• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1277-1278
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• 2007

본 논문에서는 폴리이미드를 감습재로 한 정전용량형 습도 센서의 상용화 연구 결과를 보고한다. 유리 기판상에 제작된 용량형 습도센서는 감도 0.338pF%RH, 히스테리시스 1.7%.인 특성을 나타내었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1898-1899
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• 2005

반도체 집적회로 공정에서 사용되는 폴리이미드 포토레지스트(P12723, Dupont)를 감습막으로 사용하는 마이크로 습도센서 소자를 제작하였다. 마이크로 습도센서는 실리콘 웨이퍼 기판 위에 $SiO_2$ 박막을 건식열산화 공정으로 제작하고, Al 박막을 포토리소그라피 공정으로 패터닝 한 IDT (Interdigital Transducer)를 전극 위에 폴리이미드 포토레지스트를 공정변수를 다양하게 조절하면서 감습막으로 제작하였다. 폴리이미드 감습막은 스핀코팅법으로 제작하였으며, 회전수를 조절하여 두께를 변화시켰다. 완성된 마이크로 습도센서 소자의 상대습도 변화$(10{\sim}90% RH)$에 따른 정전용량 값 변화를 항온항습조 내에서 다양한 온도에서 HP4192A Impedance Analyzer를 사용하여 조사함으로써, 폴리이미드 포토레지스트를 사용하는 마이크로 정전용량형 습도센서의 제작 가능성을 검토하였다. 폴리이미드 정전용량형 마이크로 습도센서는 다양한 인가 전원 주파수에서 기준 센서로 사용된 상용 Vaisala Hygrometer와 유사한 감습특성 및 응답특성을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.604-609
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• 2019

본 논문에서는 열경화성 폴리이미드를 정전용량형 습도센서의 감습재료로 사용하여 공정이 간단한 IDT(Interdigitated) 전극을 갖는 정전용량형 습도센서를 제작하고 특성을 측정 및 분석하였다. 먼저 일정한 용량값을 얻기 위하여 용량형 센서의 전극 수, 전극의 두께와 간격 및 폴리이미드 감습막의 두께 등을 최적화하여 마스크 설계 및 제작을 했으며, 실리콘 기판 상에 반도체 공정 장비를 이용하여 정전용량형 습도센서를 제작하였다. 제작된 센서의 면적은 $1.56{\times}1.66mm^2$ 이며, 전극의 넓이와 전극간 폭은 동일하게 각각 $3{\mu}m$, 센서의 감도를 위해 전극 수를 166개, 전극의 길이는 1.294mm로 제작하였다. 그런 다음 센서 특성을 측정하기 위해 PCB상에 패키징 하였다. $25^{\circ}C$ 챔버 환경에 센서를 삽입하고 LCR Meter에 연결하여 1V, 20kHz를 인가한 상태에서 20%RH에서 90%RH까지 습도변화에 대한 용량값 변화를 측정하였다. 제작된 정전용량형 습도센서의 측정 결과 감도는 26fF/%RH, 선형 특성 < ${\pm}2%RH$ 그리고 히스테리시스는 < ${\pm}2.5%RH$를 얻을 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권4호
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• pp.21-27
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• 2003

정전 용량형 고분자막 감습재료로 사용하기 위하여 서로 반응성이 있는 공중합체들 methyl methacrylate (MMA), ethyl methacrylate (EMA), acrylic acid (MA) 와 hydroxyethyl methacrylate (HEMA)의 공중합체들을 합성하였다. 정전 용량형 습도센서는 가교화된 폴리메타크릴레이트 공중합체 막의 양면에 금 전극을 형성시켜 제조하였다. 공중합체에서의 HEMA양이 증가할수록 상대습도에 따른 정전 용량은 증가하였다. MMA/MA/HEMA=40/10/10의 경우, 상대습도가 30%RH, 60%RH 및 90%RH에서의 정전 용량은 각 102, 134와 165 pF이었다. 또한 히스테리시스, 온도 사이클 그리고 장기안정성 결과를 측정하여 정전용량형 습도센서로서의 특성을 평가하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1511-1513
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• 2003

본 논문에서는 polyimide를 감습물질로 한 정전용량형 정밀습도센서를 개발하여 실용화한 결과를 보고한다. 유리기판에 제작된 습도센서는 상대습도 11%RH${\sim}$96%RH 범위에서 다음과 같은 특성을 나타내었다. 감도; 0.5689 pF/%RH, 비선형성; 1.5%RH 미만, 히스테리시스; 약 1.5%RH, 감도특성의 온도 의존성; 0.08pF/$^{\circ}C$, 주파수 특성; 10, 100kHz에서 직선적.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제49권6호
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• pp.335-340
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• 2000

We report the results of a preliminary investigation on capacitive humidity sensors using iodine-doped polyphenylacetylene(PPA) thin films. PPA was prepared from phenylacetylene(PA), chemically doped with iodine, and characterized by DSC, $^1H$-NMR and FTIR spectra. The iodine-doped PPA sensors showed a sensitivity of 0.20pF/%RH, a linearity of 3.8%FS, a negligible hysteresis, and a low temperature coefficients of $0.043~0.067pF/^{\circ}C$ over a wide range of relative humidity. These results are expected to open up the possibility of iodine-doped PPA thin films as relative humidity sensors.

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능시스템학회 2007년도 추계학술대회 학술발표 논문집
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• pp.131-137
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• 2007

본 연구에서는 RLS(Rescursive Least Square) 추정 알고리즘을 이용하여 정전용량형 센서를 사용한 원격 RF 센서 시스템을 구현하고자 한다. IC 칩 형태의 원격 RF 센서 시스템이 가지는 구성의 복잡성 그리고 전력소모 문제를 해결하기 위해 보다 간단한 유도결합모델이 제안된다. 원격 RF 시스템은 페이저법을 이용하여 수학적으로 모델링되며, 모델기반의 RLS 알고리즘을 적용하기위해 시스템의 파라메타를 재배열한다. 오차 제곱합의 수렴특성을 가진 RLS 알고리즘을 이용하여 정전용량 파라메타를 추정한다. 실제 위상차를 측정하기 위해 Exclusive OR를 이용한 위상차 감지 장치를 제안한다. 센서로는 각종 환경 측정-습도, 압력 등-에 실제 활용되고 있는 정전용량형 센서를 채택한다. 잡음을 내포한 측정 데이터에 대한 추정 성능을 확인함으로써 그 유효성을 검증하고자 한다.

• 센서학회지
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• 제8권1호
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• pp.32-37
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• 1999

본 연구에서는 다공질 실리콘층을 감습재료로 사용한 메사 구조를 갖는 정전용량형 습도센서를 제작하고 그 특성을 평가하였다. 센서의 구조적 특징은 기존의 웨이퍼 상하에 전극을 배치한 구조와 달리, 두 전극의 위치를 시료의 상부에 두도록 함으로서 집적화를 용이하게 할 뿐만 아니라, 하부 기판과 다른 접합영역으로부터 발생하는 정전용량의 영향을 차단하여 출력신호의 신뢰성을 개선하였다. 이를 위해 산화 다공질 실리콘의 형성과 빠른 에칭특성을 이용하여 메사 구조를 만들고, 다공질 실리콘층의 선택적 형성과 감광막을 마스크막으로 이용하여 다공질 실리콘층을 국부적으로 형성하였다. 그리고 완성된 시료에 대해 상온에서 55 - 90% 이상의 상대 습도 범위에서 감습특성을 측정하였다. 그 결과, 습도가 증가했을 때 측정된 정전용량은 전체적으로 단조 증가하였으며, 120 Hz의 저주파수에서 측정했을 때 정전용량이 300%이상 증가하는 높은 변화를 보였다

• 한국지능시스템학회:학술대회논문집
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• 한국지능시스템학회 2008년도 춘계학술대회 학술발표회 논문집
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• pp.168-173
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• 2008

본 연구는 UKF Algorithm을 이용한 정전용량형 원격RF센서시스템을 개발하였다. 원격 RF센서 시스템이란 wireless, implantable 그리고 batterless을 만족하는 센서 시스템을 의미한다. 기존의 원격 RF센서 시스템은 보편적으로 집적회로 타입을 채택하지만, 그 구조의 복잡성과 전력소모의 제약을 받는다. 이러한 제약을 해결하기 위해 본 연구에서는 R, L 그리고 C만으로 구성되어있는 유도결합원리를 이용한 원격 RF센서 시스템을 제안하였다. 제안된 RF 센서 시스템은 압력 혹은 습도와 같은 환경의 변화를 정전용량 값으로 측정할 수 있으며 센서의 정전 용량 값을 측정하기 위해 비선형시스템의 파라메타추정에 적합한 Unscented Kalman Filter(UKF) 기법을 채택하였다. UKF 기법을 이용하기 위해 제안된 시스템은 페이저법을 사용하여 수학적으로 모델링되었다. 마지막으로, 제안된 UKF 알고리즘을 이용한 원력 RF센서시스템이 잡음환경에서도 정전용량값을 비교적 정확하게 추정가능함을 확인하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.366-372
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• 2019

본 논문에서는 불소가 함유된 상용 폴리이미드를 사용하여 빗살형 전극을 갖는 정전용량형 습도센서를 제작하고 특성 측정 및 분석을 수행하였다. 먼저 상용 폴리이미드의 성분 분석을 위해 실리콘 웨이퍼 상에 패턴닝을 하고 열처리 공정을 수행한 후 EDS 분석을 수행하였다. 분석 결과 탄소(C) 62.48 Wt%, 산소(O) 9.38 Wt% 그리고 불소(F) 성분이 평균 8.44 Wt% 포함되어있는 것을 알 수 있었다. IDT구조에 대한 설계값을 토대로 제작된 습도센서의 면적은 $1.56{\times}1.66mm^2$이며, 전극의 넓이와 전극간 폭은 동일하게 각각 $3{\mu}m$, 센서의 감도를 높이기 위해 전극 수를 166개, 길이를 1.294mm로 제작하였다. 제작된 센서에 대한 기본특성 측정 결과 감도는 24 fF/%RH, 선형 특성 < ${\pm}2.5%RH$ 그리고 히스테리시스는 < ${\pm}4%RH$로 나타났으며, 주파수 특성은 10kHz, 20kHz, 50kHz, 100kHz에서 습도변화에 따른 용량값 변화를 측정한 결과 주파수가 증가할수록 동일 습도에서 용량값은 작아지는 것을 확인할 수 있었으며 10kHz와 100kHz의 습도변화에 따른 용량값 편차는 평균 0.3pF으로 측정되었다.