KR20190087528A - 습도 센서 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 습도 센서 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 통합 신호 처리 모듈(10) 및 상기 신호 처리 모듈 상에 배치되는 적어도 하나의 용량성 습도 센서를 포함한다. 봉지부가 상기 신호 처리 모듈을 부분적으로 둘러싸고 상기 습도 센서의 영역에서 리세스(31)를 포함한다. 상기 리세스의 영역에는 적어도 하나의 저저항 전기 전도성 유도 요소(24)가 배치되고, 전기 방전이 발생하는 경우 그로 인해 발생하는 방전 전류가 상기 유도 요소에 의해 적어도 신호 처리 모듈의 민감한 영역이 손상되지 않는 범위에서 유도된다.
Description
본 발명은 청구항 1항의 상부 개념에 따른 습도 센서 장치에 관한 것이다.
유럽특허 EP 2 755 023 A1에는 통합 신호 처리 모듈을 포함하는 습도 센서 장치가 공지되어 있다. 상기 신호 처리 모듈 상에는 용량성 습도 센서가 배치된다. 상기 용량성 습도 센서는 평평한 접지 전극 및 습도 투과성이고 평평한 상부 전극을 포함하는 평행판 축전지로서 형성되며, 두 전극 사이에는 습도에 따라 용량이 달라지는 유전체 측정층이 배치된다. 상기 신호 처리 모듈 및 용량성 습도 센서 둘레에는 봉지부 내지 봉합용 컴파운드가 배치되어 장치를 기계적 손상으로부터 보호하고 습도로부터 신호 처리 모듈을 보호한다. 상기 봉지부는 상부 전극의 영역에 리세스를 포함하며, 둘러싸고 있는 상기한 물질이 상기 리세스에 의해 다공성인 상부 전극에 닿을 수 있다. 생성된 측정 신호들은 신호 처리 모듈에서 처리되며 이때 후속 배치되는 전자 부품에 전달되기에 적합하도록 처리될 수 있다.
위와 같은 습도 센서 장치가 예를 들어 백금 위에 배치될 경우, 백금이 계속해서 처리되는 과정에서 제어되지 않는 정전기 방전(electrostatic discharge, ESD)이 발생할 수 있다. 이와 같은 방전은 백금 위의 부품을 손상시킬 수 있다. 예를 들어, 봉지부의 리세스의 영역에서 방전이 발생할 경우 습도 센서 장치 및 특히 신호 처리 모듈이 손상될 수 있다. 언급한 문헌에는 이러한 습도 센서 장치의 손상을 확실하게 방지할 수 있는 방법이 개시되어 있지 않다.
본 발명의 과제는 제어되지 않는 정전기 방전이 발생하는 경우에도 가능한 한 손상되지 않고 그에 따라 기능이 유지되는 습도 센서 장치를 제시하는 것이다.
상기한 과제는 청구항 1항에 기재된 특징을 가지는 습도 센서 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 습도 센서 장치의 바람직한 실시예들은 종속 청구항에 기재된 방법 단계에 나와 있다.
본 발명에 따른 습도 센서 장치는 통합 신호 처리 모듈; 상기 신호 처리 모듈 위에 배치되는 적어도 하나의 용량성 습도 센서; 및 상기 신호 처리 모듈을 부분적으로 둘러싸고 습도 센서 영역에 리세스를 가지는 봉지부를 포함한다. 상기 리세스의 영역에는 적어도 하나의 저저항 전기 전도성 유도 요소가 배치되고, 정전기 방전 발생 시 발생하는 방전 전류가 상기 유도 요소에 의해 적어도 신호 처리 모듈의 민감한 영역이 손상되지 않고 유지되는 범위에서 유도될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 용량성 습도 센서는
- 신호 처리 모듈 상에 배치되는 적어도 하나의 평평한 접지 전극,
- 상기 접지 전극의 상부에 배치되고 용량이 습도에 따라 달라지는 측정층; 및
- 상기 측정층의 상부에 배치되고 습도 투과성인 평평한 상부 전극으로 구성된다.
평행판 축전지로 형성하는 경우, 상기 접지 전극 및/또는 상부 전극의 면적은 각각 접지 전극 평면 및/또는 상부 전극 평면 방향으로 리세스 돌출부의 일부만 덮을 수 있다.
이 경우, 접지 전극 평면에서 리세스 돌출부 중 적어도 덮이지 않은 부분에는 하나 또는 다수의 유도 요소가 배치될 수 있다.
또한, 상기 리세스는 원형 단면을 포함하고 상기 접지 전극 및/또는 상부 전극은 리세스 돌출부의 영역에서 접지 전극 평면 및/또는 상부 전극 평면 방향으로 각각 활꼴 형태로 형성될 수 있다.
이때 상기 접지 전극 및/또는 상부 전극은 서로 거울 대칭적으로 대향하는 두 개의 활꼴을 포함할 수 있고, 적어도 활꼴의 외부 영역에 활꼴 형태이고 마찬가지로 서로 거울 대칭적인 두 개의 유도 요소가 배치된다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 유도 요소는 리세스 돌출부 외부에서 신호 처리 모듈의 상부의 또다른 표면 영역을 넘어 신장할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 유도 요소는 리세스 돌출부 외부에서 신호 처리 모듈의 전체 표면 영역을 넘어 신장할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면,
- 상기 신호 처리 모듈은 습도 센서 쪽으로 최상부의 금속 배선 평면을 포함하고, 상기 금속 배선 평면의 상부에 패시베이션층이 배치되고,
- 상기 패시베이션층의 상부에 위치하는 접지 전극 평면에는 상기 적어도 하나의 접지 전극 및 상기 적어도 하나의 유도 요소가 배치되고,
- 접지 전극 평면의 상부에 위치하는 측정층 평면에는 측정층이 배치되고, 상기 측정층은 상기 적어도 하나의 유도 요소의 영역에 적어도 개구를 포함하고,
- 상기 측정층 평면의 상부에 위치하는 상부 전극 평면에는 상기 적어도 하나의 상부 전극이 상기 적어도 하나의 접지 전극의 상부에 배치된다.
상기 적어도 하나의 유도 요소는 금속층으로 구성되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 금속층은 용량성 습도 센서의 다른 금속성 구성요소보다 낮은 전기 전도성을 가지는 것이 바람직하다.
상기 적어도 하나의 유도 요소는 접지 또는 신호 처리 모듈의 공급 전압에 대하여 방전 전류를 유도하는 것이 바람직하다.
접지 연결 또는 신호 처리 모듈의 전압 공급에 사용되지 않는 별도의 접합 와이어가 방전 전류를 유도하는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 유도 요소는 리세스 돌출부의 일부만 덮고 상기 리세스 돌출부의 중앙 쪽으로 가늘어질 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 용량성 습도 센서의 상부의 리세스에는 습도 투과성인 보호층이 배치되며, 상기 적어도 하나의 유도 요소는 리세스의 영역 중 보호층의 두께가 가장 작은 영역에 위치한다.
본 발명에 따른 방법 단계에 따르면, 제어되지 않은 정전기 방전 시에도 습도 센서 장치의 주변에서 신호 처리 모듈의 손상 및 오작동이 확실하게 방지될 수 있다. 고저항 습도 센서 및 신호 처리 모듈에 대해 발생할 수 있는 정전기 방전이 방지되고 그로 인해 발생하는 방전 전류는 다르게 정의되어 유도된다. 이에 따라 상기 방전 전류는 특히 신호 처리 모듈 내부로 가이드되는 것이 아니라 바람직하게는 패시베이션층 상부에 금속화층으로서 형성되는 적어도 하나의 유도 요소에서 안내된다. 이러한 방식으로 방전 전류에 의해 야기되는 고속 전압 강하 및 그에 따른 용량성 커플링이 신호 처리 모듈의 내부에 영향을 미치지 않고 그 결과 설계가 견고한 신호 처리 모듈이 얻어진다.
본 발명의 기타 세부 내용 및 장점은 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제1 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제1 실시예의 부분 분해도이다.
도 3은 도 1의 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 다양한 단면도이다.
도 5는 상기 도면들에 도시된 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제1 실시예의 일부분의 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제2 실시예의 일부분에 대한 평면도이다.
도 7은 도 6의 습도 센서 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제2 실시예의 일부분의 단면 사시도이다.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제1 실시예의 부분 분해도이다.
도 3은 도 1의 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 다양한 단면도이다.
도 5는 상기 도면들에 도시된 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제1 실시예의 일부분의 단면 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제2 실시예의 일부분에 대한 평면도이다.
도 7은 도 6의 습도 센서 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제2 실시예의 일부분의 단면 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제1 실시예를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
상기한 도면을 참조한 실시예들의 아래 설명에서 본 발명에 따른 센서 장치의 각각의 구성요소의 공간 상의 배향을 나타내기 위하여 예를 들어 "상면", "하면", 등 방향을 기술하는 용어가 사용된다. 기본적으로 이러한 구성요소들이 본 발명의 범위 내에서 서로 다른 위치로 설정되는 것이 가능하므로 이와 관련하여 아래에서 사용되는 용어는 절대로 제한적으로 이해되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 장치의 제1 실시예의 사시도이다. 본 실시예의 기타 세부 사항은 각각 봉지부를 도시하거나 도시하지 않는 센서 장치의 일부의 분해도, 평면도 및 단면도 및 장치의 부분 단면 사시도인 도 2, 3, 4a 내지 4c 및 5에 나와 있다.
본 발명에 따른 센서 장치는 통합 신호 처리 모듈(10) 내지 ASIC를 포함하며, 상기 통합 신호 처리 모듈 내지 ASIC 상에는 적어도 하나의 용량성 습도 센서(20)가 배치된다. 상기 습도 센서(20)는 하나 또는 여러 부분으로 구성된 평평한 접지 전극(21.1, 21.2), 접지 전극(21.1, 21.2) 상부에 배치되고 습도에 따라 용량성이 달라지는 측정층(22), 및 상기 측정층(22)의 상부에 배치되고 습도 투과성이며 하나 또는 여러 부분으로 구성된 평평한 상부 전극(23.1, 23.2)으로 구성된다. 습도 센서 구성에 대한 세부 내용은 이하의 설명을 참조한다. 습도 센서(20)에 의해서 습도에 따라 달라지는 신호, 즉, 센서 장치를 둘러싸고 신호 처리 모듈(10)에 의해서 처리 가능한 습도 측정값으로 변환되는 기체의 특징을 나타내는 신호가 생성된다. 습도 측정값은 이후 후속 배치된 후속 전자 부품(미도시)에 의해서 다양한 방식으로 처리될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 봉지부(30)가 상기 신호 처리 모듈(10)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 상기 봉지부(30)에 의해 상기 신호 처리 모듈(10)이 기계적 영향은 물론 습도로부터 보호된다. 상기 봉지부(30)는 습도 센서(20)의 상부 전극(23.1, 23.2)의 영역에 리세스(31)를 포함하며, 리세스에 의해 주변 기체가 습도 센서(20)로 들어가는 입구가 형성된다. 도시된 실시예에서 상기 리세스는 원형 단면을 가지며 깔때기 또는 큰 구멍 형태로 봉지부(30)의 상면에서부터 습도 센서(20) 내지 습도 센서(20)의 상부 전극(23.1, 23.2) 쪽으로 가늘어진다. 봉지부(30)의 형태는 트랜스퍼 몰딩 제조 공정 중 형성되며 센서 장치가 직육면체가 되도록 형성된다. 봉지부(30)의 재료로는 에폭시 수지가 사용된다.
상기 신호 처리 모듈(10)은 봉지부(30) 내부에서 전기 전도성 캐리어 요소(50) 상에 이른바 리드 프레임 형태로 배치되며, 이는 도 1 내지 5에 부분적으로만 도시된다. 신호 처리 모듈(10)의 전기적 컨택은 도 5에 도시된 바와 같이 캐리어 요소(50)와 컨택 영역(16) 내지 접합 패드 사이에서 신호 처리 모듈(10)의 상면에 배치되는 접합 와이어(16a)에 의해서 이루어진다. 이후 상기 캐리어 요소(50)는 전기적으로 후속 전자 부품(미도시)에 연결된다.
상기 봉지부(30)의 리세스(31)에는 용량성 습도 센서(20)의 상부에 습도 투과성 내지 기체 투과성이고 투명하고 층 두께가 대략 15 μm인 보호층(60)이 더 배치된다. 상기 보호층(60)은 소수성 내지 발수성 특성을 가지는 것이 바람직하고 리세스(31)의 전체 영역에 걸쳐 신장한다. 상기 보호층(60)에 의해서 특히 본 발명의 습도 센서 장치의 모든 금속성 구조들이 외부 영향으로부터 보호된다.
이하, 본 발명에 따른 습도 센서 장치의 제1 실시예의 구체적인 구성을 도 2 내지 도 5를 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 4a 내지 4c의 단면도에 나타난 바와 같이, 상기 신호 처리 모듈(10)은 습도 센서(20)에 대향하는 상면 상에서 전면적으로 금속 배선 평면(13)에 의해 한정된다. 여기서 맨 위의 금속 배선 평면(13)에는 특히 신호 처리 모듈(10)의 컨택 영역(16)도 배치되며, 이에 의해서 신호 처리 모듈이 캐리어 요소(50)에 연결된다. 또한, 컨택 영역(13.1, 13.2)이 더 구비되어 이에 의해서 신호 처리 모듈(10)이 그 위에 배치된 습도 센서(20)에 연결된다.
상기 최상부의 금속 배선 평면(13)의 하부에는 신호 처리 모듈(10)의 배선 평면(12)이 더 위치한다. 그 아래의 영역(11)에는 자세히 도시하지 않은, 예를 들어 습도 센서(20)에서 생성된 신호를 처리하는 역할을 하는 집적 반도체 회로가 배치된다.
도시된 실시예에서 상기 신호 처리 모듈(10)의 맨 위 금속 배선 평면(13)의 상부에는 예를 들어 SiO2 및 SiNO로 형성되고 하부에 위치한 층들을 습도로부터 보호하는 역할을 하는 패시베이션층(40)이 전면적으로 배치된다. 상기 패시베이션층(40)은 도 2에 나타난 바와 같이 신호 처리 모듈(10)의 상면을 완전히 덮으며 컨택 영역(16)의 위치에서 상기 컨택 영역에 배치될 접합 와이어(16a)용 리세스 및 습도 센서(20)의 컨택 지점용 중앙 리세스를 포함한다.
상기 패시베이션층(40)의 상부에는 평행판 축전지 형태의 용량성 습도 센서(20)로 형성되는 본 발명에 따른 장치의 습도 센서 구조가 구비된다. 이를 위하여 상기 패시베이션층(40)의 상부에 위치하는 접지 전극 평면에는 하나 또는 다수의 부분으로 구성되고 평평한 접지 전극(21.1, 21.2)이 배치된다. 접지 전극(21.1, 21.2)의 물질로서 예를 들어 금 등의 금속과 같은 적절한 전도성 물질이 구비되는 것이 바람직하다. 도 2에 나타난 바와 같이, 제1 실시예에서 상기 접지 전극(21.1, 21.2)은 두 부분으로 구성된다. 상기 접지 전극은 서로 거울 대칭적으로 대향 배치되고 접지 전극 평면에서 봉지부(30)의 원형 리세스(31)의 돌출부 영역에 배치되는 두 개의 활꼴 형태의 접지 전극(21.1, 21.2)을 포함한다. 상기 두 개의 활꼴 형태의 접지 전극(21.1, 21.2)은 상기 평면에서 원형 리세스 돌출부의 일부만 덮는다.
봉지부(30)의 원형 리세스(31)의 영역 및 도시된 제1 실시예에서, 상기 접지 전극(21.1, 21.2)에 의해 덮이지 않는 원형 리세스 돌출부의 부분에서는 상기 접지 전극 평면에서 저저항이고 전기 전도성 유도 요소(24)의 적어도 일부분이 배치된다. 센서 장치 근처에서 정전기 방전이 발생하는 경우 상기 유도 요소(24)에 의해서 상기 방전에 의해 발생하는 방전 전류가 적어도 그 하부에 위치하는 신호 처리 모듈(10)의 민감한 영역이 손상되지 않고 유지되는 범위에서 유도되도록 한다. 이에 따라 발생 가능성이 있는 정전기 방전은 상기 유도 요소(24) 상에서 일어나고, 신호 처리 모듈(10)에 전기 전도적으로 연결되는 고저항 습도 센서(20)에서는 발생하지 않는다. 상기 유도 요소(24)는 얇은 금속층으로 구성된다. 여기에는 예를 들어 금이 적합하다. 상기 금속층의 두께는 대략 0.5 μm이다. 상기 유도 요소(24)의 금속층은 용량성 습도 센서(20)의 다른 금속성 구성요소보다 더 낮은 전기 전도성을 가지는 것이 바람직하다, 즉, 접지 전극 및 상부 전극(21.1, 21.2 내지 23.1, 23.2)보다 전기 전도성이 더 낮은 것이 바람직하다.
또한 도면에서도 알 수 있는 바와 같이 상기 유도 요소(24)는 리세스 돌출부의 일부분만 덮으며 상기 리세스 돌출부의 중앙 쪽으로 가늘어진다. 이에 따라 도시된 실시예의 경우 리세스 돌출부의 영역에 배치되는 유도 요소(24)의 부분들이 도 2에 도시된 것처럼 대략 활꼴 형태를 가진다. 이때 활꼴의 원의 중심점은 리세스(31) 내지 리세스 돌출부의 중앙에 대응된다. 그에 따라 상기 활꼴 형태의 유도 요소(24)의 끝단은 각각 리세스 내지 리세스 돌출부의 중앙 쪽으로 배향된다. 또한, 상기 유도 요소(24)는 마찬가지로 도 2에 도시된 바와 같이 리세스 돌출부의 외부에서 평평한 전체 영역을 넘어 신호 처리 모듈(10)의 상면 상에서 신장한다.
상기 유도 요소(24)는 정전기 방전 발생 시 접지에 대하여 방전 전류를 유도하고 이를 위하여 컨택 영역(24.1)을 포함하며, 본 실시예에서 상기 컨택 영역에 의해 유도 요소가 접합 와이어(24.1a)를 통해 캐리어 요소(50)에 전기 전도적으로 연결되며, 이는 도 5에 도시된 바와 같다. 상기 캐리어 요소(50)는 방전 전류를 유도하기 위하여 도시된 접지-연결부(51.1)를 더 포함한다.
또는 방전 전류를 공급 전압에 대하여 유도할 수도 있다. 이러한 변형예에서 이는 예를 들어 접지 연결부(51.1)에 대응되는 연결부가 양의 공급 전압이 걸리는 공급 전압-연결부에 대응됨으로써 구현될 수 있다.
상기 예시에서 선택된 유도 요소(24)의 기하학적 구조 및 배치 구조가 상기한 형태에 반드시 한정되지는 않는다. 따라서, 상기 유도 요소는 예를 들어 하나 또는 여러 부분으로 이루어진 구조로 형성될 수 있다. 또는, 상기 유도 요소는 접지 전극 평면에서 전면적으로 배치되는 대신 상기 평면의 일부에만 구비될 수도 있다. 또한, 상기 유도 요소는 신호 처리 모듈의 금속 배선 평면들 중 하나에 형성하는 것도 가능하다. 또한, 봉지부의 리세스의 영역에서 다른 기하학적 구조를 가지는 유도 요소를 구현할 수도 있다. 예를 들어 상기 유도 요소는 리세스 돌출부의 일부만 덮고 리세스 돌출부의 중앙 쪽으로 가늘어지는 형태일 수도 있다. 기본적으로 유도 요소의 기능과 관련하여, 상기 유도 요소가 리세스에서 보호층의 두께가 제일 얇은 부분에 위치하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 그러면 제어되지 않은 정전기 방전의 발생 시 유도 요소에 의해 방전 전류가 확실하게 유도될 수 있다.
상기 용량성 습도 센서(20)는 도시된 실시예에서 접지 전극(21.1, 21.2) 외에 측정층(22, 22.1, 22.2)을 더 포함한다. 본 실시예에서 여러 부분으로 형성되는 측정층(22. 22.1, 22.2)은 접지 전극 평면의 상부에 배치되는 측정층 평면에 배치되고 습도에 따라 용량이 달라지는 물질, 예를 들어 폴리이미드와 같은 적절한 유전체로 형성된다. 이때 상기 측정층(22, 22.1, 22.2)은 면적이 접지 전극(21.1, 21.2)의 기하학적 구조에 대응되는 접지 전극(21.1, 21.2)의 상부의 적어도 하나의 영역을 덮는다. 도시된 실시예에서 상기 측정층(22)은 측정층 평면에서 도 2에 나타난 바와 같이 신호 처리 모듈(10)의 상면의 상당한 부분에 걸쳐 신장한다. 그러나 리세스 돌출부에서 적어도 활꼴 형태의 유도 요소 영역들의 상부에는 측정층이 구비되지 않을 수도 있다. 적어도 하나의 유도 요소(24)의 영역에서 상기 측정층(22, 22.1, 22.2)은 개구 내지 리세스를 포함한다.
측정층 평면의 상부에는 상부 전극 평면이 배치되며, 본 실시예에서도 이 평면에서 두 부분으로 구성되고 습도 투과성 내지 기체 투과성 전도성 물질로 형성되는 상부 전극(23.1, 23.2)이 배치된다. 이를 위하여 마찬가지로 크랙을 포함하는 금속이 사용되어 습도 투과성을 보장할 수 있으며, 상기 금속으로서 예를 들어 크롬이 사용될 수 있다. 두 상부 전극(23.1, 23.2)의 기하학적 구조는 접지 전극(21.1, 21.2)의 기하학적 구조에 대응된다. 즉, 리세스 돌출부의 영역에서 상부 전극 평면 쪽으로 서로 거울 대칭적으로 대향 배치되는 두 개의 활꼴 형태의 상부 전극(23.1, 23.2)이 구비된다.
상기 용량성 습도 센서(20)는 공지의 방식으로 구동되며, 습도에 따라 달라지는 측정층(22, 22.1, 22.2)의 용량을 검출함으로써 상응하는 습도 측정값이 생성될 수 있다.
이하 각각 제2 실시예의 평면도, 단면도 및 부분 사시도를 도시하는 도 6, 7, 및 8을 참조하여 제2 실시예를 설명한다. 제1 실시예와 크게 다른 부분에 대해서만 상세히 설명한다.
제2 실시예에서는 유도 요소(124)의 대안적인 컨택부가 구비된다. 방전 전류의 유도를 위해 구비되는 접합 와이어(124.1a)는 별도의 컨택 영역 내지 접합 패드에 의해서 신호 처리 모듈(10)에 연결되는 것이 아니라 상기 유도 요소(124)가 위치하는 면 상의 영역(24.1)에 바로 배치된다.
접지에 대하여 방전 전류를 유도하는 경우 상기 접합 와이어(124.1a)의 타단은 캐리어 요소(150) 상의 접지 연결부(151.1)에 컨택하게 된다. 본 실시예에서는 상기 신호 처리 모듈(110)을 컨택 영역(116.1)에 의해 접지 내지 캐리어 요소(150) 상의 접지 연결부(151.1)에 연결하는 별도의 접합 와이어(116a)가 구비된다. 이에 따라 본 실시예에서는 유도 요소(124)의 접지 연결부 내지 신호 처리 모듈(110)용 별도의 접합 와이어(124.1a, 116a)가 구비된다.
본 변형예의 장점은 신호 처리 모듈(110)의 접지 연결부용 유도 요소-접합 와이어(124.1a) 및 접합 와이어(116a)의 유도성 및 저항성이 분리된다는 것이다. 이에 따라 별도의 접합 와이어(124.1a)에서 유도 전류에 의해 발생된 전압 강하는 특히 정의되지 않은 방식으로 신호 처리 모듈(110)의 공급 전압에 영향을 미치지 않는다.
제1 실시예에서와 마찬가지로 제2 실시예 역시 방전 전류가 신호 처리 모듈의 공급 전압에 대하여 유도될 수 있도록 변형될 수 있다. 이 경우 설명한 변형예와 유사하게 마찬가지로 별도의 유도 요소 접합 와이어에 의해서 수행되며, 신호 처리 모듈의 전압 공급을 위해서는 별도의 접합 와이어가 구비된다.
물론 구체적으로 설명한 실시예들 외에도 본 발명의 범위 내에서 또다른 실시예가 가능하다.
따라서, 예를 들어 용량성 습도 센서를 평평한 평행판 축전지로 형성하는 대신 전극을 인터디지털 구조로 구현하고, 그 사이에 습도에 민감한 유전체를 배치할 수도 있다. 상기 인터디지털 구조는 예를 들어 신호 처리 모듈의 금속 배선 평면 중 하나가 될 수 있다.
또한, 유도 요소가 반드시 평평하거나 거의 전면적이어야 하는 것은 아니다. 예를 들어 유도 요소가 접지 연결부로 안내되는 하나 또는 다수의 금속성 전도성 경로를 포함하는 등의 변형이 가능하다.
Claims (15)
- - 통합 신호 처리 모듈;
- 상기 신호 처리 모듈 위에 배치되는 적어도 하나의 용량성 습도 센서; 및
- 상기 신호 처리 모듈을 부분적으로 둘러싸고 습도 센서 영역에 리세스를 가지는 봉지부;를 포함하는 습도 센서 장치로서,
상기 리세스(31; 131)의 영역에는 적어도 하나의 저저항 전기 전도성 유도 요소(24; 124)가 배치되고, 정전기 방전 발생 시 발생하는 방전 전류가 상기 유도 요소에 의해 적어도 신호 처리 모듈(10; 110)의 민감한 영역이 손상되지 않고 유지되는 범위에서 유도될 수 있는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제1항에 있어서,
신호 처리 모듈(10; 110) 상에 배치되는 적어도 하나의 평평한 접지 전극(21.1, 21.2, 121);
상기 접지 전극(21.1, 21.2, 121)의 상부에 배치되고 용량이 습도에 따라 달라지는 측정층(22, 22.1, 22.2; 122); 및
상기 측정층(22, 22.1, 22.2; 122)의 상부에 배치되고 습도 투과성인 평평한 상부 전극(23.1, 23.2; 123.1, 123.2)으로 구성된 용량성 습도 센서를 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 접지 전극(21.1, 21.2; 121) 및/또는 상부 전극(23.1, 23.2; 123.1, 123.2)의 면적은 각각 접지 전극 평면 및/또는 상부 전극 평면 방향으로 리세스 돌출부의 일부만 덮는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제3항에 있어서,
접지 전극 평면에서 리세스 돌출부 중 적어도 덮이지 않은 부분에는 하나 또는 다수의 유도 요소(24; 124)가 배치되는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 리세스(31; 131)는 원형 단면을 포함하고 상기 접지 전극(21.1, 21.2; 121) 및/또는 상부 전극(23.1, 23.2; 123.1, 123.2)은 리세스 돌출부의 영역에서 접지 전극 평면 및/또는 상부 전극 평면 방향으로 각각 활꼴 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 접지 전극(21.1, 21.2, 121) 및/또는 상부 전극(23.1, 23.2; 123.1, 123.2)은 서로 거울 대칭적으로 대향하는 두 개의 활꼴을 포함하고, 적어도 활꼴의 외부 영역에 활꼴 형태이고 마찬가지로 서로 거울 대칭적인 두 개의 유도 요소(24; 124)가 배치되는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제4항 또는 제6항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유도 요소(24; 124)는 리세스 돌출부 외부에서 신호 처리 모듈(10; 110)의 상부의 또다른 표면 영역을 넘어 신장하는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유도 요소(24; 124)는 리세스 돌출부 외부에서 신호 처리 모듈(10; 110)의 전체 표면 영역을 넘어 신장하는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 신호 처리 모듈(10; 110)은 습도 센서(20) 쪽으로 최상부의 금속 배선 평면(13; 113)을 포함하고,
상기 금속 배선 평면(13; 113)의 상부에 패시베이션층(40; 140)이 배치되고,
상기 패시베이션층(40; 140)의 상부에 위치하는 접지 전극 평면에는 상기 적어도 하나의 접지 전극(21.1, 21.2; 121) 및 상기 적어도 하나의 유도 요소(24; 124)가 배치되고,
접지 전극 평면의 상부에 위치하는 측정층 평면에는 측정층(22, 22.1, 22.2; 122)이 배치되고, 상기 측정층은 상기 적어도 하나의 유도 요소(24; 124)의 영역에 적어도 개구를 포함하고,
상기 측정층 평면의 상부에 위치하는 상부 전극 평면에는 상기 적어도 하나의 상부 전극(23.1, 23.2; 123.1, 123.2)이 상기 적어도 하나의 접지 전극의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유도 요소(24; 124)는 금속층으로 구성되는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 금속층은 용량성 습도 센서(20)의 다른 금속성 구성요소보다 더 낮은 전기 전도성을 가지는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유도 요소(24; 124)는 접지 또는 신호 처리 모듈(10; 110)의 공급 전압에 대하여 방전 전류를 유도하는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제12항에 있어서,
접지 연결 또는 신호 처리 모듈(110)의 전압 공급에 사용되지 않는 별도의 접합 와이어(124.1a)가 방전 전류를 유도하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유도 요소(24; 124)는 리세스 돌출부의 일부만 덮고 상기 리세스 돌출부의 중앙 쪽으로 가늘어지는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용량성 습도 센서(20)의 상부의 리세스(31; 131)에는 습도 투과성인 보호층(60; 160)이 배치되며, 상기 적어도 하나의 유도 요소(24; 124)는 리세스(31; 131)의 영역 중 보호층(60; 160)의 두께가 가장 작은 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는,
습도 센서 장치.
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-
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