KR20170135153A - Non-contact infrared temperature sensor module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈에 관한 것으로서, 적외선 이외에 다른 요인에 의한 온도변화를 차단하여 온도 측정의 정확도를 상승시키기 위한 온도 센서 모듈에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 온도를 측정하는 것은 냉온방이나 조리 등과 같이 우리의 생활과 밀접한 관계를 가지고 있다.Generally, measuring the temperature has a close relationship with our life such as cold room or cooking.
물론 민생용이나 산업용에서의 필요성은 두말 할 필요도 없다.Needless to say, there is a need for civilian use and industrial use.
한편, 온도 측정 방법으로는 접촉식(contact type)과 비접촉식(non-contact type)으로 분류할 수 있다.On the other hand, the temperature measurement method can be classified into a contact type and a non-contact type.
그러나, 일반적으로 온도를 측정한다고 하는 것은 대부분이 접촉식으로 하는 것이고 비접촉식은 접촉이 불가능한 경우의 보조수단에 지나지 않는다.However, in general, temperature measurement is mostly a contact type, and non-contact type is merely an auxiliary means in the case where contact is impossible.
예를 들어, 비접촉식은 회전하는 측정대상물, 이동하는 측정대상물, 매우 고온이어서 접촉할 수 없는 측정대상물 등의 경우에만 한정하여 사용되어 왔다.For example, the non-contact type has been used only in the case of a rotating object to be measured, a moving object to be measured, and a measurement object that can not be contacted due to a very high temperature.
그리고, 비접촉식은 값이 비싸고 취급이 어렵기 때문에 비접촉식보다 접촉식이 널리 사용되고 있다.Since non-contact type is expensive and difficult to handle, contact type is more widely used than non-contact type.
그러나, 최근에는 비접촉식의 수요가 증가하고 있으며, 특히 0∼300℃ 정도의 비교적 저온영역의 측정에 있어서는 간단하고 저가인 방사온도계에 대한 요구가 커지고 있다.However, in recent years, there has been an increase in the demand for non-contact type, and particularly in the measurement of a relatively low temperature region of about 0 to 300 DEG C, there is a growing demand for a simple and inexpensive radiation thermometer.
이러한 비접촉식인 방사온도계는 회로 구성을 간단히 할 수 있고 방사온도계에 사용되는 적외선 센서(IR sensor)를 종래보다 값싸게 구입할 수 있게 되어 경우에 따라서는 접촉식보다 더 경제적으로 되었다.Such a non-contact type radiation thermometer can simplify the circuit configuration and make it possible to purchase an infrared sensor (IR sensor) used in a radiation thermometer at a lower cost than in the prior art, which is more economical than the contact type in some cases.
현재, 방사 에너지를 감지하는 센서로는 광기전력 효과(photovoltaic effect)나 광전도 효과 (photoconductive effect)를 이용한 양자형(photonic type) 센서와 볼로미터(bolometer), 초전 센서 (pyroelectric sensor), 써모파일 센서(thermopile sensor)와 같은 열형(thermal type) 센서가 있다.Currently, sensors for sensing radiant energy include a photonic type sensor using a photovoltaic effect or a photoconductive effect, a bolometer, a pyroelectric sensor, a thermopile sensor, and a thermal type sensor such as a thermopile sensor.
양자형 센서는 입사파(incident radiation)가 전자를 여기(excite)시켜 센서의 전기적 특성을 변화시키는 것을 이용하는 것으로서, 일반적으로 선택된 파장범위에서 감지성능이 매우 뛰어나고 빠른 응답 특성(responsivity)을 나타내고 있다.A quantum sensor utilizes incident radiation to excite electrons to change the electrical characteristics of the sensor. The quantum sensor generally exhibits excellent sensitivity and fast responsivity in a selected wavelength range.
그러나, 아직 관련 제조 기술(process technology)이 확립되어 있지 못하고 가격이 비싸며 소정의 적외선 감도를 얻기 위해서는 액체질소(liquid-N2)온도 이하에서 동작시켜야 하는 단점이 있다.However, there is a disadvantage that the related process technology is not yet established, the price is high, and it is required to operate at a liquid-N2 temperature or lower in order to obtain a predetermined infrared sensitivity.
따라서, 상업적 및 산업적으로 적외선 센서를 이용하기 위해서는 냉각이 필요없고 값이 싸며 신뢰성 있는 소자가 필요하게 되었다.Therefore, in order to use infrared sensors commercially and industrially, there is a need for a device that does not require cooling and is cheap and reliable.
최근 이러한 특징을 만족시킬 수 있는 열형 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, researches on thermal sensors capable of satisfying these characteristics have been actively conducted.
이런 연구 결과로, 가시 이미지(visible image)로는 알 수 없는 물체에 대한 유용한 정보를 제공함으로써 생산 시험(production examination), 공정 모니터링(process monitoring), 비접촉 및 비파괴 시험(noncontact ＆ non-destructive testing) 등과 같은 분야에 사용할 수 있는 소자가 개발되었다.As a result of these studies, visible images provide valuable insights into unknown objects, such as production examination, process monitoring, noncontact and non-destructive testing, Devices that can be used in the same field have been developed.
이러한 소자들 중 현재까지 가장 뛰어난 재료로는 (Hg,Cd)Te 이 있지만, 대량생산을 위한 제조기술이 아직 성숙되어 있지 못할 뿐만 아니라 기판의 가격과 균일도가 문제로 되고 있다.Among these devices, Te (Hg, Cd) Te is one of the most excellent materials to date, but the manufacturing technology for mass production has not yet matured, and the price and uniformity of the substrate have become a problem.
따라서, 상기의 문제들을 만족시키면서 확립되어 있는 반도체 공정으로 제작이 가능한 써모파일 센서가 활발하게 연구되고 있다.Accordingly, a thermopile sensor capable of being fabricated by a semiconductor process that has been established while satisfying the above problems is actively researched.
이 써모파일 센서란 두가지 서로 다른 물질을 한쪽은 접점(junction)을 만들고 다른쪽은 떼어놓는(open) 구조로 형성하여 이 접점부분과 개방된 부분에 온도차가 생기면 이 온도차의 크기에 비례하여 기전력 (thermoelectric power)이 발생한다는 제백효과(Seebeck effect)를 이용함으로써 온도를 감지하는 센서를 말한다.This thermopile sensor is made up of two different materials, one of which is a junction and the other of which is open. When a temperature difference occurs between this contact point and the open part, the electromotive force temperature sensor by using the Seebeck effect that thermoelectric power is generated.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 써모파일 센서를 보여주는 평면도 및 단면도로서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 그 구조를 살펴보면, 먼저 열전쌍(therocouple)들이 직렬로 연결되고, 이 열전쌍의 각 구성물질들(elements)은 큰 열기전력(thermoelectric power)을 가지며, 또한 열전쌍의 각 구성물질들은 열기전력이 반대의 극성(polarity)을 갖는 서로 다른 물질로 구성된다.1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view, respectively, of a thermopile sensor according to the related art. Referring to FIGS. 1A and 1B, thermocouples are connected in series, The constituent elements have a large thermoelectric power and the constituent materials of the thermocouple are composed of different materials with the opposite polarity of the thermoelectric power.
그리고 열전쌍들은 온 영역(hot region)과 냉 영역(cold region)에 교차하여 위치하며, 온 접점(hot junction)과 냉 접점(cold junction)은 열적으로 분리(thermal isolation)되어 있다.The thermocouples are located at the intersection of the hot region and the cold region and the hot junction and the cold junction are thermally isolated.
일반적으로 냉 접점은 효율적인 힛 싱크(heat sink)를 위하여 실리콘 기판 위에 위치하고, 온 접점 부분에는 적외선을 흡수하는 흑체(black body)를 형성한다.Generally, the cold junctions are located on a silicon substrate for efficient heat sinking and form a black body that absorbs infrared radiation at the contact points.
즉, 낮은 열전도도(thermal conductance)와 낮은 열용량(thermal capacitance)을 갖는 얇은 다이아프레임 (diaphragm) 위에 두 개의 서로 다른 열전 물질(thermoelectric material)을 직렬로 위치시킨 것이다.That is, two different thermoelectric materials are placed in series on a thin diaphragm with low thermal conductance and low thermal capacitance.
이러한 써모파일 센서는 직류방사(DC radiation)에 대하여 안정된 응답특성을 나타내며 넓은 적외선 스펙트럼에 응답하고 바이어스 전압이나 바이어스 전류가 필요없는 장점을 가지고 있다.Such a thermopile sensor has a stable response characteristic against DC radiation and has an advantage of responding to a wide infrared spectrum and not requiring a bias voltage or a bias current.
도 2a 내지 2f는 종래 기술에 따른 써모파일 센서 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(1)으로는 결정 방향이 (100)인 실리콘 기판을 선택한다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thermopile sensor according to the related art. As shown in FIG. 2A, a silicon substrate having a crystal orientation of 100 is selected as the
그 이유는 후공정인 기판 뒷면(back-side) 식각을 고려해야 하기 때문이다.This is because back-side etching, which is a post-process, must be considered.
그리고, 기판(1) 양면에 열산화(thermal oxidation) 방법으로 제 1 산화막(2)을 약 2000Å 증착하고, 제1 산화막(2) 위에는 저압화학증착법(LPCVD)으로 질화막(3)을 3000Å 증착한다.A
여기서, 질화막(3)은 기판(1)을 식각할 때, 식각 마스크로 사용되고 식각을 멈추기 위한 식각정지층(etch stop layer)으로 사용된다.Here, the
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 질화막(3) 위에 저압화학증착법으로 제 2 산화막(4)을 약 7000Å 증착한다.Next, as shown in FIG. 2B, a
이와 같이 산화막/질화막/산화막(ONO ; oxide/nitride/oxide)구조로 형성하는 것은 다이아프레임이 형성되었을 때, 각 막들의 내부 잔류 응력(residual stress)을 서로 보상(compensation)하여 줌으로써 기계적으로 안정된 다이아프레임 막을 얻을 수 있도록 하기 위함이다.The formation of the oxide / nitride / oxide (ONO) structure as described above compensates for the residual stresses of the respective films when the diaphragm is formed, So that a frame film can be obtained.
즉, 일반적인 산화막은 압축 응력(compress stress)를 가지고, LPCVD 질화막은 인장 응력(tensile stress)를 가지기 때문에 서로 스트레스를 보상할 수 있는 구조가 되는 것이다.That is, the general oxide film has a compressive stress and the LPCVD nitride film has a tensile stress, so that the stress can be compensated for each other.
이와 같이 다이아프레임 막을 형성한 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 기판(1) 윗면의 제 2 산화막(4) 위에 제 1, 제 2 열전쌍 물질(5)을 차례로 증착하고 패턴을 형성한다.After the diaphragm film is formed as described above, the first and
이때, 열전쌍 물질(5)로는 상호간의 제벡계수(Seebeck Coefficient)가 큰 물질들로 구성해야 센서 특성이 좋게 된다.At this time, the thermocouple material (5) should be composed of materials having mutually high Seebeck Coefficient so that the sensor characteristic is good.
그리고 도 2d에 도시된 바와 같이, 열전쌍 물질(5)을 포함한 전면에 센서 소자를 외부환경으로부터 보호하기 위하여 보호막(6)을 형성하고, 센서로부터 나오는 출력을 외부회로와 연결되게 하기 위하여 패드(7)를 열전쌍 물질에 접촉되도록 형성한다.As shown in FIG. 2d, a
이어, 도 2e에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(1) 아랫면을 식각하여 다이아 프레임 막을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 2E, the lower surface of the
여기서, 사용되는 식각 용액은 수산화 칼륨(KOH, potassium hydroxide)수용액으로, 이것은 실리콘의 결정 방향에 대하여 (111)방향으로는 식각이 거의 되지 않으므로 결국 기판(1) 밑면에서 54.74。 기울어진 방향으로 식각이 진행된다.Here, the etching solution used is an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH), which is hardly etched in the (111) direction with respect to the crystal orientation of the silicon, so that eventually etching in the direction tilted 54.74 from the bottom of the
또한, 수산화 칼륨 수용액에서 실리콘 질화막(3)은 거의 식각이 되지 않기 때문에 식각 마스크로 사용될 뿐만 아니라, 식각 종료시 기판(1) 전체가 동시에 식각되지 않는 식각면 불균일 문제를 해결하기 위한 식각정지층(etch stop layer)으로도 이용된다.In addition, since the
그리고, 도 2f에 도시된 바와 같이, 보호막(6) 위에 흑체(8)를 형성한다.Then, as shown in Fig. 2F, a
다만, 이러한 종래 써모파일 센서는 외부로부터 전달되는 열을 차단하지 못하기 때문에, 적외선을 이용한 온도 측정의 오차가 많이 발생하는 단점이 존재한다.However, such a conventional thermopile sensor can not block the heat transmitted from the outside, and thus there is a disadvantage that a large error in temperature measurement using infrared rays occurs.
본 발명의 일 과제는, 온도 측정의 정확도가 향상되는 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a non-contact type infrared temperature sensor module in which the accuracy of temperature measurement is improved.
본 발명의 다른 과제는, 캡핑(Capping) 소자를 적외선 온도 센서의 상부면에 결합시킴으로써, 커버 내 수납공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 비접촉식 적외선 온도 센서를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a non-contact type infrared temperature sensor which blocks heat transmitted from a storage space in a cover by coupling a capping element to an upper surface of the infrared temperature sensor.
본 발명의 또 다른 과제는, 캡핑 소자를 적외선 온도 센서의 하부면 근처에 배치시킴으로써, 베이스로부터 전달되는 열을 추가적으로 차단하는 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a non-contact type infrared temperature sensor module that further disposes heat transmitted from the base by disposing the capping device near the lower surface of the infrared temperature sensor.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스, 상부면이 케이스와 결합되는 베이스, 케이스의 상부면에 설치되고, 케이스의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우, 베이스의 상부면에 설치되고, 커버 윈도우로부터 전달된 광을 받아서 온도를 감지하는 적외선 온도 센서 및 적외선 온도 센서의 상부에 결합되는 제1 캡핑(Capping)부를 포함한다.A case in which a part of an upper surface of the non-contact type infrared temperature sensor according to an embodiment of the present invention is opened and a storage space is formed therein, a base on which an upper surface is coupled to the case, And a first capping part provided on the upper surface of the base and coupled to an upper part of the infrared temperature sensor and an infrared temperature sensor for sensing the temperature by receiving the light transmitted from the cover window.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 적외선 온도 센서와 전기적으로 연결되어 적외선 온도 센서로부터 감지된 온도를 받아서 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 더 포함하고, 제1 캡핑부와 적외선 온도 센서는 접합부를 통해 연결된다.The non-contact infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention further includes a signal processing circuit electrically connected to the infrared temperature sensor to receive a temperature sensed by the infrared temperature sensor and process the signal, Are connected through a joint.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 적외선 온도 센서의 하부에 결합되는 제2 캡핑부를 더 포함한다.The non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention further includes a second capping part coupled to a lower portion of the infrared temperature sensor.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈의 적외선 온도 센서는 베이스의 상부면과 연결되면서 수납 공간을 형성하고, 적외선 온도 센서의 수납 공간에서 베이스의 상부면에 결합되는 제3 캡핑부를 더 포함한다.The infrared temperature sensor of the non-contact type infrared temperature sensor module according to the embodiment of the present invention further includes a third capping part connected to the upper surface of the base to form a storage space and coupled to the upper surface of the base in the storage space of the infrared temperature sensor do.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 적외선 온도 센서의 하부에 결합되고, 베이스의 상부면과 결합하는 금속판을 더 포함한다.The non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention further includes a metal plate coupled to the lower portion of the infrared temperature sensor and coupled with the upper surface of the base.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 적외선 영역의 광의 반사를 방지하는 반사방지 필터가 제1 캡핑부에 부착된다.In the non-contact infrared temperature sensor module according to the embodiment of the present invention, an anti-reflection filter for preventing reflection of light in the infrared region is attached to the first capping portion.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스, 상부면이 케이스와 결합되는 베이스, 케이스의 상부면에 설치되고, 케이스의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우, 베이스의 상부면에 전기적으로 연결되고, 커버 윈도우로부터 전달된 광을 받아서 온도를 감지하는 플립칩(Flip-chip) 타입의 적외선 온도 센서 및 적외선 온도 센서의 상부에 결합되는 제1 캡핑부를 포함한다.A non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention includes a case in which a part of an upper surface is opened and a storage space is formed therein, a base on which an upper surface is coupled to the case, A flip-chip type infrared temperature sensor electrically connected to the upper surface of the base and sensing the temperature by receiving the light transmitted from the cover window, and an infrared temperature sensor connected to the upper portion of the infrared temperature sensor, 1 capping portion.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 적외선 온도 센서와 전기적으로 연결되어 적외선 온도 센서로부터 감지된 온도를 받아서 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 더 포함하고, 제1 캡핑부와 적외선 온도 센서는 접합부를 통해 연결되고, 적외선 온도 센서와 베이스는 금속접합부를 통해 연결된다.The non-contact infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention further includes a signal processing circuit electrically connected to the infrared temperature sensor to receive a temperature sensed by the infrared temperature sensor and process the signal, Are connected via a junction, and the infrared temperature sensor and the base are connected via a metal junction.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 적외선 온도 센서의 하부에 결합되는 제2 캡핑부를 더 포함한다.The non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention further includes a second capping part coupled to a lower portion of the infrared temperature sensor.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈의 적외선 온도 센서는 접합재료를 이용하여 베이스의 상부면과 연결하면서 수납 공간을 형성하고, 적외선 온도 센서의 수납 공간에서 베이스의 상부면에 결합되는 제3 캡핑부를 더 포함한다.The infrared temperature sensor of the non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention forms a storage space by connecting with the upper surface of the base using a bonding material, 3 capping portion.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 적외선 온도 센서의 하부에 결합되고, 베이스의 상부면과 결합하여 베이스의 열을 적외선 온도 센서 및 제1 캡핑부로 전달하는 금속판을 더 포함한다.The non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention further includes a metal plate coupled to the lower portion of the infrared temperature sensor and coupled to the upper surface of the base to transmit the heat of the base to the infrared temperature sensor and the first capping portion.
본 발명의 실시 예에 따른 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 적외선 영역의 광의 반사를 방지하는 반사방지 필터가 상기 제1 캡핑부에 부착된다.In the non-contact infrared temperature sensor module according to the embodiment of the present invention, an anti-reflection filter for preventing reflection of light in the infrared region is attached to the first capping portion.
본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention are as follows.
본 발명의 다양한 실시 예들 중 일 실시 예에 따르면, 온도 측정의 정확도가 향상되는 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈을 제공하는 장점이 있다.According to one embodiment of the various embodiments of the present invention, there is an advantage in providing a non-contact infrared temperature sensor module in which the accuracy of temperature measurement is improved.
본 발명의 다양한 실시 예들 중 다른 실시 예에 따르면, 캡핑 소자를 적외선 온도 센서의 상부면에 결합시킴으로써, 커버 내 수납공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 비접촉식 적외선 온도 센서를 제공하는 기술적 효과가 있다.According to another embodiment of the various embodiments of the present invention, there is a technical effect of providing a noncontact infrared temperature sensor which blocks heat transmitted from the storage space in the cover by coupling the capping element to the upper surface of the infrared temperature sensor.
본 발명의 다양한 실시예들 중 또 다른 실시예에 따르면, 캡핑 소자를 적외선 온도 센서의 하부면 근처에 배치시킴으로써, 베이스로부터 전달되는 열을 추가적으로 차단하는 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈을 제공하는 기술적 효과가 있다.According to still another embodiment of the various embodiments of the present invention, there is a technical effect to provide a non-contact type infrared temperature sensor module that further disposes heat transmitted from the base by arranging the capping element near the bottom surface of the infrared temperature sensor .
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 써모파일 센서를 보여주는 평면도 및 단면도이다.
도 2a 내지 2f는 종래 기술에 따른 써모파일 센서 제조공정을 보여주는 공정단면도이다.
도 3은 일반적인 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈에서의 열 전달을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서모듈에서 적외선 온도 센서와 캡핑부를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈에서 플립칩 타입의 적외선 온도 센서를 이용하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 제2 캡핑부를 포함하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 제2 캡핑부를 포함하는 다른 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 금속판을 포함하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 제2 캡핑부를 포함하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 제2 캡핑부를 포함하는 다른 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 금속판을 포함하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈의 제1 캡핑부에 반사방지 필터를 부착하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a thermopile sensor according to the prior art.
FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thermopile sensor according to the related art.
3 is a view for explaining heat transfer in a general non-contact type infrared temperature sensor module.
4 is a view for explaining a structure of a non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a method of connecting an infrared temperature sensor and a capping unit in a non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining an example of using a flip chip type infrared temperature sensor in an infrared temperature sensor module according to another embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining an example in which the infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention includes a first capping portion and a second capping portion.
8 is a view for explaining another example in which the infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention includes a first capping portion and a second capping portion.
9 is a view for explaining an example in which the infrared ray temperature sensor module according to an embodiment of the present invention includes a first capping part and a metal plate.
10 is a view for explaining an example in which the infrared temperature sensor module according to another embodiment of the present invention includes a first capping part and a second capping part.
11 is a view for explaining another example in which the infrared temperature sensor module according to another embodiment of the present invention includes a first capping portion and a second capping portion.
12 is a view for explaining an example in which the infrared temperature sensor module according to another embodiment of the present invention includes a first capping portion and a metal plate.
13 and 14 are views for explaining an example of attaching the anti-reflection filter to the first capping portion of the infrared ray temperature sensor module according to the embodiment of the present invention.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments related to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
도 3은 일반적인 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈에서의 열 전달을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining heat transfer in a general non-contact type infrared temperature sensor module.
도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(300)은 케이스(310), 베이스(320), 커버 윈도우(330), 적외선 온도 센서(340) 및 신호 처리 회로(350)를 포함할 수 있다.3, the general non-contact infrared
우선 케이스(310)는 외부와 직접 접촉되므로, 외부 온도의 영향을 받음과 동시에 직접적으로 연결된 베이스(320)의 온도에 의한 고체 열 전달에 의한 영향도 받는다. 이 경우, 외부 온도와 베이스(320)의 온도 차이가 많이 나는 경우 열 평형 상태가 이루어질 때까지 케이스(310)의 온도는 변할 수 있다.First, since the
적외선 온도 센서(340)는 커버 윈도우(330)를 통해 들어오는 적외선을 통해 온도를 감지하게 되는데, 다른 요인에 의한 영향을 받지 않고 오로지 적외선에 의한 온도 변환만을 감지하는 것이 가장 이상적이다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적인 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(300)에서 적외선 온도 센서(340)는 커버 윈도우(330)를 통해 들어오는 적외선에 의한 영향 뿐만 아니라, 케이스(310)의 온도 변화에 의한 수납 공간 내 공기 열 전달의 영향 및 베이스(320)에 의한 열 전달의 영향을 모두 받을 수 있다. 따라서, 이와 같은 환경에서 적외선 온도 센서(340)는 적외선에 의한 온도 변화 감지 이외에 다른 요인들에 의한 온도 변화까지 함께 감지하게 되므로, 측정하고자 하는 대상물의 온도 측정의 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서, 이와 같은 일반적인 비접촉식 온도 센서 모듈(300)의 단점을 보완하고자 캡핑 소자를 추가적으로 포함하는 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈 구조를 이하 설명하도록 하겠다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a structure of a non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)은 케이스(410), 베이스(420), 커버 윈도우(430), 적외선 온도 센서(440), 신호 처리 회로(450) 및 캡핑부(460)를 포함할 수 있다. 나아가, 도 4에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)은 적외선 온도 센서(440) 및 신호 처리 회로(450)에서 발생되는 열로부터 영향을 최소화하여 정확한 온도 측정을 하기 위하여, 베이스(420) 상에 적외선 온도 센서(440)와 신호 처리 회로(450)가 안착되는 패드 부위에 방열 구조를 포함할 수 있다.4, the non-contact type infrared
본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)의 케이스(410)는 외부로부터 광이 입사할 수 있도록 상부면의 일부가 개방되어 개구부를 형성하고, 내부에 커버 윈도우(430), 적외선 온도 센서(440), 신호 처리 회로(450) 및 캡핑부(460)이 수납되는 수납 공간을 형성하도록 베이스(110)의 상부면과 결합된다. 이 때, 케이스(410)와 베이스(420)는 외부 공기 등의 영향으로부터 내부 온도가 증가되는 것을 방지하기 위하여 상호 밀폐 결합될 수 있다.A
도 4에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)의 커버 윈도우(430)는 렌즈 또는 적외선 필터를 포함할 수 있다. 적외선 필터는 케이스(410)의 상부면 내측에 장착되어, 외부에서 케이스(410)의 개구부를 통해 입사되는 광으로부터 적외선 온도 센서(440)가 인식할 수 있는 적외선 영역의 광을 필터링하여 적외선 온도 센서(440)로 전달한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)의 커버 윈도우(430)는 케이스(410)의 개구부를 통해 입사되는 광량을 많이 전달하게 할 수 있다.Although not shown in FIG. 4, the
또한, 도 4 내지 도 12에는 도시하지 않았으나, 신호 처리 회로(450)가 적외선 온도 센서 모듈(400) 밖에 위치하여 적외선 온도 센서와 전기적으로 연결될 수도 있다. 도 4 내지 도 12에서는 일 실시예로서 신호 처리 회로(450)가 적외선 온도 센서 모듈(400) 내에 포함되는 경우로 본 발명을 설명하도록 하겠다.4 to 12, the
본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)의 적외선 온도 센서(440)는 커버 윈도우(430)를 통해 전달된 적외선 영역의 광으로부터 대상물의 온도를 감지한다. 도 4에는 도시하지 않았으나, 적외선 온도 센서(440)는 신호 처리 회로(450)와 와이어 등을 통하여 전기적으로 연결될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)의 신호 처리 회로(450)는 써미스터(thermistor) 등과 같은 주문형 반도체 집적회로(ASIC : Application Specific Integrated Circuit)로 구비되며, 적외선 온도 센서(440)와 전기적으로 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)의 신호 처리 회로(450)는 적외선 온도 센서(440)로부터 감지된 온도를 신호 처리하여 온도를 측정 및 보상하거나 전기적인 신호로 변환한다.The
본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(400)의 캡핑부(460)는 적외선 온도 센서(440)와 접합부(470)를 통해 연결될 수 있다. 접합부는 접합재료(bonding material), 접합 층(bonding layer) 등으로도 명명될 수 있다. 접합부(470)를 통해 연결하는 방법에는 Glass frit bonding, Metal bonding, Adhesive bonding 방식 등이 사용될 수 있다. Metal bonding 방식에는 Eutectic bonding(Au-Sn, Au-Si), TLP(Transient Liquid Phase) bonding, Solder bonding 방식 등이 사용될 수 있고, Adhesive bonding은 BCB, Polymide bonding 방식 등이 사용될 수 있다.The
캡핑부(460)는 적외선 온도 센서(440)의 상부면에 위치하여 적외선 온도 센서(440)의 멤브레인이 케이스(410) 내 수납 공간으로부터 전달되는 열 전달에 의해 받는 영향을 차단할 수 있다. 또한, 캡핑부(460)는 열 전달이 잘되는 소자로 제작될 수 있고, 적외선 온도 센서(440)와 동일한 온도를 갖도록 설계될 수 있으므로, 적외선 온도 센서(440)의 멤브레인이 외부 온도에 의해 받을 수 있는 영향을 최소화할 수 있는 기술적 효과가 있다.The capping
도 4와 같이 캡핑부를 적외선 온도 센서 상부에 직접 결합시킴으로써 금속 케이스를 사용하는 다른 발명들과 비교했을 때, 재료, 공정,효과 측면에서 뛰어한 기술적 효과를 구현할 수 있다. 즉, 재료 측면에서 다른 발명들이 금속 케이스를 사용하는 반면에 본원 발명은 실리콘 재질 등을 사용하는 캡핑부를 사용할 수 있으며, 공정 측면에서도 캡핑부는 칩(Chip) 제조 공정의 일부에 포함되기 때문에 칩 제조 단계에서 간단하게 생산할 수 있으나, 금속 케이스를 사용하는 다른 발명들은 침 제조 단계 이후에 각 모듈의 조립 단계에서 하나씩 조립을 해야하는 단점이 있다. 나아가, 온도 센서 정확도 상승 효과 측면에서도 본원 발명은 적외선 온도 센서와 직접 연결되기 때문에 온도차이가 없고 열 평형 상태에 도달하게 되지만, 금속 케이스를 사용하는 다른 발명들은 금속 케이스와 적외선 온도 센서 사이의 거리로 인한 온도차이가 발생하므로 온도 측정의 정확도가 떨어지는 단점이 있다.As shown in FIG. 4, when the capping unit is directly coupled to the upper portion of the infrared temperature sensor, it is possible to realize technological effects in terms of material, process, and effect as compared with other inventions using a metal case. In other words, while other inventions use a metal case in terms of material, the present invention can use a capping part using a silicon material or the like, and since the capping part is included in a part of a chip manufacturing process, However, other inventions using a metal case have disadvantages in that they must be assembled one by one in the assembling step of each module after the needle manufacturing step. Furthermore, since the present invention is directly connected to the infrared temperature sensor in terms of increasing the accuracy of the temperature sensor, there is no temperature difference and the thermal equilibrium state is reached. However, other inventions using the metal case are not limited to the distance between the metal case and the infrared temperature sensor And the accuracy of the temperature measurement is deteriorated.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈에서 적외선 온도 센서와 캡핑부를 연결하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a method of connecting an infrared temperature sensor and a capping unit in a non-contact type infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(500)의 적외선 온도 센서(510)는 케이스 내 수납 공간으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단하기 위하여 캡핑부(520)와 결합될 수 있다. 일 실시예로서 도 5에 도시된 바와 같이, 적외선 온도 센서(510)의 일부분에 접합부를 부착하고, 캡핑부(520)를 적외선 온도 센서(510)의 상부면에 결합시킬 수 있다. 이 때, 적외선 온도 센서(510)는 신호 처리 회로(540)와 와이어(550) 등을 통해 전기적으로 연결되도록 적외선 온도 센서(510)의 상부면 일 영역에 패드(530)를 구비할 수 있다. 나아가, 캡핑부(520)는 패드(530)를 가리지 않도록 적외선 온도 센서(510)와 다른 형태로 설계될 수 있다. 5, the
또한, 캡핑부(520)는 상부면에 무반사코팅(anti-reflection coating : AR coating)이 이루어질 수 있고, 이를 통해 적외선 온도 센서(510)에서 감지하는 적외선이 반사되는 것을 방지할 수 있다.The
도 5와 같이 적외선 온도 센서 상부면에 캡핑부를 결합함으로써, 공기 열전달을 차단할 수 있고 그 결과 적외선 온도 센서의 온도 측정 정확도가 향상될 수 있는 기술적 효과가 있다.As shown in FIG. 5, the capping unit is coupled to the upper surface of the infrared temperature sensor, so that the air heat transfer can be blocked. As a result, the temperature measurement accuracy of the infrared temperature sensor can be improved.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈에서 플립칩 타입의 적외선 온도 센서를 이용하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining an example of using a flip chip type infrared temperature sensor in an infrared temperature sensor module according to another embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(600)은 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스(610), 상부면이 케이스(610)와 결합되는 베이스(620), 케이스(610)의 상부면에 설치되고, 케이스(610)의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우(630), 베이스(620)의 상부면에 전기적으로 연결되고, 커버 윈도우(630)로부터 전달된 광을 받아서 대상물의 온도를 감지하는 플립칩(Flip-chip) 타입의 적외선 온도 센서(640) 및 적외선 온도 센서(640)의 상부에 결합되고, 상기 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제1 캡핑부(660)를 포함할 수 있다. 도 6의 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(600)은 적외선 온도 센서(640)와 전기적으로 연결되어 적외선 온도 센서(640)로부터 감지된 온도를 받아서 신호를 처리하는 신호 처리 회로(650)를 더 포함할 수 있고, 제1 캡핑부(660)와 적외선 온도 센서(640)는 접합부(670)를 통해 연결되고, 적외선 온도 센서(640)와 베이스(620)는 금속접합부(680)를 통해 연결될 수 있다.6, the infrared
도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(400)과의 차이는 적외선 온도 센서(640)가 플립칩 타입으로 이루어지는 것이며, 적외선 온도 센서(640)가 플립칩 타입으로 구성됨으로써 도 4에서 설명한 캡핑부와 달리 식각 과정을 생략할 수 있는 장점이 있으며, 이는 공정의 간소화 및 공정비용의 감소라는 장점을 가져올 수 있다.4 differs from the infrared
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 제2 캡핑부를 포함하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining an example in which the infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention includes a first capping portion and a second capping portion.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(700)은 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스(710), 상부면이 케이스(710)와 결합되는 베이스(720), 케이스(710)의 상부면에 설치되고, 케이스(710)의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우(730), 커버 윈도우(730)로부터 전달된 광을 받아서 대상물의 온도를 감지하는 적외선 온도 센서(740), 적외선 온도 센서(710)의 상부에 결합되고, 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제1 캡핑부(760 및 적외선 온도 센서(740)의 하부에 결합되고, 베이스(720)의 상부면으로부터 전달되는 열을 차단하는 제2 캡핑부(770)를 포함할 수 있다.7, the infrared
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(700)의 적외선 온도 센서(740)는 상부면에서 제1 캡핑부(760)와 연결되고, 하부면에서는 제2 캡핑부(770)와 연결될 수 있다. 열전도 방식을 통해 제1 캡핑부(760), 적외선 온도 센서(740) 및 제2 캡핑부(770)는 열적 평형 상태에 있을 수 있다. 제1 캡핑부(760)는 케이스(710) 내부 수납공간으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단하고, 제2 캡핑부(770)는 베이스(720)의 상부면 영역으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단할 수 있다. 이와 같이 설계함으로써, 적외선 온도 센서로부터 전달되는 공기 열전달을 더욱 확실하게 차단할 수 있고, 적외선 온도 센서는 렌즈를 통해 유입되는 적외선으로 인한 온도변환만을 감지할 수 있으므로, 온도 측정의 정확도가 상승하는 기술적 효과가 있다. 7, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 제2 캡핑부를 포함하는 다른 일 예를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining another example in which the infrared temperature sensor module according to an embodiment of the present invention includes a first capping portion and a second capping portion.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(800)은 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스(810), 상부면이 케이스와 결합되는 베이스(820), 케이스(810)의 상부면에 설치되고, 케이스(810)의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우(830), 베이스(820)의 상부면에 설치되고, 커버 윈도우(830)로부터 전달된 광을 받아서 대상물의 온도를 감지하는 적외선 온도 센서(840), 적외선 온도 센서(840)의 상부에 결합되고, 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제1 캡핑부(860) 및 적외선 온도 센서(840)와 베이스(820)의 상부면 사이에 형성되는 수납 공간에서 베이스(820)의 상부면에 결합되고, 적외선 온도 센서(840)의 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제3 캡핑부(870)를 포함할 수 있다.8, the infrared
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(800)의 적외선 온도 센서(840)는 식각 과정을 거침으로써, 베이스(820)의 상부면과 결합시 일정 영역의 수납 공간을 형성할 수 있다. 8, the infrared
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(800)의 적외선 온도 센서(840)는 상부면에서 제1 캡핑부(860)와 접합부(880)를 통해 연결되고, 하부면에서는 베이스(820)와 연결될 수 있다. 반면, 제3 캡핑부(870)는 적외선 온도 센서(840)와 직접적으로 연결되지 않고, 적외선 온도 센서(840)와 베이스(820) 사이에 형성되는 수납 공간에서 베이스(820)의 상부면과 연결될 수 있다. 제1 캡핑부(860)는 케이스(710) 내 수납공간으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단하고, 제3 캡핑부(870)는 적외선 온도 센서(840)의 수납 공간으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단할 수 있다. 이와 같이 설계함으로써, 적외선 온도 센서로부터 전달되는 공기 열전달은 더욱 확실하게 차단되고 적외선 온도 센서는 렌즈를 통해 유입되는 적외선으로 인한 온도변환만을 감지할 수 있어 온도 측정의 정확도가 상승할 뿐만 아니라, 적외선 온도 센서의 부피도 최소화 할 수 있는 기술적 효과가 있다.8, the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 금속판을 포함하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining an example in which the infrared ray temperature sensor module according to an embodiment of the present invention includes a first capping part and a metal plate.
본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(900)은 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스(910), 상부면이 케이스(910)와 결합되는 베이스(920), 케이스(910)의 상부면에 설치되고, 케이스(910)의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우(930), 커버 윈도우(930)로부터 전달된 광을 받아서 대상물의 온도를 감지하는 적외선 온도 센서(940), 적외선 온도 센서(940)의 상부에 결합되고, 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제1 캡핑부(960) 및 적외선 온도 센서(940)의 하부에 결합되고, 베이스(920)의 상부면과 결합하여 베이스(920)의 열을 적외선 온도 센서(940) 및 제1 캡핑부(960)로 전달하는 금속판(970)을 포함할 수 있다. 적외선 온도 센서 모듈(900)은 적외선 온도 센서(940)와 전기적으로 연결되어 적외선 온도 센서(940)로부터 감지된 온도를 받아서 신호를 처리하는 신호 처리 회로(950)를 더 포함할 수 있고, 제1 캡핑부(960)와 적외선 온도 센서(970)는 접합부(980를 통해 연결될 수 있다. The infrared
도 9에 도시된 바와 같이, 적외선 온도 센서(940)의 하부면과 베이스(920)의 상부면에 금속판(970)을 위치시킴으로써, 베이스(920), 적외선 온도 센서(940) 및 제1 캡핑부(960)의 온도가 일정해지는 열 평형 상태에 빠르게 도달할 수 있어 적외선 온도 센서(940)의 온도 측정 정확도가 증가할 뿐만 아니라, 금속판(970)을 이용함으로써 공정의 간소화, 모듈의 소형화, 비용 절감 등의 기술적 효과가 나타날 수 있다.9, by placing the
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 제2 캡핑부를 포함하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining an example in which the infrared temperature sensor module according to another embodiment of the present invention includes a first capping part and a second capping part.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(1000)은 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스(1010), 상부면이 케이스(1010)와 결합되는 베이스(1020), 케이스(1010)의 상부면에 설치되고, 케이스(1010)의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우(1030), 커버 윈도우(1030)로부터 전달된 광을 받아서 대상물의 온도를 감지하는 플립칩(Flip-chip) 타입의 적외선 온도 센서(1040), 적외선 온도 센서(1040)의 상부에 결합되고, 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제1 캡핑부(1060) 및 적외선 온도 센서(1040)의 하부에서 금속접합부(1090)를 통해 결합되고, 베이스(1020)의 상부면으로부터 전달되는 열을 차단하는 제2 캡핑부(1070)를 포함할 수 있다. 또한, 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(1000)은 적외선 온도 센서(1040)와 전기적으로 연결되어 적외선 온도 센서(1040)로부터 감지된 온도를 받아서 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 더 포함할 수 있고, 제1 캡핑부(1060)와 적외선 온도 센서(1040)는 접합부(1080)를 통해 연결될 수 있다.10, the infrared
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(1000)의 적외선 온도 센서(1040)는 플립칩 형태로 설계될 수 있고, 상부면에서 제1 캡핑부(1060)와 연결되고, 하부면에서는 금속접합부(1090)를 통해 제2 캡핑부(1070)와 전기적으로 연결될 수 있다. 열전도 방식을 통해 제1 캡핑부(1060), 적외선 온도 센서(1040) 및 제2 캡핑부(1070)는 열적 평형 상태에 있을 수 있다. 제1 캡핑부(1060)는 케이스(1010) 내 수납공간으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단하고, 제2 캡핑부(1070)는 베이스(1020)의 상부면 영역으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단할 수 있다. 이와 같이 설계함으로써, 적외선 온도 센서로부터 전달되는 공기 열전달을 더욱 확실하게 차단할 수 있고, 적외선 온도 센서는 렌즈를 통해 유입되는 적외선으로 인한 온도변환만을 감지할 수 있으므로, 온도 측정의 정확도가 상승하는 기술적 효과가 있다.10, the
도 11은 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 제2 캡핑부를 포함하는 다른 일 예를 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining another example in which the infrared temperature sensor module according to another embodiment of the present invention includes a first capping portion and a second capping portion.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(1100)은 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스(1110), 상부면이 케이스(1110)와 결합되는 베이스(1120), 케이스(1110)의 상부면에 설치되고, 케이스(1110)의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우(1130), 커버 윈도우(1130)로부터 전달된 광을 받아서 대상물의 온도를 감지하는 플립칩(Flip-chip) 타입의 적외선 온도 센서(1140), 적외선 온도 센서(1140)의 상부에 결합되고, 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제1 캡핑부(1160) 및 적외선 온도 센서(1130)가 접합재료(1190)를 이용하여 베이스(1120)의 상부면과 연결하면서 형성되는 수납 공간에서 베이스(1120)의 상부면에 결합되고, 적외선 온도 센서(1140)의 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제3 캡핑부(1170)를 포함할 수 있다.11, the infrared
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈(1100)의 적외선 온도 센서(1140)는 상부면에서 제1 캡핑부(1160)와 연결되고, 하부면에서는 접합재료(1190)를 통해 베이스(1120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 반면, 제3 캡핑부(1170)는 적외선 온도 센서(1140)와 직접적으로 연결되지 않고, 적외선 온도 센서(1140)와 베이스(1120) 사이에 형성되는 수납 공간에서 베이스(1120)의 상부면과 연결될 수 있다. 제1 캡핑부(1160)는 커버(1110) 내 수납공간으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단하고, 제3 캡핑부(1170)는 베이스(1120)의 상부면 영역으로부터 전달되는 공기 열전달을 차단할 수 있다. 이와 같이 설계함으로써, 적외선 온도 센서로부터 전달되는 공기 열전달은 더욱 확실하게 차단되고 적외선 온도 센서는 렌즈를 통해 유입되는 적외선으로 인한 온도변환만을 감지할 수 있어 온도 측정의 정확도가 상승할 뿐만 아니라, 적외선 온도 센서의 부피도 최소화 할 수 있는 기술적 효과가 있다.11, the infrared
도 12는 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈이 제1 캡핑부 및 금속판을 포함하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining an example in which the infrared temperature sensor module according to another embodiment of the present invention includes a first capping portion and a metal plate.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 의한 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈(1200)은 상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스(1210), 상부면이 케이스(1210)와 결합되는 베이스(1220), 케이스(1210)의 상부면에 설치되고, 케이스(1210)의 개방된 일부를 밀폐하는 커버 윈도우(1230), 커버 윈도우(1230)로부터 전달된 광을 받아서 대상물의 온도를 감지하는 플립칩(Flip-chip) 타입의 적외선 온도 센서(1240), 적외선 온도 센서(1240)의 상부에 결합되고, 수납 공간으로부터 전달되는 열을 차단하는 제1 캡핑부(1260) 및 적외선 온도 센서(1240)의 하부에 결합되고, 베이스(1220)의 상부면과 결합하여 베이스(1220)의 열을 적외선 온도 센서(1240) 및 제1 캡핑부(1260)로 전달하는 금속판(1270)을 포함할 수 있다.12, the non-contact type infrared
도 12에 도시된 바와 같이, 적외선 온도 센서(1240)의 하부면과 베이스(1220)의 상부면에 금속판(1270)을 위치시킴으로써, 베이스(1220), 적외선 온도 센서(1240) 및 제1 캡핑부(1260)의 온도가 일정해지는 열 평형 상태에 빠르게 도달할 수 있어 적외선 온도 센서(1240)의 온도 측정 정확도가 증가할 뿐만 아니라, 금속판(1270)을 이용함으로써 공정의 간소화, 모듈의 소형화, 비용 절감 등의 기술적 효과가 나타날 수 있다. 상기 금속판은 금속 시트(sheet) 방식으로 구현할 수도 있다.12, by positioning the
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 온도 센서 모듈의 제1 캡핑부에 반사방지 필터를 부착하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.13 and 14 are views for explaining an example of attaching the anti-reflection filter to the first capping portion of the infrared ray temperature sensor module according to the embodiment of the present invention.
도 13은 도 4에 도시된 제1 캡핑부를 제작하는 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 13의 (a)의 실리콘 웨이퍼를 도 13의 (b)와 같이 식각한 후, 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이 반사방지(anti-reflection) 필터를 코팅, 증착 또는 부착할 수 있다. 나아가, 도 14는 도 6에 도시된 제1 캡핑부를 제작하는 일 예를 설명하기 위한 도면으로서, 도 14의 (a)의 실리콘 웨이퍼를 도 14의 (b)와 같이 식각한 후, 도 14의 (c)에 도시된 바와 같이 반사방지 필터를 코팅, 증착 또는 부착할 수 있다.FIG. 13 is a view for explaining an example of manufacturing the first capping portion shown in FIG. 4. The silicon wafer shown in FIG. 13 (a) is etched as shown in FIG. 13 (b) , An anti-reflection filter can be coated, deposited or attached as shown in FIG. 14A and 14B are diagrams for explaining an example of manufacturing the first capping portion shown in FIG. 6, wherein the silicon wafer shown in FIG. 14A is etched as shown in FIG. 14B, the antireflection filter can be coated, deposited or adhered as shown in Fig.
이와 같이, 제1 캡핑부에 반사방지 필터를 코팅 또는 증착함으로써, 적외선 영역의 광이 반사되지 않고 잘 흡수되도록 할 수 있고, 적외선 온도 센서가 정확하게 센싱하는데 도움을 줄 수 있다.Thus, by coating or depositing an anti-reflection filter on the first capping portion, the light in the infrared region can be absorbed without being reflected, and the infrared temperature sensor can help to accurately sense.
상기와 같이 설명된 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The non-contact infrared temperature sensor module described above can be applied to a configuration and a method of the embodiments described above in a limited manner, but the embodiments may be modified such that all or some of the embodiments are selectively combined .
Claims (12)
상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스;
상부면이 상기 케이스와 결합되는 베이스;
상기 케이스의 상부면에 설치되고, 상기 케이스의 개방된 상기 일부를 밀폐하는 커버 윈도우;
상기 커버 윈도우로부터 전달된 광을 받아서 온도를 감지하는 적외선 온도 센서; 및
상기 적외선 온도 센서의 상부에 결합되는 제1 캡핑(Capping)부를 포함하는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.In a non-contact infrared temperature sensor module,
A case in which a part of the upper surface is opened and a storage space is formed therein;
A base having a top surface coupled to the case;
A cover window provided on an upper surface of the case and sealing the opened portion of the case;
An infrared ray temperature sensor for sensing the temperature by receiving light transmitted from the cover window; And
And a first capping portion coupled to an upper portion of the infrared temperature sensor.
Non-contact infrared temperature sensor module.
상기 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은, 상기 적외선 온도 센서와 전기적으로 연결되어 상기 적외선 온도 센서로부터 감지된 온도를 받아서 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 더 포함하고,
상기 제1 캡핑부와 상기 적외선 온도 센서는 접합부를 통해 연결되는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.The method according to claim 1,
The non-contact infrared temperature sensor module may further include a signal processing circuit electrically connected to the infrared temperature sensor for receiving a temperature sensed by the infrared temperature sensor and processing a signal,
Wherein the first capping unit and the infrared temperature sensor are connected through a junction,
Non-contact infrared temperature sensor module.
상기 적외선 온도 센서의 하부에 결합되는 제2 캡핑부를 더 포함하는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.The method according to claim 1,
Further comprising a second capping portion coupled to a lower portion of the infrared temperature sensor,
Non-contact infrared temperature sensor module.
상기 적외선 온도 센서는 상기 베이스의 상부면과 연결되면서 수납 공간을 형성하고,
상기 적외선 온도 센서의 수납 공간에서 상기 베이스의 상부면에 결합되는 제3 캡핑부를 더 포함하는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.The method according to claim 1,
The infrared temperature sensor is connected to the upper surface of the base to form a storage space,
Further comprising a third capping portion coupled to an upper surface of the base in a receiving space of the infrared temperature sensor,
Non-contact infrared temperature sensor module.
상기 적외선 온도 센서의 하부에 결합되고, 상기 베이스의 상부면과 결합하는 금속판을 더 포함하는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.The method according to claim 1,
Further comprising a metal plate coupled to a lower portion of the infrared temperature sensor and coupled with an upper surface of the base,
Non-contact infrared temperature sensor module.
적외선 영역의 광의 반사를 방지하는 반사방지 필터가 상기 제1 캡핑부에 부착되는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.The method according to claim 1,
Wherein an anti-reflection filter for preventing reflection of light in an infrared region is attached to the first capping portion,
Non-contact infrared temperature sensor module.
상부면 일부가 개방되고 내부에 수납 공간이 형성되는 케이스;
상부면이 상기 케이스와 결합되는 베이스;
상기 케이스의 상부면에 설치되고, 상기 케이스의 개방된 상기 일부를 밀폐하는 커버 윈도우;
상기 커버 윈도우로부터 전달된 광을 받아서 온도를 감지하는 플립칩(Flip-chip) 타입의 적외선 온도 센서; 및
상기 적외선 온도 센서의 상부에 결합되는 제1 캡핑(Capping)부를 포함하는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.In a non-contact infrared temperature sensor module,
A case in which a part of the upper surface is opened and a storage space is formed therein;
A base having a top surface coupled to the case;
A cover window provided on an upper surface of the case and sealing the opened portion of the case;
A flip-chip type infrared temperature sensor for sensing the temperature by receiving the light transmitted from the cover window; And
And a first capping portion coupled to an upper portion of the infrared temperature sensor.
Non-contact infrared temperature sensor module.
상기 비접촉식 적외선 온도 센서 모듈은 상기 적외선 온도 센서와 전기적으로 연결되어 상기 적외선 온도 센서로부터 감지된 온도를 받아서 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 더 포함하고,
상기 제1 캡핑부와 상기 적외선 온도 센서는 접합부를 통해 연결되고,
상기 적외선 온도 센서와 상기 베이스는 금속접합부를 통해 연결되는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.8. The method of claim 7,
The non-contact infrared temperature sensor module further includes a signal processing circuit electrically connected to the infrared temperature sensor for receiving a temperature sensed by the infrared temperature sensor and processing a signal,
Wherein the first capping portion and the infrared temperature sensor are connected through a junction,
Wherein the infrared temperature sensor and the base are connected through a metal joint,
Non-contact infrared temperature sensor module.
금속접합부를 통해 상기 적외선 온도 센서의 하부에 결합되는 제2 캡핑부를 더 포함하는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.8. The method of claim 7,
Further comprising a second capping portion coupled to a lower portion of the infrared temperature sensor through a metal junction,
Non-contact infrared temperature sensor module.
상기 적외선 온도 센서는 접합재료를 이용하여 상기 베이스의 상부면과 연결하면서 수납 공간을 형성하고,
상기 적외선 온도 센서의 수납 공간에서 상기 베이스의 상부면에 결합되는 제3 캡핑부를 더 포함하는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.8. The method of claim 7,
Wherein the infrared temperature sensor forms a storage space while being connected to an upper surface of the base using a bonding material,
Further comprising a third capping portion coupled to an upper surface of the base in a receiving space of the infrared temperature sensor,
Non-contact infrared temperature sensor module.
상기 적외선 온도 센서의 하부에 결합되고, 상기 베이스의 상부면과 결합하는 금속판을 더 포함하는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.8. The method of claim 7,
Further comprising a metal plate coupled to a lower portion of the infrared temperature sensor and coupled with an upper surface of the base,
Non-contact infrared temperature sensor module.
적외선 영역의 광의 반사를 방지하는 반사방지 필터가 상기 제1 캡핑부에 부착되는,
비접촉식 적외선 온도 센서 모듈.8. The method of claim 7,
Wherein an anti-reflection filter for preventing reflection of light in an infrared region is attached to the first capping portion,
Non-contact infrared temperature sensor module.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160066610A KR20170135153A (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Non-contact infrared temperature sensor module |
| PCT/KR2016/009396 WO2017209349A1 (en) | 2016-05-30 | 2016-08-24 | Non-contact type infrared temperature sensor module |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| KR (1) | KR20170135153A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101965110B1 (en) * | 2018-09-27 | 2019-04-02 | 주식회사 로보멕 | Overheat monitoring system of non-contact type virtuous cycle communication |
| KR20200041297A (en) * | 2018-10-11 | 2020-04-21 | 주식회사 스트롱홀드테크놀로지 | Roasting apparatus and controlling method thereof |
| KR102151872B1 (en) * | 2019-04-16 | 2020-09-03 | 주식회사 에이아이이 | Induction heating roller having contactless temperature sensor module |
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2016
- 2016-05-30 KR KR1020160066610A patent/KR20170135153A/en active Search and Examination
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| KR20200041297A (en) * | 2018-10-11 | 2020-04-21 | 주식회사 스트롱홀드테크놀로지 | Roasting apparatus and controlling method thereof |
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