• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.6
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• pp.9-13
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• 2019

In this study, a miniature thin film-patterned heater was fabricated on a silicon substrate using semiconductor process technology and the thermal characteristics of the applied voltage, power, and temperature of the thin film heater were measured and analyzed. The temperature of the thin film pattern heater increased with increasing power, but the temperature increase rate was gradual at high power intervals. The characteristics of the high temperature section of the platinum thin film-patterned heater were analyzed using the heat resistance model under atmospheric and vacuum conditions. The thermal resistance measured in a vacuum atmosphere was 0.79 [K/mW] higher than the heat resistance value 0.69 [K/mW] in air. The temperature of the thin film pattern heater can be maintained at a low power in a vacuum rather than in air, and these results are expected to be utilized in the structural design of a thin film-patterned heater element.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.352-353
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• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.133.1-133.1
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• 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.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.14 no.3
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• pp.57-64
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• 2007

New Chip-on-glass technology to attach an Si chip directly on the glass substrate of LCD panel was studied with local heating method of the Si chip by using thin film heater fabricated on the Si chip. Square-shaped Cu thin film heater with the width of $150\;{\mu}m$, thickness of $0.8\;{\mu}m$, and total length of 12.15 mm was sputter-deposited on the $5\;mm{\times}5\;mm$ Si chip. With applying current of 0.9A for 60 sec to the Cu thin film heater, COG bonding of a Si chip to a glass substrate was successfully accomplished with reflowing the Sn-3.5Ag solder bumps on the Si chip.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.9 no.4
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• pp.268-273
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• 2000

This paper represents a hot-film flow sensor which is compensated by a noble temperature compensation method using the initial unbalanced voltage. The resistance value of the sensor is determined by using the graph of the initial unbalanced voltage of an open-loop circuit against the air temperature. The compensation is accomplished by applying the unbalanced ratio of the resistors in the Wheastone bridge circuit. In the range of air temperature of $-20^{\circ}C{\sim}120^{\circ}C$, the error is about ${\pm}1%$.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.40 no.12
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• pp.17-23
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• 2003

A sensor array (3${\times}$5$\textrm{mm}^2$ in diaphragm dimension) of 12 sensing clements with different operating temperatures was optimized with respect to thermal operation. This sensor array with single heater on a glass diaphragm over back-etched silicon bulk realizes a novel concept of a sensor array: an array of sensor clements operated at different temperatures can yield more information than single measurement. The proposed micro sensor array could provide well-integrated array structure because it had only single heater at the center of the diaphragm and used the various sensing properties of two kinds of metal oxide layers with various operating temperatures.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.5 no.6
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• pp.51-59
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• 1996

A flow sensor has been fabricated by preparing thin film Pt-heater and Bi-Sb thermocouples array on 150 nm-$Si_{3}N_{4}$/300 nm-$SiO_{2}$/150 nm-$Si_{3}N_{4}$ dielectric diaphragm which has low thermal conductivity and balanced stress with silicon substrate for the purpose of improving the thermal isolation between heater and silicon substrate. Pt-heater showed nonlinear I-V characteristics due to the thermal isolation effect of the diaphragm. Its temperature coefficient of resistance was about $0.00378\;/^{\circ}C$ and Seebeck coefficient of Bi-Sb thermocouple was about $97\;{\mu}V/K$. The sensor showed that thermoelectric voltage decreased as thermal conductivity of gas increased, and flow sensitivity increased as heater voltage increased or as the distance between heater and thermocouple decreased. When heater voltage was about 2.5 V, $N_{2}$-flow sensitivity and thermal response time of the sensor were about $1.27\;mV{\cdot}(sccm)^{-1/2}$ and 0.13 sec., respectively.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.29 no.1
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• pp.43-47
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• 2022

In this study, we demonstrated an eco-friendly thin-metallic-film-based heater which can be operated in water. Based on the materials stability, Mo was selected as the heating element to secure long-term stability. Using a magnetron sputtering, 40 nm-thick Mo layers were deposited onto a glass substrate, followed by the deposition of 60-nm-thick ZnO layer to prevent oxidation during the heater fabrication process. Then, PVB (Polyvinyl Butyral) was applied on top of ZnO layer and an additional glass substrate was placed, which were heated at 150℃ for 2 hr. The PVB was cured with strong adhesion by the processing condition. We operated the Glass/Mo/ZnO/Glass heater in water, and it was shown that the water temperature reached 50℃ within 2 minutes, with a minimal resistance change of the heater. Finally, the heaters exhibit a semi-transparency, and this aesthetic advantage is expected to contribute to the added value of the heater.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.5
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• pp.394-399
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• 1999

An automobile hot-film air flow sensor is deposited with platinum by sputtering method, patterned by photoresisted lift-off method, annealed in $1,000^{\circ}C$ and passivated with PI-2723. The TCR of the fabricated hot-film is about $3500\;ppm/^{\circ}C$. In the experiment, the output voltage of the sensor is in proportional to the fourth power root in the air mass flow range of 300 kg/h. The error in the full flow range is about ${\pm}0.7%$. In the range of air temperature of $-20^{\circ}C{\sim}120^{\circ}C$, the error is about ${\pm}1%$ that is ${\pm}2%$ lower than that of the reference sensor. Therefore, the fabricated hot-film air flow sensor satisfies the specification for automobile. Lower temperature error of the sensor provides to control the precise air/fuel ratio of automobile engine and results in improvement of a fuel mileage and the less amount of toxic gases emitted by automobile.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.305-306
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• 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.