KR20160128767A - Thermopile temperature sensor - Google Patents

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KR20160128767A
KR20160128767A KR1020150060638A KR20150060638A KR20160128767A KR 20160128767 A KR20160128767 A KR 20160128767A KR 1020150060638 A KR1020150060638 A KR 1020150060638A KR 20150060638 A KR20150060638 A KR 20150060638A KR 20160128767 A KR20160128767 A KR 20160128767A
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KR
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electrode
substrate
region
infrared radiation
temperature sensor
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Application number
KR1020150060638A
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Inventor
이성호
황하룡
홍다정
이상훈
윤중현
김광명
정재연
이영수
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삼성전기주식회사
(주)와이즈산전
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples

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Abstract

The present invention relates to a thermopile temperature sensor. According to one embodiment of the present invention, the thermopile temperature sensor comprises: a substrate; a first electrode formed on the substrate; an insulation layer formed on the first electrode; and a second electrode composed of graphene to absorb infrared rays, formed on the insulation layer to be electrically connected to the first electrode. Heat is transferred from an infrared ray absorption layer to a warm contact point while having no thermal energy loss, and temperature difference between the warm contact point and a cold contact point may be maximized, so sensitivity of the thermopile temperature sensor may be improved. Further, a separate infrared ray absorption layer is not provided, so slimness of the thermopile temperature sensor may be realized. Furthermore, a step of transferring temperature from the infrared ray absorption layer to the warm contact point is omitted, so reaction speed of the thermopile temperature sensor may be improved.

Description

서모파일 온도센서{Thermopile temperature sensor}A thermopile temperature sensor

본 발명은 서모파일(thermopile) 온도센서에 관한 것이다.The present invention relates to a thermopile temperature sensor.

온도센서는 오븐, 냉장고 등 가정용 제품의 일정한 온도를 유지시키기 위한 필수적인 부품이고, 산업설비에서도 정밀한 온도 유지와 조절을 위한 모니터링은 고부가 가치 제품 생산을 위한 필수 조건이라 할 수 있으며, 현재 측정하고자 하는 온도 범위 및 해상도 등에 따라 여러 가지 형태의 온도센서가 존재한다.The temperature sensor is an essential part for maintaining the constant temperature of household products such as oven, refrigerator, etc. Monitoring in the industrial facilities for precise temperature maintenance and control is an essential condition for producing high value added products. Various types of temperature sensors exist depending on the range, resolution, and the like.

본 발명의 기술분야인 서모파일 온도센서는 두 가지 서로 다른 물질의 접점(Junction) 즉, 온접점(Hot Junction)과 냉접점(Cold Junction) 사이에 온도차가 발생하면 그 온도차에 비례하여 기전력(thermoelectric power)이 발생한다는 제백효과(seebeck effect)를 이용하여 온도를 감지한다. 이러한 서모파일 방식의 온도센서의 감도를 향상시키기 위해서는 기전력을 향상시켜야 하는데, 기전력 향상을 위해서는 온접점과 냉접점 간의 온도차를 최대화하고, 최대한으로 두 물질들을 직렬로 많이 배치하여야 한다.The thermopile temperature sensor, which is a technical field of the present invention, is a thermoelectric thermistor that has a temperature difference between a junction of two different materials, that is, a hot junction and a cold junction, The temperature is sensed by using the seebeck effect that the power is generated. In order to improve the sensitivity of the thermopile type temperature sensor, it is necessary to improve the electromotive force. In order to improve the electromotive force, it is necessary to maximize the temperature difference between the ON and the cold junctions and to arrange a large number of the two materials in series.

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본 발명의 일측면은 서모파일 온도센서의 감도 및 반응속도를 향상시킬 수 있도록 온접점과 냉접점 간의 온도차가 최대한으로 유지되고, 두 물질의 직렬 연결이 최대한으로 길어지는 서모파일 온도센서를 제공하기 위한 것이다.One aspect of the present invention provides a thermopile temperature sensor in which the temperature difference between the ON and OFF contacts is maximized and the serial connection of the two materials is maximized to improve the sensitivity and response speed of the thermopile temperature sensor .

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 서모파일 온도센서는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 형성된 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성되어 상기 제1 전극과 전기적 연결되며, 적외선을 흡수하기 위한 그래핀으로 구성된 제2 전극을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thermopile temperature sensor comprising: a substrate; A first electrode formed on the substrate; An insulating layer formed on the first electrode; And a second electrode formed on the insulating layer and electrically connected to the first electrode, the second electrode being made of graphene for absorbing infrared rays.

상기 제1 전극은 Ni, Au, Pt 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The first electrode may be formed of one of Ni, Au, and Pt.

상기 제2 전극은 전체가 그래핀으로 구성될 수 있고, 적외선 조사영역 상에 대응되는 부분만 그래핀으로 구성될 수 있다.The second electrode may be composed entirely of graphene, and only a portion corresponding to the infrared radiation region may be composed of graphene.

그리고, 상기 제2 전극은 적어도 하나 이상의 제2 전극이 적층되어 형성될 수 있다. 이 경우 상기 제2 전극은 적외선 조사영역 상의 제2 전극 부분의 적층수가 적외선 조사영역 이외의 영역상의 제2 전극 부분의 적층수보다 더 많을 수 있다.The second electrode may be formed by stacking at least one second electrode. In this case, the number of layers of the second electrode portion on the infrared radiation region of the second electrode may be larger than the number of the second electrode portions on the region other than the infrared radiation region.

또한, 제2 전극은 적외선 조사영역 상에 대응되는 영역의 제2 전극 형성개수가 적외선 조사영역 이외의 영역 상에 대응되는 영역의 제2 전극 형성개수보다 더 많을 수 있다.The number of the second electrodes formed in the region corresponding to the infrared radiation region of the second electrode may be greater than the number of the second electrodes formed in the region corresponding to the region other than the infrared radiation region.

상기 제2 전극은 기판 상의 중심부로부터 방사방향으로 연장된 복수개의 제1 방사방향전극이 이격되어 형성될 수 있고, 상기 제1 방사방향전극은 상단부와 몸체부로 구성될 수 있다. 여기서, 상단부는 기판의 중심부로 갈수록 좁아지며, 몸체부는 상단부로부터 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장된다.The second electrode may include a plurality of first radial electrodes extending in a radial direction from a central portion of the substrate, and the first radial electrode may include an upper portion and a body portion. Here, the upper end portion becomes narrower toward the central portion of the substrate, and the body portion extends from the upper end portion while maintaining the same width in the radial direction.

제1 방사방향전극이 상단부와 몸체부로 구성되어 이격공간에 형성된 경우, 상기 제1 방사방향전극의 이격폭에 대응되도록 형성된 상단부 및 상기 상단부로부터 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장된 몸체부로 구성되고, 상기 제1 방사방향전극과 절연되도록 형성된 복수개의 제2 방사방향전극을 포함한다.When the first radiating electrode is formed in the spacing space as being composed of the upper end portion and the body portion, the upper end portion and the body portion are formed of an upper portion formed to correspond to the separation width of the first radiation electrode and a body portion extending while maintaining the same width in the radial direction from the upper end portion And a plurality of second radiation electrodes formed to be insulated from the first radiation electrode.

그리고, 상기 제2 전극의 기판의 내측 방사방향 중심부를 향하는 상단부 영역에는 상기 절연층을 관통하는 비아를 형성하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 직렬로 전기적 연결시킬 수 있다.The first electrode and the second electrode may be electrically connected in series by forming a via through the insulating layer in an upper end area of the substrate of the second electrode facing the inner radial center.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of a term in order to best describe its invention The present invention should be construed in accordance with the spirit and scope of the present invention.

도 1은 본 발명 일실시예의 기본적인 구성을 예시한 단면도,
도 2는 도 1의 평면을 도시한 평면도,
도 3은 본 발명의 일실시예를 예시한 단면도,
도 4는 도 3의 평면을 도시한 평면도,
도 5는 도 4의 적외선 조사영역에 대한 제2 전극을 확대 도시한 평면도,
도 6은 도 4의 적외선 조사영역에 대한 제1 전극을 확대 도시한 평면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a basic configuration of an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a plan view showing the plane of Fig. 1,
3 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of the present invention,
Fig. 4 is a plan view showing the plane of Fig. 3,
Fig. 5 is a plan view showing an enlarged view of the second electrode with respect to the infrared radiation region of Fig. 4,
6 is an enlarged plan view of the first electrode with respect to the infrared radiation region of FIG.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention Should be construed in accordance with the principles and the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.It should be noted that the reference numerals are added to the components of the drawings in the present specification with the same numerals as possible, even if they are displayed on different drawings, for the same components.

또한, "제1", "제2", "일 면". "타 면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.Also, "first", "second", "one side". The terms "other" and the like are used to distinguish one element from another, and the element is not limited by the terms.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 일실시예의 기본적인 구성을 예시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 평면을 도시한 평면도로써, 본 발명에 따른 서모파일 온도센서의 이해를 돕기 위한 예시이다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a basic configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the plane of FIG. 1 and is an example for helping understanding of the thermopile temperature sensor according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 서모파일 온도센서는 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 제1 전극(120), 제1 전극(120) 상에 형성된 절연층(110) 및 절연층(110) 상에 형성되어 제1 전극(120)과 전기적 연결되며, 적외선을 흡수하기 위한 그래핀으로 구성된 제2 전극(130)으로 이루어진다.1 and 2, the thermopile temperature sensor includes a substrate 100, a first electrode 120 formed on the substrate 100, an insulating layer 110 formed on the first electrode 120, And a second electrode 130 formed on the first electrode 110 and electrically connected to the first electrode 120 and composed of graphene for absorbing infrared rays.

제1 전극(120)은 제2 전극(130)과 전기적 연결되어 제2 전극(130)과 온도차가 발생하는 경우 제백효과(seebeck effect)에 의해 기전력이 발생하고, 이러한 기전력을 측정하여 온도를 감지할 수 있다. 한편, 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이의 전위차 측정뿐만 아니라, 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이에 흐르는 전류를 측정하거나 제1 전극(120)과 제2 전극(130) 사이에 저항값을 측정하는 등의 방식으로 온도를 감지할 수 있다.The first electrode 120 is electrically connected to the second electrode 130 so that an electromotive force is generated by a seebeck effect when a temperature difference is generated between the first electrode 120 and the second electrode 130. The electromotive force is measured, can do. The current flowing between the first electrode 120 and the second electrode 130 may be measured not only by measuring the potential difference between the first electrode 120 and the second electrode 130, The temperature can be sensed by measuring the resistance value between the two electrodes 130 and the like.

제1 전극(120)은 제2 전극(130)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 전극(120)은 제2 전극(130)과 다른 이종의 금속 또는 반도체로 형성될 수 있다. 제1 전극(120)은 Ni, Au, Pt 등의 금속으로 형성될 수 있고, 이 경우 금속들은 그래핀과 일함수가 반대되어 자유전자가 더 많이 발생되고, 그 결과 제백효과에 의해 발생되는 기전력이 높아진다.The first electrode 120 may be formed of the same material as the second electrode 130. The first electrode 120 may be formed of a different metal or semiconductor than the second electrode 130. The first electrode 120 may be formed of a metal such as Ni, Au, Pt, etc. In this case, the metals have a work function opposite to that of graphene, and more free electrons are generated. As a result, .

제2 전극(130)은 제1 전극(120)과 전기적 연결되어 기전력을 발생시키는 동시에 적외선을 흡수하도록 그래핀으로 형성된다. 통상적으로 그래핀은 흑연의 표면층을 한 겹만 떼어내어 얻어지는 물질로 탄소로 형성된 나노물질이다. 그래핀은 2차원 평면형태를 가지며, 캐리어 이동도가 높고 전기전도도가 매우 뛰어날 뿐만 아니라 반금속으로서 자외선부터 적외선까지 폭넓은 빛을 흡수할 수 있다. 따라서 제2 전극(130)을 그래핀으로 형성하면 전극으로서의 역할뿐만 아니라 적외선 흡수층으로서의 역할도 수행할 수 있다. 이 경우 별도의 적외선 흡수층이 존재하지 않으므로, 적외선 흡수층으로부터 온접점(141)으로 열이 전달되는 과정에서 발생되는 열손실이 적어지고, 온접점(141) 내에 흡수되는 열이 많아 온접점(141)과 냉접점(142) 사이의 온도차가 더 크게 유지되어 서모파일 온도센서의 감도가 향상된다. 또한 적외선에 의한 복사열을 온접점(141)에서 직접 흡수하여 서모파일 온도센서의 반응속도가 높아진다.The second electrode 130 is electrically connected to the first electrode 120 so as to generate electromotive force and to absorb infrared rays. Generally, graphene is a nanomaterial formed of carbon as a material that is obtained by removing one layer of graphite surface layer. Graphene has a two-dimensional planar shape, has high carrier mobility and excellent electrical conductivity, and can absorb broad light from ultraviolet to infrared rays as a semi-metallic material. Therefore, if the second electrode 130 is formed of graphene, it can serve not only as an electrode but also as an infrared absorbing layer. In this case, since there is no separate infrared absorbing layer, the heat loss generated in the process of transferring heat from the infrared absorbing layer to the on-contact 141 is reduced and the amount of heat absorbed in the on- The temperature difference between the cold junction 142 and the cold junction 142 is maintained larger and the sensitivity of the thermopile temperature sensor is improved. In addition, the radiation temperature of the thermopile temperature sensor is increased by directly absorbing radiant heat by the infrared ray at the ON contact 141.

제2 전극(130)은 전체가 그래핀으로 형성될 수 있다. 또한, 적외선 조사영역(160) 상에 대응되는 제2 전극(130) 부분만이 그래핀으로 형성되고, 적외선 조사영역(160) 이외의 영역에 대응되는 제2 전극(130) 부분은 이종물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(130)의 적외선 조사영역(160)에 대응하는 부분은 그래핀으로 형성하고, 제2 전극(130)의 적외선 조사영역(160) 이외의 영역에 대응하는 부분은 그래핀보다 단열성이 높은 물질을 사용할 수 있다. 이 경우 적외선 조사영역(160) 상에 위치한 온접점(141)에 흡수된 열이 적절히 단열되어, 온접점(141)과 냉접점(142) 사이의 온도차를 더 크게 하여 서모파일 온도센서의 감도를 향상시킬 수 있다.The second electrode 130 may be formed entirely of graphene. The portion of the second electrode 130 corresponding to a region other than the infrared ray irradiation region 160 is formed of a heterogeneous material . For example, the portion of the second electrode 130 corresponding to the infrared radiation region 160 is formed of graphene, and the portion of the second electrode 130 corresponding to the region other than the infrared radiation region 160 is Materials having higher thermal insulation than fins can be used. In this case, the heat absorbed by the on-contact 141 located on the infrared radiation area 160 is suitably insulated to increase the temperature difference between the on-contact 141 and the cold contact 142, Can be improved.

제2 전극(130)은 단일층의 그래핀으로 형성될 수 있고, 제2 전극(130)의 적외선 흡수율을 높이기 위해 복수층의 그래핀으로 적층되어 형성될 수 있다. 일반적으로, 서모파일 온도센서의 감도(sensitivity)는

Figure pat00001
라는 수식에 의해 정해진다. 여기서,
Figure pat00002
은 서모파일 온도센서의 감도,
Figure pat00003
은 사용된 제1 전극(120) 또는 제2 전극(130)의 개수,
Figure pat00004
는 Seebeck 상수,
Figure pat00005
는 온접점(141)과 냉접점(142) 사이의 열저항,
Figure pat00006
는 적외선 흡수율을 의미한다. 이에 따라 제2 전극(130)이 복수층의 그래핀으로 적층되어 형성되면 적외선 흡수율(
Figure pat00007
)이 높아지고, 결과적으로 서모파일 온도센서의 감도도 높아진다. 적외선 조사영역(160) 상에 대응되는 제2 전극(130) 부분이 적외선 조사영역(160) 이외의 영역에 대응되는 제2 전극(130) 부분보다 더 많은 적층수를 가질 수 있다. 이 경우 적외선 조사영역(160) 상에 대응되는 제2 전극(130) 부분은 상대적으로 많은 적층수를 가져 적외선 흡수율을 높일 수 있고, 적외선 조사영역(160) 이외의 영역에 대응되는 제2 전극(130) 부분은 상대적으로 적은 적층수를 가져 전기전도도를 향상시킬 수 있다.The second electrode 130 may be formed of a single layer of graphene and may be formed of a plurality of layers of graphene to increase the infrared absorption of the second electrode 130. In general, the sensitivity of the thermopile temperature sensor is
Figure pat00001
And so on. here,
Figure pat00002
The sensitivity of the thermopile temperature sensor,
Figure pat00003
The number of the first electrode 120 or the second electrode 130 used,
Figure pat00004
The Seebeck constant,
Figure pat00005
The thermal resistance between the ON contact 141 and the cold junction 142,
Figure pat00006
Means the infrared absorption rate. Accordingly, when the second electrode 130 is formed by stacking a plurality of layers of graphene,
Figure pat00007
), And as a result, the sensitivity of the thermopile temperature sensor also increases. The portion of the second electrode 130 corresponding to the infrared ray irradiation region 160 may have a larger number of layers than the portion of the second electrode 130 corresponding to the region other than the infrared ray irradiation region 160. In this case, the portion of the second electrode 130 corresponding to the infrared ray irradiation region 160 has a relatively large number of layers to increase the infrared ray absorption rate, and the second electrode 130 corresponding to the region other than the infrared ray irradiation region 160 130) portion can have a relatively small number of stacked layers and can improve electric conductivity.

또한, 제2 전극(130)은 기판(100) 상에 균일하게 형성될 수 있고, 적외선 조사영역(160) 상에 대응되는 영역의 제2 전극(130)의 형성개수가 적외선 조사영역(160) 이외의 영역 상에 대응되는 영역의 제2 전극(130) 형성개수보다 더 많을 수 있다. 이 경우, 적외선 조사영역(160) 내에 제2 전극(130)의 개수(

Figure pat00008
)가 많아져 서모파일 온도센서의 감도를 높일 수 있다.
The second electrode 130 may be uniformly formed on the substrate 100 and the number of the second electrodes 130 of the corresponding region on the infrared radiation region 160 may be less than the number of the infrared radiation region 160. [ May be larger than the number of the second electrodes 130 formed in the regions corresponding to the other regions. In this case, the number of the second electrodes 130 in the infrared radiation region 160
Figure pat00008
) Is increased and the sensitivity of the thermopile temperature sensor can be increased.

도 3은 본 발명의 일실시예를 예시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 평면을 도시한 평면도이다. 도 5는 도 4의 적외선 조사영역에 대한 제2 전극을 확대 도시한 평면도이며, 도 6은 도 4의 적외선 조사영역에 대한 제1 전극을 확대 도시한 평면도이다. 이하에서는 전술한 일실시예의 기본적인 구성의 예시와 다른 점을 중심으로 설명한다.3 is a cross-sectional view illustrating one embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a plan view showing a plane of Fig. FIG. 5 is an enlarged plan view of the second electrode with respect to the infrared ray irradiation region of FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged plan view of the first electrode with respect to the infrared ray irradiation region of FIG. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the above-described example of the basic configuration of the above-described embodiment.

도 4를 참조하면, 서모파일 온도센서는 기판(100), 기판(100) 상에 형성된 제1 전극(120), 제1 전극(120) 상에 형성된 절연층(110) 및 절연층(110) 상에 형성되어 제1 전극(120)과 전기적 연결되며, 적외선을 흡수하기 위한 그래핀으로 형성된 제2 전극(130)을 포함한다. 그리고 기판(100)과 제1 전극(120) 사이에 지지층(115)을 더 포함할 수 있다. 또한 제1 전극(120)과 제2 전극(130)에 각기 접속된 패드(170)와 적외선 조사영역(160)을 한정하기 위한 하우징(미도시)을 포함할 수 있다.4, the thermopile temperature sensor includes a substrate 100, a first electrode 120 formed on the substrate 100, an insulating layer 110 formed on the first electrode 120, and an insulating layer 110, And a second electrode 130 formed on the first electrode 120 and electrically connected to the first electrode 120 and formed of graphene for absorbing infrared rays. And a support layer 115 between the substrate 100 and the first electrode 120. A pad 170 connected to the first electrode 120 and the second electrode 130, and a housing (not shown) for defining the infrared radiation region 160.

기판(100)은 몸통부(101) 중앙에 마련된 공동부(102)를 포함할 수 있다. 기판(100)이 공동부(102)를 포함하는 경우, 공동부(102) 상부에 대응하는 영역에 적외선 조사영역(160)이 형성될 수 있다. 이 경우 적외선 조사영역(160) 상에서 흡수된 열이 기판(100)의 공동부(102)가 존재함으로써 단열되는 효과가 있다. 공동부(102)는 기판(100)의 중앙 영역을 제거하여 형성하되, 사각 기둥의 형상으로 제작되고, 상부의 면적보다 하부의 면적이 더 넓은 형상을 가질 수 있다. 한편, 공동부(102) 상부에 대응하는 영역에 적외선 조사영역(160)이 형성되는 경우, 기판(100)의 배면 중앙 영역에는 단열을 위한 박막인 멤브레인(150)이 더 형성될 수 있다.The substrate 100 may include a cavity 102 provided at the center of the body 101. In the case where the substrate 100 includes the cavity portion 102, the infrared ray irradiation region 160 may be formed in the corresponding region on the cavity portion 102. In this case, the heat absorbed on the infrared radiation region 160 is insulated by the presence of the cavity portion 102 of the substrate 100. The cavity 102 may be formed by removing the central region of the substrate 100, and may be formed in the shape of a quadrangular column, and may have a wider area than the upper area. When the infrared ray irradiated region 160 is formed in the region corresponding to the upper portion of the cavity 102, a membrane 150 may be further formed as a thin film for heat insulation in the central region of the rear surface of the substrate 100.

절연층(110)은 제1 전극(120)과 제2 전극(130)을 절연시키는 역할을 하고, 절연층(110)은 온접점(141)과 냉접점(142) 사이의 열저항을 크게 하기 위해 열전도도가 낮은 박막으로 형성될 수 있다. 또한 절연층(110)은 복수의 박막이 적층된 형태로 제작되어 열전도도를 더 낮출 수 있다.The insulating layer 110 serves to insulate the first electrode 120 from the second electrode 130 and the insulating layer 110 functions to increase the thermal resistance between the ON contact 141 and the cold junction 142 It can be formed into a thin film having a low thermal conductivity. The insulating layer 110 may be formed by stacking a plurality of thin films to further lower the thermal conductivity.

온접점(141)과 냉접점(142)는 제1 전극(120)과 제2 전극(130), 제1 전극(120) 상호간 또는 제2 전극(130) 상호간이 전기적 연결되는 접점(140)으로, 온접점(141)은 적외선 조사영역(160)에 대응되는 영역에서 형성되고, 냉접점(142)는 적외선 조사영역(160) 이외의 영역에 대응되는 영역에서 형성된다.The contact 141 and the cold junction 142 are contact points 140 electrically connected to each other between the first electrode 120 and the second electrode 130 and between the first electrode 120 and the second electrode 130 The hot junction 141 is formed in the region corresponding to the infrared radiation region 160 and the cold junction 142 is formed in the region corresponding to the region other than the infrared radiation region 160. [

적외선 조사영역(160)은 기판(100) 전체에 형성될 수 있고, 기판(100)의 일부 영역에 형성될 수 있다. 적외선 조사영역(160)이 기판(100)의 일부 영역에 형성되는 경우, 적외선 조사영역(160) 조절을 위한 하우징(미도시)을 기판(100)의 상부 영역에 결합할 수 있다. 하우징(미도시)은 적외선 투과조절을 위해 오목부 또는 공동부를 포함한다. 이하, 적외선 조사영역(160)은 기판(100) 중앙부 일부 영역에 형성된 것을 전제로 서술한다.
The infrared ray irradiation region 160 may be formed on the entire surface of the substrate 100 and may be formed on a part of the surface of the substrate 100. A housing (not shown) for adjusting the infrared radiation region 160 may be coupled to the upper region of the substrate 100 when the infrared radiation region 160 is formed in a portion of the substrate 100. The housing (not shown) includes a recess or cavity for infrared transmission adjustment. Hereinafter, the infrared ray irradiation region 160 will be described on the assumption that the infrared ray irradiation region 160 is formed in a partial area of the central portion of the substrate 100.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 전극(120)과 제2 전극(130)은 복수개가 존재할 수 있고, 이들이 직렬로 연결되어 기전력을 향상시킬 수 있고, 제백효과에 의해 발생한 기전력을 외부로 출력시키기 위해 제1 전극(120), 제2 전극(130)과 각각 접속된 한 쌍의 전기 패드(electric pad, 170)가 더 마련될 수 있다. 이 경우, 제2 전극(130)은 최대한 많은 직렬 연결을 가지고, 적외선 조사영역(160) 내에서 적외선을 최대한 흡수하기 위해 기판(100) 상의 중심부로부터 방사방향으로 연장된 복수개의 제1 방사방향전극(131)이 이격되어 형성될 수 있다. 제1 방사방향전극(131)은 더 많은 방사방향전극이 형성될 수 있는 이격공간을 형성하기 위해 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 기판(100) 상의 중심부에서 적외선을 더 흡수하기 위해 제1 방사방향전극(131)은 상단부(a)와 몸체부(b)로 형성될 수 있다. 여기서 상단부(a)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 적외선이 흡수되는 기판(100)의 중심부에서 최대한 많은 공간을 차지하기 위해 중심부 상단으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성될 수 있고, 몸체부(b)는 상단부(a)로부터 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장되어 형성될 수 있다.4 to 6, a plurality of the first electrode 120 and the second electrode 130 may exist, and the first electrode 120 and the second electrode 130 may be connected in series to improve the electromotive force, A pair of electric pads 170 connected to the first electrode 120 and the second electrode 130 may be further provided. In this case, the second electrode 130 has as many series connections as possible, and has a plurality of first radial electrodes (not shown) extending radially from the center on the substrate 100 to absorb the infrared radiation in the infrared- (131) may be spaced apart. The first radiating electrode 131 may be formed extending while maintaining the same width in the radial direction to form a spacing space in which more radial electrodes can be formed. In this case, the first radiation electrode 131 may be formed as a top portion a and a body portion b to further absorb infrared rays from the central portion on the substrate 100. 5, the upper part a may be formed so as to have a narrower width toward the upper end of the center part to occupy as much space as possible in the central part of the substrate 100 on which the infrared rays are absorbed, May extend from the upper end portion (a) while maintaining the same width in the radial direction.

또한, 제1 방사방향전극(131)이 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장되어 이격공간이 형성된 경우 직렬 연결을 더 길게 형성하기 위해 이격공간에는 제2 방사방향전극(132)가 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 방사방향전극(132)은 이격공간의 폭에 대응되어 제1 방사방향전극(131)과 절연되도록 형성될 수 있다. 제1 방사방향전극(131)과 제2 방사방향전극(132)이 절연되기 위해 제1 방사방향전극(131)과 제2 방사방향전극(132)이 이격되어 형성될 수 있고, 제1 방사방향전극(131)과 제2 방사방향전극(132) 사이에 절연물질이 삽입될 수 있다. 한편, 제2 방사방향전극(132)은 더 많은 방사방향전극이 형성될 수 있는 이격공간을 형성하기 위해 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 방사방향전극(132)은 기판(100) 상의 중심부에서 적외선을 더 흡수하기 위해 상단부(a)와 몸체부(b)로 형성될 수 있다. 이러한 방식으로 제3 방사방향전극(133), 제4 방사방향전극(134) 또한 형성될 수 있다.In addition, when the first radiation electrode 131 extends while maintaining the same width in the radial direction to form a spacing space, the second radiation electrode 132 may be formed in the spacing space to form a longer series connection . In this case, the second radiation electrode 132 may be formed to be insulated from the first radiation electrode 131 in correspondence with the width of the spacing space. The first radiation electrode 131 and the second radiation electrode 132 may be spaced apart from each other so that the first radiation electrode 131 and the second radiation electrode 132 are insulated from each other, An insulating material may be inserted between the electrode 131 and the second radiation electrode 132. On the other hand, the second radiating electrode 132 may be formed extending while maintaining the same width in the radial direction to form a spacing space in which more radial electrodes can be formed. In this case, the second radiation electrode 132 may be formed as a top portion a and a body portion b to further absorb infrared radiation at the center portion on the substrate 100. In this manner, the third radiation electrode 133 and the fourth radiation electrode 134 can also be formed.

제1 전극(120)은 제2 전극(130)과 대응하도록 형성될 수 있고, 도 6에 도시한 바와 같이 제1 전극(120)은 제2 전극(130)과 대응하는 축에 형성되데, 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장되어 형성될 수 있다.The first electrode 120 may be formed to correspond to the second electrode 130 and the first electrode 120 may be formed on a corresponding axis of the second electrode 130, While maintaining the same width.

제1 전극(120)과 제2 전극(130)을 전기적 연결함에 있어서는 제2 전극의 기판의 내측 방사방향 중심부를 향하는 상단부 영역에 절연층을 관통하는 비아를 형성하여 제1 전극과 제2 전극을 직렬로 전기적 연결되도록 할 수 있다.
When the first electrode 120 and the second electrode 130 are electrically connected to each other, a via hole penetrating the insulating layer is formed in an upper end region of the second electrode facing the inner radial center of the substrate, So that they can be electrically connected in series.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is clear that the present invention can be modified or improved.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

100 : 기판 101 : 기판의 몸통부
102 : 기판의 공동부 110 : 절연층
115 : 지지층
120 : 제1 전극 130 : 제2 전극
131 : 제1 방사방향전극 132 : 제2 방사방향전극
a : 방사방향전극의 상단부 b : 방사방향전극의 몸체부
140 : 접점
141 : 온접점 142 : 냉접점
150 : 멤브레인 160 : 적외선 조사영역
170 : 전기 패드100: substrate 101: substrate body
102: cavity of the substrate 110: insulating layer
115: Support layer
120: first electrode 130: second electrode
131: first radiation electrode 132: second radiation electrode
a: upper end of the radial electrode b: body portion of the radial electrode
140: Contact point
141: ON contact 142: Cold contact
150: membrane 160: infrared radiation area
170: electrical pad

Claims (11)

기판;
상기 기판 상에 형성된 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 형성된 절연층; 및
상기 절연층 상에 형성되어 상기 제1 전극과 전기적 연결되며, 적외선을 흡수하기 위한 그래핀으로 구성된 제2 전극을 포함하는 서모파일 온도센서.Board;
A first electrode formed on the substrate;
An insulating layer formed on the first electrode; And
And a second electrode formed on the insulating layer and electrically connected to the first electrode, the second electrode comprising graphene for absorbing infrared rays. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극은 Ni, Au, Pt 중 어느 하나로 이루어진 서모파일 온도센서.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode is made of one of Ni, Au, and Pt. 청구항 1에 있어서,
상기 기판 상의 적외선 조사영역 상에 대응되는 상기 제2 전극은 그래핀으로 구성된 서모파일 온도센서.The method according to claim 1,
And the second electrode corresponding to the infrared radiation region on the substrate is made of graphene. 청구항 3에 있어서,
상기 기판 상의 적외선 조사영역 및 적외선 조사영역 이외의 영역 상의 제2 전극이 이종재질로 구성된 서모파일 온도센서.The method of claim 3,
And a second electrode on an area other than the infrared radiation area and the infrared radiation area on the substrate are made of different materials. 청구항 1에 있어서,
상기 제2 전극은 적어도 하나 이상의 제2 전극이 적층되어 형성된 서모파일 온도센서.The method according to claim 1,
Wherein the second electrode is formed by stacking at least one second electrode. 청구항 1에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 기판 상에 적어도 하나 이상의 제2 전극이 적층되어 형성되며,
상기 기판 상의 적외선 조사영역 상의 상기 제2 전극의 적층수가 상기 기판 상의 적외선 조사영역 이외의 영역 상의 상기 제2 전극의 적층수보다 많은 서모파일 온도센서.The method according to claim 1,
Wherein the second electrode is formed by stacking at least one second electrode on the substrate,
Wherein the number of layers of the second electrode on the infrared radiation region on the substrate is larger than the number of layers of the second electrode on the region other than the infrared radiation region on the substrate. 청구항 1에 있어서,
상기 기판 상의 적외선 조사영역 상에 대응되는 영역의 제2 전극의 형성개수가 상기 기판 상의 적외선 조사영역 이외의 영역 상에 대응되는 영역의 제2 전극의 형성개수보다 더 많은 서모파일 온도센서.The method according to claim 1,
Wherein the number of the second electrodes formed in the region corresponding to the infrared radiation region on the substrate is larger than the number of the second electrodes formed in the region corresponding to the region other than the infrared radiation region on the substrate. 청구항 1에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 기판 상의 중심부로부터 방사방향으로 연장된 복수개의 제1 방사방향전극이 이격되어 형성된 서모파일 온도센서.The method according to claim 1,
Wherein the second electrode is spaced apart from a first plurality of radial electrodes extending radially from a central portion of the substrate. 청구항 8에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 제1 방사방향전극의 각 이격공간에 형성되며, 상기 이격공간의 폭에 대응되어 상기 제1 방사방향전극과 절연되도록 형성된 복수개의 제2 방사방향전극을 포함하는 서모파일 온도센서.The method of claim 8,
Wherein the second electrode is formed in an angularly spaced space of the first radiating electrode and has a plurality of second radiating electrodes corresponding to a width of the spacing space and insulated from the first radiating electrode, sensor. 청구항 1에 있어서,
상기 제2 전극은 상기 기판 상의 중심부로부터 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장되고, 상호 이격되어 형성된 복수개의 제1 방사방향전극; 및
상기 제1 방사방향전극의 각 이격공간에 형성되며, 상기 제1 방사방향전극의 이격폭에 대응되도록 형성된 상단부 및 상기 상단부로부터 방사방향으로 동일폭을 유지하면서 연장된 몸체부로 구성되고 상기 제1 방사방향전극과 절연되도록 형성된 복수개의 제2 방사방향전극을 포함하는 서모파일 온도센서.The method according to claim 1,
The second electrode comprises a plurality of first radial electrodes extending from the center portion on the substrate while maintaining the same width in a radial direction and formed to be spaced apart from each other; And
And a body portion extending in the radial direction from the upper end portion and extending from the upper end portion to correspond to the spacing of the first radiation electrode, And a plurality of second radiation electrodes formed to be insulated from the directional electrodes. 청구항 8에 있어서,
상기 제2 전극의 기판의 내측 방사방향 중심부를 향하는 상단부 영역에 상기 절연층을 관통하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 직렬로 전기적 연결되도록 형성된 비아를 더 포함하는 서모파일 온도센서.The method of claim 8,
Further comprising a via formed through the insulating layer and electrically connected in series with the first electrode and the second electrode in an upper end region of the substrate of the second electrode facing the inner radial center.
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