybdenum, or an alloy thereof.

상기 전해도금은 노출되어 있는 씨드층(210)을 씨드로 전해도금을 수행하여 형성한다.The electroplating is performed by electroplating the exposed seed layer 210 with a seed.

다음으로, 도 7의 제2 포토 레지스트(240)를 형성한다.Next, a second photoresist 240 of FIG. 7 is formed.

상기 제2 포토 레지스트(240)를 형성하고, 패터닝하여 바닥변(123)의 양 단을 노출하는 비아홀(231)을 각각 형성한다.The second photoresist 240 is formed and patterned to form via holes 231 that expose both ends of the bottom side 123, respectively.

상기 비아홀(231)을 매립하도록 전해 도금을 수행하여 도 8과 같이 측변(124)을 각각 형성한다.Electroplating is performed so as to fill the via hole 231, thereby forming lateral sides 124 as shown in FIG.

다음으로, 상기 제2 포토 레지스트(240) 위에 상기 측변(124)을 덮도록 제3 포토 레지스트(250)를 형성하고, 각 측변(124)이 노출되도록 제3 포토 레지스트(250)를 패터닝한다.A third photoresist 250 is then formed on the second photoresist 240 to cover the sides 124 and the third photoresist 250 is patterned such that the sides 124 are exposed.

노출되어 있는 측변(124) 중 서로 이웃한 측변(124)을 연결하도록 제3 포토 레지스트(250)가 패터닝되며, 상부에서 관찰할 때, 바닥변(123)에 대하여 기울어져 패터닝될 수 있다.The third photoresist 250 may be patterned to connect adjacent side edges 124 of the exposed side edges 124 and may be tilted and patterned relative to the bottom edge 123 when viewed from above.

이러한 제3 포토 레지스트(250)에 의해 노출되는 측변(124)을 서로 연결하도록 전해 도금을 수행하여 도 9와 같이 상변(125)을 형성한다.Electroplating is performed to connect the side surfaces 124 exposed by the third photoresist 250 to each other to form an upper side 125 as shown in FIG.

이때, 상기 상변(125)을 형성하도록 전해 도금 시, 상기 제3 포토 레지스트(250) 위로 도금층이 형성되도록 과도금을 수행한 후 CMP 등과 같은 공정을 수행하여 평탄화할 수 있다.At this time, when performing the electrolytic plating to form the upper side 125, overlaying may be performed so that a plating layer is formed on the third photoresist 250, followed by planarization by performing a process such as CMP.

다음으로 도 10과 같이 제1 내지 제3 포토 레지스트(220, 240, 250)를 제거하고, 노출되어 있는 씨드층(210)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 10, the first to third photoresists 220, 240 and 250 are removed, and the exposed seed layer 210 is removed.

마지막으로, 절연층(200)에 의해 노출되어 있는 지지기판(400)을 절연층(200)을 마스크로 식각하여 캐비티(111)를 형성한다.Finally, the cavity 111 is formed by etching the supporting substrate 400 exposed by the insulating layer 200 with the insulating layer 200 as a mask.

이때, 식각 공정으로 반응성 이온 식각(RIE)을 진행할 수 있다.At this time, reactive ion etching (RIE) can be performed by the etching process.

이와 같이 멤스 소자인 전류 센서(100)는 반도체 공정을 통해 코일부(120)를 형성할 수 있다.The current sensor 100, which is a MEMS device, can form the coil part 120 through a semiconductor process.

이하에서는 도 12를 참고하여 다른 실시예를 설명한다.Hereinafter, another embodiment will be described with reference to FIG.

도 12는 제2 실시예에 따른 전류 센서의 상면도이다.12 is a top view of the current sensor according to the second embodiment.

도 12를 참고하면, 다른 실시예에 따른 전류 센서(100A)는 도 1과 같이 고정기판(110) 위에 코일부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 12, a current sensor 100A according to another embodiment includes a coil portion 120 on a fixed substrate 110 as shown in FIG.

상기 고정 기판(110)은 플레이트 형상을 가지며, 사각형의 프레임 형상을 가질 수 있다. 이러한 고정 기판(110)은 정사각형일 수 있다.The fixed substrate 110 has a plate shape and a rectangular frame shape. The fixed substrate 110 may be square.

상기 고정 기판(110)은 복수의 층상 구조를 가지며, 도 2와 같이 지지 기판(400), 지지 기판(400) 위에 절연층(200) 및 상기 절연층(200) 위에 씨드층(210)으로 형성될 수 있다.The fixed substrate 110 has a plurality of layered structures and is formed as a seed layer 210 on the insulating layer 200 and the insulating layer 200 on the supporting substrate 400 and the supporting substrate 400 as shown in FIG. .

상기 지지 기판(400)은 실리콘 기판, 유리기판 또는 폴리머 기판일 수 있으나, 제1 실시예에서는 실리콘 기판으로 설명한다.The supporting substrate 400 may be a silicon substrate, a glass substrate, or a polymer substrate, but the first embodiment will be described as a silicon substrate.

상기 지지 기판(400) 위에 절연층(200)이 형성되어 있다.An insulating layer 200 is formed on the supporting substrate 400.

상기 절연층(200)은 상기 지지 기판(400)이 실리콘 기판일 경우, 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성될 수 있다.The insulating layer 200 may be formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film when the supporting substrate 400 is a silicon substrate.

상기 절연층(200) 위에 씨드층(210)이 형성되어 있다.A seed layer 210 is formed on the insulating layer 200.

상기 고정 기판(110)은 중앙에 타겟 권선에 의해 관통되는 캐비티(111)를 가지는 지지 기판(400) 위에 상기 씨드층(210)을 패터닝하여 코일부(120)의 위치를 정의한다.The fixed substrate 110 defines a position of the coil part 120 by patterning the seed layer 210 on a supporting substrate 400 having a cavity 111 penetrated by a target winding at the center.

상기 씨드층(210)은 구리, 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐 등의 전도성 물질일 수 있다.The seed layer 210 may be a conductive material such as copper, aluminum, molybdenum, and tungsten.

상기 씨드층(210)은 절연층 위에 코일부(120)가 연속적인 코일을 형성하도록 코일의 바닥부의 씨드로 기능한다.The seed layer 210 functions as a seed at the bottom of the coil so that the coil part 120 forms a continuous coil on the insulating layer.

이를 위하여 상기 씨드층(210)은 서로 분리되어 있는 복수의 패턴을 이룰 수 있다.For this purpose, the seed layer 210 may have a plurality of patterns separated from each other.

이러한 씨드층(210) 위에 코일부(120A)가 형성되어 있다.On the seed layer 210, a coil portion 120A is formed.

즉, 상기 코일부(120A)는 상기 씨드층(210)을 씨드로 전해 도금을 수행하여 형성할 수 있으며, 상기 캐비티(111)를 둘러싸며 연속적인 코일을 형성한다.That is, the coil part 120A can be formed by electroplating the seed layer 210 with a seed, and forms a continuous coil surrounding the cavity 111. [

상기 씨드층(210)은 상기 캐비티(111)를 따라 형성될 수 있으며, 캐비티(111)를 중심으로 상면에서 코일을 형성하며 다단으로 형성될 수 있다.The seed layer 210 may be formed along the cavity 111. The seed layer 210 may be formed in a multi-layer structure with the coil 111 formed on the upper surface thereof.

즉, 도 12와 같이 제1 패드(121)가 캐비티(111)와 근접한 영역에 형성되고, 제1 패드(121)로부터 연장되는 코일부(120A)가 1단에서 2단으로 코일을 형성하며 연장되어 2단의 끝단에 제2 패드(122)가 형성되어 있다.12, a first pad 121 is formed in a region close to the cavity 111, a coil portion 120A extending from the first pad 121 forms a coil from one end to two ends, And the second pad 122 is formed at the end of the second end.

따라서, 제1 패드(121)와 제2 패드(122)는 상기 코일부(120A)를 중심으로 서로 반대쪽에 배치될 수 있다.Accordingly, the first pad 121 and the second pad 122 may be disposed on opposite sides of the coil section 120A.

그러나, 도 12와 달리 제1 패드(121)와 제2 패드(122)가 코일부(120A) 바깥쪽에 함께 배치되고, 내부 회로패턴을 이용하여 상기 코일부(120)의 일단과 상기 제1 패드(121)가 연결되는 구조도 가능하다.12, the first pad 121 and the second pad 122 are disposed outside the coil portion 120A, and one end of the coil portion 120 and the other end of the first pad 121, (121) are connected to each other.

상기 제1 패드(121) 및 제2 패드(122)는 상기 씨드층(210) 위에 금속 도금으로 형성될 수 있으며, 그 형상은 사각형, 원형 등일 수 있다.The first pad 121 and the second pad 122 may be formed on the seed layer 210 by metal plating, and may have a rectangular shape, a circular shape, or the like.

상기 제1 패드(121) 및 제2 패드(122)는 다층 구조를 가질 수 있으며, 외부에 노출되는 구조로 최상층에 금도금층이 형성될 수 있다. The first pad 121 and the second pad 122 may have a multi-layer structure, and a gold plating layer may be formed on the uppermost layer in a structure exposed to the outside.

상기 코일부(120A)의 단면 구조는 도 2와 동일하다.The cross-sectional structure of the coil portion 120A is the same as that of FIG.

이와 같이 코일부(120A)를 다단으로 형성하여 2차측 코일의 권선 수를 증가함으로 센서의 감지능이 향상될 수 있다. By thus forming the coil portion 120A in multiple stages, the number of windings of the secondary coil can be increased, thereby enhancing the sensing performance of the sensor.

이상에서는 코일부(120A)를 2단으로 형성하는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 2단 이상의 다단도 가능하다. In the above description, the coil section 120A is formed in two stages. However, the present invention is not limited to this, and two or more stages can be used.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

전류 센서 100
고정 기판 110
타겟 코일 300
코일부 120Current sensor 100
The fixed substrate 110
Target coil 300
Coil part 120

Claims (7)

타겟 전류가 흐르는 타겟 코일을 관통하는 캐비티를 가지는 고정 기판, 그리고,
상기 고정 기판 위에 상기 타겟 코일을 둘러싸며 형성되는 감지 코일부
를 포함하는
전류 센서.A fixed substrate having a cavity penetrating a target coil through which a target current flows,
And a sensing coil part formed to surround the target coil on the fixed substrate,
Containing
Current sensor. 제1항에 있어서,
상기 감지 코일부는 상기 타겟 전류에 의한 자기장에 따라 유도된 전류가 흐르는 전류 센서.The method according to claim 1,
And a current induced in the sense coil unit according to a magnetic field generated by the target current flows. 제2항에 있어서,
상기 감지 코일부는 상기 고정 기판 위에 배치되는 복수의 바닥변,
상기 바닥변의 양 단으로부터 수직하게 형성되는 측변, 그리고
상기 하나의 바닥변의 측변과 이웃한 바닥변의 측변을 연결하는 상변
을 포함하는 전류 센서.3. The method of claim 2,
Wherein the sensing coil portion includes a plurality of bottom sides disposed on the fixed substrate,
Lateral sides formed vertically from both ends of the bottom side, and
A top side connecting one side of the bottom side and one side of the adjacent bottom side
/ RTI > 제3항에 있어서,
상기 상변은 상기 바닥변에 대하여 기울어져 배치되는 전류 센서.The method of claim 3,
And the upper side is disposed to be inclined with respect to the bottom side. 제1항에 있어서,
상기 고정기판은
지지기판, 그리고
상기 지지기판 위에 배치되는 절연층
을 포함하며, 상기 지지기판은 실리콘 기판인 전류 센서. The method according to claim 1,
The fixed substrate
Supporting substrate, and
An insulating layer
Wherein the support substrate is a silicon substrate. 제1항에 있어서,
상기 코일부는 적어도 2단으로 형성되어 있는 전류 센서.The method according to claim 1,
Wherein the coil portion is formed in at least two stages. 제1항에 있어서,
상기 전류 센서는 멤스 소자인 전류 센서. The method according to claim 1,
Wherein the current sensor is a MEMS element.
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