WO2012128593A2 - 매립형 전극을 구비한 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

매립형 전극을 구비한 센서 및 그 제조방법 Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid

Definitions

  • the present invention relates to a sensor having a buried electrode and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a sensor having a buried electrode which can reduce the manufacturing cost and can be applied to various fields, and a manufacturing method thereof.
  • Most of these sensors form a pair of sensing electrode patterns on a substrate and form a sensing film coated with a sensitive material on the pair of sensing electrode patterns to form a sensor.
  • the senor When a gas or other light comes into contact with the sensing film, the sensor changes the electrical conductivity (or resistance value) of the sensing film, and the sensing is performed by measuring the change in electrical conductivity.
  • an object of the present invention is to provide a sensor having a buried electrode that can overcome the above-mentioned conventional problems.
  • Another object of the present invention is to provide a sensor having a buried electrode with low manufacturing cost.
  • Still another object of the present invention is to provide a sensor having a buried electrode capable of forming a fine pattern at a low cost.
  • Still another object of the present invention is to provide a sensor having a buried electrode capable of precise sensing.
  • Still another object of the present invention is to provide a sensor having a buried electrode having improved reliability.
  • Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the sensor.
  • the above object is a sensing stack comprising a first conductive layer and a second conductive layer embedded in a separation layer via a separation layer, and an electrode terminal provided on the side of the sensing stack by electrically connecting the first and second conductive layers. It is achieved by a sensor having a buried electrode to form a sensing surface by exposing the first and second conductive layer on at least one side except the side on which the electrode terminal is installed.
  • At least one slot is formed in the sensing surface over the entire stacking direction.
  • the side and the sensing surface on which the electrode terminal is installed are cut down and polished to form a flat surface.
  • the first and second conductive layers may not overlap each other by overlapping or buried end portions spaced apart from each other.
  • each of the first and second conductive layers may be different so that some parts overlap each other and others do not overlap each other.
  • the electrode terminals are electrically separated into a plurality of sub electrode terminals for each conductive layer to form a plurality of independent sensor modules, and different numbers of conductive layers may be electrically connected to the sub electrode terminals.
  • the electrode terminal extends to the opposite side of the sensing surface, and the first and second conductive layers are each electrically connected to the electrode terminal at an extension of the electrode terminal.
  • the above object is to form a sensing stack by laminating a first conductive layer and a second conductive layer via a separation layer; A second electrode terminal to which the first conductive layer exposed to one side of the sensing stack is electrically connected, and a second electrode terminal to which the second conductive layer exposed to the other side of the sensing stack is electrically connected Forming a; And forming a sensor by exposing the first and second conductive layers to at least one side of one side and the other side of the sensing stack to a sensing surface, and applying a sensitive material to the sensing surface. It is achieved by a method for manufacturing a sensor having a buried electrode comprising a.
  • one side and the other side of the sensing stack and the sensing surface may be cut or polished in the vertical direction.
  • the first and second conductive layers may be stacked so as to overlap each other or the buried ends so as not to overlap each other.
  • the length of each of the first and second conductive layers may be different so that a part of the first and second conductive layers may overlap each other and the other may not be overlapped with each other.
  • the method may further include forming a slot in the sensing surface over the entire stacking direction.
  • a groove or a slot may be formed in the sensing surface to expose both the first and second conductive layers.
  • the exposed cross-sections of the first and second conductive layers may be plated to grow metal, and the sensitive material may be applied and planarized between ends of each of the metal-grown first and second conductive layers.
  • the above object includes an insulating sensing stack having a first conductive layer and a second conductive layer embedded therein, and an electrode terminal provided on the side of the sensing stack by electrically connecting the first and second conductive layers. And a sensor having a buried electrode that forms a sensing surface by exposing the first and second conductive layers to at least one side surface except for the side surface on which the electrode terminal is installed.
  • the above object is a sensing stack comprising a first conductive layer and a second conductive layer embedded in a separation layer via a separation layer, and an electrode terminal provided on the side of the sensing stack by electrically connecting the first and second conductive layers. And at least one groove having a predetermined width is formed on at least one side surface except for a side surface on which the electrode terminal is installed to form a sensing surface. This is achieved by a sensor with a buried electrode to which the second conductive layer is exposed.
  • the width and length of the conductive layer can be easily adjusted, and the thickness of the separation layer can be easily adjusted.
  • the width and length of the sensing electrode formed of the conductive layer and the electrode terminal can be easily adjusted.
  • the conductive layer constituting the sensing electrode has a structure embedded in the sensing stack, so that the short circuit or disconnection of the electrode does not occur, so that the reliability of the sensor can be improved and the sensing sensitivity can be increased.
  • the number of conductive layers can be freely adjusted, it is possible to adjust the sensing sensitivity, and it is possible to implement a single sensing stack without increasing the sensing sensitivity by connecting several sensors in parallel or in series as in the related art.
  • the manufacturing process is simple and the manufacturing cost can be reduced.
  • the senor according to the present invention can be variously applied as a sensor for sensing gas, infrared light, biomaterials, etc.
  • the electrode is mounted on a circuit board and the sensing surface as a receiving surface for receiving a signal antenna Not only can it be used, but it can also be used as a discharge arrester using the conductive layer insulated and separated by the insulating separation layer using either electrode terminal as a ground terminal.
  • FIG. 1 shows a sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates an example in which a sensitive material is applied to a sensing surface by cutting along A-A of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a manufacturing process diagram illustrating a method of manufacturing a sensor according to an embodiment.
  • FIG. 5 shows a sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows a sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows a sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 1 shows a sensor 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • the sensor 100 may be electrically connected to the sensing stack 102, in which the conductive layer 120 and the conductive layer 122 are stacked and interposed through the separation layer 110, for each of the conductive layers 120 and 122. It includes electrode terminals (130, 132) provided on the side of the sensing stack 102, the conductive layer (120, 122) is exposed from at least one side except for the side on which the electrode terminals (130, 132) are installed so that the sensing surface ( 104).
  • the conductive layer 120 is exposed to only one side thereof and is electrically connected to the electrode terminal 130 to form one sensing electrode of the sensor 100, and the conductive layer 122 is exposed only to the opposite side of the electrode terminal 132. Is electrically connected to the other sensing electrode of the sensor 100.
  • the width and length of the conductive layers 120 and 122 can be easily adjusted, and the thickness of the separation layer 110 can be easily adjusted, resulting in the conductive layers 120 and 122 and the electrode terminals 130 and 132. It is easy to control the width and length of the sensing electrode and the gap therebetween.
  • the manufacturing process is simple and the manufacturing cost can be reduced.
  • the conductive layers 120 and 122 constituting the sensing electrode have a structure embedded in the sensing stack 102, short-circuit or disconnection of the electrode does not occur, thereby improving the reliability of the sensor and increasing the sensing sensitivity. have.
  • the sensing sensitivity can be adjusted, and by using a single sensing stack without increasing the sensing sensitivity by connecting several sensors in parallel or in series as in the related art. Can be implemented.
  • the sensor 100 according to the present invention may be variously applied as a sensor for sensing gas, infrared light, biomaterials, and the like.
  • the electrode terminals 130 and 132 may be mounted on a circuit board, and the sensing surface 104 may be used as an antenna for receiving signals.
  • the reception sensitivity may be controlled by adjusting the permeability of the separation layer 110.
  • the electrode may be used as a discharge arrester using the conductive layer 120 and the conductive layer 122 insulated and separated by the insulating separation layer 110 by using one of the electrode terminals as the ground terminal.
  • FIG. 2 illustrates an example in which a sensitive material is applied to the sensing surface 104 by cutting along A-A of FIG. 1.
  • Various kinds of sensitive materials corresponding to the material to be sensed are coated on the sensing surface 104 to operate as a sensor, and a sensor (heating pattern) may be further formed as necessary.
  • the separation layer 110 and the conductive layers 120 and 122 are formed at the same height and apply a sensitive material thereon, but if necessary, increase the height of the conductive layers 120 and 122. can do.
  • a hydrogen sensitive material such as a platinum catalyst
  • platinum is applied to the sensing surface 104, and there is a problem that platinum is difficult to bond to the ceramic constituting the sensing stack 102. .
  • a zinc oxide film 160 easily bondable with platinum may be formed first, and then platinum may be applied thereon, in which case the conductive layers 120 and 122 may be applied. Since it is to be exposed to the outside, it is necessary to form the conductive layers 120 and 122 above the thickness of the zinc oxide film 160.
  • the end surfaces of the conductive layers 120 and 122 are plated with metal to increase the height of the ends of the conductive layers 120 and 122, and then a zinc oxide film 160 is formed on the entire surface, and the flattened layer is polished. Apply catalyst.
  • This structure is not limited to the platinum sensitive material, and may be applied when applying a sensitive material that is difficult to bond to the sensing stack 102.
  • the separation layer 110 may be etched so that the height of the conductive layers 120 and 122 is relatively higher. Do.
  • FIG. 3 is a manufacturing process diagram illustrating a method of manufacturing the sensor 100 according to an embodiment, and FIG. 4 shows the manufactured sensing stack 102.
  • the separation layer 110 may vary in material depending on a function or a sensing target of an insulating material such as ceramic or resin, a piezoelectric material, or a semiconductor material.
  • the conductive layer 120 is formed on the separation layer 110.
  • the conductive layer 120 is formed so as not to be exposed to one side (eg, left side in the figure) and not to the opposite side (eg right side in the figure).
  • the conductive layer 120 may or may not be exposed to the other side except for one side and the opposite side. That is, at least one side of the other side except for one side and the opposite side is used as the sensing surface 104, even if the conductive layer 120 is not exposed to the side to be used as the sensing surface 104, cutting or polishing in a subsequent process
  • the sensing surface 104 may be formed by forming a groove.
  • the conductive layer 120 may be any material as long as the material has excellent conductivity, including platinum, silver, gold, alloys thereof, and the like. Both conductive layers 120 and 122 may be made of the same material or different materials. For example, the conductive layer 120 may be made of nickel and the conductive layer 122 may be made of platinum.
  • the separation layer 110 and the conductive layer 122 are further stacked on the structure in which the conductive layer 120 is formed. Since the separation layer 110 formed on the conductive layer 120 is formed of the same material as the separation layer 110 formed in FIG. 3A, the separation layer 110 is represented by the same reference numeral and name.
  • the conductive layer 122 is made of the same material or forming method as the conductive layer 120 except that the conductive layer 122 is exposed to the opposite side and not to one side. Similarly, the conductive layer 122 may or may not be exposed to the other side except the one side and the opposite side.
  • the side where the conductive layers 120 and 122 are exposed that is, one side and the opposite side, is referred to as an 'electrode terminal mounting surface' for convenience.
  • the stacking structure is repeatedly arranged in the order of the separation layer 110, the conductive layer 120, the separation layer 110, and the conductive layer 122 by repeatedly performing the processes of FIGS. 3A and 3B.
  • the sensing stack 102 is formed, and accordingly, the number of conductive layers 120 and 122 stacked through the separation layer 110 may be adjusted as necessary.
  • FIG. 1 a perspective view of the sensing stack 102 manufactured as described above is shown in FIG. 1
  • the sensing stack 102 has a structure in which conductive layers 120 and 122 are alternately stacked and arranged through the separation layers 110, and the bottom and top portions are covered with the separation layers 110.
  • the conductive layer 120 is exposed only to one side of the sensing stack 102, the conductive layer 122 is exposed only to the opposite side of the sensing stack 102, and one side and the opposite side are external in the subsequent process. Electrode terminals 130 and 132 for connection are installed.
  • conductive layers 120 and 122 are embedded in one separation layer 110, respectively. It may be represented as having a stacked arrangement structure, or the conductive layers 120 and 122 may be represented as having a stacked arrangement structure embedded in the sensing stack 102. In this structure, the number of conductive layers 120 and 122 buried in the sensing stack 102 may be increased by increasing the number of stacking or stacking.
  • the side surface may be processed through a cutting process of cutting the sensing stack 102 in the vertical direction or a polishing process of polishing, if necessary, the cutting process or the polishing process may be performed only when necessary.
  • the degree of protrusion of the conductive layers 120 and 122 may be different from each other, so that the cutting and polishing processes may be performed to flatten them. This may be necessary.
  • the protruding degree of the conductive layers 120 and 122 may also be different from the side selected as the sensing surface 104, it may be necessary to arrange them evenly.
  • cutting or polishing by-products may remain on the cutting surface or the polishing surface. Therefore, an etching process, a cleaning process, or a heat treatment process may be performed on the cutting surface or the polishing surface to remove such by-products. have.
  • the etching process or the cleaning process is performed, the exposed conductive layers 120 and 122 may enter the separation layer 110.
  • the heat treatment process is performed, the exposed conductive layers 120 and 122 may slightly protrude. There is a case.
  • both sides facing in the Y-axis direction may be used as the electrode terminal mounting surface, and both sides facing in the X-axis direction may be used as the sensing surface 104. have. Of course, only one of the two sides can be used as the sensing surface 104, of course.
  • the cutting stack 102 may be cut in the vertical direction to use the newly formed cut surface as the sensing surface.
  • the sensing stack 102 is cut into a plurality of vertically along the X axis in FIG. 4, it is possible to manufacture a plurality of sensors having each cut surface as a sensing surface.
  • the electrode terminal 130 and the electrode terminal 132 are installed on the electrode terminal mounting surface of the sensing stack 102, respectively.
  • the electrode terminals 130 and 132 function as terminals for external connection of the sensor 100, all the conductive layers 120 are electrically connected to the electrode terminals 130, and all the conductive layers are connected to the electrode terminals 132. 122 is electrically connected.
  • the cutting process and the polishing process for forming the sensing surface are performed before the electrode terminals 130 and 132 are formed, but the present invention is not limited thereto.
  • 132 may be performed to form the sensing surface 104 or to manufacture a plurality of sensors each having a sensing surface as shown in FIG. 4.
  • FIG 5 shows a sensor 200 according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of conductive layers 220 and 222 are separated and embedded by a separation layer 210, and a plurality of sub electrode terminals 230, 240, and 250 are provided on each electrode terminal mounting surface.
  • 232, 242, and 252 are provided to constitute independent sensors 200a, 200b, and 200c.
  • Sub-electrode terminals 230, 240 and 250 provided on one side and sub-electrode terminals 232, 242 and 252 provided on the opposite side are electrically separated from each other.
  • different numbers of conductive layers 220 and 222 are provided. This is electrically connected.
  • one conductive layer is connected to the sub electrode terminals 230 and 232, and two conductive layers are connected to the sub electrode terminals 240 and 242, respectively, and three conductive layers are respectively connected to the sub electrode terminals 250 and 252.
  • the conductive layer is connected.
  • three sensors 200a, 200b, and 200c which are substantially independent of one sensing stack 202, are formed as a result, and different sensing materials are applied to the sensing surface of each sensor, thereby forming a plurality of sensors at a specific place.
  • the sensing of the substance can be made possible.
  • This embodiment functions as a plurality of sensors 200a, 200b, 200c while maintaining one sensing stack 202 as opposed to configuring a plurality of sensors by cutting the sensing stack 102 itself in FIG. 4. I did it.
  • FIG. 6 shows a sensor 300 according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of conductive layers 320 and 322 are alternately arranged and interposed through the separation layer 310, and the conductive layer 320 is exposed at one end only on one side thereof. It is electrically connected to the electrode terminal 330 is provided on the side, the conductive layer 322 is electrically connected to the electrode terminal 332 is provided on this side with the end exposed only to the opposite side.
  • One edge of the plurality of conductive layers 320 and 322 is exposed to one side of the sensing stack 302 except for the side on which the electrode terminals 330 and 332 are installed to form the sensing surface 304 and the sensing surface 304. ), Slots 340 are formed throughout the stacking direction of the conductive layers 320 and 322.
  • a plurality of slots 340 may be formed side by side.
  • the cross-sectional shape, the number, the size or the depth of the slot 340 may vary as necessary to form a slot having various shapes and structures.
  • the lengths of the conductive layers 320 and 322 exposed to the sensing surface 304 can be adjusted freely, and as a result, the length of the sensing electrode can be adjusted, and the size of the sensing surface 304 can be adjusted.
  • Freely adjustable Adjusting the length of the sensing electrode or the size of the sensing surface 304 may be controlled by controlling the width or depth of the slot 340.
  • the inner surface of the slot 340 may be formed unevenly and unevenly, and the sensitive material applied to the sensing surface 304 may be coated to a predetermined thickness along the inner surface of the slot 340 or may fill the slot 340 to sense the sensing surface ( 304 may be applied so that the whole is flat.
  • FIG. 7 shows a sensor 400 according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of conductive layers 420 and 422 are alternately arranged and interposed through the separation layer 410, and the conductive layer 420 has exposed ends only on one side thereof. It is electrically connected to the electrode terminal 430 provided on the side, and the conductive layer 422 is electrically connected to the electrode terminal 432 provided on this side with the end exposed only to the opposite side.
  • a groove 440 is formed on one side of the sensing stack 402 except for the side on which the electrode terminals 430 and 432 are installed, and all edges of one side of the electrode terminals 430 and 432 are exposed on the bottom of the groove 440.
  • the sensing surface 404 is configured through a window defined by the groove 440.
  • the inner surface of the groove 440 may also be used as the sensing surface 404 to increase the size of the sensing surface 404. can do.
  • one groove 440 is formed, but a plurality of grooves 440 may be spaced apart from each other.
  • the number or size of the grooves 440 may vary depending on necessity, so that grooves having various shapes and structures can be formed.
  • the size of the groove 440 may be determined so that the ends of the conductive layers 420 and 422 embedded in the sensing stack 402 may not be exposed, and the depth of the grooves 440 may be adjusted to adjust the conductive layers 420 and 422. ) May be exposed to the bottom and sidewalls of the groove 440 (see FIG. 9).
  • the sensitive material applied to the sensing surface 404 may be applied to the bottom of the groove 440 with a predetermined thickness or may be applied to fill the groove 440, the inner surface of the groove 440 is not flat and is formed unevenly can do.
  • the groove 450 having both edges open in the stacking direction may be formed. In this case, the groove 450 may be easily formed as compared with FIG. 7A.
  • the size of the sensing surface 404 may be adjusted by adjusting the number and width or depth of the grooves 440 and 450.
  • FIG 8 illustrates sensors 500 and 600 according to another embodiment of the present invention.
  • the conductive layer 520 embedded in the sensing stack 502 and electrically connected to the electrode terminal 530 and the conductive layer 522 electrically connected to the electrode terminal 532 are respectively inside the sensing stack 502. Do not overlap with each other.
  • the lengths of the conductive layers embedded in the sensing stack 602 and electrically connected to the electrode terminals 630 and 632 may be different so as not to overlap or overlap each other in the sensing stack 502. .
  • the conductive layers 620 and 623 are formed longer than the conductive layers 621 and 622 and overlap each other, whereas the short conductive layers 621 and 622 do not overlap each other.
  • the conductive layer may have any arrangement or arrangement structure. You may have it. In addition, various arrangements are possible, including arrangements well known to those skilled in the art.
  • the conductive layers are exposed only to opposite sides of the conductive layers, so that the electrode terminals face each other. have.
  • FIG 9 illustrates a sensor 700 according to another embodiment of the present invention.
  • the electrode terminals 730 and 732 disposed on opposite sides of the electrode extend to the lower surface of the sensing stack 702, and one end of the conductive layers 720 and 722 is bent to the lower surface of the sensing stack 702. It is formed in a pattern to be in electrical contact with the conductive layers (720, 722).
  • the electrode terminals 730 and 732 formed on the lower surface of the sensing stack 702 can be easily mounted on a circuit board or the like.
  • the sensitive material is filled only in the grooves or the slots 740 to cover the conductive layers 720 and 722 exposed through the bottom and sidewalls of the grooves or the slots 740.
  • the present invention has various advantages.
  • the thickness of the separation layer between the conductive layers can be made finer spacing between the sensing electrodes, it is easy to adjust the width or length of the sensing electrode for sensing, the manufacturing process is simple, and the manufacturing cost can be reduced Can be.
  • the sensing electrode has a structure embedded in the sensing stack, shorting or disconnection of the electrode does not occur, so that the reliability of the sensor can be improved and the sensing sensitivity can be increased.
  • the sensing sensitivity can be adjusted, and a single sensor or a plurality of sensors without the need of a conventional multiplexer type sensor that increases sensing sensitivity by connecting several sensors in parallel or in series There is a corresponding advantage.

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Abstract

제조비용을 줄일 수 있고 다방면으로의 적용이 가능한 매립형 전극을 구비한 센서가 개시된다. 상기 센서는, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되어 센싱면을 형성한다.

Description

매립형 전극을 구비한 센서 및 그 제조방법
본 발명은 매립형 전극을 구비한 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 제조비용을 줄일 수 있고 다방면으로의 적용이 가능한 매립형 전극을 구비한 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스나, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등을 센싱하기 위한 센서의 구조 및 제조방법이 개발되어 왔다.
이러한 센서는 대부분이 기판상에 한 쌍의 센싱 전극패턴을 형성하고, 한 쌍의 센싱 전극패턴에 감응물질을 도포한 센싱막을 형성하여 센서를 구성한다.
이러한 센서는, 센싱막에 가스나 기타 광이 접촉되면, 센싱막의 전기전도도(또는 저항값)가 변화하게 되고, 전기전도도의 변화를 측정함에 의해 센싱이 이루어진다.
이러한 센서의 대부분은 실리콘 기판을 이용한 박막형성 등의 반도체 공정 을 이용하여 제조되거나 알루미나 기판 등을 이용한 후막형성 공정을 이용하여 제조되고 있어 그 제조비용이 비싸고, 공정이 복잡하다는 단점이 있으며, 센싱전극의 단락이나 단선에 의한 불량 또는 박리에 의한 불량이 많다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조비용이 적은 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조공정이 단순한 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 적은 비용으로 미세패턴의 형성이 가능한 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정밀한 센싱이 가능한 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 신뢰성이 향상되는 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 센싱전극의 길이나 폭의 조절, 사이즈 조절 등이 자유로운 매립형 전극을 구비한 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 센서를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적은, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되어 센싱면을 형성하는 매립형 전극을 구비한 센서에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 센싱면에서 상기 적층방향 전체에 걸쳐 적어도 하나 이상의 슬롯이 형성된다.
바람직하게, 상기 전극단자가 설치된 측면과 상기 센싱면은 상하 절단되거나 연마되어 편평을 이룬다.
또한, 바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 도전층은 서로 중첩되거나 매립된 단부가 이격되어 서로 중첩되지 않을 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 길이를 다르게 하여 일부는 서로 중첩하고 나머지는 서로 중첩하지 않을 수 있다.
바람직하게, 상기 전극단자는 상기 각 도전층별로 다수의 서브 전극단자로 전기적으로 분리되어 다수의 독립된 센서모듈을 구성하며, 상기 서브 전극단자에는 서로 다른 개수의 도전층이 전기적으로 연결될 수 있다.
바람직하게, 상기 전극단자는 상기 센싱면의 반대 측면으로 연장하고, 상기 제 1 및 제 2 도전층은 각각 상기 전극단자의 연장부분에서 상기 전극단자에 전기적으로 연결된다.
상기의 목적은, 분리층을 개재하여 제 1 도전층과 제 2 도전층을 적층하여 센싱 스택을 형성하는 단계; 상기 센싱 스택의 일 측면으로 노출되는 상기 제 1 도전층이 전기적으로 연결되는 제 1 전극단자를 형성하고, 상기 센싱 스택의 타 측면으로 노출되는 상기 제 2 도전층이 전기적으로 연결되는 제 2 전극단자를 형성하는 단계; 및 상기 센싱 스택의 일 측면과 타 측면을 제외한 나머지 측면 중 적어도 하나의 측면으로 상기 제 1 및 제 2 도전층을 노출시켜 센싱면으로 하고, 상기 센싱면에 감응물질을 도포하여 센서를 형성하는 단계를 포함하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 센싱 스택의 일 측면과 타 측면 및 상기 센싱면은 상하방향으로 절단되거나 연마될 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 도전층은 서로 중첩하여 적층하거나 매립된 단부를 서로 이격하여 중첩하지 않도록 적층할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 길이를 다르게 하여 상기 제 1 및 제 2 도전층의 일부는 서로 중첩하고 나머지는 서로 중첩하지 않도록 적층할 수 있다.
바람직하게, 상기 센싱면에 상기 적층방향 전체에 걸쳐 슬롯을 형성하는 단계를 더 포함한다.
또한, 바람직하게, 상기 센싱면에 홈이나 슬롯을 형성하여 상기 제 1 및 제 2 도전층이 모두 노출되도록 할 수 있다.
바람직하게, 상기 노출된 제 1 및 제 2 도전층의 단면을 도금하여 금속 성장시키고, 상기 감응물질을 상기 금속 성장된 상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 단부 사이에 도포하고 평탄화할 수 있다.
상기의 목적은, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 내부에 매립되어 구성된 절연 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에 상기 제 1 및 제 2 도전층을 노출하여 센싱면을 형성하는 매립형 전극을 구비한 센서에 의해 달성된다.
상기의 목적은, 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며, 상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에 일정한 넓이를 갖는 홈이 적어도 하나 이상 형성되어 센싱면을 형성하고, 상기 홈의 바닥 또는 상기 홈의 바닥과 측벽에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되는 매립형 전극을 구비한 센서에 의해 달성된다.
상기의 구조에 의하면, 도전층의 폭과 길이 조절이 용이하고 분리층의 두께 조절이 용이함으로써 결과적으로 도전층과 전극단자로 이루어지는 센싱전극의 폭과 길이 및 이들 사이의 간격 조절이 용이하다.
또한, 센싱전극을 구성하는 도전층이 센싱 스택의 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선이 발생하지 않아 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱 감도를 높일 수 있다.
또한, 센싱면에 슬롯을 형성함으로써, 센싱면을 용이하고 정밀하게 늘리거나 줄일 수 있다.
또한 도전층의 개수를 자유롭게 조절가능하므로, 센싱 감도의 조절이 가능하고, 종래와 같이 여러 개의 센서를 병렬 또는 직렬로 연결하여 센싱 감도를 높이지 않고 하나의 센싱 스택을 이용하여 구현할 수 있다.
또한, 세라믹 공정을 적용하기 때문에 제조공정이 단순하고 제조비용을 적게 할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 센서는 가스, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등의 센싱을 위한 센서로 다양하게 응용가능하고, 전극단자를 회로기판에 실장하고 센싱면을 신호를 수신하는 수신면으로 하여 안테나로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 어느 하나의 전극단자를 접지단자로 하여 절연성의 분리층에 의해 절연 분리된 도전층을 이용하여 방전용 어레스터로 사용할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 2는 도 1의 A-A를 따라 절단한 것으로 센싱면에 감응물질을 도포한 일 예를 나타낸다.
도 3은 일 실시 예에 따른 센서를 제조하는 방법을 설명하는 제조공정도이다.
도 4는 제조된 센싱 스택을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서를 나타낸다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
제 1 실시 예
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 센서(100)를 나타낸다.
센서(100)는, 도전층(120)과 도전층(122)이 분리층(110)을 개재하여 적층 매립되어 구성되는 센싱 스택(102)과, 도전층(120, 122)별로 전기적으로 연결하여 센싱 스택(102)의 측면에 설치된 전극단자(130, 132)를 포함하며, 전극단자(130, 132)가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에서 도전층(120, 122)이 노출되어 센싱면(104)을 형성한다.
도전층(120)은 한쪽 측면으로만 노출되어 전극단자(130)에 전기적으로 연결되어 센서(100)의 하나의 센싱전극을 이루고, 도전층(122)은 반대 측면으로만 노출되어 전극단자(132)에 전기적으로 연결되어 센서(100)의 다른 센싱전극을 이룬다.
이러한 구조에 의하면, 도전층(120, 122)의 폭과 길이 조절이 용이하고 분리층(110)의 두께 조절이 용이함으로써 결과적으로 도전층(120, 122)과 전극단자(130, 132)로 이루어지는 센싱전극의 폭과 길이 및 이들 사이의 간격 조절이 용이하다.
또한, 세라믹 공정을 적용하기 때문에 제조공정이 단순하고 제조비용을 적게 할 수 있다.
또한, 센싱전극을 구성하는 도전층(120, 122)이 센싱 스택(102)의 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선이 발생하지 않아 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱 감도를 높일 수 있다.
또한 도전층(120, 122)의 개수를 자유롭게 조절가능하므로, 센싱 감도의 조절이 가능하고, 종래와 같이 여러 개의 센서를 병렬 또는 직렬로 연결하여 센싱 감도를 높이지 않고 하나의 센싱 스택을 이용하여 구현할 수 있다.
본 발명에 따른 센서(100)는 가스, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등의 센싱을 위한 센서로 다양하게 응용가능하다.
또한, 전극단자(130, 132)를 회로기판에 실장하고 센싱면(104)을 신호를 수신하는 수신면으로 하여 안테나로 사용할 수 있다. 특히, 분리층(110)의 투자율을 조절하여 수신 감도를 제어할 수 있다.
또한, 어느 하나의 전극단자를 접지단자로 하여 절연성의 분리층(110)에 의해 절연 분리된 도전층(120)과 도전층(122)을 이용하여 방전용 어레스터로 사용할 수도 있다.
도 2는 도 1의 A-A를 따라 절단한 것으로 센싱면(104)에 감응물질을 도포한 일 예를 나타낸다.
센서로 동작하도록 센싱면(104)에는 센싱하고자 하는 물질에 대응되는 다양한 종류의 감응물질이 도포되며, 필요에 따라 히터(히팅 패턴)를 더 형성하여 센서를 구성할 수 있다.
도 1과 같이, 분리층(110)과 도전층(120, 122)을 같은 높이로 형성하여 그 위에 감응물질을 도포하는 것이 일반적이지만, 필요에 따라 도전층(120, 122)의 높이를 높게 형성할 수 있다.
일 예로, 센서(100)가 수소감응 센서로 사용되는 경우 센싱면(104)에는 수소감응 물질, 가령 백금 촉매가 도포되는데, 백금이 센싱 스택(102)을 구성하는 세라믹에 접합하기 어렵다는 문제가 있다.
도 2를 참조하면, 수소감응 물질인 백금의 도포를 위해 백금의 접합이 용이한 산화아연막(160)을 먼저 형성한 후 그 위에 백금을 도포할 수 있는데, 이 경우 도전층(120, 122)이 외부로 노출되어야 하기 때문에 산화아연막(160)의 두께 이상으로 도전층(120, 122)을 형성시킬 필요가 있다.
이를 위해, 도전층(120, 122)의 단면을 도금하여 금속 성장시킴으로써 도전층(120, 122) 단부의 높이를 증가한 다음, 전면에 산화아연막(160)을 형성하고 연마에 의해 평탄화한 후 백금 촉매를 도포한다.
이러한 구조는 백금 감응물질에 한정되는 것은 아니고, 센싱 스택(102)에의접합이 어려운 감응물질을 도포하는 경우에 적용될 수 있다.
한편, 도전층(120, 122)의 단면에 도금을 통해 금속 성장하여 높이를 높게 하는 방법 이외에 분리층(110)을 에칭하여 상대적으로 도전층(120, 122)의 높이가 더 높도록 하는 것도 가능하다.
이하, 일 실시 예에 따른 센서(100)를 제조하는 방법을 설명한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 센서(100)를 제조하는 방법을 설명하는 제조공정도이고, 도 4는 제조된 센싱 스택(102)을 나타낸다.
도 3a를 보면, 우선 분리층(110)을 형성한다. 분리층(110)은 세라믹이나 수지 등의 절연성 재질이나 압전성 재질, 반도체성 재질 등 센서의 기능이나 감지대상에 따라 그 재질이 달라질 수 있다.
다음으로 분리층(110) 위에 도전층(120)을 형성한다. 도전층(120)은 한쪽 측면(가령, 도면상에서 좌측 측면)으로 노출되고, 반대 측면(가령, 도면상에서 우측 측면)으로는 노출되지 않도록 형성된다.
이때, 도전층(120)은 한쪽 측면과 반대 측면을 제외한 다른 측면으로는 노출되거나 되지 않을 수 있다. 즉, 한쪽 측면과 반대 측면을 제외한 다른 측면 중 적어도 하나의 측면이 센싱면(104)으로 사용되는데, 센싱면(104)으로 사용할 측면에 도전층(120)이 노출되지 않더라도 후속공정에서 절단이나 연마 또는 홈을 형성하여 센싱면(104)을 형성할 수 있다.
도전층(120)은 백금, 은, 금, 또는 이들의 합금 등을 포함하여 도전성이 우수한 재질이면 어느 것이나 가능하다. 양 도전층(120, 122)은 동일한 재질로 구성하거나 서로 다른 재질로 구성할 수 있는바, 가령 도전층(120)은 니켈 재질로 구성하고 도전층(122)은 백금 재질로 구성할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 도전층(120)이 형성된 구조에 분리층(110) 및 도전층(122)이 추가로 적층된다. 도전층(120) 위에 형성되는 분리층(110)은 도 3a에서 형성된 분리층(110)과 같은 재질로 형성되므로, 동일한 부호 및 명칭으로 표현하였다.
도전층(122)은 반대 측면으로 노출되고 한쪽 측면으로는 노출되지 않도록 형성되는 점을 제외하고는 도전층(120)과 재질이나 형성방법이 동일하다. 마찬가지로, 도전층(122)도 한쪽 측면과 반대 측면을 제외한 다른 측면으로 노출되거나 노출되지 않을 수 있다.
이하의 설명에서는, 편의를 위하여 도전층(120, 122)이 각각 노출된 측면, 즉 한쪽 측면과 반대 측면을 '전극단자 설치면'이라 한다.
도 3c를 참조하면, 도 3a와 3b의 과정을 반복적으로 수행하여 분리층(110), 도전층(120), 분리층(110), 도전층(122)의 순서로 적층구조가 반복적으로 배열되어 센싱 스택(102)을 형성하게 되며, 따라서 필요에 따라 분리층(110)을 개재하여 적층되는 도전층(120, 122)의 개수를 조절할 수 있다.
한편, 센싱 스택(102)의 최상부는 분리층(110)으로 덮이며, 상기와 같이 제조된 센싱 스택(102)의 사시도가 도 4에 도시된다.
도 4를 참조하면, 센싱 스택(102)은 각 분리층(110)을 개재하여 도전층(120, 122)이 교대로 적층배열되고, 최하부와 최상부는 분리층(110)으로 덮이는 구조를 가진다.
도전층(120)은 센싱 스택(102)의 한쪽 측면으로만 모두 노출되고, 도전층(122)은 센싱 스택(102)의 반대 측면으로만 모두 노출되며, 한쪽 측면과 반대 측면은 후속공정에서 외부 연결을 위한 전극단자(130, 132)가 설치된다.
상기 구조의 센싱 스택(102)은 분리층(110)이 동일재질로 형성되는 경우, 도 3d에 도시된 바와 같이, 하나의 분리층(110)의 내부에 도전층(120, 122)이 각각 매립 적층된 배치구조를 가지는 것으로 표현되거나, 도전층(120, 122)이 센싱 스택(102)의 내부에 매립 적층된 배치구조를 가지는 것으로 표현될 수 있다. 이러한 구조에서, 센싱 스택(102)의 내부에 매립 적층된 도전층(120, 122)의 개수는 적층 횟수 또는 적층 개수를 늘리는 것으로 늘릴 수 있다.
이후 필요에 따라 센싱 스택(102)을 상하방향으로 절단하는 커팅 공정이나 연마하는 연마공정을 통해 측면을 가공할 수 있는데, 커팅공정이나 연마공정은 필요한 경우에만 수행할 수 있다.
가령, 전극단자 설치면에 전극단자(130, 132)를 형성하고자 할 때, 도전층(120, 122) 각각의 측면으로의 돌출 정도가 다를 수 있기 때문에 이를 편평하게 정리하기 위해 커팅공정과 연마공정이 필요할 수 있다. 마찬가지로, 센싱면(104)으로 선택된 측면에서도 도전층(120, 122)의 돌출 정도가 다를 수 있기 때문에 이를 평탄하게 정리하기 위해 필요할 수 있다.
커팅공정이나 연마공정을 하게 되면, 커팅면이나 연마면에 커팅이나 연마 부산물이 남아있을 수 있으므로, 이러한 부산물을 제거하기 위해 커팅면이나 연마면에 대한 에칭공정이나 세정공정 또는 열처리 공정이 수행될 수 있다. 에칭공정이나 세정공정이 수행되면, 노출된 도전층(120, 122)이 분리층(110) 안쪽으로 들어가는 경우가 있고, 열처리 공정이 수행되면, 노출된 도전층(120, 122)이 약간 돌출되는 경우가 있다.
도 4를 참조하면, 센싱 스택(102)이 육면체 형상을 가지는 경우, Y축 방향으로 대향하는 양 측면은 전극단자 설치면으로 사용되고 X축 방향으로 대향하는 양 측면은 센싱면(104)으로 사용할 수 있다. 물론, 센싱면(104)으로 양 측면 중 어느 하나만을 사용할 수 있음은 물론이다.
도 4에서는 전극단자 설치면을 제외하고 두 개의 측면 중 적어도 하나를 센싱면으로 사용하지만, 이들 측면 이외에 센싱 스택(102)을 상하방향으로 절단하여 새로이 형성된 절단면을 센싱면으로 사용할 수 있다. 그 결과, 도 4에서 X축을 따라 센싱 스택(102)을 상하방향으로 복수 개로 절단하면, 각 절단면을 센싱면으로 하는 복수 개의 센서들의 제조가 가능하다.
도 3e에 도시된 바와 같이, 센싱 스택(102)의 전극단자 설치면에 각각 전극단자(130)와 전극단자(132)를 설치한다. 전극단자(130, 132)는 센서(100)의 외부연결을 위한 단자로서 기능하며, 전극단자(130)에는 모든 도전층(120)이 전기적으로 연결되고, 전극단자(132)에는 모든 도전층(122)이 전기적으로 연결된다.
한편, 상기의 실시 예에서 전극단자(130, 132)를 형성하기 전에 센싱면 형성을 위한 커팅공정 및 연마공정이 수행하는 것을 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 커팅공정 및 연마공정은 전극단자(130, 132)를 형성한 후에 수행하여 센싱면(104)을 형성하거나 도 4와 같이 각각 센싱면을 가지는 복수 개의 센서를 제조하는 것도 가능하다.
제 2 실시 예
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서(200)를 나타낸다.
하나의 센싱 스택(202) 내부에는 다수의 도전층(220, 222)이 분리층(210)에 의해 분리되어 매립되어 있고, 각 전극단자 설치면에는 다수의 서브 전극단자(230, 240, 250)(232, 242, 252)가 설치되어 독립된 센서(200a, 200b, 200c)를 구성한다.
한쪽 측면에 설치된 서브 전극단자(230, 240, 250)와 반대 측면에 설치된 서브 전극단자(232, 242, 252)는 각각 전기적으로 분리되며 이 실시 예에서는 서로 다른 개수의 도전층(220, 222)이 전기적으로 연결된다. 가령, 서브 전극단자(230, 232)에는 각각 하나의 도전층이 연결되고, 서브 전극단자(240, 242)에는 각각 두 개의 도전층이 연결되며, 서브 전극단자(250, 252)에는 각각 세 개의 도전층이 연결된다.
물론, 각 서브 전극단자(230, 232)(240, 242)(250, 252)에 같은 개수의 도전층이 연결될 수 있음은 물론이다.
상기와 같이 구성함으로써, 결과적으로 하나의 센싱 스택(202)에 실질적으로 독립된 세 개의 센서(200a, 200b, 200c)가 형성되며, 각 센서의 센싱면에 서로 다른 감응물질을 도포하여 특정장소에서 복수의 물질에 대한 센싱이 가능하도록 할 수 있다. 물론, 동일한 감응물질을 도포하는 경우에는 한 가지 물질에 대한 센싱이 가능하다.
이 실시 예는 도 4에서 센싱 스택(102) 자체를 다수로 절단하여 다수 개의 센서를 구성하는 것과 달리, 하나의 센싱 스택(202)을 그대로 유지하면서 다수의 센서(200a, 200b, 200c)로 기능하도록 한 것이다.
제 3 실시 예
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서(300)를 나타낸다.
하나의 센싱 스택(302)의 내부에는 다수의 도전층(320, 322)이 분리층(310)을 개재하여 교대로 배열되어 매립되며, 도전층(320)은 한쪽 측면으로만 단부가 노출되어 이 측면에 설치된 전극단자(330)에 전기적으로 연결되고, 도전층(322)은 반대 측면으로만 단부가 노출되어 이 측면에 설치된 전극단자(332)에 전기적으로 연결된다.
다수의 도전층(320, 322)의 일측 가장자리는 센싱 스택(302)에서 전극단자(330, 332)가 설치된 측면 이외의 한 측면으로 모두 노출되어 센싱면(304)을 형성하며, 센싱면(304)에는 도전층(320, 322)의 적층방향 전체에 걸쳐 슬롯(340)이 형성된다.
이 실시 예에서는 하나의 슬롯(340)이 형성되어 있지만, 다수의 슬롯(340)이 나란히 형성될 수 있다. 슬롯(340)의 단면 형상이나 개수, 사이즈 또는 깊이는 필요에 따라 달라질 수 있어 다양한 형태 및 구조를 가지는 슬롯의 형성이 가능하다.
이러한 구조에 의하면, 센싱면(304)으로 노출되는 도전층(320, 322)의 길이를 자유자재로 조절하는 것이 가능하여 결과적으로 센싱 전극의 길이를 조절할 수 있으며, 센싱면(304)의 사이즈를 자유롭게 조절할 수 있다. 센싱 전극의 길이나 센싱면(304)의 사이즈를 조절하는 것은, 가령 슬롯(340)의 폭이나 깊이를 제어하여 조절할 수 있다.
슬롯(340)의 내면은 평탄하지 않고 울퉁불퉁하게 형성할 수 있고, 센싱면(304)에 도포되는 감응물질은 슬롯(340)의 내면을 따라 일정한 두께로 도포되거나 슬롯(340)을 채워 센싱면(304) 전체가 평탄하도록 도포될 수 있다.
제 4 실시 예
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서(400)를 나타낸다.
하나의 센싱 스택(402)의 내부에는 다수의 도전층(420, 422)이 분리층(410)을 개재하여 교대로 배열되어 매립되며, 도전층(420)은 한쪽 측면으로만 단부가 노출되어 이 측면에 설치된 전극단자(430)에 전기적으로 연결되고, 도전층(422)은 반대 측면으로만 단부가 노출되어 이 측면에 설치된 전극단자(432)에 전기적으로 연결된다.
센싱 스택(402)에서 전극단자(430, 432)가 설치된 측면 이외의 한 측면에는 홈(440)이 형성되어 홈(440)의 바닥에 전극단자(430, 432)의 일측 가장자리가 모두 노출되어 센싱면(404)을 형성한다. 다시 말해, 홈(440)에 의해 정의되는 윈도(window)를 통하여 센싱면(404)이 구성된다.
홈(440)의 깊이를 전극단자(430, 432)가 최초 드러나는 깊이보다 더 깊게 형성하는 경우, 홈(440)의 내측면도 센싱면(404)으로 이용할 수 있어 센싱면(404)의 크기를 증가할 수 있다.
이 실시 예에서는 하나의 홈(440)이 형성되어 있지만, 다수의 홈(440)이 이격되어 나란히 형성될 수 있다. 홈(440)의 개수나 사이즈는 필요에 따라 달라질 수 있어 다양한 형태 및 구조를 가지는 홈의 형성이 가능하다. 가령, 센싱 스택(402)에 매립된 도전층(420, 422)의 단부가 노출되거나 되지 않도록 홈(440)의 사이즈를 결정할 수 있으며, 홈(440)의 깊이를 조정하여 도전층(420, 422)이 홈(440)의 바닥과 측벽에 노출되도록 할 수 있다(도 9 참조).
또한, 센싱면(404)에 도포되는 감응물질은 홈(440)의 바닥에 일정한 두께로 도포되거나 홈(440)을 채우도록 도포될 수 있으며, 홈(440)의 내면은 평탄하지 않고 울퉁불퉁하게 형성할 수 있다. 또한, 도 7b에 나타낸 것처럼, 적층방향으로 양쪽 가장자리가 개방된 홈(450)을 형성할 수 있으며, 이 경우 도 7a와 비교하여 홈(450)을 형성하기 용이하다는 이점이 있다.
이 실시 예에 의하면, 홈(440, 450)의 개수와 넓이 또는 깊이를 조절하여 센싱면(404)의 크기를 조절할 수 있다.
한편, 도 6과 7의 실시 예에서, 슬롯(340)과 홈(440, 450)을 형성한 후 필요에 따라, 센싱면(304, 404)의 정리를 위해 에칭공정, 세정공정, 또는 열처리 공정이 수행될 수 있다.
제 5 실시 예
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 센서(500, 600)를 나타낸다.
도 8a에 의하면, 센싱 스택(502)에 매립되고 각각 전극단자(530)에 전기적으로 연결된 도전층(520)과 전극단자(532)에 전기적으로 연결된 도전층(522)은 센싱 스택(502) 내부에서 서로 중첩되지 않는다.
또한, 도 8b와 같이, 센싱 스택(602)에 매립되고 각각 전극단자(630, 632)에 전기적으로 연결된 도전층의 길이를 다르게 하여 센싱 스택(502) 내부에서 서로 중첩되거나 중첩되지 않도록 할 수 있다. 도 8b를 보면, 도전층(620, 623)은 도전층(621, 622)보다 길게 형성되어 서로 중첩하는 반면, 짧게 형성된 도전층(621, 622)은 서로 중첩하지 않는다.
이와 같이, 각 도전층의 일단만 노출되어 전극단자에 전기적으로 연결되고, 각 도전층의 적어도 일측 가장자리가 모두 노출되어 센싱면을 구성하는 조건만 만족한다면, 도전층은 어떤 배열구조나 배치구조를 가져도 무방하다. 이외에도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려진 배치구조를 포함하여 다양한 배치 구조가 가능하다.
상기의 실시 예에서는 도전층이 서로 반대 측면으로만 노출되어 전극단자가 서로 대향하는 것을 예로 들었으나 도전층의 패턴을 달리함으로써 전극단자가 인접하는 측면에 각각 설치되거나 같은 측면에 모두 설치되도록 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 센서(700)를 나타낸다.
이 실시 예에 따르면, 서로 반대 측면에 설치된 전극단자(730, 732)는 각각 센싱 스택(702)의 하면으로 연장되고, 도전층(720, 722)의 일단은 센싱 스택(702)의 하면으로 절곡되는 패턴으로 형성되어 도전층(720, 722)에 전기적으로 접촉한다.
이러한 구성에 의하면, 센싱 스택(702)의 하면에 형성된 전극단자(730, 732)를 이용하여 회로기판 등에 쉽게 실장할 수 있는 이점이 있다.
홈이나 슬롯(740) 내에만 감응물질이 충전되어 홈이나 슬롯(740)의 바닥과 측벽을 통하여 노출된 도전층(720, 722)을 덮게 되는데, 감응물질의 도포량을 일정하게 할 수 있다.
상기의 실시 예로부터 알 수 있는 것처럼, 본 발명에 따르면 여러 가지의 이점을 갖는다.
먼저, 가스, 적외선을 포함하는 광, 바이오 물질 등의 센싱을 위한 센서로 다양하게 응용가능하다.
또한, 도전층 사이의 분리층의 두께를 조절함으로써 센싱전극 사이의 간격을 미세하게 할 수 있고, 센싱을 위한 센싱전극의 폭이나 길이의 조절이 용이하고 제조공정이 단순하며, 제조비용을 적게 할 수 있다.
그리고, 센싱전극이 센싱 스택 내부에 매립된 구조를 가지므로, 전극의 단락이나 단선이 발생되지 않아 센서의 신뢰성이 향상되고 센싱감도를 높일 수 있다.
또한 도전층의 개수를 자유롭게 조절가능하므로, 센싱감도의 조절이 가능하고, 여러 개의 센서를 병렬 또는 직렬로 연결하여 센싱감도를 높이는 기존의 멀티플렉서 방식의 센서가 필요없이 하나의 센서 또는 복수의 센서들로 대응가능한 장점이 있다.
상기한 실시 예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하며, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

Claims (17)

  1. 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며,
    상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되어 센싱면을 형성하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱면에서 상기 적층방향 전체에 걸쳐 적어도 하나 이상의 슬롯 또는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극단자가 설치된 측면과 상기 센싱면은 상하 절단되거나 연마되어 편평을 이루는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 도전층은 서로 중첩되거나 매립된 단부가 이격되어 서로 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 길이를 다르게 하여 일부는 서로 중첩하고 나머지는 서로 중첩하지 않는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극단자는 상기 각 도전층별로 다수의 서브 전극단자로 전기적으로 분리되어 다수의 독립된 센서모듈을 구성하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 서브 전극단자에는 서로 다른 개수의 도전층이 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극단자는 상기 센싱면의 반대 측면으로 연장하고, 상기 제 1 및 제 2 도전층은 각각 상기 전극단자의 연장부분에서 상기 전극단자에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  9. 분리층을 개재하여 제 1 도전층과 제 2 도전층을 적층하여 센싱 스택을 형성하는 단계;
    상기 센싱 스택의 일 측면으로 노출되는 상기 제 1 도전층이 전기적으로 연결되는 제 1 전극단자를 형성하고, 상기 센싱 스택의 타 측면으로 노출되는 상기 제 2 도전층이 전기적으로 연결되는 제 2 전극단자를 형성하는 단계; 및
    상기 센싱 스택의 일 측면과 타 측면을 제외한 나머지 측면 중 적어도 하나의 측면으로 상기 제 1 및 제 2 도전층을 노출시켜 센싱면으로 하고, 상기 센싱면에 감응물질을 도포하여 센서를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 센싱 스택의 일 측면과 타 측면 및 상기 센싱면은 상하방향으로 절단되거나 연마되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 도전층은 서로 중첩하여 적층하거나 매립된 단부를 서로 이격하여 중첩하지 않도록 적층하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 길이를 다르게 하여 상기 제 1 및 제 2 도전층의 일부는 서로 중첩하고 나머지는 서로 중첩하지 않도록 적층하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 센싱면에 상기 적층방향 전체에 걸쳐 슬롯을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 센싱면에 홈이나 슬롯을 형성하여 상기 제 1 및 제 2 도전층이 모두 노출되도록 하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 노출된 제 1 및 제 2 도전층의 단면을 도금하여 금속 성장시키고, 상기 감응물질을 상기 금속 성장된 상기 제 1 및 제 2 도전층 각각의 단부 사이에 도포하고 평탄화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서의 제조방법.
  16. 제 1 도전층과 제 2 도전층이 내부에 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며,
    상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에 상기 제 1 및 제 2 도전층을 노출하여 센싱면을 형성하는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
  17. 제 1 도전층과 제 2 도전층이 분리층을 개재하여 적층 매립되어 구성된 센싱 스택과, 상기 제 1 및 제 2 도전층별로 전기적으로 연결하여 상기 센싱 스택의 측면에 설치된 전극단자를 포함하며,
    상기 전극단자가 설치된 측면을 제외한 적어도 하나의 측면에 일정한 넓이를 갖는 홈 또는 슬롯이 적어도 하나 이상 형성되어 센싱면을 형성하고, 상기 홈 또는 슬롯의 바닥 또는 상기 홈 또는 슬롯의 바닥과 측벽에서 상기 제 1 및 제 2 도전층이 노출되는 것을 특징으로 하는 매립형 전극을 구비한 센서.
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