KR20180071872A - 멤스 압전센서, 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치, 그리고 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멤스 압전센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자가 발전 가능한 멤스 압전센서와, 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 멤스 압전센서는 제조 공정이 수월한 동시에 에너지 수확 효율이 높이기 위해 압전 박막층을 비롯한 상부 전극층 및 하부 전극층 등의 형성 방법을 개선하여 종래에 비해 간단한 공정과 저렴한 비용으로 제작 가능한 장점이 있다. 또한, 압전 박막층 및 전극층을 잉크젯 프린팅(Ink-Jet Printing) 기법으로 제조함으로써 제조공정이 간단하고, 고가의 증착 장비를 필요로 하지 않으므로 저렴한 제조비용으로 제조 가능한 장점이 있다.
또한, 전극층의 재료로서 은(Ag), 금(Au), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 레늄(Re), 텡스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd) 등의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법으로 박막화하여 목적에 맞게 단일층 내지 복합층으로 전극을 형성 및 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

멤스 압전센서, 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치, 그리고 그 제조 방법{MEMS piezoelectric sensor, Energy storage device using MEMS piezoelectric sensor, and manufacturing method thereof}
본 발명은 멤스 압전센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자가 발전 가능한 멤스 압전센서와, 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 에너지 하베스팅(energy harvesting) 기술은 진동, 음파, 운동, 열, 빛, 주파수 에너지 등 주위의 버려지는 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술을 일컫는다. 다양한 에너지 하베스팅 기술을 사용하여 소비되는 에너지를 전기 에너지로 변환하고자 하는 기술이 개발되고 있다. 진동 및 음파 에너지는 압전 소자로, 열 에너지는 열전 소자로, 그리고 빛 에너지는 태양 전지 등의 소자를 사용하여 전기 에너지로 변환된다.
특히, 진동 및 음파 에너지 하베스팅에는 퀴리 온도(Curie temperature) 이하에서 자발적 분극(polarization)을 지니고, 전기 쌍극자(electric dipole)가 영역(domain)이라 부르는 곳에서 스스로 배열되는 특성을 가진 강유전성 물질을 사용한 압전 효과(piezoelectric effect)를 이용한 압전체를 매개로 기계적 에너지와 전기적 에너지의 상호 변환 기술이 주로 사용된다.
상기의 압전체를 사용한 에너지 하베스팅 기술은 작은 진동, 음파 등을 전기 에너지로 변환하는데 용이하며, 주위 환경에 따라 빛, 자기/전기, 열 등이 없는 장소나 시간 등에 구애받지 않고, 진동, 압력, 바람 등이 부는 곳이라면 전기 에너지를 수확할 수 있는 이점이 있다.
한편, 압전체를 이용한 에너지 하베스팅 센서(sensor) 제작 기술은 적용하고자 하는 곳에 따라 매크로 타입(macro type)과 마이크로 타입(micro type)으로 구분하여 제작 및 사용하고 있다. 미소 전기 에너지를 수확하기 위해서는 마이크로 타입의 미세 전자 기계 시스템(Micro Electro Mechanical System : MEMS, 이하 멤스로 기재함) 기술을 이용한 압전체 센서가 적용되고 있다.
압전체를 사용하여 수확된 전기 에너지는 축전 소자인 2차 전지에 축전되어 전력이 필요한 센서 등의 감시 장치, 무선 인터페이스(interface)를 가진 스마트(smart) 기기, 제어 장치 등의 전원으로서 공급될 수 있다.
종래의 캔틸레버 등의 마이크로 타입의 멤스 에너지 하베스터의 경우, 납을 함유하는 압전 박막층을 사용하고 있고, 제조 공정에서 고비용의 장비를 사용하여 전극 및 압전 박막층을 증착하므로 제작 공정이 복잡하여 단가가 높아지는 문제점이 있다.
KR 10-2010-0073972 A KR 10-2012-0023329 A KR 10-1308908 B1
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 제조 공정이 수월한 동시에 에너지 수확 효율을 높이기 위해 압전 박막층을 비롯한 상부 전극층 및 하부 전극층 등의 형성 방법을 개선하여 종래에 비해 간단한 공정과 저렴한 비용으로 제작 가능한 멤스 압전센서 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 압전에너지 발생 및 수확을 위해 사용하는 압전체 및 전극박막의 제조공정이 간단하고, 고가의 증착 장비를 필요로 하지 않으므로 저렴한 제조비용으로 제조 가능한 멤스 압전센서 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 종래의 압전체 및 전극 재료를 간단한 수열합성법 및 졸/겔 법으로 제조된 나노입자를 사용하여 압전체 및 전극을 잉크젯 프린팅(Ink-Jet Printing) 기법을 통해 제조 가능한 멤스 압전센서 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 압전 박막층의 재료로서, 티탄산 바륨(BTO), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 및 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 인듐(In) 등이 도핑된 산화아연(ZnO)을 포함하는 압전 특성을 갖는 재료로부터 선택된 어느 하나 또는 그 이상의 재료를 이용하며, 재료에 용매와 점도 개선제 및 분산성 개선제 등을 혼합하여 화학적인 합성법인 졸/겔 법 또는 마이크로 오븐 등을 사용한 제조 방법 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition), 전기로(Furnace)를 이용하여 제조된 압전 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법으로 압전박막 및 전극 일체를 형성 및 제조할 수 있는 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전극 제조 재료로서 은(Ag), 금(Au), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 레늄(Re), 텡스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd) 등의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법으로 박막화하여 목적에 맞게 단일층 내지 복합층으로 전극을 형성 및 제조할 수 있는 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멤스 압전센서는 기판부와; 상기 기판부에 일 측 지지되고, 타 단은 소정길이 연장된 지지층과; 상기 지지층 상에 형성되는 하부 전극층과; 상기 하부 전극층 상에 형성되는 압전 박막층과; 상기 압전 박막층 상에 형성되는 상부 전극층;을 구비하고, 상기 하부 전극층 및 상부 전극층은 오믹 또는 쇼트키 접촉 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 분사하여 형성되고, 상기 압전 박막층은 압전 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 분사하여 형성된다.
상기 압전 박막층은 적어도 상기 하부 전극층의 상면 일부를 점유하도록 형성되고, 적어도 상기 하부 전극층의 측면 일부가 노출되게 형성되며, 상기 상부 전극층은 적어도 상기 압전 박막층의 상면 일부를 점유하도록 형성되고, 적어도 상기 압전 박막층의 측면이 노출되게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판부는 실리콘으로 이루어진다.
상기 지지층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 지지층은 상기 기판부와 일체로 형성된 기판층과, 상기 기판층 상에 형성되는 표면층을 포함한다.
상기 상부 전극층과 상기 하부 전극층 중 어느 하나는 쇼트키(Schottky) 접촉 전극을 통해 상기 압전 박막층에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속되고, 나머지 하나는 오믹(Ohmic) 접촉 전극을 통해 상기 압전 박막층에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속된다.
상기 쇼트키 접촉 전극은 Ti, Au, Al, Pt, Ga, In, Re, Sn 또는 Mo, Ag 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자를 함유하는 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 형성된 단일층 내지 복합층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된다.
상기 오믹 접촉 전극은 Ti, Au, Al, Pt, Ga, In, Re, Sn 또는 Mo, Ag 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 형성된 Ti-Au, Ti-Pt, Pt-Ga, In-Au 중 선택된 어느 하나의 2중층 구조 또는 Ti-Al-Pt-Au, Al-Pt-Au, Re-Ti-Au 중 선택된 어느 하나의 3중층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된다.
상기 압전 박막층은 지르콘산(ZO), 바륨이 도핑된 지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(FeO3ZnO) 중 어느 하나 이상으로 형성된다.
한편, 상기 압전 박막층은 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(STO), 중 어느 하나로 형성되는 하부막과, 지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(FeO3ZnO) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 상부 전극층에 접속되는 접속용 배선과, 상기 접속용 배선에 접속되는 연결용 배선을 더 구비하고, 상기 상부 전극층과 상기 접속용 배선 및 상기 연결용 배선은 Au, Al, In 중 어느 하나 이상으로 형성된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치는 멤스 압전센서와; 상기 멤스 압전센서에서 발생하는 전기에너지를 에너지 저장부에 저장하기 위한 충전 회로부와; 상기 에너지 저장부에 저장된 전기에너지를 타 전기장치로 공급하기 위한 방전 회로부;를 구비한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멤스 압전센서 제조방법은 서로 대향되는 상부와 하부에 각각 제1면과 제2면이 마련된 기판부를 준비하는 단계와; 상기 기판부의 제1면과 제2면에 각각 설정된 패턴의 지지층과 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 지지층 상에 오믹 또는 쇼트키 접촉 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 하부 전극층을 형성하는 단계와; 상기 하부 전극층 상에 압전 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 압전 박막층을 형성하는 단계와; 상기 압전 박막층 상에 쇼트키 또는 오믹 접촉 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 상부 전극층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 압전 박막층은 적어도 상기 하부 전극층의 상면 일부를 점유하도록 형성되고, 적어도 상기 하부 전극층의 측면 일부가 노출되게 형성되며, 상기 상부 전극층은 적어도 상기 압전 박막층의 상면 일부를 점유하도록 형성되고, 적어도 상기 압전 박막층의 측면이 노출되게 형성된다.
상기 기판부는 실리콘으로 이루어진다.
상기 지지층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 중 어느 하나로 형성된다.
상기 지지층은 상기 기판부와 일체로 형성된 기판층과, 상기 기판층 상에 형성되는 표면층을 포함한다.
상기 상부 전극층과 상기 하부 전극층 중 어느 하나는 쇼트키(Schottky) 접촉 전극을 통해 상기 압전 박막층에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속되고, 나머지 하나는 오믹(Ohmic) 접촉 전극을 통해 상기 압전 박막층에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속된다.
상기 쇼트키 접촉 전극은 Ti, Au, Al, Pt, Ga, In, Re, Sn 또는 Mo, Ag 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 단일층 내지 복합층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된다.
상기 오믹 접촉 전극은 Ti, Au, Al, Pt, Ga, In, Re, Sn 또는 Mo, Ag 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 형성된 Ti-Au, Ti-Pt, Pt-Ga, In-Au 중 선택된 어느 하나의 2중층 구조 또는 Ti-Al-Pt-Au, Al-Pt-Au, Re-Ti-Au 중 선택된 어느 하나의 3중층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된다.
상기 압전 박막층은 지르콘산(ZO), 바륨이 도핑된 지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(FeO3ZnO) 중 어느 하나로 형성된다.
상기 압전 박막층은 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(STO), 중 어느 하나로 형성되는 하부막과, 지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(FeO3ZnO) 중 어느 하나로 형성되는 상부막을 포함하는 2중층 구조로 형성될 수 있다.
상기 상부 전극층에 접속되는 접속용 배선과, 상기 접속용 배선에 접속되는 연결용 배선을 더 구비하고, 상기 상부 전극층과 상기 접속용 배선 및 상기 연결용 배선은 Au, Al, In 중 어느 하나 이상으로 형성된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 저장장치 제조방법은 제13항에 따른 멤스 압전센서의 상기 지지층 상에 상기 하부 전극층에 접속되는 하부 전극층 접속용 배선과, 상기 지지층 상에 상기 하부 전극층 접속용 배선들을 연결하는 하부 전극층 연결용 배선이 일체화되게 하부 전극층 패턴을 형성하는 단계와; 상기 지지층 상에 상기 상부 전극층에 접속되는 상부 전극층 접속용 배선과, 상기 지지층 상에 상기 상부 전극층 접속용 배선을 연결하는 상부 전극층 연결용 배선이 일체화되게 상부 전극층 패턴을 형성하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 멤스 압전센서는 제조 공정이 수월한 동시에 에너지 수확 효율을 높이기 위해 압전 박막층을 비롯한 상부 전극층 및 하부 전극층 등의 형성 방법을 개선하여 종래에 비해 간단한 공정과 저렴한 비용으로 제작 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 멤스 압전센서는 압전 박막층 및 전극층을 잉크젯 프린팅(Ink-Jet Printing) 기법으로 제조함으로써 제조공정이 간단하고, 고가의 증착 장비를 필요로 하지 않으므로 저렴한 제조비용으로 제조 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 멤스 압전센서는 전극층의 재료로서 은(Ag), 금(Au), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 레늄(Re), 텡스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd) 등의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법으로 박막화하여 목적에 맞게 단일층 내지 복합층으로 전극을 형성 및 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 멤스 압전센서의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 멤스 압전센서의 동작을 나타낸 단면도.
도 3은 도 1에도시된 멤스 압전센서의 동작을 나타낸 단면도.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치를 나타낸 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 에너지 저장장치에 포함된 멤스 압전센서를 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 제조하기 위한 기판부 준비단계 및 패턴층 형성단계를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 제조하기 위한 하부 전극층 형성단계를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 제조하기 위한 압전 박막층 형성단계를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 제조하기 위한 상부 전극층 형성단계를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 제조하기 위한 지지층의 단부에 무게추를 형성하는 단계를 나타낸 단면도.
도 11은 본 발명에 따른 멤스 압전센서에서 수확되는 에너지의 일 예를 설명하기 위한 그래프.
도 12은 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치에서 수확되는 에너지의 일 예를 설명하기 위한 그래프.
도 13은 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치에서 수확되는 에너지의 일 예를 설명하기 위한 그래프.
도 14는 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 포함하는 에너지 저장 장치 및 수집된 에너지의 흐름 및 작동 과정을 설명하기 위한 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 멤스 압전센서(100)와 이를 이용한 에너지 저장장치(10) 및 이의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 멤스 압전센서(100)가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)는 기판부(110)와, 지지층(120)과, 하부 전극층(130)과, 압전 박막층(140)과, 상부 전극층(150)과, 하부 전극층 패턴부와, 상부 전극층 패턴부를 구비한다.
기판부(110)는 실리콘(silicon)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 단결정 실리콘으로 이루어진 베어 웨이퍼(bare wafer)일 수 있다. 또한, 기판부(110)는 100 mm의 두께를 갖는 베어 웨이퍼를 후면 연마로 연마하여 400 내지 700μm의 두께를 가질 수 있다.
기판부(110)의 상면에는 지지층(120)이 형성된다. 지지층(120)은 실리콘 산화물(SiO2)또는 실리콘 질화물(SiNx)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 그 두께는 3μm 이하로 형성될 수 있다. 그리고, 지지층(120)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 기판부(110)와 일체로 형성된 제1지지층(121)과, 제1지지층(121) 상에 형성되는 제2지지층(122)을 포함하여 구성될 수 있다.
지지층(120)의 상면에는 하부 전극층(130)이 형성된다.
하부 전극층(130)에는 하부 전극층 패턴부가 접속되는데, 이 하부 전극층 패턴부는 하부 전극층 접속용 배선(132c)과, 하부 전극층 연결용 배선을 포함한다.
하부 전극층 접속용 배선(132c)은 하부 전극층(130)에 접속되며, 하부 전극층 연결용 배선은 서로 다른 하부 전극층 접속용 배선(132c)들을 연결한다.
하부 전극층 접속용 배선(132c) 및 하부 전극층 연결용 배선은 티타늄-금(Ti-Au), 티타늄-알루미늄(Ti-Al), 티타늄-알루미늄-백금-금(Ti-Al-Pt-Au), 알루미늄-백금(Al-Pt), 알루미늄-백금-금(Al-Pt-Au), 백금-갈륨(Pt-Ga), 인듐-금(In-Au), 레늄-티타늄-금(Re-Ti-Au), 주석(Sn) 또는 몰리브덴(Mo) 중에서 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
하부 전극층(130)의 상면에는 압전 박막층(140)이 형성된다.
압전 박막층(140)은 하부 전극층(130)의 상면 일부분 내지 전 영역을 점유하도록 형성되고, 하부 전극층(130)의 측면 일부분 내지 전 영역이 노출되게 형성된다.
압전 박막층(140)은 티탄산 바륨(BTO), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 납 지르코늄 티타늄(PZT), 및 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 인듐(In) 등이 도핑된 산화아연(ZnO)들 중에서 선택된 어느 하나 또는 그 이상으로 형성될 수 있다.
또한 압전 박막층(140)은 상술한 바와 달리 하부막과 상부막을 포함하는 2중층 구조를 적용할 수도 있다.
이 경우, 하부막은 티탄산 바륨(BTO), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 및 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 인듐(In) 등이 도핑된 산화아연(ZnO)들 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 그리고, 상부막은 지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(ZnFeO3) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 압전 박막층(140)은 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO) 중 적어도 하나로 이루어진 하부막과, 지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(ZnOFeO3) 중 적어도 하나로 이루어지는 상부막을 포함하는 2중층 구조를 가질 수도 있다.
압전 박막층(140)의 상면에는 상부 전극층(150)이 구비된다.
상부 전극층(150)은 압전 박막층(140)의 상면 일부분 내지 전 영역을 점유하도록 형성되고, 압전 박막층(140)의 측면 일부분 내지 전 영역이 노출되게 형성된다. 상부 전극층(150)에는 상부 전극층 패턴부가 접속되는데, 이 상부 전극층 패턴부는 상부 전극층 접속용 배선(154c) 및 상부 전극층 연결용 배선을 포함한다. 그리고, 상부 전극층 접속용 배선(154c)은 상부 전극층(150)에 접속되며, 상부 전극층 연결용 배선은 서로 다른 상부 전극층 접속용 배선(154c)들을 연결한다.
한편, 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)는 하부 전극층(130)과 상부 전극층(150) 중 어느 하나가 쇼트키(Schottky) 접촉을 통해 압전 박막층(140)에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속되고, 나머지 하나는 오믹(Ohmic) 접촉을 통해 압전 박막층(140)에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속된다.
쇼트키 접촉을 위한 전극은 티타늄(Ti), 금(Au), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 인듐(In), 레늄(Re), 주석(Sn) 또는 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 기법에 의해 단일층 내지 복합층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된다.
오믹 접촉을 위한 전극은 티타늄(Ti), 금(Au), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 갈륨(Ga), 인듐(In), 레늄(Re), 주석(Sn) 또는 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 형성된 Ti-Au, Ti-Pt, Pt-Ga, In-Au 중 선택된 어느 하나의 2중층 구조 또는 Ti-Al-Pt-Au, Al-Pt-Au, Re-Ti-Au 중 선택된 어느 하나의 3중층 구조를 갖는 전극박막으로 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)의 단부에는 진동 발생 즉, 하중을 제공하기 위한 무게추(160)가 더 구비된다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하면서 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)의 작동을 설명한다.
도 2를 참조하면, 무게추(160)의 진동에 의해 압전 박막층(140)이 도시된 바와 같이 하방으로 구부러지면, 압전 박막층(140)의 위쪽 표면은 인장 응력(Tensile stress)을 받아 양(+) 전하가 형성되고, 압전 박막층(140)의 아래쪽 표면은 압축 응력(Compressive stress)에 의해 음(-) 전하가 형성된다.
이때, 압전 박막층(140)의 위쪽 표면 및 아래쪽 표면에 각각 형성되는 양전하 및 음전하는 각각 상부 전극층(150)과의 쇼트키(schottky) 접촉 및 하부 전극층(130)과의 오믹(ohmic) 접촉을 통해 순방향 바이어스 다이오드(bias diode)로 작용하여 전력을 생성하게 된다.
또한, 압전 박막층(140)이 무게추(160)의 진동에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 상방으로 구부러지면, 압전 박막층(140)의 아래쪽 표면은 인장응력을 받아 양(+) 전하가 형성되고, 압전 박막층(140)의 위쪽 표면은 압축응력에 의해 음(-) 전하가 형성된다.
이때, 압전 박막층(140)의 위쪽 표면 및 아래쪽 표면에 형성되는 음전하 및 음전하는 각각 하부 전극층(130)과의 오믹 접촉 및 상부 전극층(150)과의 쇼트키 접촉을 통해 역방향 바이어스 다이오드로 작용하여 전력을 생성하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)는 제조 공정이 수월한 동시에 에너지 수확 효율이 높이기 위해 압전 박막층(140)을 비롯한 하부 전극층(130) 및 상부 전극층(150) 등의 형성 방법을 잉크젯 방식으로 개선하여 종래에 비해 간단한 공정과 저렴한 비용으로 제작 가능한 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)는 압전 박막층(140) 및 전극층을 잉크젯 프린팅(Ink-Jet Printing) 기법으로 제조함으로써 제조공정이 간단하고, 고가의 증착 장비를 필요로 하지 않으므로 저렴한 제조비용으로 제조 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)는 전극층의 재료로서 은(Ag), 금(Au), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 주석(Sn), 레늄(Re), 텡스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd) 등의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법으로 박막화하여 목적에 맞게 단일층 내지 복합층으로 전극을 형성 및 제조할 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 4 및 도 5에는 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치(10)가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치(10)는 멤스 압전센서(100)와; 멤스 압전센서(100)에서 발생하는 전기에너지를 에너지 저장부(250)에 저장하기 위한 충전 회로부(200)와; 에너지 저장부(250)에 저장된 전기에너지를 타 전기장치(350)로 공급하기 위한 방전 회로부(300);를 구비한다.
상기 멤스 압전센서(100)는 기판부(110)의 중앙 부분에 상하를 관통하도록 형성된 원형의 공동부(101)와 인접하는 기판부(110)의 상면 또는 공동부(101)의 내주면에 일 단이 지지 및 고정되고, 타 단은 공동부(101)의 중심을 향하도록 형성 또는 배치된다.
멤스 압전센서(100)는 복수가 공동부(101)의 가장자리를 따라 서로 이격되게 배치 즉, 공동부(101)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치된다. 이때, 멤스 압전센서(100)는 지지층(120)이 기판부(110)에 일체로 형성될 수도 있고, 지지층(120)이 기판부(110)상에 지지 또는 고정될 수 있다.
상기 멤스 압전센서(100)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)에서 상세하게 설명하고 있는 바와 동일한 구조를 적용하였으므로 구체적인 구조에 대한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치(10)는 도 14에 도시된 바와 같이 멤스 압전센서(100)에서 수확된 에너지(201) 중 기준 전력 이상 또는 이하의 전력에 해당하는 잡음을 제거한 에너지를 충전 회로부(200)로 전송하기 위한 필터 소자(400)를 더 구비한다.
상기와 같은 에너지 저장 장치(10)는 멤스 압전센서(100)에 진동이 가해지면 멤스 압전센서(100)가 진동에 의해 발생하는 에너지를 수확하고, 수확된 에너지는 필터소자(400)에 의해 잡음이 제거된 상태로 충전 회로부(200)로 전달되며, 충전 회로부(200)는 잡음이 제거된 상태의 에너지를 에너지 저장부(250)로 저장되게 하고, 에너지 저장부(240)에 저장된 에너지는 방전 회로부(300)를 통해 타 전기5장치(350)(260)로 공급되는 방식으로 작동한다.
한편, 도 12 및 도 13에는 멤스 압전센서(100)에 수확되는 특정 주파수 대역의 에너지를 통해 발생하는 전력이 나타나 있다. 수확되는 주파수(1, …, n)는 일상적으로 수백 Hz 이하의 저주파수이며, 멤스 압전센서(100) 내에서의 위치, 지지층(120)과 압전 박막층(140) 등에 따라 상이한 위상 차를 가지고 진입되는 것이 나타나 있다.
도 12를 참조하면, 특정 주파수 대역 안에서 중첩되게 수확되는 에너지가 나타나며, 수확된 중첩 에너지는 특정 대역 안에서 많은 잡음(noise)이 내재된다. 따라서, 중첩된 에너지에서 불필요한 잡음은 제거되고, 동시에 특정 전력 이하 내지 이상의 전력 또한 필터소자(400)에 의해 제거되어야 한다.
본 실시 예에 따른 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치(10)는 멤스 압전센서(100)를 기판부(110)에 중앙 부분에 형성된 원형의 공동부(101)를 형성하고, 일 단을 그 공동부(101)의 가장자리에 지지시키며, 타 단을 공동부(101)의 중심을 향하도록 배치한 캔틸레버(cantilever) 구조를 적용 및 복수의 멤스 압전센서(100)를 공동부(101)의 가장자리를 따라 이격되게 배치한 구조를 적용하였으나, 도시된 바와 다르게 기판부(110)에 형성되는 공동부(101)의 형상은 다각형일 수도 있고, 멤스 압전센서(100)들을 기판부(110)의 외측 가장자리를 따라 배치할 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치(10)는 복수의 멤스 압전센서(100)들을 포함하고, 각 멤스 압전센서(100)의 하부 전극층(130) 및 상부 전극층(150)이 서로 분리된 배선 구조를 가짐으로써, 서로 다른 진동주파수를 회수하여 서로 동기된 주파수일 경우는 보상 간섭을 통해 에너지를 증폭시키고, 주파수가 비동기 상태일 때는 동기화시켜 신호를 증폭시키는 기법을 적용하여 수확되는 에너지 밀도를 높임으로써 에너지 수확 효율이 높은 장점이 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 11을 참조하여 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)의 제조방법에 대해 설명한다.
도 6내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)의 제조방법은 서로 대향되는 상부와 하부에 각각 제1면과 제2면이 마련된 기판부(110)를 준비하는 단계(기판부(110) 준비단계)와; 기판부(110)의 제1면과 제2면에 각각 설정된 패턴의 지지층(120)과 버퍼층(115)을 형성하는 단계(패턴층 형성단계)와; 지지층(120) 상에 오믹 또는 쇼트키 접촉 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 하부 전극층(130)을 형성하는 단계(하부 전극층(130) 형성단계)와; 하부 전극층(130) 상에 압전 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 압전 박막층(140)을 형성하는 단계(압전 박막층(140) 형성단계)와; 압전 박막층(140) 상에 쇼트키 또는 오믹 접촉 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 상부 전극층(150)을 형성하는 단계(상부 전극층(150) 형성단계);를 포함한다.
기판부(110) 준비단계에서는 마련되는 기판부(110)는 단결정 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 중에서 적어도 하나로 형성되며, 400 ~ 700μm의 두께를 가진다.
패턴층 형성단계는 도 6에 도시된 바와 같이 기판부(110)의 상면에 지지층(120) 상세하게는 제2지지층(122)을 형성한다. 그리고, 패턴층 형성단계는 기판부(110)의 저면에 버퍼층(115)을 형성한다. 이때 버퍼층(115)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 중에서 적어도 하나로 형성되고 3μm 이내의 두께를 갖도록 한다.
하부 전극층(130) 형성단계는 도 7에 도시된 바와 같이 제2지지층(122) 상에 하부 전극층(130)을 형성한다. 제2지지층(122) 상에 하부 전극층(130)이 형성된 후에는 하부 전극층(130) 접속용 배선과, 하부 전극층(130) 접속용 배선들을 서로 연결하는 하부 전극층(130) 연결용 배선을 포함하는 하부 전극층 패턴을 제2지지층(122)상에 형성하는 공정이 더 수행된다.
압전 박막층(140) 형성단계는 도 8에 도시된 바와 같이 하부 전극층(130)상에 압전 박막층(140)을 형성한다.
이 단계에서 형성되는 압전 박막층(140)은 하부 전극층(130) 및 후술하는 상부 전극층(150)과 동일한 크기로 형성될 수도 있고, 이와 다르게 하부 전극층(130)과 압전 박막층(140)이 중첩하는 영역에서 압전 박막층(140)이 하부 전극층(130) 및 상부 전극층(150)보다 약간 크게 형성할 수 있다. 이는 압전 박막층(140)을 비롯한 하부 전극층(130) 및 상부 전극층(150)의 두께가 매우 얇아 제조공정에서 잉크젯 프린팅 방식에 의해 각각의 층을 형성하는 과정에서 하부 전극층(130)과 후술하는 상부 전극층(150)이 단락 즉, 접촉될 수 있으므로 하부 전극층(130)과 상부 전극층(150)의 단락을 방지하기 위해 하부 전극층(130) 및 상부 전극층(150)보다 다소 크게 형성하는 것이다.
그리고, 압전 박막층(140) 형성단계에서 형성되는 압전 박막층(140)은 나노입자를 제조하여 사용한 티탄산 바륨(BTO), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 및 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 인듐(In) 등이 도핑된 ZnO 계열의 나노입자를 포함하는 나노잉크를 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 방식으로 형성할 수 있다. 나노 입자 제조 방법은 핫 인젝션(hot-injection) 등의 반응 기법을 사용하여 제조한 후, 열 처리를 통해 결정화를 진행하는 것일 수 있다.
또한, 압전 특성을 갖는 나노입자는 압전 특성을 증가시키기 위한 다양한 물질이 혼합될 수 있다. 제조된 압전 나노입자는 볼 밀링(ball milling) 등의 방법을 사용하여 수십 나노 미터 이하의 사이즈를 갖는 나노입자로 제조되어 잉크젯 프린팅용으로 사용될 수 있다. 제조된 나노 입자들은 적절한 물리화학적 특성이 있도록 분산성과 점도 특성을 제어하여, 안정적인 압전 박막층(140)을 제조할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상부 전극층(150) 형성단계는 도 9에 도시된 바와 같이 압전 박막층(140)상에 상부 전극층(150)을 형성한다.
상부 전극층(150)은 적어도 압전 박막층(140)의 상면 일부분을 덮게 형성되고, 압전 박막층(140)의 측면이 노출되게 형성된다.
상부 전극층(150) 형성단계에서는 상부 전극층(150)에 접속되는 상부 전극층(150) 접속용 배선과, 상부 전극층(150) 접속용 배선들을 서로 연결하는 상부 전극층(150) 연결용 배선을 포함하는 상부 전극층 패턴을 기판상에 형성하는 공정이 수행된다.
상부 전극층(150) 형성단계 이후에는 도 10에 도시된 바와 같이 진동을 발생시키기 위한 무게추(160)를 단부측에 형성한다.
본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)가 외팔보 즉 캔틸레버 구조를 갖기 위해 도 11에 도시된 바와 같이 기판부(110)의 하면으로부터 상면을 관통하는 공동부(101)를 형성하는 단계(공동부(101) 형성단계)가 더 포함된다.
공동부(101) 형성단계에서는 기판부(110)의 하면에 형성된 버퍼층(115)에 포토레지스트(photoresist)를 사용하여 마스크 패턴을 형성하고, 기판부(110)을 버퍼 산화 식각(Buffered Oxide Etch) 용액 등에 담가 일부를 제거하여 공동부(101)의 형성을 위한 전처리 공정을 진행한다. 상기의 마스크 패턴은 본 발명에 따른 멤스 압전센서(100)가 배치된 패턴과 대응되는 패턴을 가진다. 공동부(101) 형성단계에서는 기판부(110)의 저면을 식각하여 공동부(101)를 형성하되, 멤스 압전센서(100)가 배치되는 부분에는 기판부(110)가 일정 두께 이상 남도록 식각함으로써, 이 기판부(110)와 지지층(120)에 의해 진동할 수 있는 구조가 되게 한다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 멤스 압전센서, 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치, 그리고 그 제조 방법은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 에너지 저장장치
100 : 멤스 압전센서
110 : 기판부
120 : 지지층
121 : 제1지지층
122 : 제2지지층
130 : 하부 전극층
140 : 압전 박막층
150 : 상부 전극층
160 : 무게추

Claims (24)

  1. 기판부와;
    상기 기판부에 일 측 지지되고, 타 단은 소정길이 연장된 지지층과;
    상기 지지층 상에 형성되는 하부 전극층과;
    상기 하부 전극층 상에 형성되는 압전 박막층과;
    상기 압전 박막층 상에 형성되는 상부 전극층;을 구비하고,
    상기 하부 전극층 및 상부 전극층은 오믹 또는 쇼트키 접촉 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 분사하여 형성되고,
    상기 압전 박막층은 압전 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 분사하여 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전 박막층은 적어도 상기 하부 전극층의 상면 일부를 점유하도록 형성되고, 적어도 상기 하부 전극층의 측면 일부가 노출되게 형성되며,
    상기 상부 전극층은 적어도 상기 압전 박막층의 상면 일부를 점유하도록 형성되고, 적어도 상기 압전 박막층의 측면이 노출되게 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판부는 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지층은 상기 기판부와 일체로 형성된 기판층과, 상기 기판층 상에 형성되는 표면층을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극층과 상기 하부 전극층 중 어느 하나는 쇼트키(Schottky) 접촉 전극을 통해 상기 압전 박막층에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속되고, 나머지 하나는 오믹(Ohmic) 접촉 전극을 통해 상기 압전 박막층에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 쇼트키 접촉 전극은 Ti, Au, Al, Pt, Ga, In, Re, Sn 또는 Mo, Ag 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자를 함유하는 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 형성된 단일층 내지 복합층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 오믹 접촉 전극은 Ti, Au, Al, Pt, Ga, In, Re, Sn 또는 Mo, Ag 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 형성된 Ti-Au, Ti-Pt, Pt-Ga, In-Au 중 선택된 어느 하나의 2중층 구조 또는 Ti-Al-Pt-Au, Al-Pt-Au, Re-Ti-Au 중 선택된 어느 하나의 3중층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 압전 박막층은 지르콘산(ZO), 바륨이 도핑된 지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(FeO3ZnO) 중 어느 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압전 박막층은
    티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(STO), 중 어느 하나로 형성되는 하부막과,
    지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(FeO3ZnO) 중 어느 하나로 형성되는 상부막을 포함하는 2중층 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상부 전극층에 접속되는 접속용 배선과, 상기 접속용 배선에 접속되는 연결용 배선을 더 구비하고,
    상기 상부 전극층과 상기 접속용 배선 및 상기 연결용 배선은 Au, Al, In 중 어느 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  12. 청구항 제1항에 따른 멤스 압전센서와;
    상기 멤스 압전센서에서 발생하는 전기에너지를 에너지 저장부에 저장하기 위한 충전 회로부와;
    상기 에너지 저장부에 저장된 전기에너지를 타 전기장치로 공급하기 위한 방전 회로부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서를 이용한 에너지 저장장치.
  13. 서로 대향되는 상부와 하부에 각각 제1면과 제2면이 마련된 기판부를 준비하는 단계와;
    상기 기판부의 제1면과 제2면에 각각 설정된 패턴의 지지층과 버퍼층을 형성하는 단계와;
    상기 지지층 상에 오믹 또는 쇼트키 접촉 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 하부 전극층을 형성하는 단계와;
    상기 하부 전극층 상에 압전 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 압전 박막층을 형성하는 단계와;
    상기 압전 박막층 상에 쇼트키 또는 오믹 접촉 특성을 갖는 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 방식으로 분사하여 상부 전극층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 압전 박막층은 적어도 상기 하부 전극층의 상면 일부를 점유하도록 형성되고, 적어도 상기 하부 전극층의 측면 일부가 노출되게 형성되며,
    상기 상부 전극층은 적어도 상기 압전 박막층의 상면 일부를 점유하도록 형성되고, 적어도 상기 압전 박막층의 측면이 노출되게 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 기판부는 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 지지층은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 지지층은 상기 기판부와 일체로 형성된 기판층과, 상기 기판층 상에 형성되는 표면층을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 상부 전극층과 상기 하부 전극층 중 어느 하나는 쇼트키(Schottky) 접촉 전극을 통해 상기 압전 박막층에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속되고, 나머지 하나는 오믹(Ohmic) 접촉 전극을 통해 상기 압전 박막층에서 생성된 전기신호를 전달하도록 접속된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 쇼트키 접촉 전극은 Ti, Au, Al, Pt, Ga, In, Re, Sn 또는 Mo, Ag 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 단일층 내지 복합층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 오믹 접촉 전극은 Ti, Au, Al, Pt, Ga, In, Re, Sn 또는 Mo, Ag 중 적어도 한 종류 이상의 나노입자가 함유된 나노잉크를 잉크젯 프린팅 기법에 의해 형성된 Ti-Au, Ti-Pt, Pt-Ga, In-Au 중 선택된 어느 하나의 2중층 구조 또는 Ti-Al-Pt-Au, Al-Pt-Au, Re-Ti-Au 중 선택된 어느 하나의 3중층 구조를 갖는 전극박막으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 압전 박막층은 지르콘산(ZO), 바륨이 도핑된 지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(FeO3ZnO) 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 압전 박막층은
    티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(STO), 중 어느 하나로 형성되는 하부막과,
    지르콘산(ZO), 산화 아연 마그네슘(ZnOMg), 티탄산 바륨 스트론튬(BSTO), 티탄산 스트론튬(STO), 티탄산 바륨(BTO), 황산리튬(Li2SO4), 삼산화 철 산화 아연(FeO3ZnO) 중 어느 하나로 형성되는 상부막을 포함하는 2중층 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 상부 전극층에 접속되는 접속용 배선과, 상기 접속용 배선에 접속되는 연결용 배선을 더 구비하고,
    상기 상부 전극층과 상기 접속용 배선 및 상기 연결용 배선은 Au, Al, In 중 어느 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 압전센서 제조방법.
  24. 제13항에 따른 멤스 압전센서의 상기 지지층 상에 상기 하부 전극층에 접속되는 하부 전극층 접속용 배선과, 상기 지지층 상에 상기 하부 전극층 접속용 배선들을 연결하는 하부 전극층 연결용 배선이 일체화되게 하부 전극층 패턴을 형성하는 단계와;
    상기 지지층 상에 상기 상부 전극층에 접속되는 상부 전극층 접속용 배선과, 상기 지지층 상에 상기 상부 전극층 접속용 배선을 연결하는 상부 전극층 연결용 배선이 일체화되게 상부 전극층 패턴을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 제조방법.
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