KR20160035821A - 마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법 - Google Patents

마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법에 관한 것으로써, 특히, 다공층 기판에는 히터배선을 둘러싸는 에어갭이 형성되며, 상기 다공층 기판 하부에는 상기 히터배선 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되어, 작은 열용량을 가질 수 있고, 열적으로 수직방향으로 단열되고, 발열부위 두께가 얇아져서 측방향으로 단열효과를 가지는 마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법에 관한 것이다.

Description

마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법{Micro heater and Manufacturing method of micro heater and Micro sensor and Manufacturing method of micro sensor}
본 발명은 마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법에 관한 것으로써, 특히, 다공층 기판에는 히터배선을 둘러싸는 에어갭이 형성되며, 상기 다공층 기판 하부에는 상기 히터배선 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되는 마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 점증되면서 짧은 시간에 정밀하고 다양한 정보를 얻을 수 있는 소형 센서의 개발이 요구되고 있다. 특히 주거 공간의 쾌적화와 유해 산업 환경에의 대처, 음식료, 식품의 생산공정 관리 등을 위해 관련 가스의 농도를 용이하게 측정하기 위한 가스 센서의 소형화, 고정밀화, 저가격화를 위한 노력이 진행되어 왔다.
현재 가스 센서는 종래의 세라믹 소결이나 후막 형태의 구조에서 점차적으로 반도체 공정 기술의 적용에 의한 미소기전 집적 시스템(Micro Electro Mechanical System; MEMS) 형태의 마이크로 가스 센서로 진화하고 있다.
측정 방법 측면에서 보면, 현재 가스 센서에서 가장 널리 사용되고 있는 방법은 센서의 감지물질에 가스가 흡착되었을 때 그 전기적 특성이 변화하는 것을 측정하는 것이다. 통상 SnO2와 같은 금속 산화물을 감지물질으로 사용하며 측정 대상 가스의 농도에 따른 전기전도도 변화를 측정하는 것으로 측정법이 비교적 간단한 이점이 있다. 이때 금속 산화물 감지물질은 고온으로 가열되어 동작될 때 그 측정값의 변화가 더욱 현저하다. 따라서 빠르고 정확한 가스 농도의 측정을 위해서는 정확한 온도 조절이 필수적이다. 또한, 측정시에는 감지물질에 기존 흡착되어 있는 가스종이나 수분들을 고온 가열에 의해 강제적으로 제거하여 감지물질을 초기 상태로 복구(reset, recovery)시킨 후 가스농도를 측정한다. 그러므로 가스 센서에서 온도 특성은 센서의 측정감도, 복구 시간, 반응 시간 등의 주요 측정인자에 직접적으로 영향을 미친다.
따라서 효율적인 가열을 위해서는 감지물질 부분만을 국부적으로 균일하게 가열하는 마이크로 히터의 형태가 효과적이다. 그런데 마이크로 가스 센서에 의한 측정시 온도를 조절하는 데 소모 전력이 크다면 센서 및 측정회로의 부피는 작을지라도 큰 배터리나 전력 공급원을 필요로 하게 되어 이것이 결국, 전체 측정 시스템의 크기를 좌우하게 된다. 따라서, 마이크로 가스 센서를 구현하기 위해서는 전력 소모가 적은 구조를 우선적으로 고려하여야 한다.
지금까지 대부분의 마이크로 가스 센서를 제작할 때 열전도가 매우 큰 실리콘 기판을 주로 이용하기 때문에 열손실을 줄이기 위해 몸체 미세가공(bulk micromachining) 공정으로 센서 구조 내에 식각 피트(etched pit)나 홈(groove)을 형성하여 기판으로부터 분리된 부양된(suspended) 구조를 만든 후 이 구조 위에 마이크로 히터, 절연막, 감지물질 등을 순차적으로 형성함으로써 전열 손실을 일부 줄일 수 있다. 그러나 이 경우 기판 자체의 결정 방향성을 이용한 습식 식각을 위주로 하는 제작 방법이므로 센서 소자의 소형화에 제약이 있으며 사용되는 KOH(potassium hydroxide) 등 식각제의 물성이 표준적인 CMOS 반도체 공정과의 호환성이 곤란한 어려움이 있었다.
한국공개특허공보 제2009-0064693호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 작은 열용량을 가질 수 있고, 열적으로 수직방향으로 단열되고, 발열부위 두께가 얇아져서 측방향으로 단열효과를 가지는 마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로 히터는, 다공층 기판과, 상기 다공층 기판 상에 형성되며, 히터배선과 상기 히터배선에 연결되는 히터전극패드를 포함하는 히터전극을 포함하며, 상기 다공층 기판에는 상기 히터배선을 둘러싸는 에어갭이 형성되며, 상기 다공층 기판 하부에는 상기 히터배선 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 다공층 기판은 산화알루미늄 다공층으로 형성될 수 있고, 상기 다공층 기판에는 포어가 상하방향으로 관통되어 형성되고, 상기 포어는 상기 개구부에 연통될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로 센서는, 다공층 기판과, 상기 다공층 기판 상에 형성되며, 센서배선과 상기 센서배선에 연결되는 센서전극패드를 포함하는 센서전극과, 상기 다공층 기판 상에 형성되며, 히터배선과 상기 히터배선에 연결되며 상기 센서전극패드보다 상기 센서배선에 근접하게 배치되는 히터전극패드를 포함하는 히터전극을 포함하며, 상기 다공층 기판에는 상기 히터배선 및 상기 센서배선을 둘러싸는 에어갭이 형성되며, 상기 다공층 기판 하부에는 상기 히터배선 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 다공층 기판에는 상기 히터배선 및 상기 센서배선을 덮도록 감지물질이 형성될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로 히터 제조방법은, 하부에 개구부가 형성된 다공층 기판에 히터전극을 형성하는 단계와, 상기 다공층 기판에 에어갭을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 에어갭은 상기 개구부에 연통되며, 상기 히터전극의 히터배선을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어갭을 형성하는 단계는, 상기 다공층 기판 및 상기 히터전극에 상기 에어갭이 형성되는 부위에 대응되게 음각 에어갭 패턴이 형성된 커버층을 형성하는 단계와, 상기 다공층 기판에서 상기 음각 에어갭 패턴으로 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하고, 상기 다공층 기판을 형성하는 단계는, 알루미늄 기판을 산화시켜서 산화알루미늄 다공층을 만드는 단계와, 상기 다공층 상에 마스크를 형성하는 단계와, 상기 알루미늄 기판에서 상기 마스크 이외 부분을 산화시켜서 산화알루미늄 다공층을 두껍게 만드는 단계와, 상기 마스크를 제거하고, 상기 알루미늄 기판에서 산화알루미늄 다공층 이외 부분을 에칭하여 상기 개구부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로 센서 제조방법은, 하부에 개구부가 형성된 다공층 기판에 히터전극 및 센서전극을 형성하는 단계와, 상기 다공층 기판에 에어갭을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 에어갭은 상기 개구부에 연통되고, 상기 히터전극의 히터배선 및 상기 센서전극의 센서배선을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어갭을 형성하는 단계 이후에, 상기 다공층 기판에 상기 히터배선 및 상기 센서배선을 덮도록 감지물질을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로 센서는, 단부에 복수개의 제1돌기가 형성된 히터배선과 상기 히터배선에 연결되는 히터전극패드를 포함하는 히터전극과, 상기 제1돌기 사이에 배치되는 제2돌기가 형성된 센서배선과 상기 센서배선에 연결되는 센서전극패드를 포함하는 센서전극과, 상기 히터전극과 상기 센서전극을 지지하는 산화알루미늄 다공층을 포함하되, 상기 산화알루미늄 다공층의 일부가 제거되어 에어갭을 상기 히터배선 및 상기 센서배선을 둘러싸도록 형성하고, 상기 산화알루미늄 다공층 하부에는 상기 히터배선 및 상기 센서배선의 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되는 것을 것을 특징으로 한다.
상기 산화알루미늄 다공층은 상기 히터배선과 상기 센서배선을 공통으로 지지하는 제1지지부를 포함하되, 상기 에어갭은 상기 제1지지부의 외측에 형성되고, 상기 제1지지부에 대응되는 위치에 감지물질이 추가로 형성되고, 상기 히터전극패드는 적어도 2개 이상으로 형성되고, 상기 산화알루미늄 다공층에는 포어가 상하방향으로 관통되어 형성되고, 상기 포어는 상기 개구부에 연통될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 마이크로 히터 및 마이크로 히터 제조방법 및 마이크로 센서 및 마이크로 센서 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
다공층 기판에는 히터배선을 둘러싸는 에어갭이 형성되며, 상기 다공층 기판 하부에는 상기 히터배선 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되어, 작은 열용량을 가져서 저전력을 이용하여 고온으로 온도를 높일 수 있다. 또한, 열적으로 수직방향으로 단열되고, 발열부위 두께가 얇아져서 측방향으로 단열효과를 가질 수 있다. 또한, 히터배선 부분이 다공층에 의해 안정적으로 지지되어 기계적으로 내구성을 유지할 수 있다.
상기 다공층 기판은 산화알루미늄 다공층으로 형성되어, 다공층을 용이하게 형성할 수 있다.
상기 다공층 기판에는 포어가 상하방향으로 관통되어 형성되고, 상기 포어는 상기 개구부에 연통되어, 더욱 큰 단열효과를 가질 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 히터가 구비된 마이크로 센서 제조방법을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 히터가 구비된 마이크로 센서 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 마이크로 히터가 구비된 마이크로 센서 제조방법은, 하부에 개구부(102)가 형성된 다공층 기판(100)에 히터전극(200) 및 센서전극(300)을 형성하는 단계와, 상기 다공층 기판(100)에 에어갭(101)을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 에어갭(102)은 상기 개구부(102)에 연통되고, 상기 히터전극(200)의 히터배선(210) 및 상기 센서전극(300)의 센서배선(310)을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 마이크로 센서 제조방법은 히터전극(200) 및 센서전극(300)을 형성하는 단계(S8, S9) 이전에 다공층 기판(100)을 형성하는 단계(S1~S7)를 포함한다.
상기 다공층 기판(100)을 형성하는 단계는, 알루미늄 기판(1)을 산화시켜서 산화알루미늄 다공층(2)을 만드는 단계(S4)와, 상기 다공층(2) 상에 마스크(3)를 형성하는 단계(S5)와, 상기 알루미늄 기판(1)에서 상기 마스크(3) 이외 부분을 산화시켜서 산화알루미늄 다공층(2)을 두껍게 만드는 단계(S6)와, 상기 마스크(3)를 제거하고, 상기 알루미늄 기판(1)에서 산화알루미늄 다공층(2) 이외 부분을 에칭하여 상기 개구부(102)를 형성하는 단계(S7)를 포함할 수 있다.
산화알루미늄 다공층(2)을 만드는 단계(S4) 이전에 Bare상태의 알루미늄 기판(1)을 준비하는 과정(S1)과, 알루미늄 기판(1) 상면을 산화시켜서 알루미늄 기판(1) 상면에 1차로 산화알루미늄 다공층(2)을 형성하는 과정(S2)과, 이전 과정에서 생성된 산화알루미늄 다공층(2)을 에칭하는 과정(S3)을 더 포함한다.
이어서 2차로 알루미늄 기판(1)을 산화시켜서 산화알루미늄 다공층(2)을 만든다.(S4)
이어서, 산화알루미늄 다공층(2)의 상부 중간 부분에 마스크(3)를 형성한다.(S5)
마스크(3)를 형성한 상태에서 산화시키면 마스킹되지 않은 부분만 3차로 산화되고 마스킹된 부분은 산화되지 않게 된다.(S6)
따라서, 마스킹된 부분의 산화알루미늄 다공층(2)의 두께는 얇고, 마스킹되지 않은 부분은 산화알루미늄 다공층(2)의 두께는 두껍게 된다.
이어서, 마스크(3)를 제거하고, 알루미늄 기판(1)에서 하부에 있는 알루미늄 부분만 에칭하여, 개구부(102)가 형성된 다공층 기판(100)을 형성한다.
이와 같은 방법으로 제조된 다공층 기판(100) 상면에 히터전극(200) 및 센서전극(300)을 형성한다.(S8, S9)
히터전극(200) 및 센서전극(300)을 형성하는 단계(S8, S9)는 히터전극(200) 및 센서전극(300)을 1차로 형성하는 과정(S8)과, 1차로 형성된 히터전극(200) 및 센서전극(300)의 두께를 얇게 하는 2차로 형성하는 과정(S9)을 포함한다.
히터전극(200)은 히터배선(210)과 히터전극패드(220)를 포함하고, 센서전극(300)은 센서배선(310)과 센서전극패드(320)를 포함한다.
히터배선(210)과 센서배선(310)은 다공층 기판(100) 중간에 배치되고, 히터전극패드(220)와 센서전극패드(320)는 히터배선(210)과 센서배선(310)보다 외측에 배치된다.
이어서, 다공층 기판(100)에 에어갭(101)을 형성한다.
에어갭(101)을 형성하는 단계는, 다공층 기판(100) 상면 및 히터전극(200) 및 센서전극(300)에 에어갭(101)이 형성되는 부위에 대응되게 음각 에어갭 패턴(4a)이 형성된 커버층(4)을 형성하는 단계(S10)와, 다공층 기판(100)에서 상기 음각 에어갭 패턴(4a)으로 인해 노출된 부분을 에칭하는 단계(S11)를 포함한다.
커버층(4)을 형성하는 단계(S10)는 포토 레지스트 포밍으로 형성될 수 있다.
에칭하는 단계(S11)를 거치면, 상하방향으로 관통되는 에어갭(101)이 다공층 기판(100)에 형성된다.
이와 같이 형성된 에어갭(102)은 개구부(102)에 연통되고, 히터배선(210) 및 센서배선(310)을 둘러싸도록 형성된다. 이로 인해, 본 실시예의 마이크로 센서는 작은 열용량을 가져서 저전력을 이용하여 고온으로 온도를 높일 수 있다. 또한, 열적으로 수직방향으로 단열되고, 발열부위 두께가 얇아져서 측방향으로 단열효과를 가질 수 있다.
또한, 에어갭(102)의 최외측보다 개구부(102)의 최외측이 더 외측에 배치되도록 형성된다.
에어갭(101)을 형성하는 단계 이후에, 다공층 기판(101) 상면에 히터배선(210) 및 센서배선(310)을 덮도록 감지물질(400)을 형성하는 단계(S12)를 더 포함할 수 있다.
다공층 기판(101)은 히터배선(210) 및 센서배선(310)을 지지하는 제1지지부(110)와, 히터전극패드(220) 및 센서전극패드(320)를 지지하는 제2지지부(120)를 포함하는데, 감지물질(400)은 제1지지부(110)에 대응되는 위치에 형성된다.
에어갭(101)은 제1지지부(110)의 외측에 형성된다.
전술한 마이크로 센서 제조방법에 따라 제조된 마이크로 센서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다공층 기판(100)과, 상기 다공층 기판(100) 상에 형성되며, 센서배선(310)과 상기 센서배선(310)에 연결되는 센서전극패드(320)를 포함하는 센서전극(300)과, 상기 다공층 기판(100) 상에 형성되며, 히터배선(210)과 상기 히터배선(210)에 연결되며 상기 센서전극패드(320)보다 상기 센서배선(310)에 근접하게 배치되는 히터전극패드(220)를 포함하는 히터전극(200)을 포함하며, 상기 다공층 기판(100)에는 상기 히터배선(210) 및 상기 센서배선(310)을 둘러싸는 에어갭(101)이 형성되며, 상기 다공층 기판(100) 하부에는 상기 히터배선(210) 하부에 배치되고 상기 에어갭(101)에 연통되는 개구부(102)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
다공층 기판(100)은 알루미늄재로 형성되며, 사각형의 판형상으로 형성된다.
다공층 기판(100)은 다공층으로 형성된다. 즉, 다공층 기판(100)은 다공재로 형성된다. 따라서, 다공층 기판(100)에는 상부 및 하부가 개방된 복수개의 포어(미도시)가 상하방향으로 관통되어 형성된다.
다공층 기판(100)은 알루미늄판을 산화시켜서 형성할 수 있다. 따라서, 상기 다공층 기판은 산화 알루미늄 다공층(Anodic Aluminum Oxide; AAO)이다.
다공층 기판(100) 하부에는 개구부(102)가 전후방향으로 형성된다. 상기 포어의 하부는 개구부(102)에 연통된다.
센서전극(300)은 다공층 기판(100)의 상면에 형성된다.
이러한 센서전극(300)은 가스 또는 습도 등을 감지한다.
센서전극(300)은 센서배선(310)과 센서배선(310)에 연결되는 센서전극패드(320)를 포함한다.
센서배선(310)은 다공층 기판(100)의 중심부에 배치된다.
센서배선(310)은 일측 끝단에 여러개의 제2돌기(311)가 형성된다. 제2돌기(311)와 제2돌기(311) 사이에는 제2홈이 형성된다.
센서전극패드(320)는 센서배선(310)보다 큰 폭을 갖도록 형성된다. 또한, 센서전극패드(320)는 센서배선(310)보다 평면에서 보았을 때 넓은 면적을 갖는다.
히터전극(200)은 다공층 기판(100)의 상면에 형성된다. 이와 같이 히터전극(200)이 상기 다공층 상에 형성되어, 포어(기공)으로 인해 단열효과가 상승하게 된다.
히터전극(200)은 히터배선(210)과, 히터배선(210)에 연결되며 센서전극패드(320)보다 센서배선(310)에 근접하게 배치되는 히터전극패드(220)를 포함한다.
히터배선(210)은 다공층 기판(100)의 중심부에 배치된다.
센서배선(310) 및 히터배선(210)은 개구부(102) 상부에 배치된다.
히터배선(210)은 단부에 상기 제2홈 내부에 배치되는 제1돌기(211)와, 제2돌기(311)가 내부에 배치되는 제1홈이 형성된다. 즉, 제1돌기(211) 사이에 제2돌기(311)가 사이에 배치된다. 제1돌기(211)와 상기 제1홈은 여러개 형성되며, 번갈아 배치된다. 제1돌기(211)와 상기 제1홈은 히터배선(210)이 굴곡지게 형성되어 구비된다.
전체적으로 보았을 때 히터배선(210)과 센서배선(310)은 사각형상으로 형성된다.
히터전극패드(220)는 히터배선(210)의 양단에 각각 연결된다. 이와 같이, 히터전극패드(220)는 적어도 2개 이상으로 형성된다.
히터전극패드(220)는 히터배선(210)보다 큰 폭을 갖도록 형성된다.
에어갭(101)은 다공층 기판(100)의 다공층 기판(100)에 히터배선(210) 및 센서배선(310)을 둘러싸도록 둘레에 형성된다.
에어갭(101)은 '∩'형상으로 형성된다.
에어갭(101)은 상하방향으로 관통되어 형성된다. 전술한 바와 다르게, 에어갭은 홈형상으로 형성될 수도 있다. 에어갭(101)의 폭은 상기 제1돌기(211) 또는 상기 제2돌기(311)보다 넓게 형성된다. 에어갭(101)의 폭을 넓게 할 수록 발열 피크 온도가 더욱 높아지게 된다.
에어갭(101)으로 인해, 다공층 기판(100)에는 히터배선(210) 및 센서배선(310)을 공통으로 지지하는 제1지지부(110)와 히터전극패드(220) 및 센서전극패드(320)를 지지하는 제2지지부(120)가 형성된다. 즉, 제1지지부(110)와 제2지지부(120) 사이에는 에어갭(101)이 형성된다.
제1지지부(110)는 히터배선(210) 및 센서배선(310)와 유사한 사각형상으로 형성되어, 제1지지부(110)와 제2지지부(120)는 배선과 패드가 연결되는 부분에서 서로 연결되고, 이외의 부분은 에어갭(101)으로 인해 서로 이격된다. 따라서, 제1지지부(110)와 제2지지부(120)는 한 지점에서 연결된다.
제1지지부(110)는 일측을 제외한 나머지 부분이 에어갭(101)에 의해 둘러싸인다.
제1지지부(110)는 히터배선(210) 및 센서배선(310)의 면적보다 넓게 형성된다.
제1지지부(110)의 폭은 개구부(102)의 폭보다 좁게 형성된다. 또한, 개구부(102)는 제1지지부(110)의 하부 및 제2지지부(120)의 하부에서 제1지지부(110)에 근접한 끝단에 형성된다.
제1지지부(110)의 두께는 제2지지부(120)의 평균 두께보다 얇게 형성된다.
개구부(102)는 에어갭(101)에 연통된다.
에어갭(101) 및 개구부(102)에 공기가 배치되어, 단열효과가 향상되고, 열전도율이 감소하며, 열용량이 작아질 수 있다.
나아가, 다공층 기판(100)의 제1지지부(110)의 상면에는 히터배선(210) 및 센서배선(310)을 덮도록 감지물질(400)이 형성된다.
감지물질(400)은 제1지지부(110)에 대응되는 위치에 형성된다.
이하, 전술한 구성을 갖는 본 실시예의 작용을 설명한다.
가스 농도를 측정하기 위해서 먼저 히터전극(200)의 2 개의 히터전극패드(220)에 일정한 전력을 인가하여 이에 접촉된 센서 중앙부의 감지물질(400) 부분을 일정한 온도로 가열한다.
이 상태에서 그 주위에 존재하는 가스가 그 농도에 대응하여 감지물질(400)에 흡착 또는 탈착되었을 때 발생하는 감지물질(400)의 특성 변화는 외부에서 회로를 개재시켜 감지물질(400)과 전기적으로 연결된 센서전극패드(320)간의 전위 차이를 측정하여 감지물질(400)의 전기전도도를 정량화함으로써 측정한다.
또한, 더욱 정밀한 측정을 위해서는 감지물질(400)에 기존 흡착되어 있는 여타 가스종이나 수분들을 히터전극(200)으로 고온 가열하여 강제적으로 제거하여 감지물질(400)을 초기 상태로 복구시킨 후 관심 가스의 농도를 측정한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 기판 101 : 에어갭
110 : 제1지지부 120 : 제2지지부
200 : 히터전극 210 : 히터배선
220 : 히터전극패드
300 : 센서전극 310 : 센서배선
320 : 센서전극패드
400 : 감지물질

Claims (15)

  1. 다공층 기판;
    상기 다공층 기판 상에 형성되며, 히터배선과 상기 히터배선에 연결되는 히터전극패드를 포함하는 히터전극;을 포함하며,
    상기 다공층 기판에는 상기 히터배선을 둘러싸는 에어갭이 형성되며,
    상기 다공층 기판 하부에는 상기 히터배선 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 히터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다공층 기판은 산화알루미늄 다공층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 히터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 다공층 기판에는 포어가 상하방향으로 관통되어 형성되고,
    상기 포어는 상기 개구부에 연통되는 것을 특징으로 하는 마이크로 히터.
  4. 다공층 기판;
    상기 다공층 기판 상에 형성되며, 센서배선과 상기 센서배선에 연결되는 센서전극패드를 포함하는 센서전극;
    상기 다공층 기판 상에 형성되며, 히터배선과 상기 히터배선에 연결되며 상기 센서전극패드보다 상기 센서배선에 근접하게 배치되는 히터전극패드를 포함하는 히터전극;을 포함하며,
    상기 다공층 기판에는 상기 히터배선 및 상기 센서배선을 둘러싸는 에어갭이 형성되며,
    상기 다공층 기판 하부에는 상기 히터배선 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 다공층 기판에는 상기 히터배선 및 상기 센서배선을 덮도록 감지물질이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 센서.
  6. 하부에 개구부가 형성된 다공층 기판에 히터전극을 형성하는 단계;
    상기 다공층 기판에 에어갭을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 에어갭은 상기 개구부에 연통되며, 상기 히터전극의 히터배선을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 히터 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 에어갭을 형성하는 단계는,
    상기 다공층 기판 및 상기 히터전극에 상기 에어갭이 형성되는 부위에 대응되게 음각 에어갭 패턴이 형성된 커버층을 형성하는 단계와,
    상기 다공층 기판에서 상기 음각 에어갭 패턴으로 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 히터 제조방법.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 다공층 기판을 형성하는 단계는,
    알루미늄 기판을 산화시켜서 산화알루미늄 다공층을 만드는 단계와,
    상기 다공층 상에 마스크를 형성하는 단계와,
    상기 알루미늄 기판에서 상기 마스크 이외 부분을 산화시켜서 산화알루미늄 다공층을 두껍게 만드는 단계와,
    상기 마스크를 제거하고, 상기 알루미늄 기판에서 산화알루미늄 다공층 이외 부분을 에칭하여 상기 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 히터 제조방법.
  9. 하부에 개구부가 형성된 다공층 기판에 히터전극 및 센서전극을 형성하는 단계;
    상기 다공층 기판에 에어갭을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 에어갭은 상기 개구부에 연통되고, 상기 히터전극의 히터배선 및 상기 센서전극의 센서배선을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 센서 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 에어갭을 형성하는 단계 이후에,
    상기 다공층 기판에 상기 히터배선 및 상기 센서배선을 덮도록 감지물질을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 센서 제조방법.
  11. 단부에 복수개의 제1돌기가 형성된 히터배선과 상기 히터배선에 연결되는 히터전극패드를 포함하는 히터전극;
    상기 제1돌기 사이에 배치되는 제2돌기가 형성된 센서배선과 상기 센서배선에 연결되는 센서전극패드를 포함하는 센서전극;
    상기 히터전극과 상기 센서전극을 지지하는 산화알루미늄 다공층;을 포함하되,
    상기 산화알루미늄 다공층의 일부가 제거되어 에어갭을 상기 히터배선 및 상기 센서배선을 둘러싸도록 형성하고,
    상기 산화알루미늄 다공층 하부에는 상기 히터배선 및 상기 센서배선의 하부에 배치되고 상기 에어갭에 연통되는 개구부가 형성되는 것을 것을 특징으로 하는 마이크로 센서.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 산화알루미늄 다공층은
    상기 히터배선과 상기 센서배선을 공통으로 지지하는 제1지지부를 포함하되,
    상기 에어갭은 상기 제1지지부의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 센서.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1지지부에 대응되는 위치에 감지물질이 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 센서.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 히터전극패드는 적어도 2개 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 센서.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 산화알루미늄 다공층에는 포어가 상하방향으로 관통되어 형성되고,
    상기 포어는 상기 개구부에 연통되는 것을 특징으로 하는 마이크로 센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111670424A (zh) * 2018-01-16 2020-09-15 Ldlc集团 具有包括柔性膜的至少一个透明键的外围设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005502480A (ja) * 2001-07-31 2005-01-27 エヌシーエスアール“デモクリトス”−インスティテュート オブ マイクロエレクトロニクス 掛架した多孔質シリコンの微小構造の製造方法、及びガスセンサへの適用
KR20090064693A (ko) 2007-12-17 2009-06-22 한국전자통신연구원 마이크로 가스 센서 및 그 제작 방법
KR20140106082A (ko) * 2013-02-25 2014-09-03 문학범 가스센서 및 가스센서의 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005502480A (ja) * 2001-07-31 2005-01-27 エヌシーエスアール“デモクリトス”−インスティテュート オブ マイクロエレクトロニクス 掛架した多孔質シリコンの微小構造の製造方法、及びガスセンサへの適用
KR20090064693A (ko) 2007-12-17 2009-06-22 한국전자통신연구원 마이크로 가스 센서 및 그 제작 방법
KR20140106082A (ko) * 2013-02-25 2014-09-03 문학범 가스센서 및 가스센서의 제조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111670424A (zh) * 2018-01-16 2020-09-15 Ldlc集团 具有包括柔性膜的至少一个透明键的外围设备
CN111670424B (zh) * 2018-01-16 2024-03-22 Ldlc集团 具有包括柔性膜的至少一个透明键的外围设备

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