• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권6호
• /
• pp.9-13
• /
• 2019

본 연구에서는 박막 패턴의 히터를 반도체 공정 기술을 이용하여 소형 백금 박막 히터를 실리콘 기판 상에 제작하고 박막히터의 인가전압, 전력, 온도의 열특성을 측정 분석하였다. 박막 패턴 히터의 온도는 전력 증가에 따라서 증가하였으나 높은 전력구간에서는 온도 증가율이 완만해지는 결과를 확인하였다. 백금 박막 패턴 히터의 고온구간의 특성은 측정 환경에 의한 영향으로서 대기분위기와 진공분위기에서 측정한 결과를 열저항 모델을 이용하여 열특성을 해석하였다. 진공분위기에서 측정한 경우가 열저항값 0.79 [K/mW]로서 대기분위기에서의 열저항 값 0.69 [K/mW]보다 높게 측정되었다. 대기분위기보다는 진공분위기에서 낮은 전력으로 박막 패턴 히터의 온도를 유지할 수 있었고 이들 결과는 박막 패턴 히터 소자의 구조 설계에 활용이 기대된다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
• /
• pp.352-353
• /
• 2006

가스센서용 마이크로 히터 제작에는 표연 마이크로 머시닝 또는 벌크 마이크로머시닝 기술을 이용한다. 표면 마이크로 머시닝에 의한 마이크로 히터 (MHP) 구조의 경우, 기판과 박막간의 폭이 좁기 때문에 에칭 공정 후 세정이 잘 이루어지지 않으면 열적 절연이 잘 이루어지지 않아서 히터와 센서의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 표면 마이크로 머시닝 기술에 의한 가스 센서용 마이크로 히터를 제작한다. $SiO_2$와 $Si_3N_4$를 성분으로 하며, $100{\mu}m\;{\times}\;100{\mu}m$의 면적과 350 nm 의 두께를 갖는 가스 센서용 마이크로 히터를 제작하였다. 이를 위하여 ANSYS를 통한 유한요소해석에 의한 열분포 해석으로 최적구조를 확인하였다. 센서로의 열 전달 효율을 높이기 위해 센서 박막은 히터 위에 적층하였다. 실리콘 표면과 마이크로 히터와의 간격은 에칭 공정을 통하여 $2{\mu}m$로 하였으며, 이 공간에서는 에칭 및 세정 후에 이물질이 깨끗이 세정되지 않고 남아 있거나, 습식 공정 중에 수분의 장력에 의한 열전연성이 나빠질 수 있는 등 단점이 있다. 이는 건식 등방성 에칭 공정을 통하여 해결하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.133.1-133.1
• /
• 2016

투명히터는 자동차유리 및 헤드램프의 성에 제거, 건축의 단열 및 난방, 의료용, 군사용 등 다양하게 사용되어지고 있으며, 더 나아가 플렉서블하고 웨어러블한 투명히터가 연구되고 있다. 투명히터에 사용되고 있는 대표적 투명전극인 Indium Tin Oxide (ITO)는 높은 투과도와 낮은 면저항을 가지지만 유연성이 좋지 않아 유연한 투명히터에 적용하기에는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 ITO를 대체할 수 있는 CNT, Graphene, AgNW, 전도성 고분자 등의 투명전극에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 CNT, Grapene, 전도성 고분자는 여전히 전기적 특성이 좋지 못하기 때문에 차세대 투명전극으로 사용되기는 어려움이 있다. 반면에 AgNW는 용액공정으로 제조 단가가 비교적 저렴하며, 높은 전기전도 특성을 가지는 투명전극이다. AgNW는 나노와이어가 네트워크를 형성하고 있어 높은 전도성과 광 투과도를 가지지만 $200^{\circ}C$ 이상의 온도에서 손상된다. 이를 해결하기 위해 AgNW전극에 금속 산화막을 형성하여 내열성을 향상시키고자 하였다. 그러나 기존의 Reactive Sputter 방식으로 금속 산화막을 형성하게 되면 산소 분위기에서 AgNW가 산화되기 때문에 본 연구에서는 AgNW위에 금속 박막을 증착하고 Ion Beam 처리를 통해서 금속 산화막을 형성하여 AgNW 전극과 유사한 투과도와 저항을 가지면서 $300^{\circ}C$ 까지 열적 안정성을 확보하여 내열성을 향상시켰다. 유연한 PES기판 위에 스핀 코팅 방법으로 AgNW를 코팅하였고, Magnetron Sputter로 금속 박막을 형성한 후 Ion Beam 처리를 통해 금속 산화막을 형성하였다. 이를 적용하여 투명히터를 제작한 결과 유연 기판상 투명히터로 활용이 가능함을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.57-64
• /
• 2007

Si 칩에 박막히터를 형성하고 이에 전류를 인가하여 LCD (liquid crystal display) 패널의 유리기판은 가열하지 않으면서 Si 칩만을 선택적으로 가열함으로써 Si 칩을 LCD 패널의 유리기판에 실장 하는 새로운 COG 공정기술을 연구하였다. $5\;mm{\times}5\;mm$ 크기의 Si 칩에 마그네트론 스퍼터링법으로 폭 $150\;{\mu}m$,두께 $0.8\;{\mu}m$, 전체 길이 12.15 mm의 정방형 Cu 박막히터를 형성하였으며, 이에 0.9A의 전류를 60초 동안 인가하여 Si칩의 Sn-3.5Ag 솔더범프를 리플로우 시킴으로써 Si 칩을 유리기판에 COG 본딩하는 것이 가능하였다.

• 센서학회지
• /
• 제9권4호
• /
• pp.268-273
• /
• 2000

본 논문은 박막 히터형 유량센서의 온도보상을 위해 초기 불평형 전압을 이용한 새로운 온도보상 방법을 사용하였다. 온도보상을 위해서 본 논문에서는 휘스튼 브릿지의 비를 다르게 하는 방법으로 오픈루프에서 초기 불평형 전압을 온도에 따라 나타낸 그래프를 이용하여 센서 회로의 저항값을 구하는 방법을 사용하였다. 공기 온도가 $-20^{\circ}C{\sim}120^{\circ}C$ 범위에서 온도 보상을 실시한 결과 ${\pm}1%$이내의 온도 오차가 발생하여, 정밀한 박막 히터형 유량 센서를 제작할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제40권12호
• /
• pp.17-23
• /
• 2003

서로 다른 동작온도를 가지는 12개의 감지막으로 구성된 고집적형 센서어레이(다이아프램의 크기가 3×5㎟가 설계되고 열동작의 관점에서 최적화되었다. 이 센서어레이는 에칭된 실리콘기판과 접합된 얇은 유리기판 위의 중앙에 하나의 히터가 위치하고 양쪽에 동작온도가 다른 감지박막이 위치하도록 설계됨으로써 개별 마이크로센서 보다 동시에 훨씬 많은 정보를 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 제안된 마이크로센서 어레이는 다이아프램의 중앙에 하나의 히터만을 가지는 구조를 하고 있기 때문에 고집적 어레이구조를 실현하면서도, 히터를 중심으로 감지박막의 동작온도에 따라 다양한 감지특정을 얻을 수 있다. 또 히터 양쪽의 감지박막의 종류를 다르게 함으로써 다이아프램위의 전 감지막이 모두 다른 감지특성을 가지게 되어 고집적 센서어레이를 구현하기 용이한 구조로 밝혀졌다.

• 센서학회지
• /
• 제5권6호
• /
• pp.51-59
• /
• 1996

실리콘기판과의 스트레스균형이 이루어진 150 nm-$Si_{3}N_{4}$/300 nm-$SiO_{2}$/150 nm-$Si_{3}N_{4}$ 다이아프레임위에 백금 박막히터 및 Bi-Sb 열전대배열을 형성하여 히터에서 실리콘기판으로 전달되는 열량의 차단효과가 현저히 개선된 유체센서를 제작하였다. 백금 박막히터는 유전체 다이아프레임의 열차단 효과때문에 비선형 전류-전압 특성을 나타내었고, 이 히터의 저항온도계수는 약 $0.00378\;/^{\circ}C$였으며, 또한 Bi-Sb 열전대의 Seebeck계수는 약 $97\;{\mu}V/K$였다. 기체의 열전도도가 증가할수록 유체센서가 나타내는 열기전력은 감소하였으며, 히터온도가 증가하거나 히터와 열전대사이의 거리가 감소할수록 센서의 감도는 증가하였다. 히터전압을 약 2.5V로 하였을 때 유체센서의 $N_{2}$유량에 대한 감도는 약 $1.27\;mV{\cdot}(sccm)^{-1/2}$였고, 열응답시간은 약 0.13 초였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제29권1호
• /
• pp.43-47
• /
• 2022

본 연구에서는 보일러 등에 적용을 하기 위하여 물속에 담군 채 가열할 수 있는 친환경 박막형 히터에 대한 결과를 보고한다. 장수명을 확보하기 위하여 소재 안정성이 높은 Mo 박막(40 nm)을 마그네트론 스퍼터법을 이용하여 Glass 기판상에 증착하였으며 후속 공정 진행 시 Mo 박막의 부식을 방지하기 위하여 상부에 ZnO 박막 (60 nm)을 형성하였다. 이후 투명 접착성을 가지는 PVB (Polyvinyl Butyral)를 이용하여 ZnO 박막 상부에 또 다른 Glass기판을 올려두고 열풍건조기 내에서 150℃의 온도에서 2시간동안 PVB를 경화시키며 접착시켜 Glass/Mo/ZnO/Glass 구조의 수중 히터를 완성하였다. 이렇게 제작한 발열체를 수중에 담근 후 발열 시 물의 온도가 2분 내 50℃까지 상승되는 것을 확인하였으며 미미한 수준의 저항증가가 발생하며 구조적 안정성 또한 확보되었다. 인가 전압의 세기에 따라 발열체의 온도가 제어되기 때문에 보일러에 적용할 때 사용자가 설정하는 온도를 용이하게 제어할 수 있을 것이라 기대된다. 마지막으로, 본 연구에서 제작한 박막형 히터는 반투명의 특성을 가져 심미성을 부여할 수 있어 제품의 부가가치를 더욱 높일 수 있을 것으로 기대된다.

• 센서학회지
• /
• 제8권5호
• /
• pp.394-399
• /
• 1999

자동차용 박막 히터형 공기 유량센서는 스퍼터링법으로 백금박막을 증착하여 감광막 lift-off법으로 패터닝하고 $1,000^{\circ}C$에서 열처리하였으며, 이 박막을 보호하도록 폴리이미드 PI-2723을 백금박막 위에 도포하여 보호막으로 사용하였다. 제작한 센서를 유량에 따른 특성을 측정한 결과 출력전압이 유량의 4제곱에 비례하였고, 전체 측정 범위에서 유량에 따른 출력전압 오차는 0.7%이내 이었다 제작한 센서를 $-20^{\circ}C{\sim}120^{\circ}C$ 온도범위에서 실험한 결과 ${\pm}1%$의 온도에 따른 출력전압 오차가 발생하여 지금까지 개발된 유량센서의 ${\pm}3%$ 온도에 따른 출력전압 오차보다 ${\pm}2%$ 낮았다. 따라서 제작한 박막 히터형 공기 유량센서는 자동차에 적용하기 위한 사양을 만족하며 온도에 따른 출력전압 오차가 작으므로, 자동차 엔진의 공연비를 정확하게 제어할 수 있게 되어 배기가스 중 오염물질을 줄이고 연비를 향상시킬 수 있다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2006년도 하계학술대회 논문집 Vol.7
• /
• pp.305-306
• /
• 2006

자동차의 난방 열원은 HVAC(Heating, Ventilating & Air Conditioning)에 내장되어 있는 히터코어 (Heater Core) 에서 공급하게 되며, 이 히터코어는 엔진에서 가열된 냉각수 열원을 이용하게 된다. 그러나 최근 디젤 엔진의 경우 연소효율의 개선과 CEGR(Cooled Exhaust Gas Recirculation) 시스템의 적용으로 냉각부하가 증가하여 냉각수가 가지는 가용 열원이 기종보다 약 30~40% 정도 저하되고 있다. 따라서 디젤 자동차 및 하이브리드용 자동차의 난방 보조 히터의 국산화 개발이 시급해진 상황이며 초정밀, 고효율 보조 히터의 개발이 요구되고 있다. 현재 적용되고 있는 보조 히터 중에서 PTC 히터는 PTC 소자의 발열을 이용하여 공기를 직접 가열하기 때문에 추가적인 연료소비가 없고 소형 및 저가라는 장점이 있다. PTC 세라믹 소자는 $BaTiO_3$를 모체로 하며, 이의 특성 항상 및 제어를 위해서는 적절한 dopant를 선택하여 균일하게 doping 해야 한다. 지금까지 dopant에 따른 구성 요소 및 역할은 비교적 잘 알려져 있다. 하지만, 자동차용으로 사용되기 위해서는 12V의 저전압에서 동작해야 하며, 또한 소자의 두께가 얇아지게 됨에 따라서 발생하는 전기적 short와 같은 문제점들을 해결하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 PTC 세라믹 소자에서 도펀트 종류와 양 조절을 통한 저저항을 확보하고, PTC 세라믹 소자의 박막화를 달성하고자 하였다.