• 센서학회지
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• 제18권5호
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• pp.349-352
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• 2009

This paper describes the fabrication and characteristics of micro heaters built on AlN($0.1{\mu}m$)/3C-SiC($1{\mu}m$) suspended membranes by surface micromachining technology. In this work, 3C-SiC and AlN films are used for high temperature environments. Pt thin film was used as micro heaters and temperature sensor materials. The resistance of temperature sensor and the power consumption of micro heaters were measured and calculated. The heater is designed for operating temperature up to about $800^{\circ}C$ and can be operated at about $500^{\circ}C$ with a power of 312 mW. The thermal coefficient of the resistance(TCR) of fabricated Pt resistance of temperature detector(RTD)'s is 3174.64 ppm/$^{\circ}C$. A thermal distribution measured by IR thermovision is uniform on the membrane surface.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1097-1103
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• 2012

우리나라의 서남해안은 어류의 양식 어가가 많이 있다. 양식 어가의 양식장은 해수를 유입시켜 순환시키는 기본적인 특성에 기인하는 관계로 약간의 부주의 및 잘못된 설계는 양식어의 폐사에 까지 영향을 끼치며, 또한 어종별로 최적의 서식온도가 존재함이 이미 밝혀져 있으며 이러한 환경을 사계절에 무관하게 유지하기는 극히 힘든 일인 동시에 필수적 과제이다. 이 논문에서는 열의 기본 성질과 열전달 메커니즘에 대하여 연구하였고, 이를 바탕으로 일정한 격리된 공간에 열을 축적하기 위해 샌드위치 판넬 단열재를 이용하여 밑이 트인 단열 수조를 설계 및 제작을 하고 모의실험을 하였다. 이를 바탕으로 무한히 많은 물중에서 일정 구획을 단열재로 단열하고, 밑이 트인 단열 수조에 히터를 장치하여 국부적인 부분만 가열하여 일정온도를 유지하는 것이 가능함을 확인하였다. 또한 마이크로프로세서를 통하여 온도를 검출하기 위한 온도제어기를 제작하였으며, 일정한 온도 값을 유지하기 위한 AC 전력 제어기를 제작하여 히터의 발열량 제어가 가능한 시스템을 구현하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권4호
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• pp.39-46
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• 2017

본 연구는 평판형 히터용 금속방열판상의 세라믹 절연층 제조, 즉 절연성 금속기판에 관한 것이다. 반도체나 디스플레이의 열처리 공정 등에 사용되는 평판형 히터를 제조함에 있어서, 온도 균일도를 높이기 위해 금속 방열판으로서 열전도율이 높고, 비교적 가벼우며, 가공성 좋은 알루미늄 합금 기판이 선호된다. 이 알루미늄 기판에 발열 회로 패턴을 형성하기 위해서는 금속 기판에 절연층으로서 고온 안정성이 우수한 세라믹 유전체막을 코팅하여야 한다. 금속 기판상에 세라믹 절연층을 형성함에 있어서 가장 빈번히 발생하는 첫 번째 문제는 금속과 세라믹의 이종재료 간의 큰 열팽창계수 차이와 약한 결합력에 의한 층간박리 및 균열발생이다. 두 번째 문제는 절연층의 소재 및 구조적 결함에 따른 절연파괴이다. 본 연구에서는 이러한 문제점 해소를 위해 금속소재 기판과 세라믹 절연층 사이에 완충층을 도입하여 이들 간의 기계적 매칭과 접합력 개선을 도모하였고, 다중코팅 방법을 적용하여 절연막의 품질과 내전압 특성을 개선하고자 하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제17권2호
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• pp.55-61
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• 2010

탄탈륨실리사이드 히터가 내장된 소자를 Ag 페이스트와 Au SBB(Stud Bump Bonding)를 이용하여 Au가 코팅 된 기판에 각각 접합 하였다. 전단 테스트와 전류를 흐르면서 열 성능을 측정하였다. Au 스터드 범프 본딩의 최적 플립칩 접합조건은 전단 후 파괴면 관찰하여 설정하였으며, 기판 온도를 $350^{\circ}C$, 소자 온도를 $250^{\circ}C$에서 하중을 300 g/bump 로 하여 접합하는 경우가 최적 조건이였다. 히터에 5 W 인가시 소자의 온도는 Ag 페이스트를 이용한 접합의 경우 최대 온도는 약 $50^{\circ}C$이었으며, Au 금속층을 갖고 있는 실리콘 기판에 Au 스터드 본딩으로 접합된 인 경우 약 $64^{\circ}C$를 나타내었다. 기판과의 접촉면적이 와이어본딩과 Au 스터드 범프 본딩 가 약 300배가 차이가 나는 경우 약 $14^{\circ}C$ 차이를 나타내었고, 전사모사를 통하여 접합면의 접촉저항이 중요한 이유임을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제3권4호
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• pp.265-271
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• 2015

스마트폰을 비롯한 고성능 모바일 전자기기의 발전에 따라서 경박단소한 전자부품의 요구가 커지고 있으며 이를 위해서 새로운 패키징 방법이 탄생하고 있다. 이러한 새로운 패키징 공정에서 웨이퍼 본딩 공정이 많이 요구되고 있다. 웨이퍼 본딩에서 많이 활용되는 방법이 열 압착 방법으로 가열된 헤드로 웨이퍼에 압력을 가하여 본딩하는 방법이다. 열 압착 방법에서 요구되는 공정조건은 온도 균일성과 Uniform Press이다. 온도 균일성은 마이크로 히터와 열 해석을 통한 설계로 비교적 쉽게 요구조건을 만족 시킬 수 있지만 Uniform Press를 가공과 조립으로만 요구조건을 만족시키기 위해서는 매우 높은 정밀도가 요구된다. 열 압착 방법은 고온에서 동작되므로 열 변형에 대한 기계적인 오차를 고려하여 설계, 가공, 조립이 진행되어야하므로 많은 어려움이 따른다. 본 연구에서는 Air 스프링과 Metal Form의 자가 보정장치를 이용하여 가공, 조립, 열 변형으로 발생하는 기계적 오차를 보상하여 성능과 신뢰성을 향상시켰다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제9권2호
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• pp.49-54
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• 2002

Poly-Si/$SiO_2$/Si 하부기판구조 위에 Co 금속을 E-beam evaporation 방식으로 증착하고 급속 열처리 방식을 통해 프린터 heater용 코발트실리사이드 박막을 형성하였다. 급속열처리 온도 (600~$900^{\circ}C$)와 시간 (20~40초)을 변수로 하여 코발트실리사이드의 결정상 및 성분분포를 조사하였다. 또한 제작된 박막의 면저항과 결정특성 분석을 통해 고온에서의 열적 안정성을 확인하였다. $800^{\circ}C$ 온도에서 20초간 급속열처리한 경우 면저항이 약 $0.8 \Omega /\Box$ 인 안정한 $CoSi_2$ 결정상의 코발트실리사이드 박막이 얻어졌다. 그러나 $700^{\circ}C$ 이하의 온도에서는 결정상의 변화에 따라 코발트실리사이드 박막의 면저항이 급격히 증가하였다. 코발트실리사이드 박막의 온도저항계수는 약 $0.0014/^{\circ}C$ 값을 나타내었으며, 프린터 발열체로 응용가능함을 확인 할 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권3호
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• pp.1-7
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• 2003

잉크젯 헤드의 발열체에 적용하기 위해 $poly-Si/SiO_2/Si$ 다층기판 위에 결정화된 안정한 코발트실리사이드$(CoSi_2)$ 박막을 형성하여 오메가 형태의 발열체를 제작하고 발열체의 구조적 형상과 온도저항계수 등 전기적 특성을 조사, 연구하였다 $(CoSi_2)$ 박막의 형성은 금속 Co 박막을 급속 열처리장치를 이용하여 $800^{\circ}C$에서 20초 동안 질소 분위기에서 열처리하여 실리사이드 박막을 형성하였다. 발열체의 온도 저항계수 값은 약 $0.0014/^{\circ}C$ 값을 얻을 수 있었다. 인가전압 10 V, 주파수 10KHz 및 펄스간격 $1{\mu}s$ 인가시 발열체의 순간전력은 최대 2W를 나타내었다. 반복된 전압인가에 따른 발열체의 피로특성을 조사한 결과 15 V 이하의 전압인가시 $10^8$ 펄스 cycle 까지 저항변화가 거의 없었으나 17 V 인가전압에서는 $10^6$ cycle에서 발열체의 저항이 급격히 증가하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권5호
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• pp.455-462
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• 2016

적외선 검출기와 같은 우주용 영상센서는 작동 유무 및 시간경과에 따라 센서의 응답특성이 변하기 때문에 영상품질이 저하된다. 이러한 영상센서의 비균일 응답특성을 보정하기 위하여 궤도상에서 보정용 흑체시스템을 이용하여 주기적인 보정을 실시 할 수 있도록 해야 한다. 본 논문에서는 저온에서 고온에 이르는 다양한 기준온도에서의 높은 온도균일도 확보 및 흑체의 대표표면온도 추정이 용이하고, 초경량, 저전력, 고정밀도의 흑체 시스템을 구현하기 위해 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)기반의 흑체시스템을 제안하였으며, 열해석을 통해 성능을 입증하였다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제55권11호
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• pp.544-547
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• 2006

In this paper, we present a temperature-controlled system for MEMS electrical resistance heaters without a temperature sensor. To rapidly control the heater temperature, the microheater system developed consists of a power supply, power amplifier, digital ${\underline{P}}roportional-{\underline{I}}ntegral-{\underline{D}}ifferential$ (PID) controller, and a quarter bridge circuit with the microheater and three resistors are nominally balanced. The microheaters are calibrated inside a convection oven to obtain the temperature coefficient with a linear or quadratic fit. A voltage amplifier applies the supply voltage proportional to the control signal from the PID controller. Small changes in heater resistance generate a finite voltage across the quarter bridge circuit, which is fed back to the PID controller to compare with the set-point and to generate the control signal. Two MEMS microheaters are used for evaluating the developed control system - a NiCr serpentine microheater for a preconcentrator and a Nickel microheater for ${\underline{P}}olymerase\;{\underline{C}}hain\;{\underline{R}}eaction$ (PCR) chip.

• 전기학회논문지
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• 제68권1호
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• pp.69-76
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• 2019

Microheaters with different structures were fabricated and compared to find an optimal configuration enhancing the performances of $C_2H_2$ gas sensor. Three temperature sensors were integrated on the surface of the insulation layer over the microheater, and resistance changes were observed to check the generated heat from the microheater. A low operating voltage of 1mV was applied to the temperature sensor to minimize any influence of thermal heat from the resistance type temperature sensor, whereas high voltages in the range between 10 and 20V were applied to the microheater. A microheater structure generating maximum heat at low voltage was determined. The generated heat was verified by the temperature sensors on the top of the $Si_3N_4$ and infrared camera. A long term stability and accuracy of the microheater were observed. The developed microheater was applied to enhance the performances of $C_2H_2$ gas sensor and successfully confirmed that the developed microheater greatly contributes to the improvement of sensitivity and selectivity of gas sensor.