Abstract
In this study, capacitive type pressure sensors based on low temperature co-fired ceramics (LTCC) technology for environmental monitoring were demonstrated. The LTCC is one of promising technology than is based one since it has many advantages (e.g., low cost production, high manufacturing yields and easy realizing 3D structure etc.) for sensor application. Especially, it has good mechanical and chemical properties for robust environmental application. The 3D LTCC diaphragm with thickness of 400 ${\mu}m$ were fabricated by laminating 4 green sheets using commercial powder (NEG, MLS 22C). To evaluate the sensing properties of the different cavity areas, two types of diaphragm which had different cavity areas with 25, 49 $mm^2$ respectively, were fabricated. To realize capacitive type pressure sensor, the Au top electrode was fabricated using thermal evaporator and the bottome electrode was compressed using aluminium foil. The sensing properties of the fabricated sensors showed linear characteristic under different pressure (0~30 psi) using pressure measurement system.
본 연구에서는 환경 모니터링을 위한 정전용량형 압력센서를 저온동시소성세라믹 (LTCC) 기술을 이용하여 제작하였다. LTCC 기술은 실리콘 기반의 기술에 비하여 낮은 생산 단가, 높은 수율, 3차원 구조물의 용이한 제작성 등으로 인하여 센서 응용분야에서 중요한 역할을 담당하고 있으며, 특히 열악한 외부환경에 적합한 물질이다. 400 ${\mu}m$ 두께 삼차원 구조의 LTCC 다이어프램은 NEG사의 MLS 22C 상용 파우더를 이용하여 100 ${\mu}m$ 두께의 그린쉬트를 적층하고 동시소결하여 제작하였다. 제작한 다이어프램은 공동의 면적에 따른 센싱특성을 평가하기 위하여 각각 25, 49 $mm^2$의 두 종류를 제작하였다. 정전용량형 압력센서를 구현하기 위하여 상부에는 열증착기를 이용하여 Au 금속박막을 증착하였고 하부에는 상용 알루미늄막을 압착하였다. 압력에 따른 센싱특성을 평가하기 위하여 제작된 측정시스템을 이용하여 0~30 psi의 압력을 가변하여 압력센서의 정전용량 변화를 측정한 결과 두 센서 모두에서 선형적인 센싱 특성을 나타냄을 확인하였다.
