초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
“AAO 세라믹 기판을 이용한 10mW급 0.6*1.0mm² 크기의 10mW급 듀얼 가스센서 및 패키지 개발”
가. AAO 플랫폼 기반의 고효율 마이크로 히터 개발
- 옥살산과 인산법을 이용한 4인치 크기의 AAO 웨이퍼 제조기술 개발
- 10mW급 저전력 특성 마이크로 히터 개발
- 발열 특성을 고려한 Φ50 크기의 발열부 형성 설계 기술 개발
- AAO 플랫폼 특성을 고려한 MEMS 공정 기술 개발 (전극 선폭 2㎛, 소자크기 0.6 x 1

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
“AAO 세라믹 기판을 이용한 10mW급 0.6*1.0mm² 크기의 10mW급 듀얼 가스센서 및 패키지 개발”
가. AAO 플랫폼 기반의 고효율 마이크로 히터 개발
- 옥살산과 인산법을 이용한 4인치 크기의 AAO 웨이퍼 제조기술 개발
- 10mW급 저전력 특성 마이크로 히터 개발
- 발열 특성을 고려한 Φ50 크기의 발열부 형성 설계 기술 개발
- AAO 플랫폼 특성을 고려한 MEMS 공정 기술 개발 (전극 선폭 2㎛, 소자크기 0.6 x 1.0 mm2 )
- 다중 가스센서 어레이를 위한 플랫폼 구조 개발
나. TVOC 및 알콜을 고감도, 고선택적으로 검지할 수 있는 감지물 개발
- 0.3 ppm 농도의 TVOC에 "1.5"이상의 가스감도 및 메탄, 프로판, 일산화탄소 대비 "3"이상의 선택성이 있는 감지물질 개발
- 0.3 ppm 농도의 알콜에 대해 "1.5"이상의 가스감도 및 메탄,프로판, 일산화탄소, TVOC 대비 "3"이상의 선택성을 나타내는 감지물질 개발
- TVOC 센서와 알콜센서로 이루어진 2센서 어레이 제작
다. AAO 필터 기반 water barrier membrane 소재 개발
- 800m2/g 이상의 비표면적을 가지는 제올라이트 나노 섬유 개발
- 제올라이트 나노 섬유를 AAO 필터 표면에 코팅 기술 개발
라. Dual type 패키지와 모듈 개발
- 다중 가스 검출이 가능한 초소형 SMD 구조의 가스센서 패키지 개발
- 기판, 접착제, Window Cap 등 가스 센서 패키징 소재 및 공정 개발
- 가스센서 패키지 가속 신뢰성 평가
- 빠른 반응시간을 위한 펄스 동작과 감지 센서 출력 증대 모듈개발

□ 개발내용 및 결과
“다공성 AAO 세라믹 기판을 이용한 10mW급 초소형 TVOC/Alcohol 듀얼 가스센서 및 모듈 개발”
- 10mW급 초소형/저전력 AAO 가스센서 플랫폼 개발
- 중공구조의 나노구조 감지소재 개발을 통한 TVOC/Alcohol 선택성 부여 및 고감도화 달성
(0.3ppm, 방해가스 대비 3.53% 의 선택성)
- 실라카-겔을 이용한 water barrier pre-filter 개발
- HTCC 방식의 3레이어 패키지 구조 이종 PKG개발
(센서 발열부 접합하부의 공기층 형성을 통한 에너지 효율 상승 구조 적용)
- 3.0x2.0x1.0mmt 초소형 듀얼 가스센서 패키지 및 모듈 개발
: 듀얼 가스 센서 패키지용 Transducer 모듈 및 Offset 최소화 증폭회로
: 검출 성능 향상, 저주파수 리플 제거를 위한 필터 적용

□ 기술개발 배경
◦ 최근 대기질 환경오염 문제가 대두되고, 헬스케이에 대한 관심이 급증하면서 휴대 및 편리성을 갖춘 가스센서 제품군의 수요 및 시장의 요구가 증대됨.
◦ 반도체식 가스센서는 저가/대량생산에 적합하고 소형화가 가능하다는 장점이 있으나, 기존 Si 기반의 가스센서의 신뢰성 문제, 특정 가스에 대한 선택성 결여 되는 원천적인 문제가 있음.
◦ 또한, 국내 반도체식 가스센는 해외 제품의 의존성이 매우 크므로 기술을 개발을 통한 제품 국산화가 필요함.

□ 핵심개발 기술의 의의
◦ 본 과제에서는 기존 Si 기반의 마이크로 히터를 다공성 AAO 기판으로 대체함으로써 고신뢰성, 고효율 특성을 확보하고자 함. 또한, TVOC 검출용센서와 Alcohol 검출용 센서를 각각 개발하고 이를 어레이하여 동시에 활용함으로써 기존 반도체식 가스센서의 가스 선택성에 대한 문제를 해결하고자함.
◦ 산업기반 기술인 양극산화(Anodizing)을 이용한 다공성 세라믹 소재인 AAO는 고온안정성이 우수하며, 우수한 단열효과를 가지는 소재로 가스센서 플랫폼에 적용시 에너지 효율 문제를 해결 할 수 있음.
◦ AAO의 제조비용은 기존 반도체식 가스센서의 기판 재료로 사용된 Si Wafer의 제작 및 생산과 비교하여 경제적이고 제조설비 및 시스템 비용 또한 상대적으로 고도의 높은 기술력과 자본이 필요하지 않기 때문에 기존에 형성된 Si 재료를 이용한 반도체식 가스센서 시장진입을 보다 용이하게 할 수 있는 차별화 특성을 부여함.
◦ TVOC센서와 Alcohol센서를 어레이하여 동시에 활용할 경우 실내 알콜에 대한 TVOC 센서의 오동작 여부를 쉽게 확인함과 동시에 TOVC 또는 알콜을 고감도, 고선택적으로 검출할수 있음을 보여줌.
◦ 본 기술개발을 통해 반도체식 가스센서의 신뢰성 및 가스 선택성에 대한 연구를 통해 기존 제품과 차별되는 고신뢰성, 고성능 제품을 개발하여 센서 제조기술을 국산화하고 이를 바탕으로 세계 시장에 안정적인 진입과 독보성을 기대할 수 있음.

□ 적용 분야
1. 가스센서 플랫폼 : 휴대용 가스검출기, 에어컨 냉매누출 센서 등 환경 모니터링 분야
2. AAO membrane : 기타 센서 membrane 등에 활용 가능.

(출처 : 초록 - 3. 개발결과 요약 5p)