KR20230137635A - 온도 및 압력 측정용 복합 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 복합 센서부를 포함하는 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 있어서, 상기 복합 센서부는, 기재; 상기 기재 상에 형성된 온도 센서층; 및 상기 온도 센서층의 상부에 위치하는 압력 센서층을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 복합 센서부를 포함하고, 상기 복합 센서부는, 기판; 상기 기판상에 형성된 온도 센서층; 및 상기 온도 센서 배선의 상부에 위치하는 압력 센서층을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 관한 것이다.
일반적으로 압력센서는 자동차, 화학설비, 반도체 제조설비 등에서, 유체가 통과하는 유로 또는 밸브측에 설치되어 유체의 압력을 측정하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 압력센서는 자동차의 매니폴드 압력, 엔진 유압, 연료전지 차량의 수소가스 또는 공기의 압력, 소음기 내의 배기가스 압력, 그외 기타 일반 산업용 압력계 등에 저압에서 고압에 이르기까지 넓은 압력 범위를 고정밀도로 측정하는 데 사용될 수 있다.
최근에는 온도센서와 압력센서를 하나의 모듈에 구비하여 유체의 압력뿐만 아니라 온도까지 측정할 수 있는 일체형 온도 및 압력센서(이하 "복합 센서"라 한다.)가 개발되었다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0111302호는, 일단에는 체결부가 돌출 형성되고, 타단에는 장착홈이 형성된 하우징과; 일단이 상기 하우징의 장착홈에 삽입 안착되고, 회로부가 장착된 커넥터와; 상기 하우징과 커넥터 사이에서 상기 장착홈에 배치되고 상기 회로부와 연결된 압력센서부와; 상기 체결부에 장착되어 상기 체결부의 온도를 측정하고, 상기 회로부와 연결된 온도센서부를 포함하여 이루어진 유체 압력 및 온도 복합 센서를 개발하였다. 그러나, 배관의 두께가 낮을 경우 사용이 제한되고, 측정 장치의 두께가 증가되어 센서의 설치에 제약을 받는 문제점이 있다.
본 발명은, 압력 센서층과 온도 센서층을 동일 기재 상에 형성되도록 구성하여 유체특성을 보다 정확하게 측정하고 상태 확인 용이성을 갖는 온도 및 압력 측정용 복합 센서를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 온도 센서 및 압력 센서를 일체화함으로써 박막화되어 미소 배관 등에 특히 적합하게 적용 가능한 온도 및 압력 측정용 복합 센서를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
본 발명은, 복합 센서부를 포함하는 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 있어서, 상기 복합 센서부는, 기재; 상기 기재 상에 형성된 온도 센서층; 및 상기 온도 센서층의 상부에 위치하는 압력 센서층을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 관한 것이다.
본 발명은, 그 제1 관점에 있어서, 상기 온도 및 압력 측정용 복합 센서는 하우징을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제2 관점에 있어서, 상기 하우징은 내측 하우징 및 외측 하우징을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제3 관점에 있어서, 상기 압력 센서층은 상기 기재의 중심부 시작점으로부터 기재의 외측부 종점을 향하여 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하며 연장되는 패턴을 갖는 압력 배선을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제4 관점에 있어서, 상기 압력 센서층은 제1 압력 센서 배선 및 제2 압력 센서 배선을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제5 관점에 있어서, 상기 압력 센서층은 상기 제1 압력 센서 배선 및 제2 압력 센서 배선이 교대로 배열된 패턴을 갖는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제6 관점에 있어서, 상기 온도 센서층은 백금, 구리, 니켈, 백금-코발트(Pt-Co)합금 및 로듐-철(Rh-Fe)합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 그 제7 관점에 있어서, 상기 온도 센서층 및 압력 센서층의 두께는 1um 내지 50um인 것일 수 있다.
또한, 본 발명은, 복합 센서부를 마련하는 단계를 포함하는 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법에 있어서, 상기 복합 센서부를 마련하는 단계는, 기재 상에 온도 센서층을 형성하는 단계; 및 상기 온도 센서층의 상부에 압력 센서층을 형성하는 단계;를 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 그 제8 관점에 있어서, 상기 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법은, 하우징을 마련하는 단계; 및 상기 복합 센서부를 상기 하우징 내측에 삽입하여 결합하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 의하면, 압력 센서층과 온도 센서층을 동일 기재상에 형성되도록 하여 유체의 온도 및 압력을 동일한 위치에서 측정할 수 있으므로, 유체의 특성을 보다 정확하게 측정할 수 있고, 상태 확인이 용이한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 의하면, 온도 센서 및 압력 센서를 일체로 형성하고, 두께를 감소시켜 박막화가 가능하므로, 미소 배관에 특히 적합하게 적용 가능한 효과를 갖는다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 센서부를 나타낸 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 센서부를 나타낸 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 센서층을 나타낸 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하나의 압력 센서 배선을 포함하는 압력 센서층을 나타낸 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 두 개의 압력 센서 배선을 포함하는 압력 센서층을 나타낸 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 및 압력 측정용 복합 센서를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 센서부를 나타낸 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 센서층을 나타낸 평면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하나의 압력 센서 배선을 포함하는 압력 센서층을 나타낸 평면도이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 두 개의 압력 센서 배선을 포함하는 압력 센서층을 나타낸 평면도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 및 압력 측정용 복합 센서를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
본 발명은, 복합 센서부를 포함하는 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 관한 것으로, 압력 센서층과 온도 센서층을 동일 기재 상에 형성되도록 구성하여 유체특성을 보다 정확하게 측정하고, 상태 확인 용이성을 갖도록 하는 것을 발명의 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 온도 센서 및 압력 센서를 일체화함으로써 박막화되어 미소 배관 등에 특히 적합하게 적용 가능한 온도 및 압력 측정용 복합 센서를 제공하는 것을 발명의 다른 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은, 복합 센서부를 포함하는 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 있어서, 상기 복합 센서부는, 기재; 상기 기재 상에 형성된 온도 센서층; 및 상기 온도 센서층의 상부에 위치하는 압력 센서층을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 관한 것이다.
이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시 예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "위(above)"또는 "상부(upper)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "아래(below)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "상부"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
<온도 및 압력 측정용 복합 센서>
본 발명의 온도 및 압력 측정용 복합 센서는 온도 센서층 및 압력 센서층이 동일한 기재 상에 일체형으로 형성된 복합 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 추가적으로 상기 복합 센서부가 설치될 공간을 구비하는 하우징 및 상기 복합 센서부에서 발생한 전기신호를 외부로 전달하기 위한 커넥터를 더 포함할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합 센서부를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 복합 센서부(2)는, 기재(10), 온도 센서층(20), 온도 센서 절연막(30), 압력 센서 절연막(40), 압력 센서층(50) 및 회로 기판(70)을 포함한다.
상기 기재(10)는, 복합 센서부에 포함되는 여러 구성 요소들을 지지하기 위한 기재(base)로서의 역할을 수행하기 위한 것으로, 유리 또는 실리콘 등의 기재 등을 포함하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 기재(10)는, 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 유리; 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 고분자 물질; 및/또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 금속 산화물 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다.
상기 기재는 특별히 제한되지 않으나, 비교적 고압을 나타내는 유체의 압력 측정시 유리, 금속 산화물 등의 비교적 내구력이 강한 기재를 사용할 수 있으며, 이 경우 두꺼운 두께의 기판을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 반면, 비교적 저압을 나타내는 유체의 압력 측정시 고분자 물질, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등의 비교적 유연성을 갖는 기재를 사용할 수 있으며, 이 경우 얇은 두께의 기판을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 기재(10)의 두께는, 특별히 제한되는 것은 아니며 사용되는 장치 내지 디바이스의 성질 따라 적절히 선택될 수 있다. 일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 기재의(10)의 두께는 0.05mm 내지 3mm일 수 있으며, 상기 기재의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 감도가 우수하게 유지되고, 기재와 센서층 간 굴곡강도에 따른 박리 및 크랙에 의한 센서층 손상을 방지하는 측면에서 이점이 있으므로 바람직하다.
상기 온도 센서층은(20), 상기 기재(10)상에 형성되며, 유체의 온도를 측정하기 위한 전기적 신호를 발생시키는 역할을 수행하는 것일 수 있다.
상기 온도 센서층(20)은 RTD(resistance temperature detector)형으로, 유체의 온도에 따른 금속 고유의 저항값 변화를 측정하여 온도로 환산하여 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 센서층을 나타낸 평면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 온도 센서층(20)은, 온도 센서 배선(21)과 온도 센서 패드(22)를 포함할 수 있다.
상기 온도 센서 배선(21) 및 온도 센서 패드(22)는, 백금, 구리, 니켈, 백금-코발트(Pt-Co)합금 및 로듐-철(Rh-Fe)합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 온도 센서 절연막(30)은 상기 온도 센서 배선(21) 및 온도 센서 패드(22)를 다른 구성들로부터 전기적으로 절연하기 위한 역할을 수행하는 것일 수 있다. 상기 온도 센서 절연막(30)은 무기 절연 물질, 유기 절연 물질 또는 유-무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다. 상기 무기 절연 물질은 특별히 한정되지 않으나, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 글래스 등을 들 수 있다.
상기 압력 센서층(50)은 상기 온도 센서층(20)의 상부에 형성되며, 유체의 압력을 측정하기 위한 전기적 신호를 발생시키는 역할을 수행하는 것일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하나의 압력 센서 배선을 포함하는 압력 센서층을 나타낸 평면도이다. 도 4를 참조하면, 상기 압력 센서층(50)은 압력 센서 배선(51) 및 압력 센서 패드(52)를 포함한다.
상기 압력 센서 배선(51)은 상기 기재의 중심부 시작점으로부터 기재의 외측부 종점을 향하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며 연장되는 패턴을 갖는 것일 수 있다. 여기서 상기 기재의 외측부 종점은 압력 센서 패드(52)일 수 있다.
상기 압력 센서층(50)은 유체가 유입되어 압력 센서층(50)을 포함하는 복합 센서부(2)에 압력이 가해지는 경우 복합 센서부(2)의 중앙 부분부터 압력이 가해지므로, 중심부를 시작점으로 하여 기재의 외측부로 연장되는 패턴을 형성하는 경우, 중심부에 국한된 비교적 약한 압력 변화 역시 높은 감도로 감지할 수 있으므로 바람직하다.
상기 패턴은 중심부 시작점으로부터 기재의 외측부 종점을 향하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하며 연장되는 형태라면 특별히 한정되지 않으나, 다각형 또는 나선형의 형태를 가질 수 있으며, 바람직하게는 나선형의 형태를 가질 수 있다. 상기 다각형 형태는 오각형, 육각형, 팔각형 등의 공지된 다각형 형태를 포함한다.
또한, 상기 압력 센서 배선(51)은 지그재그 형태로 연장되는 패턴을 갖는 것일 수 있다. 압력 센서 배선(51)이 지그재그 형태를 갖는 경우 기재 상에 형성되는 압력 센서 배선의 면적을 최대화 할 수 있으며, 이에 따라 센싱 감도를 높일 수 있으므로 바람직하다.
상기 압력 센서층(50)은 제1 압력 센서 배선(51a) 및 제2 압력 센서 배선(51b)을 포함하는 것일 수 있으며, 필요에 따라 추가적인 압력 센서 배선(미도시)을 더 포함할 수 있다. 압력 센서 배선의 수를 증가시킴에 따라 센싱 감도를 보다 향상시킬 수 있어 바람직하며, 패턴 형성의 용이성 및 공정성 등을 고려하면 서로 다른 두 개의 압력 센서 배선을 포함하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 두 개의 압력 센서 배선을 포함하는 압력 센서층을 포함하는 복합 센서부를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 두 개의 압력 센서 배선을 포함하는 압력 센서층을 나타낸 평면도이다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 상기 압력 센서층(50)은 상기 제1 압력 센서 배선(51a) 및 제2 압력 센서 배선(51b)이 교대로 배열된 패턴을 갖는 것일 수 있다. 이와 같이 2종 이상의 배선을 교대로 배열하는 경우 센싱 감도를 보다 향상시킬 수 있어 더욱 바람직하다.
상기 압력 센서 절연막(40)은 상기 압력 센서 배선(51) 및 압력 센서 패드(52)를 다른 구성들로부터 전기적으로 절연하기 위한 역할을 수행하는 것일 수 있다. 상기 압력 센서 절연막(40)은 무기 절연 물질, 유기 절연 물질 또는 유-무기 하이브리드 물질을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(70)은 상기 온도 센서층(20) 및 압력 센서층(50)과 전기적으로 연결되며, 상기 온도 센서층(20) 및 압력 센서층(50)으로부터 측정된 유체의 온도와 압력 신호를 처리하는 역할을 수행한다. 상기 회로 기판(70)은 바람직하게 연성 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuit Board, FPCB)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에서는 회로 기판(70)이 복합 센서부(2)의 양 측면에 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 회로 기판(70)은 복합 센서부(2)의 일 측면에만 형성되도록 구성 될 수 있다.
본 발명의 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 포함되는 복합 센서부(2)는 기재(10)를 제외한 온도 센서층(20) 및 압력 센서층(50)을 포함하는 센서층의 두께가 1um 내지 50um 인 것일 수 있다. 상기 센서층은 필요에 따라 온도 센서 절연막(30) 및 압력 센서 절연막(40)을 더 포함할 수 있다. 복합 센서부(2)가 상기 두께 범위를 만족하는 경우 감도가 우수하게 유지되고, 기재와 센서층 간 굴곡강도에 따른 박리 및 크랙에 의한 센서층 손상을 방지하는 이점이 있으므로 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 및 압력 측정용 복합 센서를 나타낸 평면도 및 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 온도 및 압력 측정용 복합 센서(1)는 복합 센서부(2), 외측 하우징(3), 내측 하우징(4) 및 공통전극(5)을 포함하는 것일 수 있으며, 추가적으로 실링(3a) 및 회로 기판 배선(71)을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는 외측 하우징(3)과 내측 하우징(4)을 포함하는 것으로 도시되고 있으나, 필요에 따라 외측과 내측의 구분이 없는 일체형의 하우징을 사용할 수 있음은 당연하다.
상기 외측 하우징(3)은 내부에 상기 복합 센서부(2)의 설치를 위한 공간을 구비할 수 있다. 또한, 외측 하우징(3)의 일측부에는 배관 등과의 체결을 위한 체결부(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 상기 체결부는 배관 등에 나사 결합될 수 있도록 나사산이 형성될 수 있다. 상기 채결부가 구비된 외측 하우징(3)의 일측부에는 유체 유입부(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 유체 유입부를 통해 채결된 배관을 흐르는 유체의 일부가 유입되어 복합 센서부에 도달하며, 이에 따라 복합 센서부에서 유체의 온도 및 압력을 측정할 수 있다.
상기 외측 하우징(3)은 하나의 금형 내에서 사출 성형될 수 있으며, 알루미늄 또는 스테인레스 등과 같이 열전도성 이 우수하고, 고온 및 고압에서 변형이 잘 일어나지 않는 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 내측 하우징(4) 및 외측 하우징(3)은, 본원 발명의 목적인 박막화를 위한 것일 수 있다.
상기 내측 하우징(4)은 상기 외측 하우징(3)의 내부에 결합될 수 있으며, 함께 결합되는 상기 복합 센서부(2)가 하우징 내에 고정될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다. 이 때 복합 센서부(2)와의 결합 및 유체의 누수를 방지하기 위해, 실링(3a)을 더 포함할 수 있다.
내측 하우징(4)은 PPS(polyphenylene sulfide) 60wt%와, GF(glass fiber) 40wt%를 혼합하여 형성된 합성 수지로 형성될 수 있다. 여기서, PPS는 슈퍼 엔지니어링 플라스틱으로 불리며 250℃에서도 견딜 정도로 열에 강하고, 강도가 높으면서도 가벼운 장점이 있다. 그리고, GF는 강도가 높아 PPS의 보강제로 사용될 수 있다.
상기 공통전극(5)은 복합 센서부(2)와 내부 하우징(4) 사이 공간에 구비되며, 상기 복합 센서부(2)와의 전기적 상호작용을 통해 유체의 압력을 측정할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 복합 센서부(2)는 압력 센서층(50)이 형성된 면이 공통전극(5)과 마주보도록 하우징 내에 설치될 수 있으며, 상기 압력 센서층(50)과 공통전극(5) 사이에는 유전물질이 포함될 수 있다. 상기 압력 센서층(50)/유전물질/공통전극(5)으로 이루어진 구조에 압력이 가해지면, 압력 센서층(50)과 공통전극(5) 사이의 두께가 감소하고 따라서 정전용량이 증가하므로 정전용량 변화를 측정하여 압력으로 환산할 수 있다.
상기 회로 기판 배선(71)은 복합 센서부(2)에서 발생하여 회로 기판(70)에 전달된 전기신호를 커넥터(미도시)로 전달하는 역할을 하며, 상기 커넥터는 해당 전기신호를 외부로 전달하는 역할을 할 수 있다.
<온도 및 압력 측정용 복합 센서 제조방법>
본 발명은 상기 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법을 제공한다.
상기 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법은, 복합 센서부(2)를 마련하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복합 센서부(2)를 마련하는 단계는, 기재(10) 상에 온도 센서층(20)을 형성하는 단계; 및 상기 온도 센서층(20)의 상부에 압력 센서층(50)을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기재(10) 상에 온도 센서층(20)을 형성하는 단계는 기재 상에 온도 센서 배선(21) 및 온도 센서 패드(22)를 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 온도 센서 배선(21) 및 온도 센서 패드(22)는 포토리소그래피 공정으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 압력 센서층(50)을 형성하는 단계는 상기 온도 센서층(20)의 상부에 압력 센서 배선(51) 및 압력 센서 패드(52)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 압력 센서 배선(51) 및 압력 센서 패드(52)는 포토리소그래피 공정으로 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법은 하우징을 마련하는 단계; 및 상기 복합 센서부를 상기 하우징 내측에 삽입하여 결합하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법은 상기 온도 센서층(20)을 형성하는 단계 이후 압력 센서층(50)을 형성하는 단계에 앞서, 온도 센서 절연막(30)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 압력 센서층(50)을 형성하는 단계 이후 압력 센서층 절연막(40)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
만약 압력 센서층이 2종 이상의 압력 센서 배선을 포함하는 경우 상기 온도 센서 절여막(30)을 형성하는 단계는, 제1 압력 센서 배선(51a)을 형성하는 단계; 제1 압력 센서 절연막을 형성하는 단계; 제2 압력 센서 배선(51b)을 형성하는 단계; 및 제2 압력 센서 절연막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법은 상기 항목 <온도 및 압력 측정용 복합 센서>에서 서술한 모든 특성이 공통적으로 적용될 수 있다.
온도 및 압력 측정용 복합 센서(1)
복합 센서부(2)
외부 하우징(3) 내부 하우징(4)
공통 전극(5) 기재(10)
온도 센서층(20) 온도 센서 베선(21)
온도 센서 패드(22) 온도 센서 절연막(30)
압력 센서 절연막(40) 압력 센서층(50)
압력 센서 배선(51) 압력 센서 패드(52)
회로 기판(70)
외부 하우징(3) 내부 하우징(4)
공통 전극(5) 기재(10)
온도 센서층(20) 온도 센서 베선(21)
온도 센서 패드(22) 온도 센서 절연막(30)
압력 센서 절연막(40) 압력 센서층(50)
압력 센서 배선(51) 압력 센서 패드(52)
회로 기판(70)
Claims (10)
- 복합 센서부를 포함하는 온도 및 압력 측정용 복합 센서에 있어서,
상기 복합 센서부는,
기재;
상기 기재 상에 형성된 온도 센서층; 및
상기 온도 센서층의 상부에 위치하는 압력 센서층을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 온도 및 압력 측정용 복합 센서는 하우징을 더 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서. - 청구항 2에 있어서,
상기 하우징은 내측 하우징 및 외측 하우징을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 압력 센서층은 상기 기재의 중심부 시작점으로부터 기재의 외측부 종점을 향하여 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하며 연장되는 패턴을 갖는 압력 배선을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 압력 센서층은 제1 압력 센서 배선 및 제2 압력 센서 배선을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서. - 청구항 5에 있어서,
상기 압력 센서층은 상기 제1 압력 센서 배선 및 제2 압력 센서 배선이 교대로 배열된 패턴을 갖는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 온도 센서층은 백금, 구리 및 니켈로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서. - 청구항 1에 있어서,
상기 온도 센서층 및 압력 센서층의 두께는 1um 내지 50um 인, 온도 및 압력 측정용 복합 센서. - 복합 센서부를 마련하는 단계를 포함하는 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법에 있어서,
상기 복합 센서부를 마련하는 단계는,
기재 상에 온도 센서층을 형성하는 단계; 및
상기 온도 센서층의 상부에 압력 센서층을 형성하는 단계;를 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법은,
하우징을 마련하는 단계; 및
상기 복합 센서부를 상기 하우징 내측에 삽입하여 결합하는 단계;를 더 포함하는, 온도 및 압력 측정용 복합 센서의 제조방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR20130111302A (ko) | 2012-03-28 | 2013-10-10 | 쟈트코 가부시키가이샤 | 트랜스미션 케이스용 주형 구조 및 트랜스미션 케이스 |
Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| GB2369889B (en) * | 2001-07-13 | 2004-06-09 | John David Barnett | Strain sensing installation |
| US7127949B2 (en) * | 2003-07-08 | 2006-10-31 | National University Of Singapore | Contact pressure sensor and method for manufacturing the same |
| KR100555650B1 (ko) * | 2003-12-22 | 2006-03-03 | 삼성전자주식회사 | 압력, 온도 및 가속도를 동시에 측정할 수 있는 ｍｅｍｓ센서와 그 제조방법, 및 그것을 사용하는 타이어 압력모니터링 시스템 |
| KR101811214B1 (ko) * | 2015-05-29 | 2017-12-22 | 고려대학교 세종산학협력단 | 비정질 금속을 이용한 유연한 압력 센서와, 압력 및 온도를 동시에 감지하는 유연한 이중모드 센서 |
| KR101682141B1 (ko) * | 2016-03-16 | 2016-12-02 | 부산대학교 산학협력단 | 온도 및 압력 동시 측정용 시편과 그의 제조 방법 |
-
2022
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-
2023
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130111302A (ko) | 2012-03-28 | 2013-10-10 | 쟈트코 가부시키가이샤 | 트랜스미션 케이스용 주형 구조 및 트랜스미션 케이스 |
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